庆阳苹果的气候资源利用分析

■ 张天峰，姜惠峰，王位泰，何树州，张秉政

（1.甘肃省庆阳市气象学会，甘肃 庆阳 745000；2.甘肃省庆阳市气象局，甘肃 庆阳 745000）

庆阳市的海拔较高，土层深厚，质地疏松，透气蓄水能力强，富含钾、钙、镁、锌、硒等多种微量元素，拥有种植高品质苹果得天独厚的自然条件，地处世界公认苹果最佳优生区。

农业气候资源是决定种植分布的重要基础，气候变化也对全球的种植制度和结构产生了较大的影响，农作物原有的气候适宜种植区发生了变化[1-2]。我国果树和气象工作者十分重视气象因子与苹果产量和品质的关系研究，苹果气候适宜性区划研究开始于20世纪80年代，陆秋农[3]研究了我国苹果的分布区划与生态因子的关系，李世奎等[4]对我国苹果进行了种植区划研究，魏钦平等[5-7]研究了苹果优质生产的最适气象因子并进行了气候区划，将苹果生产分成不同栽培类型区。此后针对部分重点种植区域，山东、陕西和辽宁等苹果主产省基于统计方法和地理信息系统分别对当地的苹果气候适宜性进行过划分，但在气候因子的选择上存在较大差异，也未再开展面向全国范围的区划研究。

屈振江等[8]于2016年基于中国1981-2010年2 084个气象台站资料和203个富士苹果种植区分布的地理数据，利用最大熵（MaxEnt）模型和ArcGIS平台，从物种分布机理与品质两方面研究了影响富士苹果在中国分布的主导气候因子及适宜范围，并对其气候适宜性进行区域划分和评价，结果表明甘肃省庆阳市中南部塬区是气候适宜度最高的区域之一（图1），这与《全国苹果优势区域发展规划》和其他一些分析区划结论基本是一致的。

气象因子是苹果产量和品质形成的关键因素，影响富士苹果种植的潜在气候影响因子主要分为两类，一类是基于物种分布机理的决定植物地理分布的气候因子[5]，主要包括其能够忍受的最低温度、完成正常生长所需的生长季长度和热量条件及用于维持自身生长的水分供应；另一类是保证其产量和品质形成的因子[3-8]，主要包括光照条件、气温日较差、果实膨大期的温湿度条件等。

本文首次通过对已有关于富士苹果及苹果区划研究成果并结合自然植被区划，结合吴健君等[9-10]关于庆阳苹果产量和品质的研究成果和1981年全国苹果区划报告分析提出的优质苹果生产气象指标，筛选出具有明确生物学意义，可能影响富士苹果产量和品质的气象因素，包括苹果生长的基本气象因子10个（表1），对苹果产量有明显影响的气象因子9个（表2），对苹果品质有明显影响的气象因子9个（表3），综合评述庆阳市这三类气象因子的优势和不足，探讨如何更好地开发利用本地气候资源，发展壮大苹果栽植产业，提高经济效益。

一、资料和方法

（一）资料来源

利用西峰国家基本气象站1951-2018年地面气象观测资料，西峰国家一级农业气象试验站苹果物候1984-2018年观测资料，结合庆阳市果业局提供的苹果产量和品质分析资料进行统计分析。

（二）各项气象因子的物理意义及对苹果生长的影响

年平均气温和年较差作为反映区域年总热量资源及其变幅，最冷月平均气温反映果树是否能够正常越冬及休眠，降水作为维持果树生长和冠层平衡而需要并纳入影响其生理存在的气象因子，日照是苹果进行光合作用生长的基本气象要素。[11]

（三）计算方法

基本气象要素按照《地面气象观测规范》进行统计[12]，对应苹果物候期观测资料按照《农业气象观测规范》进行观测和统计[13]。

表1 苹果生长的基本气象因子一览表

二、结果分析

（一）苹果生长的基本气象因子分析

苹果生长的基本气象因子是基于物种分布机理的决定植物地理分布的气候因子，主要包括其能够忍受的最低温度、完成正常生长所需的生长季长度和热量条件及用于维持自身生长的水分供应，包括年平均气温、最冷月平均气温、1月中旬平均温度、年极端最低气温、气温年较差、≥35℃的高温日数、无霜期、年降水量、年日照时数、生长期日数等。

表1可知，1月中旬平均温度、年极端最低气温、气温年较差、≥35℃高温日数等几项指标完全满足苹果种植的需要。

（二）对苹果产量有明显影响的不利气象因子分析

与苹果产量密切相关的气象因子包括生长季（4～10月）日照时数、生长季平均气温、生长季≥10℃活动积温、生长季温量指数、生长季降水量、4～8月≥10℃活动积温、4～8月总降水量、4～8月日照时数、6～8月降水量等。

