四川盆区红心猕猴桃高温热害评估

王 勤，张鑫宇，赵 周，曾 娟，张艺函，张 乐，杨丽霞，侯春霞

（1.四川省广元市气象局，四川 广元 628017；2.四川省苍溪县气象局，四川 苍溪 628400；3.四川省遂宁市气象局，四川 遂宁 629000；4.四川省广元市农业农村局，四川 广元 628017）

0 前言

红心猕猴桃属中华猕猴桃中的红肉猕猴桃变种，是特早熟红心品种，其子代遗传性状稳定，抗逆性强，果实较大，风味浓甜可口，较耐贮藏。苍溪县是世界红心猕猴桃原产地、世界红心猕猴桃第一县。四川省是我国最适宜栽种猕猴桃的地区之一，在政府的大力倡导下，全省种植猕猴桃4.67万hm2，其中80%以上为红心猕猴桃，建成了包括苍溪、蒲江、都江堰等国家级红心猕猴桃生产基地，以及遍布全省多地市的大小基地，四川成为世界上最大的红心猕猴桃生产基地。

红心猕猴桃为多年蔓生植物，有喜光、忌强光高温、喜湿润等特性。其生长势强，生长迅速，叶片大，雌雄异株，3年后进入结果期。红心猕猴桃花芽为混合芽，生理分化期为上年的6月下旬到8月上旬，形态分化及性细胞成熟期为当年芽萌发开始到花蕾鳞片松动时结束。每年2月下旬到3月上旬为萌芽期，4月中旬到5月中旬为开花结果期，5月下旬到7月中旬为果实膨大期，7月下旬到8月下旬为果实品质形成期，8月下旬到9月为成熟采收期。平均气温19～22 ℃时宜于坐果，旬均温21～27℃时适宜果实膨大。对应四川盆区7～8月，正是红心猕猴桃果实膨大后期，是红心猕猴桃品质和产量形成的关键期，遇高温高热年份，气温较长时间维持在35～37 ℃及以上时，严重影响了红心猕猴桃的生长发育，形成高温热害。

高温热害是一种农业气象灾害，指高温天气对农作物生长发育和产量所造成的损害，一般是由于气温超过了农作物生长发育的上限温度而造成的。学者们对高温热害在水稻、玉米等粮食作物方面作了大量研究［1-7］，高温热害也是果树的主要气象灾害之一［8］，金志凤等［9-13］对高温热害在南方种植的柑桔、荔枝等果树展开了研究，李艳莉等［14-16］对北方种植的苹果、梨高温热害方面的研究较为集中。近年来，猕猴桃高温干旱问题也逐步引起学者们的关注，李学宏等［17-20］研究了高温干旱对猕猴桃生长发育的影响，研究涉及的品种主要为海沃特、徐香等。目前，针对红心猕猴桃高温热害的研究鲜有报道。

参考《红心猕猴桃农业气象服务规程》［21］高温热害指标，根据红心猕猴桃农业气象观测试验资料［22-23］，确定高温热害发生阶段，统计分析高温热害的规律和影响，首次采用高温热害评估指数、高温热害强度指数以及高温热害综合影响指数，对四川盆区红心猕猴桃历年高温热害作出定量评估，并利用GIS技术，作出高温热害的空间分布。针对盆区高温热害发生规律和影响提出减灾措施和对策建议，为红心猕猴桃引种扩种提供参考依据。

1 研究区域概况

红心猕猴桃的原产地苍溪县，地属低山为主的低山深丘窄谷长梁地貌，境内海拔352～1377 m，平均气温16.9 ℃，无霜期288 d，年日照时数1231.0 h，年平均降水量1007.5 mm，立体气候明显，呈现“高山寒未尽，谷底春意浓”的气候特征，是种植猕猴桃的最佳环境。同时，适宜猕猴桃生长的土壤是紫色土，而中国80%以上紫色土壤在四川，苍溪作为四川省内紫色土壤面积最大的县，以广元市苍溪县数据反映红心猕猴桃原产地情况具有一定的研究意义。

