气候变化对新疆苹果种植气候适宜性的影响

分类：论文范文 发表时间：2020-02-05 08:58

　　摘要［目的］：为适应气候变化，充分发挥新疆种植苹果有利的农业气候条件，规避不利气象灾害的影响，科学制定新疆苹果发展规划提供科学依据。［方法］文章利用新疆102个气象台站1961—2015年逐日平均气温、最低气温资料，采用线性趋势分析、累积距平、t检验以及ArcGIS空间插值技术方法，对影响苹果种植的关键气候因子(年平均气温、日最低气温≤－20℃日数、6—8月平均气温、1月平均气温)时空变化特征进行分析，结合苹果种植气候适宜性区划指标，研究了气候变化对新疆苹果种植气候适宜性及其分布区域的影响。［结果］新疆年平均气温、6—8月平均气温和1月平均气温的空间分布总体呈现南疆高，北疆低;平原和盆地高，山区低的特点;日最低气温≤－20℃日数空间分布呈现北疆多，南疆少;山区多，平原和盆地少的格局。［结论］近55年，新疆年平均气温、6—8月平均气温和1月平均气温显著升高，冬季日最低气温≤－20℃日数显著减少，并且上述各要素分别于1979年、1985年和1997年发生了突变。受气候变暖的影响，1997年后较其之前，新疆苹果适宜种植区明显减小，次适宜种植区明显扩大，不适宜种植区也有所减小。气候变暖对新疆苹果种植既有利也有弊，但总体弊大于利。因此，各地须根据当地气候特点及其变化情况，调整苹果发展规划和种植区域，并针对制约苹果种植的不利气候条件，采取趋利避害的技术措施，科学应对，促进苹果生产的持续稳定发展。

　　关键词：气候变化;关键气候因子;区划指标;苹果种植气候适宜性;新疆

　　0引言

　　以气候变暖为主要特征的全球变化已成为不争的事实［1］。气候变暖使中国大部分地区热量资源增多，农业气候带北移，作物生长季延长［2］，进而对农业种植制度、作物布局及农作物品种熟性产生重要影响，但气候变化及其对农业的影响具有明显的区域差异［3-4］。中国是世界第一大苹果生产国，光、热、水等气候条件是决定苹果适宜种植区，影响苹果产量高低、品质优劣的主要环境因素［5-8］。近年来有关气候变暖背景下中国苹果种植气候适宜性及品质变化的研究受到有关学者的关注。屈振江等［5］认为，富士苹果的气候适宜区主要在中国黄土高原、环渤海湾和黄河古道，其中，黄土高原区气候适宜度最高。魏钦平等［6］研究发现，渤海湾地区是富士、乔纳金苹果的优质栽培气候区，西南高地局部是新红星苹果的最适生态区。余优森等［7］研究证实，西北黄土高原、西秦岭山地、川西北和川西南山地以及甘新等苹果产地为中国苹果品质最优区。白秀广等［8］指出，气候变暖对黄土高原苹果种植有利，但对渤海地区将产生不利影响。

　　1资料与方法

　　1.1资料来源

　　选用新疆境内102个资料序列较长的气象站1961—2015年逐日平均气温、最低气温资料，以及各站地理坐标和新疆地理信息数据，研究分析影响新疆苹果生产的主要气候因素的时空变化规律，并探讨其对苹果种植气候适宜性的影响。研究区域和所选气象站点见图1。各站气象数据、地理坐标和新疆1:50000地理信息数据由新疆气象信息中心提供。