由表2可知，生长季（4～10月）日照时数、生长季（4～10月）平均气温、4～8月≥10℃活动积温、4～8月日照时数等指标完全符合苹果产量形成需要。

（三）对苹果品质有明显影响的气象因子分析

对苹果品质有明显影响的气象因子包括夏季平均气温、夏季最低气温、夏季气温日较差、夏季空气相对湿度、8～9月日照时数、9月气温日较差、8月降水量、9月最低气温、4～10月≥10℃有效积温等。

由表3可知，夏季平均气温及空气相对湿度、9月最低气温、8～9月日照时数四项指标基本符合要求，夏季最低气温、夏季气温日较差大多数年份能够保证，9月气温日较差、8月降水量、4～10月≥10℃有效积温大多数年份不能满足需求，对苹果品质造成严重影响，这种阶段性热量、水分不足是造成庆阳市中南部苹果品质不如北部环县和平凉静宁县苹果品质的主要原因（庆阳现代苹果产业技术体系服务信息〔2018〕第2期2017年庆阳苹果品质鉴测结果分析简报）。

（四）主要气候风险和气象灾害

1.春季花期冻害是富士苹果产量形成的最大气候风险。如图2所示，2000年以来苹果开花期明显提前，对应时段的西峰国家基本气象站极端最低气温却更低，其间共出现过4次小于-3.0℃，最低达-5.2℃，其中3次由于开花期与最低气温出现时段错位而未发生严重冻害。

如图3所示，随着气候变暖生长期的延长比无霜期更加明显，生长期延长3.55天/10a，无霜期增加仅有0.79天/10a，二者速率相差3倍多，这些都表明在气候变暖的背景下，苹果生长期延长有利于光热资源的利用，但是霜冻灾害的气候风险明显增加。

2.冰雹灾害对苹果产量和品质具有毁灭性损害。冰雹可能造成苹果脱落、砸落叶片、损伤枝条。

3.果实成熟期的连阴雨，严重阻碍苹果的糖分积累，影响果实的着色和正常成熟，品质降低。

4.气象因素引起的病虫害发生发展是造成富士苹果产量和品质的重要因素之一。李金章等[17]分析，腐烂病、落叶病、锈病等病害和蚜虫、叶螨等害虫与天气气候条件紧密相关，原因比较复杂，本文不做进一步讨论。

三、结论与讨论

总体来看，庆阳市热量资源、光照资源总量充足，时空分布较为均匀，但存在阶段性不能满足需求的问题。随着气候变暖，生长期延长，可利用热量、光照资源呈增多趋势。我国果树的光能利用率仅在1.0%左右，据估算，光能利用率提高0.1%，苹果亩产量可增加300kg[18]。

水分资源总量基本满足，生长季保证率达到76%，但时空分布极为不均，阶段性供给不足成为苹果生长的主要限制因素，可通过加强水利工程建设，灌溉补给能够解决水分资源的分配不均和总量不足。

热量、光照、水分资源充足且相互配置合理，时空分布均匀，是苹果产量和品质形成的基本气象条件。

苹果生长期随着气候变暖逐步延长，春季果树萌发花期提早，有利于提高果品品质，但是寒潮霜冻强度和频次风险增加，对苹果产量带来了明显影响，这是庆阳市果业生产的最大气候风险。

国内外在气象因子对苹果产量、品质的影响方面已有较多研究，但大都处于定性分析的水平，个别针对光、热、水等气象条件对苹果产量的影响进行了定量化分析，但研究尚不充分。

四、对策建议

第一，人工及时补给土壤水分是提高热量、光照、水分资源利用率最为有效的途径之一，也是干旱地区提高果品产量和品质的有效途径。

表2 对苹果产量有明显影响的气象因子一览表

第二，可通过加强水利工程建设，灌溉补给能够解决水分资源的分配不均和总量不足。

第三，加强气象灾害防御和病虫害防治，研究强晚霜冻、冰雹、干旱、连阴雨等灾害性天气和病虫害的发生发展规律，采用有效应对措施，尽量减轻灾害性天气和病虫害造成的影响。

第四，建议各级政府和社会各界大力支持、形成合力，提高庆阳市苹果的生产集约化水平，着力提高苹果品质，使苹果成为贫困落后地区利用比较优势发展特色产业的最佳途径，可以精准稳定脱贫。

第五，庆阳市通过多年苹果栽植，培养了许多苹果栽植科技工作者，积累了大量拥有技能的广大果农，通过政府大力支持，发挥人力资源优势，综合应用市场力量，壮大果品产业。

表3 对苹果品质有明显影响的气象因子一览表

图2 1984-2018年4月6-25日最低气温与开花期日期对应关系图

图3 1951-2017年庆阳市生长期与无霜期变化图

表4 关键影响因子不同时段降水量及相关因素一览表（单位：mm）