河北省太行山山区中段大枣需冷量界限温度变化特征

梁春旺，张可嘉，杨丽娜，贾秋兰，韩翔洋，吴云龙

（1邢台市气象局，河北邢台 054000；2辛集市气象局，河北辛集 052360）

0 引言

太行山山区有丰富的枣资源，且种植历史悠久，距今已有3000 多年的历史[1]。其中河北省境内的阜平、唐县、曲阳、行唐、赞皇、平山等地都是名副其实的大枣之乡，为河北省大枣的主产区[2]，在针对落叶果树的研究中，满足其低温需求量完成自然休眠是对果树区划的一个重要指标[3]，这个指标叫做需冷量[4-7]。而自然环境的变化时刻影响着作物的生长[8-13]，随着气候的变化，气候变暖已是不争的事实[14-20]，在此背景下，对枣树生长环境的研究就显得尤为必要。多方研究认为，打破落叶果树自然休眠的低温标准一般为7.2℃[4-5]，本研究以大枣需冷量7.2℃以及0～7.2℃模型为基础[4-5]，计算了太行山山区中段11个县（图1）下半年气温稳定降至7.2℃的终日、次年上半年气温稳定升至7.2℃的初日、期间持续日数及变化趋势，并以近10 a的小时气温数据为基础，计算了气温降至7.2℃至次年气温升至7.2℃期间的气温低于7.2℃的小时数以及气温在0～7.2℃期间的小时数，以期对河北省太行山山区中段大枣自然休眠的起止日期、持续时长以及需冷量小时数有更清晰的掌握，为该区域的大枣生产管理提供一定的参考借鉴。

图1 太行山山区中段地形地貌图

1 资料与方法

1.1 资料来源

本研究所用气象数据来源于河北省气象信息中心，数据采用太行山山区阜平、井陉、临城、灵寿、平山、曲阳、唐县、行唐、元氏、赞皇、鹿泉11个县1991—2021年的逐日平均气温数据（含1990年下半年和2022年上半年）以及2011—2021 年的逐时气温数据（含2010 年下半年和2022年上半年）。

1.2 分析方法

用5日滑动平均法求得下半年气温稳定降至7.2℃的终日以及次年上半年气温稳定升至7.2℃的初日，以及期间的持续日数。日期采用日序的方式进行统计，如：1 月1 日为1，平年12 月31 日为365，闰年12 月31日为366。气温降至7.2℃的小时数据以及气温在0～7.2℃之间的小时数据在气温稳定降至7.2℃的终日及次年气温稳定升至7.2℃的初日之间统计求和。

统计方法采用线性趋势分析，皮尔逊分析[15]。绘图软件采用Arcgis10.2 与Surfer23，计算软件采用Matlab2014，空间插值方法采用Kriging插值法[16]。

2 结果与分析

2.1 气温稳定降至7.2℃的终日变化

对太行山山区中段11 个县1991—2021 年的终日日序进行逐县求平均（表1）可知，近32 a 气温稳定降至7.2℃终日最早的县在阜平和曲阳，日序为312.7 和312.1，即11月9日。气温稳定降至7.2℃终日最晚的县在赞皇和鹿泉，日序为314.3 和314.4，即11 月11 日。对11个县近32年的终日日序求区域平均值，得到终日日序为314.0，即大行山中段区域气温稳定降至7.2℃的终日日期为11月10日。对近32 a来11个县气温稳定降至7.2℃终日日序的逐年区域平均进行时间序列的一元趋势分析（图2）可知，太行山山区中段气温稳定降至7.2℃的终日日序呈上升趋势，及日期后延，后延趋势为1.5 d/10 a，但变化趋势没有通过显著性检验，变化趋势不明显。

