新疆英吉沙巴旦姆越冬期冻害气象因素分析

克日木·阿巴司 努尔帕提曼·买买提热依木 孟凡雪 陈刚 帕提曼·阿布都艾尼

摘要：本文利用英吉沙国家一般气象站2001—2019年的基本气象资料及巴旦姆物候期观测资料和冻害调查资料，采用花芽受冻率及产量分析，结合相关气象要素的数理统计方法，对英吉沙巴旦姆越冬期间导致花芽冻害的气象因素进行分析。结果表明：在英吉沙，冬季最低气温及其持续日数、最低地表温度、冻土深度对巴旦姆花芽受冻造成影响较大，最大积雪深度及积雪持续日数的长短、冬季降水量的影响不太明显。其中当最低气温为-23℃～-18℃，其持续日数的长短、地表最低温度是导致英吉沙巴旦姆在越冬期间花芽受冻最严重的主要因素之一。

关键词：英吉沙；巴旦姆；越冬期；冻害；气象因素

中图分类号：S 662.5，P962文献标志码：A论文编号：cjas20191100279

Meteorological Factors on Freezing Injury of Amygdalus communis During Overwintering in Yingjisha of Xinjiang

Kerimu ABASI1， Nuerpatiman MAIMAITIREYIM1， MENG Fanxue1， CHEN Gang2， Patiman ABUDUAINI1（1Kashi Meteorological Bureau of Xinjiang Uygur Autonomous Region， Kashi 844000， Xinjiang， China； 2Yingjisha Meteorological Bureau of Xinjiang Uygur Autonomous Region， Yingjisha 844500， Xinjiang， China）

Abstract： By using the basic meteorological data of 2001 to 2019 from Yingjisha national meteorological observing station and the phenological observation data and freezing injury data， the freezing rate of flower bud and yield of Amygdalus communis were analyzed. Combined with mathematical statistics， the meteorological factors causing frozen flower bud during overwintering period of Amygdalus communis in Yingjisha were studied. The results showed that the lowest air temperature in winter and its lasting days， the lowest land surface temperature and frozen earth depth caused the freezing of Amygdalus communis buds， but there was no obvious impact of the maximum snow depth of winter and its lasting days and winter precipitation. When the lowest temperature was -23℃to -18℃， its lasting days and the lowest land surface temperature were the main factors causing frozen flower buds.

Keywords： Yingjisha； Amygdalus communis； overwintering； freezing injury； meteorological factor

0引言

全球變暖背景下，气候变化已成为了全球热门话题。IPCC第五次评估报告指出，1880—2012年，全球平均地表温度上升了0.85℃（0.65～1.06℃），1951—2012年全球地表平均增温速率几近1880年以来升温速率的2倍[1]。有研究者指出，随着气候的变暖，到 2100年大气中持续增加的温室气体浓度可能会使全球平均气温升高1.8～4.0℃[2]。而气候变化背景下干旱、洪涝和低温冷害等极端天气气候事件发生频率增加[3]。根据世界气象组织（WMO）统计[4]，1970—2009年全球共发生7870次极端气象灾害，并造成近20000亿美元的经济损失。因未来气候变化的不确定性，众多学者开展了气候变化影响评估研究，其中，评估未来气候变化对农业生产的影响是该项研究的重要内容之一[5]。有关研究表明，物候期对气候变化响应最为敏感的指标[6]，气象条件的变化导致植物的物候期发生明显变化[7]。

目前，气候变化背景下极端气候事件不断加剧，其中低温冻害是影响植物生长发育和地理分布的关键环境因子[8-9]。据统计，全球每年因低温伤害造成的农林作物损失高达数千亿元[10]，随着全球变暖带来的极端气候频发，这一损失还会增加[11]。在新疆，低温冻害是影响新疆特色林果产业持续高效发展的三大自然灾害之一[12]，进入21世纪后冬季异常低温频繁，新疆境内几乎每年都有严重的果树冻害发生[13]，众多的研究不断丰富和发展了冻害的定义，先后对冻害、霜冻、寒害、冷害、寒潮这几种低温灾害的受害温度、发生时期、危害症状、危害区域和危害物种进行了比较。冻害是当温度降低到0℃以下时，通过一系列细胞内的生理反应变化，对植物造成的低温伤害[14-17]。当花芽受到冻害时，有时全部花芽枯萎，有时局部枯萎，呈畸形花，有时柱头变褐色，失去受粉能力。花芽冻害有2种类型：一种发生在深冬季节，当气温降低，超过了花原基深度过冷点温度，发生组织内结冰时，花原基死亡，全部花器变褐，春季不能成花。另一种发生在早春。芽是营养生长和生殖生长的雏形，一般情况下，花芽比叶芽易受冻，受冻花芽髓部及鳞片基部变褐，严重时花芽干枯死亡。

