21世纪以来西藏日喀则苹果花期终霜冻变化特征

摘 要：【目的】研究苹果花期霜冻气候风险，为有效防御霜冻灾害对当地苹果生产的影响提供科技支撑。【方法】以日最低气温为霜冻指标，采用线性倾向估计、Mann-Kendall检验和R/S分析等方法，分析2002年—2023年日喀则苹果花期终霜冻变化特征和气候风险指数。【结果】日喀则苹果花期呈推迟趋势，平均每10年推迟1.58～6.69 d，以盛花期最明显；开花期偏晚的突变发生在21世纪前10年中后期，且未来花期持续推迟的可能性高。苹果花期各等级终霜冻发生频率为54.5%～95.5%，花期终霜冻的气候风险指数达4.41，明显高于我国北方苹果主产区。【结论】全球气候变暖背景下，日喀则终霜冻日期提早，苹果花期推迟，花期终霜冻的气候风险将降低。

关键词：苹果；花期；终霜冻；变化趋势

文章编号：2096-8108（2025）01-0054-07 中图分类号：S661.1；S425 文献标识码：A

Cultivar Characteristics of Last Frost during Apple’s Flowering Period in Xigaze， Xizang from 2002 to 2023

TENTIN Woeser¹，DU Jun^2*，XU Wei³，Pasang²

（1.Lhaze County Meteorological Beatun of Xizang Autonomous Region， Lhaze Xizang 858100， China;

2.Xizang Institute of Plateau Atmospheric and Environmental Science Research/Plateau Atmospheric and Environment Open laboratory of Xizang， Lhasa Xizang 850001， China;

3.Xigaze National Climate Observatory， Xigaze Xizang 857000， China）

Abstract：【Objective】The study of frost climate risk in apple’s flowering period provides scientific and technological support for effectively preventing the impact of frost disaster on local apple production.【Methods】Taking the daily minimum temperature as the frost index， the linear tendency estimation， Mann-Kendall test and R/S analysis were used to analyze the cultivar characteristics and climate risk index of the final frost of apple flowering period in Xigaze from 2002 to 2023. 【Results】The flowering period of apple in Xizage showed a delay trend， with a rate of 1.58-6.69d per decade， which was most obvious at the full bloom date. The mutation of later flowering period occurred in the middle and late of the 2000s， and the possibility of continuous delay of flowering period in the future was higher. The frequency of each grade of last frost during the apple flowering period was 54.5% to 95.5%， and the climate risk index of final frost during the flowering period reached 4.41， which was significantly higher than that of the main apple producing areas in the north of China.【Conclusion】Under the background of global warming， the date of the final frost in Xizage was advanced， the apple’s flowering period delayed， and the climate risk of the final frost in flowering period would be reduced.

Keywords：apple; flowering period; final frost; change trends

花期霜冻是全球苹果生产的主要气象灾害之一，影响苹果的种植分布及其产量、品质^［1-5］。随着全球气候变暖，苹果种植界限北移，苹果普遍提早开花^［6-8］，增加了遭遇霜冻的不确定^［9］。因此，评估气候变暖背景下苹果花期霜冻气候风险，对科学应对气候变化、合理调整苹果生产具有十分重要意义。目前，国内在苹果花期冻害风险方面开展了大量研究^［10-14］，如屈振江等^［10］利用最大熵模型评估了全国苹果主产区花期冻害的风险。王明昌等^［11］基于日平均气温采用热时模型重构了陕西礼泉和旬邑两地苹果开花始期，研究指出两地苹果花期冻害风险呈上升趋势。邱美娟等^［12］构建中国北方苹果主产地苹果始花期模型，分析不同产区苹果花期晚霜冻气候风险。杨小利等^［12］利用危险性、易损性、敏感性和防灾减灾能力等12个指标，建立了苹果气象灾害综合风险评估指标体系，采用折衷方法计算风险指标权重，评估了苹果气象灾害综合风险。邱星霖等^［14］利用泰勒图选取对苹果花期最低气温拟合能力最优模式，预估气候变化下中国北方苹果霜冻灾害及减产风险。

苹果是西藏的大宗水果，在海拔4 000 m左右的江孜、谢通门都有种植，而在海拔2 500～3 200 m的加查、朗县、米林、林芝、波密等地苹果表现产量高、品质好，含糖量达14%左右，比中国平原地区高3%～5%^［15］。日喀则市桑珠孜区为高原温带半干旱次适宜苹果栽培区^［16］，在该区苹果生产中，主要气象灾害有干旱、花期霜冻、冰雹等，其中花期霜冻的影响最大，因此掌握当地苹果花期变化和终霜冻发生规律尤为重要。因西藏苹果物候观测较晚，从2001年开始，有关西藏花期终霜冻风险的研究鲜见报道，为此，基于1991年—2023年日喀则气象站逐日最低气温观测资料和2002年—2023年苹果花期观测数据，结合终霜冻气象指标、苹果花期变化特征和终霜冻气候风险，以期为当地有效防御苹果花期霜冻灾害提供科技支撑。

