福建省枇杷冻害时空变化特征及其危险性评估

doi:10.11755/j.issn.1006-7639(2024)-03-0447

干旱气象 ›› 2024, Vol. 42 ›› Issue (3): 447-457.DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2024)-03-0447

福建省枇杷冻害时空变化特征及其危险性评估

孙朝锋¹(), 杜晓杰², 刘全¹, 卢冰冰³, 吴立¹, 黄川容¹, 陈家金¹(), 王加义¹

1.福建省气象服务中心，福建福州 350028
2.福建省建瓯市气象局，福建南平 353000
3.福建省莆田市气象局，福建莆田 351100

收稿日期:2023-09-04 修回日期:2024-03-23 出版日期:2024-06-30 发布日期:2024-07-11
通讯作者: 陈家金（1964—），男，福建福州人，研究员，主要从事农业气象与风险区划研究。E-mail: cjj8284@163.com。
作者简介:孙朝锋（1989—），男，福建福州人，工程师，主要从事农业气象与风险管理研究。E-mail: scfeng1989@163.com。
基金资助:
国家重点研究开发计划项目(2019YFD1002202);福建省自然科学基金项目(2021J01462);福建省气象局项目(2020K03);福建省气象局项目(2023Q05);福建省气象局项目(2023KJ06)

Spatial and temporal variation characteristics and risk evolution of frost damage of loquat in Fujian Province

SUN Chaofeng¹(), DU Xiaojie², LIU Quan¹, LU Bingbing³, WU Li¹, HUANG Chuanrong¹, CHEN Jiajin¹(), WANG Jiayi¹

1. Fujian Meteorological Service Center， Fuzhou 350028， China
2. Jian’ou Meteorological Bureau of Fujian Province， Nanping 353000， Fujian， China
3. Putian Meteorological Bureau of Fujian Province， Putian 351100， Fujian， China

Received:2023-09-04 Revised:2024-03-23 Online:2024-06-30 Published:2024-07-11

摘要/Abstract

摘要：

为了研究福建省枇杷冻害发生规律以科学应对气候变化对枇杷种植造成的风险，基于1971—2020年福建省66个站点逐日最低气温观测数据，采用回归分析、线性趋势分析、熵权法和转移矩阵等方法，对1971—2000年和2001—2020年两个时段福建省枇杷花期和幼果期各等级冻害的发生频次和危险性等级的时空演变规律进行分析。结果表明：1）福建省枇杷花期和幼果期冻害整体明显减少，花期冻害减幅为0.17次·（10 a）^-1，幼果期减幅更明显，为0.57次·（10 a）^-1。冻害的空间范围也有所缩小，但不同年代间波动幅度较大，个别年代存在大范围严重冻害风险。2）各等级冻害发生频次的气候倾向率以减少为主，空间分布特征相似，呈现明显减少趋势的站点和区域主要分布在南平市、宁德市和三明市。3）在冻害危险性等级的时空变化上，相较1971—2000年，2001—2020年轻度危险区扩大至南平市中部的中低海拔地区，中度危险区扩大至三明市西部和南平市中北部的中海拔地区，重度以上危险区范围明显减小，主要位于三明市西部、南平市西北部、宁德市西部及内陆地区的中高海拔地区。在明显变暖背景下，福建省枇杷冻害的危险性时空分布发生较大变化，中西部的中低海拔地区可根据实际情况小幅扩大枇杷种植规模。

关键词: 枇杷冻害, 气候倾向率, 危险性指数, 转移矩阵, 福建省

Abstract:

