陇东南旱作区大樱桃气候适宜性评估(顶)

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第39卷 第3期2011年3月
西北农林科技大学学报(自然科学版)
JournalofNorthwestA&FUniversity(Nat.Sci.Ed.)Vol.39No.3
Mar.2011
陇东南旱作区大樱桃气候适宜性评估倡栘
姚小英1,2,贾效忠2,朱拥军2,刘晓强2,吴 丽2,赵 宁2
(1中国气象局兰州干旱气象研究所,甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室,中国气象局干旱气候变化与
减灾重点开放实验室,甘肃兰州730020;2甘肃省天水市气象局,甘肃天水741000)
[摘 要] 【目的】评估陇东南旱作区大樱桃的气候适宜性,为当地大樱桃种植区划及推广栽培提供依据。【方法】运用陇东南大樱桃主产区天水市各地2004-2006年物候资料及1990-20
08年气象资料,建立估算大樱桃温度、降水及综合气候适宜度模型,对大樱桃气候适宜性进行评估,并分析大樱桃不同生育期气候适宜度与气候产量的相关性。【结果】陇东南旱作区天水市种植大樱桃温度适宜度较好的是河谷区和渭北区;降水适宜度较高的为关山区和河谷区。温度对气候产量影响的显著时期为花期和萌芽期;降水影响气候产量的极显著时期为果实膨大期,其次为花期和果实成熟期。天水市河谷区大樱桃种植的综合适宜性最高,多年平均综合气候适宜度为0.66;其次是渭北区,多年平均综合气候适宜度为0.57;关山区最低,多年平均综合气候适宜度为0.40。20世纪90年代以来,气候变化对天水市大樱桃种植影响表现为,河谷区综合气候适宜度为上升趋势,渭北区变化不大,而关山区有所降低。【结论】天水市除关山区种植大樱桃有低温冻害的风险,综合适宜度较低外,其余各地均可栽培大樱桃,最适宜栽培区为秦州、麦积的藉渭河谷地,但应警惕大樱桃花期寒潮、强降温及晚霜冻的影响,加强对春季低温冻害的防范。
[关键词] 陇东南;大樱桃;气候适应性评估
[中图分类号] S662.5[文献标识码] A[文章编号] 1671‐9387(2011)03‐0197‐06
Anassessmentofcherryclimatesuitabilityinthedryareaof
SoutheastofGansuprovince
YAOXiao‐ying1,2,JIAXiao‐zhong2,ZHUYong‐jun2,
LIUXiao‐qiang2,WULi2,ZHAONing2
(1InstituteofAridMeteorology,ChinaMeteorologicalAdministration,KeyLaboratoryofAridClimaticChangeandReducingDisasterofGansuProvince,KeyOpenLaboratoryofAridChangeandDisasterReductionofCM,
Lanzhou,Gansu730020,China;2TianshuiMetrorologicalBureau,Tianshui,Gansu741000,China)Abstract:【Objective】TheresearchwasdonetostudythecherryclimatesuitabilityinthedryareaofSoutheastofGansuprovincetoprovidescientificbasisforcherryplantingdistrictandspreadinginthedryareaofSoutheastofGansuprovince.【Method】Basedon
thecherry’sphonologicalobservationdatafrom2004to2006andmeteorologicaldatafrom1990to2008inthemainplantingareainthedryareaofSouth‐eastofGansuprovince,themodeloftemperature,waterandcomprehensiveclimatesuitabilitydegreewassetup,theassessmentoncherryclimatesuitabilitywasdone,thenthecorrelationbetweenclimatesuitabili‐tydegreeandchreeyclimateyieldofTianshuiwasanalyzed.【Result】Theresultsshowedthatthetempera‐turesuitabilitydegreewasthehighestinthevalleyandplainareaandWeibeiarea,thewatersupplytocherrywasundergoodconditionintheGuanshanareaandvalleyandplainarea.Themostnotabilityperiodoftemperatureinfluenceonyieldwasinfloweringgrowthandembryoduringthemaingrowingperiodof
倡[收稿日期] 2010‐08‐09
[基金项目] 甘肃省气象局“十人计划”项目;甘肃省气象局科研项目“精细化农业综合区划”(2011‐10);科技部公益性行业专项(GYHY200806021)
[作者简介] 姚小英(1968-),女,甘肃天水人,高级工程师,硕士,主要从事气象及应用气象研究。
E‐mail:tsyxy66@163.com
cherry,andwaterinfluenceonyieldwasinfruitexpanding,nexttofloweringgrowthandfruitmature.Theaveragecomprehensiveclimatesuitabilitydegreewasthehighestinvalleyandplainareaandannualaver‐agevaluewas0.66,nextwasWeibeiarea,annualaveragevaluewas0.57,thelowestinGuanshanareaandtheannualaveragevaluewasonly0.40.Theresultsshowedthatthesynthesizedclimatesuitabilitydegreehasincreasedinmaingrowthperiodsofcherryinvalleyandplainareasince1990s,andithasgoned
owninGuanshanarea,itsvariationwasn’tnotableinWeibeiarea.【Conclusion】ThecherrymaybecultivatedinTianshuicityexceptGuanshanarea,wherethecomprehensivesuitabilityislowerbecauseofrisksoflowtemperatureandfrost.ThemostsuitableregionsforplantingcherryisinvalleyandplainareainQinzhouandMaijidistricts.Butweshouldtakecautionagainstcoldwave,strongcoolingandlatefrostduringthecherryflowering,andinthemeantime,strengthenthepreventionofchillingfrostinthespring.
