新疆伽师瓜生长气象条件及主要气象灾害分析

胡启瑞，李锦虎，王 森，火勋国*，吉春容

（1.新疆兴农网信息中心/新疆维吾尔自治区农业气象台，新疆 乌鲁木齐 830002；2.伽师县气象局，新疆 伽师 844300）

0 引言

伽师瓜（Jiashi muskmelon）是葫芦科（Cutrbitaceae）黄瓜属（CucumisL.）甜瓜亚属（MeloJeffrey）的一个甜瓜品种，是新疆甜瓜中的晚熟厚皮脆肉类型的优质甜瓜之一，因源于新疆塔克拉玛干沙漠西沿的伽师县而得名。经过多年的发展，伽师瓜以显著的经济效益、生态效益及广阔的发展前景，成为喀什地区具有代表性的优势特色产业之一。近年来，受全球气候变暖的影响，新疆极端气候事件的发生频率和强度有所增加，影响了瓜果业的产量和品质［1-3］。在这种背景下，研究伽师瓜生长气象条件评价指标及主要气象灾害，可为当地合理利用气候资源和加强农作物管理提供科学指导。

在新疆特色林果生长气象条件研究方面，克日木等［4］分析了喀什地区红枣种植的生长条件，指出高温和降水是影响红枣坐果的主要气象灾害；张慧岚等［5］分析了库尔勒香梨生长的适宜气象条件，发现花期的霜冻对香梨产量影响较大；黄娟［6］、刘海蓉［7］等分析了阿克苏苹果生长的气象条件，指出休眠期冬季极端气温会诱发果树冻伤；吉春容等［8］研究了近20年哈密瓜的发育情况，分析并给出影响哈密瓜不同生育期的主要气象因子；胡启瑞等［9］研究发现，新疆伽师瓜生长期间的气象条件基本能满足伽师瓜的需求，但是生长季内日照时数偏少，对伽师瓜的品质产生了不利影响。目前，对伽师瓜的研究主要集中在高产栽培、节水灌溉、储藏保鲜、病虫害防治等方面［10-12］，对伽师瓜生长期间的气象条件评价指标及主要气象灾害分析的研究较少。

本研究以晚熟伽师瓜为研究对象，利用1981～2020年气象数据资料、1999～2020年伽师的发育期资料、1961～2020年历史灾情资料，对伽师瓜不同生育期与气象条件的关系进行了分析，明确了伽师瓜生长期间的气象条件及主要气象灾害，旨在为当地科学利用气候资源及防灾减灾提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 数据来源

以晚熟伽师瓜为研究对象，选取1981～2020年伽师县平均气温、降水、日照时数等气象要素数据，并计算不同界限积温，数据来源于新疆气象信息中心。2005～2020年伽师瓜发育期数据来源于农业气象观测站和新疆农业科学院。1961～2020年历史灾情资料来源于新疆气候中心。

1.2 研究方法

采用线性回归等方法分析发育期与气象条件的关系［13-14］，利用最小二乘法计算气候要素气候倾向率［15-16］，通过SPSS 16.0和Excel 2010软件进行数据分析和作图。

大风灾害致灾因子及危险性指数计算：选择发生大风的年平均次数（频次，d/a）和极大风速大小（强度，m/s）作为大风灾害致灾因子的危险性指数（H），大风危险性指数计算公式为：

其中，G为大风强度，P为大风频次。大风强度为调查时间范围内的日极大（最大）风速极值年均值，大风频次指调查时间范围内的平均年大风发生次数。wG和wP为各自的权重。

2 结果与分析

2.1 伽师瓜发育期变化及其与气象条件的关系

从发育期变化的趋势来看，近16年来（2005～2020年）伽师瓜在4月中下旬播种、5月上旬出苗、5月下旬伸蔓、6月上旬坐果、8月上旬成熟收获，全生育期平均为110 d，且以2.1 d/10 a的气候倾向率延迟。近16年来，伽师瓜从播种期到坐果期呈现出不同程度的提前趋势，但变化未通过显著性检验；收获期呈不显著延迟趋势，延迟幅度为1～2 d/10 a。伽师瓜不同生育期间隔日数呈增加趋势，其中坐果期—收获期年际间变化率较大（表1）。