1 资料与方法

1.1 资料来源

1991年—2023年日喀则气象站（29.15°N，88.52°E，海拔3 836 m）逐日最低气温由资料西藏自治区气象信息网络中心提供，资料均通过质量控制。2002年—2023年苹果花期物候观测数据来源于西藏自治区日喀则农业气象观测站，观测依据和标准按照中国气象局《农业气象观测规范》^［17］。

1.2 终霜冻指标

苹果花期终霜冻指标见表1。其中，T_min为日最低气温。

1.3 研究方法

1.3.1 终霜冻气候风险指数

终霜冻发生频率

P=f_n /n×100%（1）

式（1）中，P为终霜冻发生频率（%），f_n为发生终霜冻年数，n为统计年数。

式（2）（3）中，n为统计年数，X-为平均值。

终霜冻日数指数^［10］：是指苹果花期内分别发生轻、中、重度终霜冻的日数，并对其求取多年平均值。

本研究采用邱美娟等^［10］建立的终霜冻气候风险指数模型，即：

式（4）中，F_r为终霜冻气候风险指数；P_i为第i组终霜冻出现的频率（%）；H_i为终霜冻强度。

1.3.2 线性倾向估计

线性倾向估计^［18］采用公式（5）进行计算：

Y=a₀+a₁t（5）

式（5）中：Y为气候要素（花期、终霜冻日期）；t为时间；a₀为回归常数；a₁为回归系数，把a₁×10称为气候要素每10年的变化趋势，其显著性可通过t与Y之间的相关系数进行显著性检验（Plt;0.10，Plt;0.05和Plt;0.01）。

1.3.3 Mann-Kendall突变检验

Mann-Kendall检验法（简称M-K法）是世界气象组织（WMO）推荐并广泛应用于气候要素分析的非参数检验方法^［19］，具有运算简便、对样本分布情况没有限制等特点，使用M-K法^［18］分析日喀则苹果花期及终霜冻的突变气候特征。

1.3.4 R/S分析法

R/S分析法是Hurst在总结尼罗河多年水文观测资料时提出的一种分析方法，后来经Mandelbrot与Wallis进一步补充和完善并将其发展成为研究时间序列的分形理论^［20］。R/S分析法可通过计算获取Hurst指数来判断时间序列变化趋势的持续性。对于不同的Hurst指数H（0lt;Hlt;1），存在3种情况，具体分级^［21］见表2。由表2可知，1）当0lt;Hlt;0.5时，表征未来花期、终霜冻变化趋势与过去相反，越接近0，反持续性越强；2）当H=0.5时，表征未来花期、终霜冻变化趋势与过去完全独立，无相关性；3）当0.5lt;Hlt;1.0时，表征未来的趋势与过去一致，即花期、终霜冻等具有持续性，H越接近1，持续性越强。

1.3.5 数据处理与绘图

采用Excel软件对数据进行处理与分析，利用Tang等^［22］研发的DPS系统中M-K检验、R/S分析方法进行分析。气候要素的折线图采用Excel软件制作。终霜冻多年平均值为1991年—2020年的平均值，开花期多年平均值为2002年—2023年的平均值。

2 结果分析

2.1 苹果花期气候特征

2.1.1 平均态特征

由表3可见，2002年—2023年日喀则苹果始花期平均日期为4月26日，最早出现在2004年3月31日，最晚可推迟至2015年5月8日，最早与最晚相差38 d；盛花期出现在4月5日—5月18日，早晚相差43 d，平均日期为5月3日；末花期最早可提前到4月19日（2004年），最晚推迟于6月12日（2013年），平均日期为5月19日。苹果花期的绝对变率为6.14～7.86，变异系数为8.16～11.10。其中，末花期的绝对变率和变异系数最大。

2.1.2 变化趋势

如图1所示，近22 年（2002年—2023年）日喀则苹果花期均呈推迟趋势，平均每10年推迟1.58～6.96 d，以盛花期推迟的最多（Plt;0.05），其次是始花期，为5.27 d/10年（Plt;0.10），末花期推迟的最少。

2.1.3 持续性分析

采用R/S分析方法，计算日喀则花期、终霜冻的H指数，结果见表4。由表4可知，苹果花期的H 指数均高于0.71，持续强度在较强以上，其中盛花期达到很强。说明日喀则苹果花期推迟趋势具有较强的持续性，且未来持续推迟的可能性高。

2.1.4 气候突变

采用M-K方法检验显示（见图2），近22 年日喀则苹果始花期、盛花期和末花期均发生了气候突变，突变点分别出现在2005年、2009年和2005年，从一个相对偏早期跃变为一个相对偏晚期。突变后与突变前比较，日喀则苹果始花期、盛花期和末花期分别推迟16.0 d、9.50 d和17.0 d，以末花期最为明显。

2.2 霜冻气候特征

2.2.1 平均态特征

表5给出了日喀则不同等级终霜冻日期的统计值，由表5可知：1）轻度终霜冻平均终日为5月22日，最早结束出现在5月5日（2022年），较平均值偏早18 d；最晚推迟至6月12日结束（1993年），较平均值偏晚20 d。2）中度终霜冻平均日期为5月8日，最早结束可提前到4月11日（2008年），较平均值偏早28 d；最晚推迟至5月28日结束（2020年），较平均值偏晚19 d。3）重度终霜冻平均日期为4月27日，最早结束于4月2日（2008年），较平均值偏早28 d；最晚出现在5月16日结束（2020年），较平均值偏晚19 d。4）日喀则不同等级终霜冻的绝对变率为7.73～8.85，变异系数为9.70～11.04，以中度终霜冻日期的绝对变率和变异系数最大。