Keywords:SoutheastofGansu;cherry;assessmentofclimatesuitablility  大樱桃是我国北方落叶果树中成熟最早的果树树种,因此有“春果第一枝”的美誉。我国的山东半岛及辽东半岛大樱桃栽培历史较长,20世纪90年代随着气候变暖以及设施农业技术的兴起,大樱桃
栽培地域逐渐由河南、陕西等省向西扩展[1]
。甘肃东部的天水市为西北地区为数不多的适宜露地大面积发展大樱桃的地区之一。自20世纪80年代末天水市引进大樱桃至今,全市大樱桃栽培已成规模发展,所产大樱桃果型、口感俱佳,在市场上极具竞争力。大樱桃由于生育期短,果品价格高,经济效益明显,在当地有广阔的发展前景。
果树生长的优劣及品质的高低除栽培管理技术之外,最主要的影响因子就是种植区的气候条件。多项研究证明,在果实生长的不同阶段,温度、水分及光照等将直接影响果实的大小、性状及各种物质
的含量[2]
。FAO从潜在蒸散及作物需水量入手,用
作物的需水系数来估算水分的供需状态[3‐4]
。近年来,有关学者对果树的气候适应性进行了大量的定量评估研究[5‐7]。杨小利等[8]对陇东地区苹果的水分适宜性进行了研究;刘庆泰等[9]探讨了温度对大樱桃的影响。但目前,大多数果树生态的研究,多集中在生态气候指标、栽培技术、引种及气候变化对产
量的影响方面[10‐12]
,而关于果树综合气候适应性的定量评估则相对较欠缺。由于大樱桃在陇东南引种
历史较短,受原产地的气候长期驯化和影响,形成了喜温暖、润湿,忌寒冷、干燥的特点。温度、降水及光照因子是影响大樱桃生长发育的主要气候因素。为此,本研究根据多年气象资料及试验资料,对陇东南旱作区大樱桃的气候适应性进行了定量评估,以期为大樱桃的推广栽培提供依据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
陇东南旱作区大樱桃种植区主要位于天水地区
拉斐尔简介(33°~37°N,104~108.5°E),播种面积2800hm2
,该区处于半干旱及半湿润气候过渡带。根据天水市气候特点及地理位置分布状况,将大樱桃种植区划分为3个气候区:渭河谷地(简称河谷区,以秦州区为代表)、渭北旱区(简称渭北区,以甘谷县为代表)、关山区(以清水县为代表)。1.2 资料来源
物候资料选取天水市果树研究所2004-2006年的观测资料(表1)。考虑到天水大樱桃自1989年开始引种,故计算所需气象因子选用1990-2008年3个代表点、大樱桃主要生育期3-6月的气温、降水量、气压、水气压、相对湿度、风速、日照百分率的旬平均值。研究所需的天文辐射及可照时数等由
相应公式[4]
计算而得。
表1 2004-2006年天水市各地大樱桃平均物候期(月‐日)
Table1 TheaveragephenologicalperiodofcherryatTianshui2004-2006(month‐day)
地点Site
萌芽期Embryo初花期Floweringofbeginning花期Flowering落花期Floweringofending果实膨大期
Fruitexpanding果实成熟期Fruitmature
落叶期Leaffalling河谷区Valleyandplainarea03‐1504‐0204‐0304‐0805‐1505‐2010‐31渭北区Weibeidrylandarea03‐2004‐0904‐1004‐1505‐2205‐2710‐31关山区Guanshanarea
03‐25
04‐13
04‐14
04‐18
05‐26
06‐07
10‐31
1.3 计算方法
温度适宜度的计算模型主要是根据大樱桃不同生长发育期的三基点温度要求来建立(表2)。降水适宜度是根据有关研究及FAO给出的作物需水系
891西北农林科技大学学报(自然科学版)第39卷
数,运用实时气象资料根据Penman公式计算。
表2 陇东南旱作区大樱桃不同生育期的三基点温度及作物需水系数
Table2 Maximum(T2),minimum(T1)andoptimum(T0)temperatureofcherryin
differentgrowthperiods&cropcoefficientinthedryareaofSoutheastofGansuprovince
生育期
GrowthperiodT0/℃T1/℃T2/℃作物需水系数Cropefficient
