胡启瑞，王 娟，芮建梅，火勋国，姚艳丽，顾雅文

（1.新疆维吾尔自治区农业气象台/新疆兴农网信息中心，新疆 乌鲁木齐 830002；2.新疆哈密市伊州区气象局，新疆 哈密 839000）

红枣植株对光照、温度和干旱的适应性强。自20世纪90年代后期以来，新疆红枣产业发展迅速。2018年新疆红枣产量达361万t，占全国红枣产量的49%。吐哈盆地是新疆优良制干红枣的林果生产基地，其中哈密地区已有2000年的红枣种植历史。哈密红枣是中国国家地理标志产品，红枣生产已成为促进当地农村经济社会发展、农民增收的支柱产业之一。新疆地域辽阔，地形地貌复杂，气候类型多样，近年来极端气候事件的发生频率和强度有所增加，制约了瓜果的产量和品质［1-3］。研究分析气候变暖背景下红枣生长发育的变化趋势对于实际生产具有指导意义。

有关全球气候变化背景下新疆农业气候资源变化的研究表明，从20世纪80年代中后期开始新疆气候逐渐向增温、增湿方向发展［4-6］;气候变化已对新疆的生态环境［7-8］、水文以及种植结构［9-10］等方面产生了深远的影响。目前，国内学者在林果生长与气候变化关系方面做了相关研究，张山清等［11-14］研究发现：在气候变化背景下，新疆农业的热量资源得到了明显改善，杏、核桃、苹果和酿酒葡萄的适宜种植区有所扩大。吉春容等［15］分析了近40年哈密瓜生长的气象条件，发现哈密瓜在生长季的热量资源呈显著增加趋势，6、7月的高温对哈密瓜产量有不利影响。梁轶等［16］基于GIS技术进行研究，预估未来35年在陕晋黄河沿岸北部适宜区可适当扩大适于本地发展的制干红枣栽植面积。刘璐等［17］研究发现黄土高原苹果主产地气候呈暖湿变化特征，受其影响，春季物候期呈提前趋势，秋季物候期呈推迟趋势。李香芳等［18］分析了宁夏枸杞近57年生长的气象条件，发现气候变化有利于宁夏枸杞单产的提高，同时气候变暖增加了冬季农田土壤水分蒸发，病虫害发生有增加趋势。目前针对影响红枣产业的研究主要集中在气候区划和致灾关键气象因子方面，李新岗［19-20］、周丽等［21］归纳总结了我国红枣种植区的气候特点，建立了红枣区划指标。张玉兰等［22］通过对历年红枣产量与气象因子的统计分析，明确了红枣受干热风影响的关键气象因子和关键影响时段。张山清等［23］分析了气候变化背景下新疆红枣种植区划的变化。段晓凤等［24］通过分析中宁县的气象资料和红枣产量资料，确定了脆熟采收期连阴雨对红枣产量的影响最大。但有关气候变暖背景下，新疆红枣生长发育对气候变化如何响应，以及气象条件的差异对各关键生长发育期的影响研究尚不多见。本文以哈密红枣为研究对象，在分析气候特征的基础上，探讨了红枣在各生长发育期、各发育期内气象条件的差异变化以及两者的相关关系，旨在阐明影响哈密红枣生长发育期的关键气象因子，为合理利用气候资源、应对气候变化提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

哈密市地处天山东段南麓，是新疆通向我国内地的要道，为封闭型盆地，地势北高南低，平均海拔760 m，属典型的温带大陆性干旱气候。

1.2 研究资料及方法

选用哈密市国家一般气象站1981～2021年不同时段的平均气温、最高气温、最低气温、降水量、日照时数等观测资料，并计算不同界限的积温；气象数据来源于新疆气象信息中心。1991～2021年红枣发育期数据来自该站的观测资料；将历年的发育期日期转化为距当年1月1日的实际天数，即日序数，得到发育期的时间序列。哈密市红枣种植面积和产量数据来源于新疆维吾尔自治区统计局。

通过线性回归方程求出各气象要素的气候倾向率，并采用线性回归法分析发育期、产量的年际变化趋势及其与各气候因子的相关性［25］；通过M-K突变检验方法进行气候要素变化的趋势检验［26］。哈密红枣的气候产量等于实际产量减去趋势产量；采用5年滑动平均值方法模拟红枣的趋势产量［27］。利用Excel 2010和SPSS 16.0软件进行数据处理和分析。