巴旦姆又称巴旦杏，学名：扁桃（Amygdalus communis L.）属李亚科桃属，中型乔木或灌木。巴旦姆主要分布在陕西、甘肃、新疆，在天山以南的喀什英吉沙、莎车、叶城、疏勒等县为主。喀什地区是中国最大的巴旦姆生产基地，喀什地区的巴旦姆在国内乃至国际上都享有较高声誉，深受广大消费者喜爱。因为品质优良且经济价值较高，地委行署大力扶持巴旦姆等特色林果发展，帮助农民脱贫攻坚。截至2017年，喀什地区特色林果种植面积达共4×105hm2，其中，巴旦姆种植1×105hm2，是当前喀什地区农业增产、农民增收的重要渠道。喀什巴旦姆主要种植在英吉沙县和莎车县，英吉沙县具有发展巴旦姆生产的独特自然条件，栽培巴旦姆历史悠久，面积广，巴旦姆生产已成为当地的一大支柱产业。但近年来，英吉沙部分区域种植的巴旦姆树遭遇花芽冻害现象比较严重，低温冻害对英吉沙巴旦姆带来了冬季逆境危害，使巴旦姆遭受不同程度的花芽冻害，影响到巴旦姆花芽的安全越冬，尤其是2006、2008、2012、2017年英吉沙巴旦姆发生产量明显的下降或绝产现象，给当地农民带来了巨大的经济损失。

本研究对英吉沙巴旦姆越冬期间花芽受冻的成因进行分析，探讨对英吉沙巴旦姆致花芽冻害的气象因子，了解该区的气象情况及出现冻害的原因，拟降低冻害对巴旦姆带来的各种损失，并提出合理的农业技术防御措施，以期为提高当地广大果农的收入提供重要的指示意义。

1研究区概况

英吉沙县隶属新疆喀什地区，位于新疆维吾尔自治区西南部，昆仑山北缘，塔里木盆地西缘，东部与莎车县接壤，西南、西北与阿克陶县相接，东北与疏勒县、岳普湖两县毗邻；是著名的“中国小刀之乡”、“中国色买提杏之乡”、“中国达瓦孜之乡”。是古代陆地丝绸之路的驿站，南疆八大重镇之一。英吉沙县年平均氣温12.0℃，极端最高气温42.1℃（1994年8月3日），极端最低气温-24.6℃（1967年1月5日），年降水量84.0 mm，年日照时数2689.3 h，年蒸发量2134.3 mm，年无霜期267天，地形以沙漠、山前冲积平原和坡地为主，属典型的暖温带大陆性干旱气候[18-19]。由于光、热、昼夜日差大等自然原因及独特的自然地理格局，生态环境极其脆弱，气候变化及各类气象灾害天气对当地农业、特色经济林发展产生了巨大影响[20]。

2资料及方法

本研究利用英吉沙国家一般气象站（76°10′E，38°56′N，海拔高度1297.5 m）2001—2019年12月至次年2月的气象基本要素资料（因英吉沙巴旦姆越冬期从12月上旬到次年2月下旬，所以气象资料选用12月到次年2月），主要包括日地表最低气温、≤-18℃的最低气温持续日数、日降水量、日积雪深度、积雪持续日数、最大冻土深度、日平均气温、日最低气温等气象资料以及物候期观测数据和对巴旦姆的花芽进行冻害调查资料。数据处理及分析在Excel 2007软件的支持下进行，采用花芽受冻率分析、产量分析及相关气象要素的数理统计方法，将巴旦姆越冬期与气象因子进行相关分析。找出对越冬期影响显著的因素，分析英吉沙巴旦姆越冬期间的花芽冻害气象条件，探讨喀什近期气候变化对巴旦姆越冬期的影响，进一步系统地诊断英吉沙气候变化及其对巴旦姆影响的事实，这对合理利用气候变化背景下农业气候资源以及农业防灾减灾具有重要的意义，为巴旦姆花芽冻害现象的预报及减灾管理提供科学依据。