位于长江中上游流域的四川省是我国最适宜栽种猕猴桃的地区之一。近年来，在政府的引导下，当地农民自发种植了红心猕猴桃。以盆地北缘、西缘（西南缘）沿大巴山、龙门山一带集中分布，为四川省著名的红心猕猴桃产区，研究中选取雅安的雨城区、成都市的蒲江县和都江堰市、德阳市的绵竹市、巴中的南江县及广元市的利州区、苍溪县代表四川盆区红心猕猴桃的主产区为重点研究区域（图1），最后对整个四川盆区的猕猴桃高温热害时空分布情况进行研究。

图1 四川红心猕猴桃主产区示意图

2 材料与方法

2.1 气象资料来源

以四川省气象信息中心国家气象站1978～2020年逐日极端最高气温、日平均气温、逐日极端最低气温数据，统计分析四川盆地猕猴桃园区高温热害时间分布规律。数字高程模型（DEM）数据（分辨率25 m）来源于地理空间数据云（http：//www.gscloud.cn/）。

2.2 研究方法

利用1978～2020年气象资料计算出的各站历年高温发生率，反映高温热害在时间上和空间上发生的频率，利用算术平均来反映高温热害的强度在一定时间段和区域总体情况，通过相关系数计算分析，反映高温热害年际变化趋势。以高温热害综合评估指数评估各年高温热害的综合影响。本文运用Gis10.0软件作出高温热害指标的空间分布，以2021年高温热害的实际发生情况对评估指标进行检验。

2.2.1 评估指标的统计学意义 高温热害发生率（Fraction of coverage,FC），指统计时段内某变量出现次数n占总样本数N的百分比，即

公式（1）中：FC为发生率，n为样本出现的次数，N为样本总次数。如果针对四川盆区所有站点，当样本为盆区出现高温热害站数时，FC为高温热害对于空间的覆盖率；如果针对选定时间段，比如1978～2020年，当样本为某县区出现的高温热害的年数，FC为高温热害出现的时间频率。

高温的平均强度（Average intensit,AI）取算术平均值。设有一组变量值为X1，X2,…，Xn，则该变量的算术平均值为：

公式（2）中：n为变量的个数，Xi为所有符合条件的变量值。

相关系数（correlation coefficient，r（x，y））：反映2个变量之间的相互关系及其相关方向。

利用相关系数显著性检验表：确定自由度（nm-1），n、m分别代表样本个数和未知量维度，查找α0.01、α0.05对应的α值，将r与α进行比较，确定显著性水平。

2.2.2 高温热害标准 高温热害是高温对植物（生物）生长发育和产量形成所造成的损害，一般是由于高温超过植物（生物）生长发育上限温度造成的。本文参照《红心猕猴桃农业气象服务规程》［21］的红心猕猴桃高温热害标准，采用连续最高气温高于37 ℃、最低气温不低于20 ℃、平均气温又维持在27 ℃以上，根据这3项温度指标，把高温热害分轻度和重度2个等级（表1）。以上高温热害标准属定性标准，可用于单站高温热害判断评估。但当此标准用于年际间、区域各个站点间比较时，仅用轻重2个等级则过于简单，且轻度与轻度，重度与重度之间，这种定性关系往往无法比较。为客观准确评判高温热害，下文从高温热害成因着手进行深入分析，以求在高温热害标准基础上，建立定量的高温热害评估指标。