2 结果与分析

2.1 哈密红枣生长的气候变化特征

2.1.1 气候因子的年际变化 哈密市1981～2021年多年平均气温为10.5 ℃，年降水量为42.8 mm，年日照时数为3330.9 h，年平均地温为13.5 ℃，年平均气温日较差为15.1 ℃，无霜期为189 d，≥35 ℃的高温日数年平均为39 d，冬季极端最低气温平均为-21.6 ℃（图1）。近41年来，年平均气温、年降水量、年平均地温、年日照时数、≥35 ℃的高温日数总体均呈上升趋势，气候倾向率分别为0.32 ℃/10 a、1.11 mm/10 a、0.63 ℃/10 a、36.32 h/10 a、6.49 d/10 a；而年降水日数、大风日数、冬季极端最低气温、平均相对湿度呈减少趋势。在各种气候要素中，年平均气温、平均地面温度、气温日较差、大风日数、≥35 ℃的高温日数的变化（变化速率）达到了极显著（P＜0.01）水平，年降水量和日照时数的变化未通过显著性检验（表1）。41年来哈密市的年平均气温上升了1.3 ℃，平均地面温度提高了2.5 ℃，日照时数增加了148.9 h。

表1 哈密市1981～2021年气候因子的变化趋势

图1 哈密市1981～2021年气候因子的年际变化趋势

M-K趋势检验可以检验气象要素是否发生突变以及突变发生的时间。本文采用通过95%的显著性检验方法（信度线U0.05=±1.96），对温度、降水、日照时数等气象要素进行突变检验。结果显示：年平均气温突变检验中的UF线与UB线于2012年相交（图2a），年平均地面温度和年日照时数的UF线与UB线分别在2003和2009年相交于两条信度线之间；结合上述3个气象要素的滑动t检验均通过了显著性检验，说明年平均气温、年平均地面温度和年日照时数分别在2012、2003和2009年发生了突变；突变后年平均气温上升了0.64 ℃，年平均地面温度提高了1.60 ℃，年日照时数增加了168.10 h。在图2b中，UF线与UB线在α=0.05显著水平临界线内有多个交点，且对降水量均值的t检验未通过显著性检验，说明年降水量在1981～2021年期间未发生显著性的突变。

图2 1981～2021年哈密市气候因子的M-K检验结果

2.1.2 气候因子的生长季变化 哈密红枣在4月份芽开放，9月中下旬果实成熟，10月初开始落叶，其生长季为4月下旬至10月下旬。从表2可以看出：1981～2021年哈密红枣生长季内月平均气温、平均最高气温、最低气温、平均气温日较差、平均地面（0 cm）温度和平均地面（5 cm）温度均呈上升趋势；而平均相对湿度呈减少趋势。在气温方面，除5月、9月和10月外其他各月平均气温的上升趋势均达到了极显著水平（P＜0.01），4～10月的升温幅度为0.46～0.89 ℃/10 a。在降水方面，哈密红枣在生长季前期（4～7月）的降水量呈增加趋势，尤其是5月份的降水量明显增多；而在生长后期（8～10月）的降水量呈减少趋势。在日照时数方面，除10月份外，其他月份均呈增加趋势，其中4月份上升极显著（P＜0.01）。哈密红枣生长季≥10 ℃的平均积温为4030 ℃·d；近41年红枣生长季的积温明显增多，增加速率为122.7 ℃·d/10 a（P＜0.01）。M-K趋势检验结果显示，≥10 ℃的积温在2007年发生了突变，突变后积温增加了284.3 ℃·d（图3）。

表2 1981～2021年红枣生长季各气候因子的线性倾向率

2.2 红枣生长发育期的变化

2.2.1 物候期的变化特征 红枣全生育期（芽开放期到落叶期）平均为160 d。在1982～2021年期间，1986、1988、1990、1995、1996年的红枣全生育期分别少于平均值9、11、10、13、12 d；而2005、2009、2013、2016、2017年的红枣全生育期分别多于平均 值14、12、8、12、11 d；其他年份均接近平均值。

图3 1981～2021年红枣生长季≥10 ℃积温及其M-K检验结果

哈密红枣的展叶期在4月26日～5月13日之间变化，展叶期平均为5月3日。红枣的开花期平均为5月26日，最早5月20日，最晚6月2日，在1989（5月23日）、1997（5月20日）、2005（5月20日）、2008（5月20日）、2015（5月20日）、2018（5月20日）、2021年（5月20日）早于平均开花期，其余年份均偏晚。红枣的成熟期平均为9月6日，变化范围为8月22日～9月16日，其中在1986（8月25日）、1988（8月22日）、2005（8月22日）、2009（8月24日）、2016（8月27日）、2018年（8月25日）早 于平均成熟期，其余年份接近或晚于平均成熟期。在近40年中，2002、2007年红枣的各发育期均晚于平均发育期，而2021年的各发育期均早于平均发育期（图4）。