表1 伽师瓜2005～2020年发育变化趋势

对伽师瓜发育期与不同尺度气象要素的关系进行分析，结果表明，伽师瓜发育期主要受温度影响，降水量和日照时数主要影响夏季发育期。伽师瓜播种期与4月上旬平均气温和4月中旬平均气温、最低气温相关。出苗期和伸蔓期分别与5月平均最低气温和5月上、中旬日平均气温显著相关。成熟期与7月上旬平均气温、7月中旬日照时数和8月上旬平均气温相关性显著（表2）。

表2 伽师瓜发育期与气象要素的关系

2.2 不同发育期主要气象因子分析

2.2.1 播种期生长气象条件的分析 近16年来伽师瓜生长期间，4月上旬、中旬日平均气温和中旬最低气温均呈不显著上升趋势。其中，4月上旬平均气温为15.1 ℃，变化范围为11.0～17.0 ℃；4月中旬气温平均为17.1 ℃，变化范围为11.7～22.4 ℃；4月中旬日最低气温在2.3～8.9 ℃之间变化，平均最低气温为5.9 ℃（图1）。

图1 伽师瓜播种期生长气象条件的变化

2.2.2 出苗期生长气象条件的变化 由图2可知：近16年来出苗期主要集中在5月上旬，变化范围为5月2日～10日。5月上旬平均气温为平均20.1℃，变化范围为17.3～24.0 ℃；5月上旬最低气温平均为20.7 ℃，变化范围为1.3～12.5 ℃；5月平均最低气温为13.8 ℃，变化范围为11.6～15.5℃。

图2 伽师瓜出苗期生长气象条件的变化

2.2.3 伸蔓期生长气象条件的变化 由图3可知：近16年来伸蔓期平均为5月26日，变化范围为5月24日～29日。5月上旬平均气温为20.7 ℃，在17.3～24.0 ℃之间变化；5月中旬平均气温为21.4℃，在16.9～25.0 ℃之间变化；5月中旬日最高气温在29.2～36.6 ℃，35 ℃以上高温发生在2006、2008、2009和2011年，其余年份均在35 ℃以下。

图3 伽师瓜伸蔓期生长气象条件的变化

2.2.4 坐果期生长气象条件的变化 由图4可以看出：近16年来坐果期平均为6月10日，变化范围为6月7日～14日。坐果期间5月平均最低气温为13.8 ℃，变化范围为11.6～15.5 ℃；6月上旬平均气温平均为23.8 ℃，在22.5～26.6 ℃之间变化；6月中旬日较差平均为15.4 ℃，在14.0～17.0 ℃之间变化；6月日照时数平均为322.1 h，空气湿度平均为39.6%，降水量呈减少趋势。

图4 伽师瓜坐果期生长气象条件的变化

2.2.5 成熟期生长气象条件的变化 由图5可知：近16年来伽师瓜平均成熟期为8月8日，变化范围为8月1日～15日。成熟期间，5月平均气温为21.1℃，6月日照时数平均达318.0 h；7月上旬平均气温为25.5 ℃，7月日照时数平均为326.6 h，7月中旬降水量最高达17 mm（2016年）；8月上旬日平均气温为25.8 ℃，在22.8～28.6℃之间变化。

图5 伽师瓜成熟期生长气象条件的变化

2.3 伽师瓜生长气象条件定量评价指标

通过综合分析气候因子、生长季内气象要素与发育期的影响，从不同发育期给出伽师瓜生长气象条件定量评价指标（表3）：当春季日平均气温在15～18 ℃或膜内平均5 cm地温为20～25 ℃时适宜播种；苗期适宜生长温度为18～25 ℃，日最高温度高于35 ℃或日最低温度低于13 ℃，不利于苗期的生长；伸蔓期适宜温度为20～25 ℃，日最低气温要求在15 ℃以上。日平均气温在22～30 ℃、平均气温日较差在10～13 ℃时，适宜伽师瓜坐果；果实膨大和成熟期，日平均气温在25～30 ℃、旬日照时数为不低于100 h、平均气温日较差在13～15 ℃时，有利于伽师瓜有机质的积累；果实生长发育期间38 ℃以上高温或持续降水对伽师瓜坐果、膨大及成熟有不利影响。

表3 伽师瓜生长气象条件定量评价指标

2.4 伽师瓜生长期间主要气象灾害分析

通过分析伽师县1961～2020年历史灾情资料发现，伽师瓜生长季中造成伽师瓜生长受到影响的灾情共计69次，暴雨洪涝、冰雹灾害主要集中在1990～1999、2010～2015年，大风灾害主要集中在2010年以后。其中大风灾害6次，占总灾害次数的8.7%，大风灾害造成了伽师瓜幼苗干枯、幼果脱落等。低温霜冻灾害仅发生了1次，占总灾害次数的1.45%。冰雹、暴雨洪涝致灾原因较为复杂，且与地形地势、生产管理水平等关系较大（图6）。结合实地调研情况，重点研究大风灾害对伽师瓜苗期生长的影响。