表1 红心猕猴桃高温热害标准

2.2.3 高温热害评估指标

2.2.3.1 高温热害成因 地球的热量主要来源于太阳辐射，夏季，地球白天吸收的热量远超过夜间散失的热量，夏至以后当热量吸收大于散失时，地面上积累的热量逐渐增多，地面每天仍在继续储蓄热量，进入一年中最热的时候，温度居高不下，这是形成高温气候的成因。副热带高压和青藏高压是影响四川盆地强高温过程的主要环流系统［24］。当2个高压持续稳定控制盆地时，盆地将出现大面积阶段性的高温天气。高温的影响［10，17-18］主要包括使植株叶绿素失去活性、阻碍光合作用正常进行、降低光合速率、消耗量大大增强、使细胞内蛋白质凝集变性、细胞膜半透性丧失、植物的器官组织受到损伤。高温使光合同化物输送到果实的能力下降，酶的活性降低，致使果实膨大期缩短，品质形成不充分，产量下降。高温对红心猕猴桃的影响，多发生在果实膨大后期。高温往往伴随强日光辐射，形成日灼病，又叫灼伤或灼害。日照强烈，温度高，水分供应不足，蒸腾作用减弱，使树体温度难以调节，部分枝条的皮层和果实表面被灼伤。猕猴桃高温热害表现为：叶片卷屈，萎蔫，枯黄，甚至落叶，树干或枝条横裂，表皮破裂，树干与枝条出现一种颓势，营养供应不足，果实停止膨大，果实表面出现斑痕、灼伤，严重时甚至出现溃烂、掉果（图2）等。挂果幼园长势弱者发生较重。因此，高温热害形成的关键是出现了超过红心猕猴桃生理上限的高温，并长期维持。高温是主因，太阳光辐射强、土壤干旱等是伴因，如果同时出现会加剧高温热害的影响。

图2 红心猕猴桃高温热害灾损图片

2.2.3.2 高温热害评估指标 高温热害的危险性常采用单要素评估，以平均气温、最高气温等构成指标。一般情况下，极端最高气温持续高于37℃时，常常对应强光照，是造成高温日灼伤的直接原因。更普遍情况是，极端最高气温不一定达到37 ℃也存在高温热害。当气温高于35 ℃持续5 d 或以上，平均气温持续维持在27 ℃以上，白天高温难耐，作物光合作用受阻。四川盆区红心猕猴桃主产区夜间最低气温大部不会低于20 ℃，夜间气温降不下来，呼吸作用强，光合作用小于呼吸作用时，能量平衡被打破，出现负积累，造成作物代谢困难，作物的叶片、植株根系都受损，不仅影响当年树体的长势和产量，严重时还会影响第2 年树势的恢复。显然，各年中高温过程持续时间越长危害越重，一年内多次高温热害过程叠加，危害程度越烈。具体地，当日最高气温大于35 ℃持续日数5 d 以上时，日平均气温大于27℃持续7 d 以上，持续时间越长，危害越重。以此来定义“红心猕猴桃高温热害评估指数”（表2），用以对各年各站高温热害进行量化评估。

表2 红心猕猴桃高温热害评估指数

利用红心猕猴桃高温热害评估指数DAI（表2），可以对单站逐年高温热害进行量化评估。各站评估指数DAI值越大，高温危害越强，对所有出现高温热害站点DAI值求取平均值，即高温热害强度指数AI，体现四川盆区整体高温热害强度。高温热害发生率FC，以空间覆盖率或时间频率体现高温热害的影响范围和频率。有些年份，部分区域强度特别高，发生率小，只对部分区域造成严重影响；有些年份单站强度较强，但发生率特别大，对总体影响也大；特别地，当强度和发生率均高时影响和危害最大。故对于区域出现的高温热害，其高温热害强度越大，发生率越大，综合影响越大，综合影响可认为是高温热害强度与发生率两者的函数。据此给出红心猕猴桃高温热害综合影响指数（Comprehensive influence，CI），表达式为：

公式（4）中：FC的计算方法如式（1），AI的计算方法如公式（2）。

3 结果与分析

3.1 高温热害时间分布

利用四川省气象风险普查1978～2020年高温资料，对四川盆区26个县区红心猕猴桃高温热害进行评估（图3），逐旬出现频率，7～8月较高，8月上旬最高。

图3 四川盆区红心猕猴桃高温热害出现时间频率

从图4可以看出，四川盆区红心猕猴桃高温热害覆盖率总体呈上升趋势，相关系数r=0.3703，通过显著性检验（α0.05=0.288），气候倾斜率为0.1314/10 a，1990年代中期开始，高温热害覆盖率明显增加，1994、1997年FC接近0.5，而2002、2006、2011、2016年为大面积高温热害发生年，FC指数在0.6以上。