In order to identify the occurrence pattern of loquat frost damage in Fujian Province and scientifically respond to the risk of loquat planting in the background of climate change, we analyzed the temporal and spatial evolution characteristics of frost damage frequency and risk levels at the flowering and young fruiting stages of loquat in Fujian Province during the periods of 1971-2000 and 2001-2020, based on daily minimum temperature observation data of 66 stations during 1971-2020, and by using regression analysis, linear trend analysis, entropy weighting method and transfer matrix approaches. The results are as follows: 1) The frequency of frost damage in both the flowering and young fruiting periods of loquat presented a significantly decreasing trend, the decline was more pronounced during the young fruiting stage (0.57 times per decade) compared to the flowering stage (0.17 times per decade). The spatial scope of frost damage was also reduced, but fluctuations in different decades were significant, and in some individual decades there was widespread severe frost damage. 2) The climatic trend rate of the frequency of frost damage at all levels exhibited a predominant decrease, with similar spatial distribution characteristics. The areas and stations with significant reductions were primarily located in Nanping City, Ningde City, and Sanming City. 3) Concerning the spatial and temporal variations of frost damage risk levels, the area of mild risk expanded to the middle-low altitude regions of central Nanping, while the moderate risk zone extended to the middle-altitude areas of the western Sanming and the north-central Nanping from 2001 to 2020 compared to the period of 1971-2000. The range of severe and above risk zones significantly decreased, primarily affecting western Sanming and Ningde and the northwest of Nanping and inland mid-altitude regions. With the backdrop of significant warming, the spatial and temporal distribution of frost risk of loquat in Fujian Province has undergone considerable changes, and in the central and western mid-low altitude areas of loquat cultivation scale can be slightly expended based on actual conditions.

Key words: loquat frost damage, climatic tendency rate, frost damage index, transfer matrix, Fujian Province

中图分类号:

S166

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图/表 12

表1 枇杷冻害等级划分

Tab.1 Grade classification of loquat frost damage

冻害等级	极端最低气温/℃
冻害等级	开花期	幼果期
轻度	（-4，-3]	（-2.5，-1]
中度	（-5，-4]	（-3.5，-2.5]
重度	（-6，-5]	（-4.5，-3.5]
极重	≤-6	≤-4.5

表2 1971—2000年、2001—2020年枇杷冻害危险性指数多元回归模型

Tab.2 Multiple regression models of frost damage index of loquat from 1971 to 2000 and from 2001 to 2020

时间段	回归模型	$R 2$	F
1971—2000	$I = - 2.218 + 5.540 × 10 - 4 h - 4.928 × 10 - 7 λ + 8.945 × 10 - 7 φ$	0.765	67.3^***
2001—2020	$I = - 1.473 + 4.382 × 10 - 4 h - 2.522 × 10 - 7 λ + 5.744 × 10 - 7 φ$	0.714	51.6^***

表2 1971—2000年、2001—2020年枇杷冻害危险性指数多元回归模型

Tab.2 Multiple regression models of frost damage index of loquat from 1971 to 2000 and from 2001 to 2020

时间段	回归模型	$R 2$	F
1971—2000	$I = - 2.218 + 5.540 × 10 - 4 h - 4.928 × 10 - 7 λ + 8.945 × 10 - 7 φ$	0.765	67.3^***
2001—2020	$I = - 1.473 + 4.382 × 10 - 4 h - 2.522 × 10 - 7 λ + 5.744 × 10 - 7 φ$	0.714	51.6^***

表3 枇杷冻害危险性等级划分

Tab.3 Classification of frost damage grade of loquat

等级	危险性指数
轻度	$0 ≤ I < 0.2$
中度	$0.2 ≤ I < 0.4$
重度	$0.4 ≤ I < 0.6$
极重	$0.6 ≤ I < 1.0$

表3 枇杷冻害危险性等级划分

Tab.3 Classification of frost damage grade of loquat

等级	危险性指数
轻度	$0 ≤ I < 0.2$
中度	$0.2 ≤ I < 0.4$
重度	$0.4 ≤ I < 0.6$
极重	$0.6 ≤ I < 1.0$

图1 1971—2020年福建省枇杷花期（a）、幼果期（b）低温冻害频次年变化

Fig.1 Annual frequency of low-temperature frost damage during the flowering period (a) and young fruiting period (b) of loquat in Fujian Province from 1971 to 2020