萌芽期Embryo96130.55花期Flowering
168200.55果实膨大期Fruitexpanding1810230.90果实成熟期Fruitmature20
11
25
0.65
  由于天水市各地大樱桃主要生育阶段日照比较
充裕,光照不是影响大樱桃生长的主要因素,因此影
响当地大樱桃生长的主要因子为温度和降水量[13]
,本研究在进行气候适宜性评估时主要考虑温度和降水。根据文献[6,8,14],分别建立大樱桃温度及降水量的适宜程度模型。温度适宜程度模型为:S(T)=(Ti-T1)(T2-Ti)B
(T0-T1)(T2-T0)
(1)式中:S(T)为温度适宜度,根据大樱桃不同生长发育期的三基点温度要求计算建立[15‐16]
;Ti为生育阶段逐日平均温度(℃);T1为某一发育期的下限温度(℃);T2为某一发育期的上限温度(℃);T0为最适
温度的平均值(℃);B=(T2-T0)
(T0-T1)
降水适宜程度模型为:
S(R)=1,   R≥R0j;
R/R0j, R<R0j。
(2)
式中:S(R)为降水适宜度,鉴于降水量时间分布的不均匀性及大樱桃生长特性,降水适宜度以旬为单位;R为旬降水量(mm);R0j为大樱桃生理需水量(mm),根据FAO给出的作物需水系数[17]
,运用实时气象资料根据Penman(98版)公式计算而得[17‐18]。当旬降水量大于大樱桃生理需水量时,假定降水可以全部被大樱桃吸收利用,则降水适宜度为1,当旬降水量小于大樱桃生理需水量时,则降水适宜度小于1。
由于天水市大樱桃的生长发育及最终产量的形成受温度、降水综合生态因子的影响,根据文献[5‐6],建立大樱桃温度、降水综合气候适宜度模型:
Cr=∑n
j=1
(AS(T)j+BS(R)j)。(3)
式中:Cr为温度、降水综合气候适宜度;A、B分别为
温度和降水的权重系数,根据当地大樱桃不同生长阶段对温度、降水的实际需求情况,确定A、B在萌芽期分别为0.60和0.40,在花期分别为0.52和0.48,在果实膨大期及成熟期均分别为0.40和0.60;j为大樱桃生育期;n为计算生育阶段所包括
猪八戒特点的生育期数。
大樱桃气候产量用滑动平均方法从社会产量中分离。
2 结果与分析
2.1 大樱桃温度适宜性评估
2.1.1 大樱桃温度适宜性年际变化 天水市各地大樱桃主要生育期温度适宜度年际变化见图1。
图1 陇东南旱作区大樱桃主要生育期
温度适宜度的年际变化
-◆-.渭北区
;-□-.河谷区;-▲-.关山区
Fig.1 Theannualvariationoftemperaturesuitailitydegree
duringmaingrowingperiodsofcherryinthedry
areaofSoutheastofGansuprovince
-◆-.Weibei
drylandarea;-
□-.Valley
andplainarea;
-▲-.Guanshanarea
  由图1可见,温度适宜性最好的地区为河谷区,
主要生育期温度适宜度多年平均值为0.88;其次为渭北区,主要生育期温度适宜度多年平均值为0.75;关山区最差,主要生育期温度适宜度多年平均值仅为0.33。各地温度适宜度的上升主要出现在20世纪90年代,以河谷区和渭北区上升较为明显,平均线性上升率为0.12/年;关山区温度适宜度上升趋势不明显。温度适宜度的较明显谷点分别出现在1996,2001及200
6年,这主要是由于1996年4月上旬平均气温特别低,而2001年及2006年4月中旬出现强降温及霜冻冻害导致温度适宜性下降至最
91第3期姚小英,等:陇东南旱作区大樱桃气候适宜性评估
低。2000年以后,虽然各地平均气温有升高趋势[19],但由于基础温度偏高,大樱桃发育期提前,受冻能力明显减弱,冻害危害更为严重,其温度适宜度上升趋势较20世纪90年代减缓。
2.1.2 大樱桃不同生育期的温度适宜性 由表3可知,大樱桃不同生长阶段,各地温度适宜性不一致,在生长的中后期(果实膨大期和成熟期)温度适宜度基本均在0.6以上,完全能满足果实膨大及成熟的需要。而在萌芽期及花期,关山区适宜性较差,温度适宜度在0.3以下,不能满足果树开花对热量条件的要求,因此该区栽培大樱桃要借助一定的保温设施;渭北区适宜度在0.50以下,也不能完全满足大樱桃生长需要;河谷区适宜度相对较高,在0.60左右,说明仍然存在一定的温度不稳定性风险。
表3 陇东南旱作区大樱桃不同生育期的温度适宜度