表1 1991—2021年太行山山区中段11县气温稳定降至7.2℃终日日序多年平均值及趋势变化 d

图2 1991—2021年太行山山区中段11县气温稳定降至7.2℃终日日序趋势变化

对太行山山区中段11 个县1991—2021 年的终日日序和趋势变化进行空间插值分析（图3）可知，曲阳阜平一带的终日日序最低，即气温稳定降至7.2℃的开始时间最早，日序为312.1～312.7，即11月9日，其他区域日序在313.2～314.4 之间，即11 月10 日—11 日，近32 a 来全区域气温稳定降至7.2℃的终日日序前后相差2.3 d（图3a）；在近32 a气温稳定降至7.2℃终日的空间趋势变化中，赞皇附近、鹿泉附近的变化趋势较大，每10 a 变化趋势为1.2～1.3 d，其他区域的每10 a 趋势变化在1 d以内，近32 a全区域终日变化趋势每10 a相差0.9 d（图3b）。

图3 1991—2021年太行山山区中段11县气温稳定降至7.2℃终日日序空间变化

2.2 气温稳定升至7.2℃的初日变化

对太行山山区中段11 个县1991—2021 年的初日日序进行逐县求平均（表2）可知，近32 a 气温稳定升至7.2℃初日最早的县在鹿泉，日序为73.7，即3 月15日。气温稳定升至7.2℃终日最晚的县在行唐和曲阳，日序为78.3 和78.9，即3月20 日。对11个县近32 a的初日日序求区域平均值，得到初日日序为76.6，即大行山中段区域气温稳定升至7.2℃的初日日期为3 月18日。对近32 a 来11 个县气温稳定升至7.2℃初日日序的逐年区域平均进行时间序列的一元趋势分析（图4）可知，太行山山区中段气温稳定升至7.2℃的初日日序呈下降趋势，及日期提前，提前趋势为4.2 d/10 a，变化趋势通过0.05的显著性检验，变化趋势明显。

表2 1991—2021年太行山山区中段11县气温稳定升至7.2℃初日日序多年平均值及趋势变化d

图4 1991—2021年太行山山区中段11县气温稳定升至7.2℃的初日日序趋势变化

对太行山山区中段11 个县1991—2021 年的初日日序和趋势变化进行空间插值分析（图5）可知，鹿泉周边的初日日序最低，即气温稳定升至7.2℃的开始时间最早，日序为73.7，即3 月15 日，其他区域日序在75.3～78.9 之间，即3月17 日—20 日，近32 年来全区域气温稳定升至7.2℃的初日日序前后相差5.2 d（图5a）；曲阳、阜平、井陉以西的初日变化趋势为每10 年提前3.6～4.0 d，其他区域初日变化趋势为每10 a 提前4.0～4.9 d，近32 a 全区域初日变化趋势每10 a 相差1.3 d（图5b）。

图5 1991—2021年太行山山区中段11县气温稳定升至7.2℃初日日序空间变化

2.3 气温稳定降至7.2℃期间的持续日数变化

对太行山山区中段11 个县1991—2021 年逐日气温稳定滑动降至7.2℃的持续日数进行线性趋势分析，由表3 和图6 可知，气温稳定降至7.2℃的持续日数多年平均日数是128.8 d，持续日数最低值现在鹿泉，持续日数为125.1 d，持续最高值出现在曲阳，持续日数为132.3 d。气温稳定降至7.2℃的持续日数呈波动下降趋势，趋势变化量为5.1 d/10 a，持续日数有提前趋势，且趋势变化通过0.05的显著性检验，说明变化趋势明显。

表3 1991—2021年太行山山区中段11县气温稳定降至7.2℃期间持续日数多年平均值及趋势变化d

图6 1991—2021年太行山山区中段11县气温稳定升至7.2℃的持续日数趋势变化

对太行山山区中段11 个县1991—2021 年的气温稳定降至7.2℃期间的持续日数和趋势变化进行空间插值分析（图7）可知，鹿泉、元氏西部、赞皇一带的持续日数最少，持续日数为125.1～126.8 d，其他区域持续日数在127.9～132.3 之间，近32 年来全区域气温稳定降至7.2℃的持续天数相差7.2 d（图7a）；曲阳附近持续日数变化趋势为每10 a减少4.0 d，其他区域为4.5～5.9 d，近32 a来全区域气温稳定降至7.2℃的持续天数变化趋势每10 a相差1.9 d（图7b）。