2.2.2 变化趋势

从近33年（1991年—2023年）日喀则不同等级终霜冻日期的变化趋势来看（见图3），轻度、中度终霜冻日期趋于提早，平均每10 年分别提早1.81 d、3.21 d（Pgt;0.05），以中度终霜冻日期提早的最多。重霜冻日期线性趋势不明显，但曲线趋势较为明显，呈“推迟-提早-推迟”变化，其中1991年—2000年为推迟态势（0.91 d/年，2001年—2013年趋于提早（-0.97 d/年），之后至2023年表现为推迟趋势（2.25 d/年），近10年重霜冻日期的推迟速率明显大于20世纪90年代的。

2.2.3 持续性分析

从图3可知，近33 年日喀则不同等级终霜冻日期的H指数均大于0.50，表明日喀则晚霜冻日期趋于提早具有持续性，但轻霜冻、重霜冻日期的持续强度很弱或较弱；不过，中终霜冻日期的持续强度达到了较强等级，未来持续提早的可能性较高。

2.2.4 气候突变

如图4所示，近33年日喀则轻终霜冻日期发生突变时间较晚，为2014年。中终霜冻日期发生突变最早，在1993年从一个相对偏晚期跃变为一个相对偏早期，突变后与突变前比较，终霜冻日提早18.7 d。重终霜冻日期有1个较为明显的突变点，出现在2010年，由偏晚跃变为偏早。

2.3 苹果花期终霜冻气候风险分析

2.3.1 苹果花期终霜冻频率

统计日喀则苹果花期不同级别终霜冻发生频率，结果见表6，由表6可知，近22 年苹果花期轻霜冻发生频率为95.5%，平均每年一遇；中霜冻发生频率为77.3%，平均约1.3 年一遇；重霜冻发生频率为54.5%，平均约1.8年一遇。

2.3.2 苹果花期终霜冻日数指数

从日喀则苹果花期各等级霜冻日数指数来看（见表6），轻霜冻日数指数最大，为4.1 d，其中2002年和2009年最多，达10 d；其次是中霜冻日数指数，为1.8 d，其中2003年和2023年均出现了4 d；重霜冻日数指数为1.1 d，以2004年最多，为7 d。从变化趋势来看，各等级霜冻日数指数表现为减少趋势，减幅为-1.58 d/10年（Plt;0.10）、-0.47 d d/10年（Pgt;0.10）和-1.07 d d/10年（Plt;0.05），以轻霜冻日数减幅最大。

2.3.3 苹果花期终霜冻气候风险指数

由表6可知，日喀则苹果花期终霜冻气候风险指数为4.41，与国内其他苹果种植区^［10］比较，日喀则终霜冻的气候风险程度明显高于中国北方苹果主产区。

3 讨论与结论

1）日喀则苹果始花期、盛花期和末花期平均日期分别为4月26日、5月3日和5月19日，以末花期的绝对变率和变异系数最大。近22 年苹果花期均趋于推迟，推迟率为1.58～6.96 d/年，以盛花期推迟的最多；未来苹果花期持续推迟的可能性高；花期由偏早跃变为偏晚的突变点发生在21世纪前10年中后期。

2）日喀则轻、中和重终霜冻平均终日分别出现在5月22日、5月8日和4月27日，以中度终霜冻日期的绝对变率和变异系数最大。近33年日喀则轻、中度终霜冻日期呈提早趋势，重霜冻日期呈“推迟-提早-推迟”变化；未来各等级终霜冻日期仍保持提早趋势；轻、中和重度终霜冻日期的突变时间分别为2014年、1993年和2010年。

3）日喀则苹果花期呈推迟趋势，这与中国北方苹果主产区苹果始花期显著提前趋势^［10］的结论截然不同，这是因为日喀则冬季气温升高显著^［23］，不能满足苹果休眠所需的冷需求量^［24-26］，开春后苹果萌芽到开花期仍需要一定数量的0～7.2 ℃积累低温^［24］，因而造成花期普遍推迟。

4）日喀则苹果花期发生轻、中、重度终霜冻的频率分别为95.5%、77.3%和54.5%；苹果花期终霜冻的气候风险指数为4.41，明显高于中国北方苹果主产区。但从日喀则苹果生产中来看，花期遭遇霜冻危害的灾情并不多^［27-28］，这可能当地品种花期抵抗低温能力较强有关；另外，本研究选取的霜冻气象指标^［29-30］在日喀则不适宜，今后需结合当地苹果品种，研究适合当地苹果花期霜冻的评价指标。总体来看，在全球气候变暖背景下，日喀则终霜冻日期提早，苹果花期推迟，且这种情景的持续性强，花期终霜冻的气候风险将降低，有利于当地苹果生产。

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