　　1.2苹果种植气候适宜性指标因子的确定

　　1.2.1新疆苹果生产与气候条件的关系(1)温度苹果性喜温凉半干旱气候，温度决定苹果的分布区域，并对苹果生长发育的各种生理活动、生化反应产生重要影响［9］。春季日平均气温稳定升至3℃时苹果地上部分开始活动，8℃左右开始生长，9～12℃叶芽萌动。花期的适宜温度为18℃左右，温度过高、过低对花粉发芽和花粉管伸长均有不利影响。苹果花芽分化、果实发育成熟期的夏、秋季(6—9月)温度对产量形成和品质优劣有很大影响，一般该期间平均气温20～26℃较为适宜，温度过高，果实着色不良，风味、口感不佳，果型和耐贮性变差。果实成熟过程中，昼夜温差大，有利于营养物质的积累。前人研究表明［9］，苹果适宜栽培的温度条件是，年平均气温8～14℃，夏季(6—8月)平均气温18～24℃。由于新疆冬季寒冷，越冬期冻害是北疆大部、天山山区等地制约苹果栽培的主要气象灾害。冬季处于生理休眠状态的苹果直立越冬的温度界限是最冷月平均气温不低于－12℃，当极端最低气温低于－30℃即发生冻害，－35℃以下即可冻死。苹果冻害不仅与冬季极端最低气温有关，与冬季低温持续时间也有密切关系，日最低气温低于－20℃的日数超过24d，苹果将遭受较严重的冻害［9，11］。另外，吐鲁番、哈密盆地(以下简称吐哈盆地)以及塔里木盆地中、东部夏季炎热，最高气温多在42℃以上，苹果易发生日灼或遭受高温热害，苹果产量低、品质差［9］。(2)光照苹果是喜光树种，光照充足则枝叶健壮繁茂，树体生理活动强，花芽分化率高，结果多，着色好，品质佳。一般年日照时数2200～2800h、日照百分率50%～60%适宜苹果生长［9］。新疆年日照时数2500～3500h，苹果生长期(4—10月)日照百分率为60%～70%，均高于苹果生育期对光照条件的要求。

　　1.2.2苹果种植气候适宜性判别因子根据上述分析并参考《新疆农业气候资源及区划》［9］有关研究成果，确定新疆苹果种植气候适宜性判别因子及其等级划分标准见表1。

　　2各指标气候要素变化趋势和突变特征

　　2.1年平均气温

　　1961—2015年，新疆年平均气温总体以0.305℃/(10年)的倾向率呈极显著(P=0.001)的升高趋势(图2)，55年来升高了1.7℃。累积距平和t检验表明(表3)，近55年新疆年平均气温于1997年发生了突变，突变后较突变前全疆平均气温升高了1.1℃。

　　2.2日最低气温≤－20℃的日数

　　1961—2015年，新疆日最低气温≤－20℃的日数总体以－1.987d/(10年)的倾向率呈极显著(P=0.001)减少趋势(图3)，55年来减少了10.9d。累积距平和t检验表明(表3)，近55年新疆日最低气温≤－20℃的日数于1985年发生了突变，突变后较突变前全疆平均日最低气温≤－20℃日数减少了7.4d。

　　3各指标气候要素空间分布及其变化

　　为便于分析，也为了体现各指标气候要素的变化对苹果种植气候适宜性的综合影响，该文以发生突变最迟的年平均气温、6—8月平均气温的突变点1997年为时间节点，分析1997年前(1961—1996年)、后(1997—2015年)各要素空间分布的差异。

　　3.1年平均气温

　　新疆年平均气温空间分布呈现南疆高，北疆低;平原和盆地高，山区低的格局(图6)。按照对苹果种植适宜性划分的年平均气温的等级标准(表1)，1997年前，年平均气温14.1～16.0℃的区域仅在吐鲁番盆地腹地有少量出现;塔里木盆地自北向南海拔1500～2200m以下，吐哈盆地海拔1200m以下，准噶尔盆地西南缘局部以及伊犁河谷平原地带为8.1～14.0℃;北疆沿天山大部、伊犁河谷丘陵地带以及塔里木盆地、吐哈盆地周边低山、丘陵地带6.1～8.0℃;北疆北部，阿尔泰山、天山山区以及昆仑山中高山带年平均气温低于6.0℃(图6a)。1997年后较其之前，各等级年平均气温温度带的海拔上限均不同程度地抬升，北疆抬升了150～200m，南疆抬升100～150m，受其影响，吐鲁番盆地年平均气温14.1～16.0℃的区域略有扩大;南、北疆8.1～14.0℃的区域也有所扩大，其中北疆扩大较为明显;年平均气温6.1～8.0℃以及低于6.0℃的区域有所减小(图6b)。