图7 1991—2021年太行山山区中段11县气温稳定升至7.2℃的持续日数空间变化

2.4 气温稳定低于7.2℃期间的需冷量变化

对太行山山区中段11 个县2011—2021 年气温稳定低于7.2℃期间的需冷量进行统计，对各县的需冷量进行求平均（表4）可知，鹿泉需冷量最低，近11 a的平均值为2443 h，曲阳最高，近11 a 的平均值为2671 h；对近11 a来需冷量的时间序列求最大值，曲阳最大，需冷量为3038 h，出现在2012 年；对近11 a 来需冷量的时间序列求最小值，鹿泉最小，需冷量为2220 h，出现在2018年；对太行山山区中段气温稳定低于7.2℃期间气温的需冷量进行逐年区域平均统计（表5）可知，近11 a来，太行山山区中段气温稳定低于7.2℃的需冷量区域平均值为2553 h，2012 年最大，为2900 h，2018 年最小，为2318 h。

表4 1991—2021年太行山山区中段11县气温低于7.2℃期间需冷量多年平均值及年极值h

表5 2011—2021年太行山山区中段气温低于7.2℃期间区域平均需冷量h

由图8 可知，太行山山区中段气温稳定低于7.2℃期间的需冷量在鹿泉赞皇临城一带存在低值区，需冷量由南向北依次递增；年需冷量最大值鹿泉附近最低，由南向北逐渐递增；年需冷量最小值依旧是鹿泉附近最低，需冷量由南向北递增的变化分布。

图8 2011—2021年太行山山区中段11县气温稳定低于7.2℃期间的需冷量空间变化

2.5 气温稳定在0～7.2℃期间的需冷量变化

对太行山山区中段11 个县2011—2021 年气温稳定降至7.2℃期间气温在0～7.2℃之间的需冷量进行统计，对各县的需冷量进行求平均（表6）可知，曲阳0～7.2℃之间的需冷量最低，近11 a的平均值为1034 h，赞皇最高，近11 年的平均值为1319 h；对各县近11 年来的时间序列需冷量求最大值，平山最大，需冷量为1543 h，出现在2016年；对各县近11 a来的时间序列需冷量求最小值，曲阳最小，需冷量为745 h，出现在2018年；对太行山山区中段气温稳定降至7.2℃期间气温在0～7.2℃之间的需冷量进行逐年区域平均统计（表7）可知，近11 a 来，太行山山区中段气温在0～7.2℃之间的需冷量区域平均值为1204 h，2016 年最大，为1394 h，2018年最小，为914 h。

表6 2011—2021年太行山山区中段11县气温稳定在0～7.2℃期间需冷量多年平均值及年极值h

表7 2011—2021年太行山山区中段气温0～7.2℃期间区域平均需冷量 h

由图9 可知，太行山山区中段气温在0～7.2℃之间的需冷量在曲阳以及阜平北部存在低值区，需冷量由北向南依次递增；年需冷量最大值曲阳附近最低，由北向南逐渐递增；年需冷量最小值依旧是曲阳附近最低，需冷量由北向南递增的变化分布。

图9 2011—2021年太行山山区中段11县气温稳定在0～7.2℃期间的需冷量空间变化

3 结论与讨论

随着全球气候变暖，河北省太行山山区中段大枣需冷量的界限温度发生了一定的变化，经过对大枣需冷量7.2℃以及0～7.2℃两个模型界限温度以及期间需冷量的分析，得出结论如下。