3结果与分析

3.1巴旦姆物候期

根据2001—2019年对英吉沙巴旦姆的物候期观测数据，英吉沙巴旦姆在每年的11月下旬至12月上旬，进入越冬期（休眠期），越冬期基本持续到次年的2月下旬；2月下旬末至3月上旬开始进入芽膨大期，3月中旬进入芽开放期，3月下旬中期进入花蕾出现期，3月下旬末期至4月中旬进入开花期，8月上、中旬进入果实成熟期。

3.2巴旦姆产量及花芽受冻情况

巴旦姆的花芽为纯花芽，先花后叶。即花芽膨大出现后，一般15天后叶芽膨大，据相关单位对于产量数据的调查、统计，2001—2019年期间，仅2006、2008、2012、2017年因受气象因素的影响发生产量明显的下降或绝产现象；其中2006、2008年巴旦姆冻害症状主要表现在花芽、叶芽、根颈、枝干、皮层、嫩枝以及根系和幼树均受冻害，花芽受冻较重，产量受损极大；2012、2017年巴旦姆冻害症状冻害主要表现在花芽，对其他部位影响不大，受冻害的花芽从包合鳞片开始，由外向里干枯，导致花原始体死亡。

3.3日最低气温和低温持续时间的变化

根据国内外学者对于巴旦姆越冬冻害气象指标的研究表明，最低温度为-18～-20℃为轻度冻害，-20～-23℃为中度冻害，≤-23℃为重度冻害[21]。从英吉沙2001—2019年最低气温的变化趋势可看出（图1），2001—2019年期间，中度冻害阈值-20～-23℃的最低气温值主要出现在2006年和2008年，2006年仅出现1天，即1月7日，日最低气温为-20.7℃；2008年出现7天，即1月27日至2月2日，日最低气温为-20.1～-22.6℃；轻度冻害阈值-18～-20℃最低气温值出现12天，其中2006年出现3天，2008年出现6天，2012年出现2天，2017年出现1天。可知，2006、2008年中度、轻度冻害出现次数较多，2012、2017年中度冻害阈值未出现，出现轻度冻害阈值，但出现频次较2006、2008年少。

最低气温持续时间的长短、气温骤降、降温幅度大是影响果树冻害程度的重要因素，当气温下降到果树的临界温度时，低温持续时间越长冻害越严重[22-24]。由图1可知，近19年中2006年1月≤-18℃的最低气温持续日数为4天，即1月16—19日，低温值为-18.8～-20.7℃；2008年≤-18℃的最低气温持续时间为11天，即1月24日—2月3日，低温值为-18.4～-22.6℃，其中≤-20℃的最低气温持续时间8天，即1月27日—2月2日，低温值为-20.1～-22.6℃，也就是近19年来的气温最低的年份；2012年≤-18℃的最低气温持续时间为2天，即1月24—25日，低温值为-18.3～-19.6℃；2017年≤-18℃的最低气温持续时间为1天，即1月12日，低温值为-19.4℃。

3.4地表最低温度的变化

从英吉沙2001—2019年地表最低温度的变化趋势图可看出（图2），花芽受冻率最严重的2006、2008、2012、2017年，地表最低温度分别为-23.9、-30.6、-10.5、-16.8℃，分别出现在2006年1月7日，2008年2月4日，2012年1月11日和2017年1月18日。近19年中，地表最低温度的最低值为-30.6℃（2008年），次最低值为-23.9℃（2006年），而且这2年巴旦姆花芽受冻率最严重，说明地表最低温度是巴旦姆越冬期间花芽受冻率最严重的主要原因之一，且巴旦姆花芽受冻率与当年的地表最低温度正相关。