电脑u盘Table3 Temperaturesuitabilitydegreeofcheeryi
ndifferentgrowthperiodsinthedryareaofSoutheastofGansuprovince
地点
Site萌芽期
临聘Embryo花期
Flowering果实膨大期
Fruitexpanding果实成熟期
Fruitmature
河谷区Valleyandplainarea0.580.610.840.96
渭北区Weibeidrylandarea0.470.500.750.91
关山区Guanshanarea-0.380.240.600.81
2.2 大樱桃降水适宜性评估
2.2.1 大樱桃降水适宜性年际变化 从天水市各地大樱桃主要生育期降水适宜度年际变化(图2)来看,关山区降水适宜性最好,多年平均降水适宜度为0.48;其次为河谷区,多年平均降水适宜度为0.43;渭北区最差,多年平均降水适宜度为0.38。从时间变化看,从20世纪90年代开始,大樱桃降水适宜度平均值呈现下降趋势,以河谷区最为明显,线性下降速度为0.02/年(R2=0.5315,P<0.10);2000年后降水适宜度下降趋势减缓,这是因为进入2000年以后,由于气候变暖,各地温度不同程度增高,同时降水量也相应增多所致。
2.2.2 大樱桃不同生育期的降水适宜性 从表4可以看出,大樱桃在各个生长阶段的降水适宜度与整个生育期表现并不完全一致,在萌芽期各地降水适宜度均较差,其原因主要是当地初春降水量少,加之春季风大,作物蒸散量加大[18];其中尤以渭北区水分的亏缺程度最大,降水适宜度仅为0.30。开花盛期以后到果实增长阶段,降水逐渐增多,降水适宜性开始提升,但温度也开始增高,以温度回升较为缓慢的关山区大樱桃降水适宜性提高最多,为0.50。大樱桃生长后期,为春末初夏阶段,此期随降水量的增多,各地降水适宜度也逐渐提升。从地域比较,各生长阶段的降水适宜度均以关山区最高,其次为河谷区,
渭北区最差。
图2 陇东南旱作区大樱桃主要生育期
降水适宜度的年际变化
-◆-.渭北区;-□-.河谷区;-▲-.关山区光学谐振腔
Fig.2 TheannualvariationofwatersuitailitydegreeofcherryinthedryareaofSoutheastofGansuprovince-◆-.Weibeidrylandarea;-□-.Valleyandplainarea;
-▲-.Guanshanarea
表4 陇东南旱作区大樱桃不同生育期的水分适宜度
Table4 ThewatersuitabilitydegreeindifferentgrowingperiodsofcherryinthedryareaofSoutheastofGansuprovince
地点
Site萌芽期
Embryo花期
Flowering果实膨大期
Fruitexpanding果实成熟期
Fruitmature
河谷区Valleyandplainarea0.360.400.490.51
渭北区Weibeidrylandarea0.300.320.410.42
关山区Guanshanarea0.390.500.550.57
2.3 大樱桃综合气候适宜性评估
从图3可见,天水市河谷区大樱桃种植的综合气候适应性最高,多年平均综合气候适宜度为0.66;其次是渭北区,多年平均综合气候适宜度为0.57;关山区最低,多年平均综合气候适宜度为0.40。从年际变化的多项式趋势线来看(图3),综合气候适宜度河谷区呈现略微上升的趋势,而渭北区变化平缓,关山区则为缓慢下降的趋势。与20世纪90年代相比,2000年以后大樱桃的综合气候适宜度平均值,河谷区上升了0.2,关山区由于温度上升趋势不
002西北农林科技大学学报(自然科学版)第39卷
明显,而降水量增多又加剧了作物蒸散对热量的消
耗,大樱桃生长所需积温减少,综合气候适宜度下降了0.2,
渭北区则持平。
图3 陇东南旱作区大樱桃综合气候适宜度的年际变化
-◆-
.渭北区;-
□-
.河谷区;-
中性皮肤▲-
.关山区
Fig.3 Theannualvariationofcomprehensiveclimate
suitailitydegreeofcherryinthedryareaof
SoutheastofGansuprovince
-◆-.Weibeidrylandarea;-
□-.