　　3.2日最低气温≤－20℃的日数

　　新疆日最低气温≤－20℃日数空间分布呈现南疆少，北疆多;平原和盆地少，山区多的格局(图7)。按照对苹果种植不同适宜性划分的日最低气温≤－20℃日数的等级标准(表1)，1997年前，南疆和东疆除山区外的绝大部分地区以及北疆伊犁河谷日最低气温≤－20℃日数少于20d;日最低气温≤－20℃日数21—30d的区域较小，仅在塔里木盆地、吐哈盆地周边低山丘陵地带，伊犁河谷低山带，塔额盆地，北疆沿天山中东部等局部区域有少量分布;北疆大部，阿尔泰山、天山和昆仑山区在30d以上(图7a)。

　　4苹果种植气候适宜性的变化及其分区评述

　　将根据表1～2以及式(1)～(3)计算获取的全疆102个气象站点1997年前、后年平均气温、日最低气温≤－20℃日数、6—8月平均气温、1月平均气温等影响苹果种植的4项指标因子的综合适宜性评判结果，在ArcGis10.0平台上进行栅格化叠加处理，获得了综合考虑各指标气候要素变化的1997年前、后新疆苹果种植气候适宜性区划(图10)。

　　5结论与讨论

　　(1)近55年，影响新疆苹果种植的主要气候要素年平均气温、6—8月平均气温和1月平均气温均显著升高，冬季日最低气温≤－20℃日数显著减少，并且上述各要素分别于1979年、1985年和1997年发生了突变。(2)年平均气温、6—8月平均气温和1月平均气温的空间分布总体呈现南疆高，北疆低;平原和盆地高，山区低的特点。日最低气温≤－20℃日数空间分布呈现南疆少，北疆多;平原和盆地少，山区多的格局。(3)受气候变暖的影响，1997年后较其之前，新疆苹果适宜种植区明显减小;次适宜种植区明显扩大，不适宜种植区有所减小。(4)气候变暖对新疆苹果种植既有利也有弊，但总体弊大于利。有利的方面主要是，气候变暖使以前因热量条件不足或越冬冻害风险较大不宜种植苹果的北疆部分地区以及天山、昆仑山低海拔区域成为苹果的次适宜种植区，因而苹果可种植区(含适宜和次适宜种植区)增大，不宜种植区减小。不利的方面是，对热量资源本已十分丰富的吐哈盆地以及塔里木盆地部分地区而言，气候变暖使苹果果实主要生长期的夏季气温升高并超出其生长发育的适宜范围，导致适宜种植区缩小。因此，各地须根据当地气候特点及其变化情况，调整苹果发展规划和种植区域，并针对制约苹果种植的不利气候条件，采取趋利避害的技术措施，科学应对，促进苹果生产的持续稳定发展。需要指出的是，苹果种植区域的确定不仅受以热量条件为主的气候因素的影响［20］，同时还与市场状况、种植技术、土壤和灌溉条件等因素密不可分［8-9］，因此，在该研究工作的基础上，统筹考虑自然、社会和经济因素的综合影响，制定更加符合实际的新疆苹果种植区划和发展规划，是今后有关新疆苹果种植业发展的主要研究工作之一。

　　参考文献

　　［1］IPCC．ClimateChange2013:thePhysicalScienceBasis．Cambridge:CambridgeUniversityPress，2013，4

　　［2］赵俊芳，郭建平，马玉平，等．气候变化背景下我国农业热量资源的变化趋势及适应对策．应用生态学报，2010，21(11):2922～2930

　　［3］杨晓光，刘志娟，陈阜．全球气候变暖对中国种植制度可能影响Ⅰ．气候变暖对中国种植制度北界和粮食产量可能影响的分析．中国农业科学，2010，43(2):329～336

　　［4］李祎君，王春乙．气候变化对我国农作物种植结构的影响．气候变化研究进展，2010，6(2):123～129

　　［5］屈振江，周广胜．中国富士苹果种植的气候适宜性研究．气象学报，2016，74(3):479～490

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