图6 伽师瓜生长期间主要气象灾害

基于研究伽师县大风危险性指数值，计算区域内非0危险性指标值均值及其标准差，构建了伽师瓜春季大风灾害监测等级指标（表4）。当大风危险指数Hwind小于0.18时，发生轻度风灾；当Hwind在0.18～0.36之间时，发生中度风灾；当Hwind在0.36～0.66之间时，发生重度风灾；当Hwind大于0.66时，发生特重度风灾。

表4 伽师瓜春季大风灾害监测等级指标

图7是伽师县1991～2020年伽师瓜生长季大风灾害等级指数的变化，由图7可以看出，随着时间的变化，伽师县大风灾害等级指数呈逐渐升高的趋势，自2000年以来高危险大风灾害逐渐增加。从大风灾害类型来看，大部分年份以轻度灾害为主，其次是重度大风灾害，特重和中度灾害发生次数较低。

图7 伽师瓜生长季大风灾害等级指数变化（a）及大风灾害类型（b）

3 讨论

优质的农产品需要良好的气候环境，农产品产地气候条件是影响其产量和品质的重要因素之一。本研究通过分析伽师瓜生长发育期间，不同发育期与气象条件的相关关系，结合各发育期生长期间的气象条件，确定了伽师瓜生长气象条件评价指标，此方法与哈密瓜、苹果、板栗等研究的气象条件评价指标相一致［17-18］。近15年来，伽师瓜从播种期到坐果期呈现出了提前的趋势，但收获期呈不显著延迟趋势，这与春小麦、水稻、棉花、玉米等其他作物变化趋势的研究结论有差异［19-22］。6～7月是伽师瓜坐果与果实膨大的关键时期，这一时期的平均气温、日较差、日照时数等气象条件成为影响伽师瓜产量的关键气象因子。这一结果与吉春容等［8］认为6～7月的日较差是影响甜瓜优质高产的主要气候因子之一的观点相一致。

在大尺度的气候变化背景下，新疆高温日数从20世纪90年代后期，呈增加趋势。7月是新疆高温天气发生的集中时段［23-24］，高温烈日易造成严重裂瓜，尤其是夏季偶遇阵雨和暴雨会引起伽师瓜白粉病、霜霉病的发生。因此，要注意加强田间管理，合理控制水肥，做好伽师瓜的避暑防晒工作，减少高温天气造成的不利影响。

4 结论

（1）近15年来，伽师瓜4月中下旬播种、5月上旬出苗、5月下旬伸蔓、6月上旬坐果、8月上旬收获。全生育期平均110 d，且以2.1 d/10 a的气候倾向率延迟。生长期间播种期、出苗期、伸蔓期和坐果期呈不同程度的提前趋势，但未通过显著性检验，收获期呈不显著延迟趋势，延迟幅度为1～2 d/10 a。

（2）伽师瓜全生育期主要受温度影响，降水量和日照时数会影响夏季发育期。伽师瓜播种期与4月上旬平均气温和4月中旬平均气温、最低气温相关。出苗期和伸蔓期分别与5月平均最低气温和5月上、中旬日平均气温显著相关。成熟期受7月上旬平均气温、7月中旬日照时数和8月上旬平均气温影响较大。

（3）当春季日平均气温在15～18 ℃或膜内平均5 cm地温为20～25 ℃时，适宜伽师瓜的播种；苗期适宜生长温度为17～25 ℃，日最高温度高于35℃度或日最低温度低于10℃时，不利于苗期的生长；伸蔓期适宜温度为20～25 ℃，日最低气温要求在15 ℃以上。日平均气温在22～30 ℃、平均气温日较差为10～13 ℃时，适宜伽师瓜坐果；果实膨大和成熟期，日平均气温在25～30 ℃、旬日照时数为不低于100 h、平均气温日较差13～15 ℃时，有利于有机物质的积累。

（4）伽师瓜生长期间的气象灾害按照灾害发生的频率，依次为冰雹、暴雨洪涝、大风、低温霜冻和高温。从大风灾害类型来看，大部分年份以轻度灾害为主，其次是重度大风灾害，特重和中度灾害发生次数较低。