图4 1982～2021年哈密红枣发育期的年际变化趋势

从年际间趋势分析结果看，哈密红枣从芽开放期到果实成熟期表现出不同程度的提前趋势，提前幅度为0.08～0.25 d/a。其中果实成熟期提前趋势显著，芽开放期、展叶期、开花期提前趋势不显著；落叶期和全生育期极显著延长，延长速率分别为0.34、0.46 d/a（表3）。各发育期的年际间变率在5.2～7.7 d之间，以果实成熟期和落叶期的年际间变率较大，以开花期的年际间变率最小。此外，展叶期～开花期、开花期～果实成熟期呈减少趋势，果实成熟～叶变色期呈显著增加趋势（表4）。

表3 1991～2021年红枣发育期的气候倾向率

表4 1991～2021年红枣不同阶段发育历期的气候倾向率

2.2.2 产量的变化特征 从图5可以看出，近26年来（1991～2017年），哈密红枣的实际单产呈显著增加趋势，每年增速为30.86 kg/hm2。用滑动平均方法分离哈密市红枣的单产资料（图5），可明显看到气候产量的变化较大，说明气候因子对红枣产量的影响较大。自20世纪90年代以来，气候产量波动明显，2003年达到了1228.0 kg/hm2的最高值，2017年又达到-394.5 kg/hm2的最低值;气候产量为正值的年份有11年，为负值的年份有9年，平均值为49.30 kg/hm2，倾向率为73.00 （kg/hm2）/10 a，气候条件总体上有利于哈密红枣的生长。

图5 1991～2017年红枣产量的年际变化趋势

2.3 气候因子对红枣生长和产量的影响

2.3.1 对红枣发育期的影响 从表5可以看出，哈密红枣发育期受温度的影响比较明显。萌芽期、展叶期、开花期、成熟期与年平均气温、年最高气温、年最低气温、年气温日较差、年平均地面温度均呈负相关关系。在气温升高的背景下，红枣生长前期的发育期会提前。年平均气温、年最高气温、年最低气温、年≥20 ℃积温、年平均地面温度、年日照时数对落叶期和全生育期存在显著正影响（P＜0.05），年内光热条件好，红枣的落叶期和全生育期会延长。

哈密瓜生长季内气象因子对发育期的影响见表6。萌芽期和展叶期与4月平均气温、平均最高气温、平均地面温度呈显著负相关关系，与平均相对湿度呈显著正相关关系。开花期与4～5月平均气温、平均最高气温、平均地面温度呈显著负相关关系，与平均相对湿度呈显著正相关关系。成熟期与4月和7月平均气温、平均最高气温、平均最低气温、平均地面温度呈显著负相关关系，与8月平均气温、平均最低气温呈显著负相关关系。落叶期、全生育期与4～8月的气温呈正相关，与7月和8月的平均气温、平均最高气温、平均最低气温、平均地面温度呈显著正相关关系。红枣生长季气温对各发育期的影响最显著，41年来红枣生长季内各月气温呈增加趋势，而萌芽至果实成熟各发育期与气温呈显著负相关关系，落叶期及全生育期与气温呈显著正相关关系。气候变暖会促使红枣萌芽至果实成熟表现出提前趋势，落叶期表现出推后趋势，全生育期将会延长。

表6 红枣发育期与生长季内气象因子间的相关系数

2.3.2 对红枣产量的影响 分别统计分析红枣的气象产量与红枣生长季温度、降水量、日照时数、积温间的相关性， 结果（表7）表明，6月份的平均气温、平均最高气温、平均最低气温、平均地面温度对红枣产量有显著负面影响。6月份正值红枣开花期，红枣在开花坐果期对高温反应敏感，高温会造成枣花大量脱落，导致产量下降。6月份的气温和地面温度变化趋势显著，这2个要素会引起红枣气象产量的波动。红枣产量与8月份气温日较差和日数时数呈显著正相关，相关系数分别为0.517、0.341。8月份是红枣果实膨大的关键时期，光照充足的条件能够加速糖分的积累，有利于果实膨大；8月份昼夜温差大，这有利于果实有机质的积累。生长季各月降水量与红枣气象产量相关关系不显著。红枣气象产量与生长季10 ℃以上积温间的相关性未通过显著性检验，说明哈密市的积温条件完全能够满足红枣生长的需求。但是红枣的气象产量与生长季20 ℃以上积温存在显著的负相关关系，说明气温过高对哈密红枣的产量产生了不利影响。