Valleyandplainarea;
-▲-.Guanshan
area
2.4 大樱桃气候适宜度与气候产量的关系
对不同生育期大樱桃气候适宜度与气候产量的相关计算结果(表5)表明,萌芽期大樱桃,由于温度是关键因子,温度适宜度与气候产量相关显著。开花期温度适宜度、降水适宜度和综合气候适宜度与气候产量相关性均达显著水平,由于此期正处于温度稳定性较差的4月份,同时也是当地寒潮、霜冻易出现的时期[19]
,如遇低温,会导致大樱桃花期缩短,受孕时间减少,叶片、花芽、茎等部位不同程度受损。据天水市果树研究所观测表明,大樱桃萌芽期和花期的强降温、寒潮天气,会严重影响产量甚至绝收。降水对产量的影响表现在2个方面,一方面大樱桃花期对水分的需求较多,另一方面,降水偏多会导致气温明显降低,由此带来的冻害危害会大于因降水偏少造成的干旱影响。果实膨大期降水适宜度和综合气候适宜度与气候产量显著相关,此期降水偏少,不利于产量形成和品质提高。成熟期间降水适宜度
与气候产量显著相关,此期降水日数多将会使成熟的籽粒烂裂、脱落,对产量会造成一定影响。
表5 陇东南旱作区大樱桃不同生育期各因子适宜度与气候产量的相关系数
Table5 Correlativecoefficientbetweendegreeofdifferentfactorssuitabilityandunityieldofcherry
inthedryareaofSoutheastofGansuprovince
项目
Item
萌芽期Embryo
花期Flowering
果实膨大期Fruitexpanding
果实成熟期
Fruitmature温度适宜度Temperaturesuitability0.3156倡0.3623倡倡
0.24210.1278降水适宜度Precipitationsuitability
0.15680.2256倡0.4631倡倡0.3550倡
综合气候适宜度Synthesisclimatesuitability0.24120.3891倡
0.4122倡
0.2964  注:倡
聚拢拼音
,倡分别表示通过0.05,0.10的信度检验。
Note:倡倡
,倡standingforreliabilityof0.05and0.10respectively.
3 结 论
根据陇东南旱作区大樱桃生长特点及对气候条
件的要求,建立了温度、降水及综合气候适宜度模型。模型考虑了气温、降水、相对温度、风速、光照、辐射等气象因子的综合影响,能较为客观地反映温度、降水对大樱桃生长的适宜程度,为大樱桃种植业结构的调整提供了理论依据。
模型计算分析表明,陇东南旱作区天水市种植大樱桃温度适宜度较好的是秦州区和渭北区;降水适宜度较高的为关山区和河谷区。温度对气候产量影响的显著时期为花期和萌芽期;降水影响气候产量的极显著时期为果实膨大期,其次为花期和果实成熟期。天水市河谷区大樱桃种植的综合适宜性最高,多年平均综合气候适宜度为0.66;其次是渭北区,多年平均综合气候适宜度为0.57;关山区最低,多年平均综合气候适宜度为0.40。20世纪90年代
以来,气候变化对天水市大樱桃种植影响表现为,河
谷区综合气候适宜度为上升趋势,渭北区变化不大,而关山区有所降低。
五房色播
天水市除关山区种植大樱桃有低温冻害的风险,综合适宜度较低外,其余各地均可栽培大樱桃。最适宜栽培区为秦州、麦积的藉渭河谷地,渭北区由于降水偏少,春旱出现频次较高,加之温度不能完全适宜大樱桃的生长发育,栽培必须借助灌溉及人工温室等农业设施。关山地区水分适宜度好,但温度适宜度较低,花、果受温度不适的胁迫较大,不宜开展大樱桃的规模栽培。在最适宜栽培大樱桃的藉渭河谷地要特别警惕大樱桃花期寒潮、强降温及晚霜冻的影响,加强对春季低温冻害的防范。
影响大樱桃产量的因素除气候因子外,还有果树树龄、品种、环境条件、栽培管理水平等。因此,气候条件也不能完全表征大樱桃的生长状况,但对于半干旱的陇东南大樱桃主产区来说,气候适宜度可
02第3期姚小英,等:陇东南旱作区大樱桃气候适宜性评估

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