图2 1971—2020年福建省枇杷花期轻度（a）、中度（b）、重度（c）、极重（d）冻害站次比年代际变化

Fig.2 Decadal changes in the proportion of stations with mild (a), moderate (b), severe (c) and extremely severe (d) frost damage during the flowering period of loquat in Fujian Province from 1971 to 2020

图3 1971—2020年福建省枇杷幼果期轻度（a）、中度（b）、重度（c）、极重（d）冻害站次比年代际变化

Fig.3 Decadal changes in the proportion of stations with mild (a), moderate (b), severe (c) and extremely severe (d) frost damage during young fruiting period of loquat in Fujian Province from 1971 to 2020

图4 1971—2020年福建省枇杷花期轻度（a）、中度（b）、重度（c）、极重（d）冻害气候倾向率空间分布[单位：次·(10 a)-1]

Fig.4 Spatial distribution of climatic tendency rates of mild (a), moderate (b), severe (c), and extremely severe (d) frost damage during the flowering period of loquat in Fujian Province from 1971 to 2020 (Unit: times per decade)

图5 1971—2020年福建省枇杷幼果期轻度（a）、中度（b）、重度（c）、极重（d）冻害气候倾向率空间分布[单位：次·（10 a）-1]

Fig.5 Spatial distribution of climatic tendency rates of mild (a), moderate (b), severe (c) and extremely severe (d) frost damage during young fruiting period of loquat in Fujian Province from 1971 to 2020 (Unit: times per decade)

图6 1971—2000年（a）、2001—2020年（b）福建省枇杷冻害危险性等级空间分布

Fig.6 Spatial distribution of frost damage risk levels of loquat in Fujian Province during 1971-2000 (a) and 2001-2020 (b)

图7 从1971—2000年至2001—2020年福建省枇杷冻害危险性等级变化的空间分布

Fig.7 The spatial distribution of variation of frost damage risk levels of loquat in Fujian Province from 1971-2000 to 2001-2020

表4 Transition matrix of loquat frost damage risk levels in two periods of 1971-2000 and 2001-2020 in Fujian Province 单位：104 hm2

Tab.4

	危险性等级	2001—2020
	危险性等级	轻度	中度	重度	极重
1971—2000	轻度	416.99	0	0	0
	中度	148.90	236.39	0	0
	重度	0.06	202.41	51.28	0
	极重	0	2.08	121.08	31.29

表5 福建省枇杷冻害危险性等级变化历史灾情验证

Tab.5 Historical disaster assessment of changes in the frost damage risk level of loquat in Fujian Province

县名	减产率≥5%发生概率/%		发生概率的变化
县名	1992—2000年	2001—2015年	发生概率的变化
福安	26.18	26.11	降低
福鼎	36.29	10.48	降低
福州辖区	40.38	38.94	降低
古田	35.80	53.79	升高
建瓯	34.33	17.23	降低
建阳	47.69	18.38	降低
将乐	44.92	2.97	降低
新罗	46.71	37.12	降低
罗源	35.98	29.91	降低
闽侯	45.56	27.84	降低
闽清	31.96	18.58	降低
明溪	28.58	22.49	降低
延平	33.49	20.55	降低
莆田辖区	48.31	40.84	降低
浦城	48.76	39.03	降低
清流	35.53	30.38	降低
沙县	45.66	39.10	降低
上杭	37.20	25.08	降低
邵武	45.59	18.94	降低
顺昌	30.35	36.61	升高
松溪	46.66	25.99	降低
泰宁	45.79	16.80	降低
武平	28.46	14.38	降低
武夷山	43.25	45.96	升高
霞浦	25.29	39.23	升高
永安	48.25	2.29	降低
永春	44.44	37.29	降低
永泰	38.15	40.23	升高
尤溪	26.46	27.40	升高
漳平	20.12	17.50	降低
漳浦	42.15	25.41	降低
长乐	22.10	10.78	降低
长汀	44.28	41.67	降低
政和	45.68	37.61	降低
周宁	17.87	21.19	升高

参考文献 32

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