表7 红枣气象产量与生长季各月气象要素间的相关系数

3 讨论

本研究发现，哈密红枣种植区年平均气温、生长季平均气温及各月平均气温等气温因子呈上升趋势，在气候变暖背景下红枣萌芽期至脆熟采收期呈提前趋势，叶变色期和落叶期呈延迟趋势，其中7、8月的平均气温及地面温度增加显著，导致果实成熟期提前趋势明显。这与陕北黄土高原红枣物候期对气候变化的响应［28］有差异，但两地红枣的全生育期均呈延长趋势。

夏季是红枣果实形成的关键时期，这一时段的气象条件也成为影响红枣产量形成的关键因子。在本研究中，哈密红枣的气象产量与6月的平均气温、平均最高气温、平均最低气温、平均地面温度、35 ℃高温日数呈显著负相关。6月正值红枣开花期，开花期的适宜温度为24～26 ℃［29］；而近41年哈密市6月份的最高气温平均为37 ℃，6月上旬、中旬、下旬35 ℃以上的高温日数平均分别为2.5、3.6、3.8 d，因此，6月份的过高气温容易导致落花落果，从而对产量造成不利影响。8月份的日照时数和气温日较差对红枣的气象产量具有显著正效应，日照时数和气温日较差的增加对红枣产量有促进作用。这与对哈密瓜等林果的研究结论［30］一致。红枣的生育期需要≥10 ℃积温3300 ℃·d以上［29］。本研究发现哈密红枣的气象产量与10 ℃以上积温间的相关性不显著，但与20 ℃以上积温呈显著负相关，因此干旱区红枣主产地应重视气温过高对红枣产量的负面影响。

当冬季极端最低气温达-26～-24 ℃时，3年的幼龄枣树就会遭受冻害。近41年来，哈密红枣在休眠期间的冬季极端最低气温为-28.9～-16.5 ℃，≤-24 ℃的年份有8年，冬季气温呈下降趋势，这对红枣幼树的安全越冬构成了潜在威胁，例如2010年1月上旬，哈密地区出现了罕见的持续低温天气，极端最低气温达-27.2 ℃，致使当地的枣树普遍遭受了严重冻害。除开花期高温对哈密红枣的生长和发育造成了不利影响外，哈密红枣种植区气候资源的变化趋势对红枣产业发展的影响总体上均利大于弊。作为国内知名品牌，在哈密红枣生产中应加强田间科学管理，以增强应对气候变化、防御灾害的能力。

本研究主要分析了气候要素对哈密红枣生长发育和产量的影响，事实上，各项栽培措施也会在一定程度上影响红枣的生育全过程。本文在分析红枣的趋势产量时未考虑栽培管理措施、品种更新演替等其他条件产生的差异，其影响程度有待于与气候因子相结合建立生长模拟模型进行深入研究。

4 结论

本研究结果表明：近41年来，哈密市年平均气温、降水量、日照时数均呈升高趋势；平均相对湿度和大风日数呈减少趋势；年平均气温和年日照时数分别在2012年和2009年发生了突变；红枣生长季（4～10月）各月的平均气温、气温日较差、平均地面温度均呈升高趋势，而月平均相对湿度呈减少趋势；果实成熟前（4月、6月、7月、8月）的平均气温和平均地面温度极显著升高，而降水量在红枣生长后期（8～10月）呈减少趋势。

近40年来，哈密红枣从萌发期到脆熟采收期均表现出不同程度的提前趋势，叶变色期和落叶期推迟，全生育期延长。红枣发育期受气温影响明显，萌芽期至脆熟期的历期与气温呈正相关；脆熟期后的发育历期与气温呈负相关；全生育期与10 ℃积温呈显著正相关关系。平均气温和地面温度升高，萌芽期、开花期、果实成熟期提前，落叶休眠期推迟，全生育延长。

近26年来，红枣实际产量显著增加；气候产量年际变化较大，变化趋势不显著。开花期的高温对产量有不利影响。8月的日照时数和气温日较差对红枣产量有显著正向影响，6～8月的日照时数越多，气温日较差越大，越有利于红枣高产优质的形成。