（1）河北省太行山山区中段气温稳定降至7.2℃终日呈后延趋势，后延趋势为1.5 d/10 a，但变化趋势不明显。该区域气温稳定降至7.2℃的终日多年平均日期为11 月10 日，最早11 月9 日，最晚11 月11 日；该区域气温稳定升至7.2℃初日多年平均日期为3月18日，最早3 月15 日，最晚3 月20 日，气温稳定升至7.2℃的初日呈提前趋势，提前趋势为4.2 d/10 a，变化趋势明显；该区域气温稳定滑动降至7.2℃持续日数多年平均日数是128.8 a，最少日数125.1 a，最多日数132.3 d。气温稳定降至7.2℃的持续日数呈波动下降趋势，趋势变化趋势为5.1 d/10 a，变化趋势明显。

（2）河北省太行山山区中段近32 a 气温稳定降至7.2℃终日多年平均日期的空间分布中，曲阳、阜平一带的终日到来最早，为11 月9 日，其他区域在11 月10日—11日之间，全区域气温稳定降至7.2℃的终日日序前后相差2.3 d。气温稳定降至7.2℃终日的空间趋势变化中，赞皇附近、鹿泉附近的变化趋势较大，每10 a变化趋势为1.2～1.3 d，其他区域的每10年趋势变化在1 d以内，全区域终日变化趋势每10 a相差0.9 d。

（3）河北省太行山山区中段近32 a 气温稳定升至7.2℃初日多年平均日期的空间分布中，鹿泉周边的初日日序最低，为3 月15 日，其他区域为3 月17 日—20日，全区域气温稳定升至7.2℃的初日前后相差5.2 d。气温稳定升至7.2℃初日的空间趋势变化中，曲阳、阜平、井陉以西的初日变化趋势为每10年提前3.6～4.0 d，其他区域初日变化趋势为每10 a提前4.0～4.9 d，全区域初日变化趋势每10 a相差1.3 d。

（4）河北省太行山山区中段近32 a 在气温稳定降至7.2℃期间的持续日数中，鹿泉、元氏西部、赞皇一带的持续日数最少，持续日数为125.1～126.8 d，其他区域持续日数在127.9～132.3之间，近32 a来全区域气温稳定降至7.2℃的持续天数相差7.2 d。全区域持续日数变化趋势中，曲阳附近持续日数变化趋势为每10 a 减少4.0 d，其他区域为4.5～5.9 d，近32 年来全区域气温稳定降至7.2℃的持续天数变化趋势每10a相差1.9 d。

（5）河北省太行山山区中段气温稳定低于7.2℃期间的需冷量中，鹿泉最低，曲阳最高；近32 a气温稳定降至7.2℃期间需冷量的区域多年平均值为2553 h；需冷量在鹿泉赞皇临城一带存在低值区，需冷量由南向北依次递增；年需冷量最大值在鹿泉附近最低，由南向北逐渐递增；年需冷量最小值依旧是鹿泉附近最低，需冷量由南向北递增。

（6）河北省太行山山区中段气温稳定低于7.2℃期间气温在0～7.2℃之间的需冷量，曲阳最低，赞皇最高；近32年气温稳定降至7.2℃期间气温在0～7.2℃之间的需冷量区域多年平均值为1204 h；气温在0～7.2℃之间的需冷量在曲阳以及阜平北部存在低值区，需冷量由北向南依次递增；年需冷量最大值曲阳附近最低，由北向南逐渐递增；年需冷量最小值依旧是曲阳附近最低，需冷量由北向南递增。

通过上述结论，可以对河北省太行山山区中段大枣自然休眠的起止日期、持续时长以及需冷量小时数有更清晰的掌握，该变化在气候变暖的背景下显得尤为重要，如：开始休眠的日期后延，复苏日期提前，持续日数变少。以赞皇2 个优势大枣品种‘六月鲜’‘七月鲜’为例，在0～7.2℃模型下的最低需冷量需要满足612 h；通过文章分析，近11 a 来该区域在0～7.2℃模型下的需冷量最低是745 h，能够满足上述2个品种的休眠需求，可为太行山山区中段不同品种枣树种植提供科学指导。