3.5最大冻土深度的变化

与其他果树相比，巴旦姆根系大多主根不发达，侧根较浅，所以分析土壤最大冻土深度的变化对在冬季根系安全越冬有重要意义。据历年资料统计英吉沙冬季最大冻土深度主要出现1、2月份，因此本研究主要分析近19年1、2月份的最大冻土深度。从图3可以看出，19年间，英吉沙最大冻土深度为99 cm，出现在2011年2月12日。巴旦姆花芽受轻度冻害、中度冻害的年份2006、2008、2012、2017年的最大冻土深度分别为73、91、61、72 cm，较2011年浅。虽然2011年的冻土深度最深，但并未造成巴旦姆花芽受冻，反而最大冻土深度结合地表最低温度及最低气温，对巴旦姆造成受冻伤害，因此将冬季最大冻土深度可视为2006、2008、2012、2017年巴旦姆越冬期间花芽受冻的原因之一。

3.6最大积雪深度及积雪持续日数

2001—2019年期间，最大积雪深度为28 cm（2012年2月17日），积雪持续日数最大值为85天（出现在2012年，即2011年12月6日—2012年2月29日），冬季降水量最大值为38 mm（2012年），可知，2001—2019年期间，最大积雪深度、积雪持续日数最大值、冬季降水量最大值均出现在2012年（出现轻度冻害的年份），其他轻度冻害出现的年份（2017年）和中度冻害出现的年份（2006、2008年）冬季最大积雪深度分别为13、15、8 cm，冬季积雪持续日数分别达到37、34、35天，冬季降水量分别为15.4、15.7、15.6 mm。可知，轻度冻害出现年份（2012年）的冬季最大积雪深度、冬季积雪持续日数、冬季降水量较中度冻害出现年份的（2006、2008年）冬季最大积雪深度、冬季积雪持续日数、冬季降水量偏多，但实际花芽受冻率较低。原因是因雪的导热本领很差，土壤表面盖上一层雪被，可以减少土壤热量的外传，阻挡雪面上寒气的侵入，所以，受雪保护的庄稼可安全过冬。说明最大积雪深度及积雪持续日数的长短、冬季降水量不是2006、2008、2012、2017年巴旦姆越冬期间造成花芽受冻率最严重的主要原因之一。

4结论与讨论

（1）2001—2019年期间，英吉沙分别在2006、2008、2012、2017年巴旦木生产中发生产量明显的下降或绝产现象，经调查发现，这与当年导致花芽受冻现象的气象因素有关。2006、2008年巴旦姆受冻情况较严重，属于中度受冻，产量损失极大；2012、2017年巴旦姆受冻相对较轻，受冻部位主要在花芽，对其他部位影响不大，一定程度上影响产量。

（2）2001—2019年期间，英吉沙巴旦姆在2006、2008、2012、2017年出现花芽受冻，结合产量调查情况及气象要素变化情况，中度冻害出现的2008、2006年最低气温值-22.6℃和-20.7℃，是英吉沙近19年來出现的最低气温的最低值和次最低值；≤-18℃的气温持续日数最长的年份也是2008年和2006年；近19年，英吉沙地表最低温度为-30.6℃，出现在2008年、地表最低温度的次值为-23.9℃，出现在2006年；2008、2006年冬季最大冻土深度分别为91、73 cm，也是英吉沙近19年最大冻土深度的次最大值、次最大值。经以上要素的结合分析，2008、2006年的最低气温、地表最低温度、冻土深度是对英吉沙巴旦姆造成中度受冻的主要气象因子。

（3）通过受冻年份冬季最大积雪深度、冬季积雪持续日数、冬季降水量的分析，可初步确定这3项要素不是对英吉沙巴旦姆造成受冻的主要气象因子。反而积雪起到很好保温效果，可以在寒冬保护树根不被冻伤，来年开春雪水融化可以为树根提供良好的供水。

（4）英吉沙巴旦姆花芽冻害的原因除气象条件以外，还跟树体激素失调、营养不足、花芽质量、树龄、土层等有关，需待进一步试验研究。

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