图4 四川盆区红心猕猴桃高温热害覆盖率

从图5可以看出，1978～2020年四川盆区红心猕猴桃高温热害平均强度总体呈上升趋势，相关系数r=0.5171，通过显著性检验（α0.01=0.393），气候倾斜率为1.1606/10 a，各年际间差异较大。1982～1984、1987、1991、1993、1998年无高温热害发生，1994、2006、2017年高温热害为重度发生年，发生高温热害的AI指数在3.0 以上。

图5 四川盆区红心猕猴桃高温热害逐年平均强度

从图6可以看出，1978～2020年四川盆区红心猕猴桃高温热害综合影响总体呈上升趋势，相关系数r=0.4259，通过显著性检验（α0.01=0.393），气候倾斜率为0.2828/10 a，1990年代以后高温热害影响显著增加，1994、2006、2011、2016年CI指数在1.5以上，其中2006综合影响最强。

图6 四川盆区红心猕猴桃高温热害逐年综合影响指数

3.2 红心猕猴桃高温热害的空间分布

3.2.1 四川盆区红心猕猴桃高温热害平均强度空间分布 四川盆区红心猕猴桃高温热害平均强度指数在1.16～2.69之间，呈现自东向西逐渐减弱的趋势（图7）。高温热害最重的区域主要集中在盆地东部的广安、达州西部、南充东部及巴中市南部局部地区，均在2.55以上，最高为2.69（达州）；从此区域向西，高温热害强度在1.65～1.95之间，并呈现逐步减弱的特点，高温热害最轻的区域集中在盆地西部的雅安、成都大部及绵阳、德阳、眉山部分地区，在1.65以下，最低县区包括彭州、雅安、都江堰市等。8个猕猴桃主产县的高温热害强度均不在最强的区域，其中苍溪和南江略高，达到2.25～2.55，其余6个县的高温强度基本在1.95以下，强度较小。

图7 红心猕猴桃高温热害平均强度空间分布

3.2.2 四川盆区红心猕猴桃高温热害频率空间分布 四川盆区红心猕猴桃高温热害频率在2.2%～69.6%之间，其空间分布与高温热害强度分布类似，仍呈自东向西逐渐递减的特点（图8）。盆地东部的广安、达州西南部及南充东南部高温热害频率最高，超过50%，最高可达69.6%（达州）；由此向北向西，高温热害发生频率逐步降低，雅安、乐山2市及眉山、成都、德阳、绵阳、广元5市大部均在20%以下，最低仅有2.2%，彭州、都江堰市等是盆区猕猴桃高温发生频率最低的区域。8个猕猴桃主产县的高温热害频率均在40%以下，其中苍溪县、南江县在30%左右，其余县均在20%以下。

图8 红心猕猴桃高温热害频率空间分布

3.2.3 四川盆区红心猕猴桃高温热害综合影响空间分布 四川盆区红心猕猴桃高温热害平均强度指数为0.01～1.91之间，其空间分布仍呈现自东向西逐渐减弱的趋势（图9）。其中盆地东部的广安、达州西南部及南充东南部其高温强度大、出现频率高，高温热害综合影响度在1.40以上，最高可达1.91（达州），是盆地高温热害综合影响度最高的地区。以此区域为中心向北向西递减，雅安、乐山2市及眉山、成都、德阳、绵阳、广元5市大部在0.34以下，最低仅有0.01（彭州、都江堰等），这些地区高温强度小、频率低，是高温热害影响度最低的区域，其余地区高温热害影响度在0.34～1.40之间。8个猕猴桃主产县中，广元利州区、绵竹市、都江堰市、蒲江县、雅安雨城区、沐川县6个县（市/区）所处区域的高温热害综合影响度均处于盆区最低的区域，苍溪、南江2县大部分地方在0.69～1.05之间，处于中等水平。

图9 红心猕猴桃高温热害综合影响空间分布

3.3 评估指标检验

利用2021年实况气象资料，对四川盆区红心猕猴桃主产区高温热害情况作出评估，以园区调研情况来检验评估指标。评估结果显示，苍溪、沐川为3级，南江、蒲江为2级，雅安、绵竹为1级，都江堰无高温热害。从调研情况可知，沐川、苍溪陵江两地园区出现了叶片萎蔫、落叶、果实萎蔫、提前软化、僵化、落果等现象。1978～2020年沐川高温热害出现过5次，平均强度和综合影响均较小。2021年沐川县红心猕猴桃受高温热害影响，病园率达50%，病果率达30%，严重的园区病果率甚至达60%以上，高温热害导致果实品质变差，掉果严重（图2），影响产量和商品果率。都江堰园区常年无高温热害，2021年也无高温热害，其他园区表现较轻。2021年高温热害评估与调研结果一致（表3），非常吻合。红心猕猴桃高温热害评估指标对实践具有指导意义。

表3 2021年红心猕猴桃产区高温热害统计及验证

4 结论与讨论

4.1 结论

（1）本文采用高温热害评估（DAI）指标，在红心猕猴桃原产地农业气象服务中得到应用，当平均气温维持在27 ℃以上，极端最高气温持续大于35 ℃以上的时间越长，危害越大，极端最高气温大于37 ℃或更高持续时间越长，危害越大。

（2）通过高温热害平均强度、高温热害发生率，反映高温热害的强度、发生的时间频率与空间覆盖率，使红心猕猴桃高温热害的时空分布得以量化评估，可用于红心猕猴桃引种及相似种植区农业气象服务作参考。

（3）四川盆区红心猕猴桃高温热害最早发生于5月，主时段是7～8月，以8月上旬出现频率最高；1978～2020年年际变化较大，高温热害无论平均强度、发生频率及综合影响总体呈上升趋势，这与全球变暖趋势结论一致，从综合影响可以反映出1994、2006、2011、2016年是典型重影响年。

（4）从红心猕猴桃高温热害空间分布可知，盆区东部高于西部，盆地西北部到西南部边缘，沿龙门山脉、米仓山和秦岭南侧，高温热害较轻，四川盆区红心猕猴桃主产区都江堰、蒲江、彭州等县区高温热害较轻，盆东北的达州、南充、广安为高温热害极重影响区。

4.2 讨论

（1）本文气象资料选自国家气象站，红心猕猴桃原产地苍溪县红心猕猴桃高温热害评估综合影响属中等影响区域。因苍溪国家气象站海拔较低（H 470 m），该县境内红心猕猴桃高产园区多分布在浅丘到中低山区域（H 600～800 m），较低海拔县城附近园区高温热害评估综合影响轻。红心猕猴桃种植区划高温热害风险区划，可使用区域站数据［16］，将海拔高度、坡度、坡向等作为影响因子。

（2）园区宜选择山地、坡地，利用小气候环境，减轻高温热害风险。对种植大户开展直通式气象服务，采取降防高温措施，遮荫、果实套袋、鼓风等调控措施有效减轻高温热害危害［25-26］。开展红心猕猴桃精细化农业气候区划［27-29］，避免盲目引种、扩种，在考虑高温热害的同时，还要综合考虑其他因素，比如冬春季低温危害，以及果实成熟期适度光热水和适度日较差的需求。开展红心猕猴桃高温热害保险［30］，有效减轻红心猕猴桃种植风险，确保红心猕猴桃产业的健康发展。

（3）红心猕猴桃高温热害指标采用要素指标，主要考虑平均温度与最高温度，具有简单、实用等特点，便于开展高温热害预测预警业务应用。常用高温热害指标除了日最高气温、高温持续天数、积热等，有些研究还加入了光照、相对湿度和风速等指标用于预警、风险评估及区划。后期将针对高温热害对红心猕猴桃产量、品质及生理影响，投入更多精力，结合人工气候箱和更多田间试验，对红心猕猴桃农业气象指标作更深入研究。