摘要：为实现对花椒生产的气候生态适应性定量评估， 从花椒生长气候影响条件和主要气象灾害2个方面构建花椒生产的气候影响评价指标体系， 在此基础上， 根据凤县1961-2018年长序列的逐日气温、降水和日照等气候资料， 对凤县花椒生产的气候条件和主要气象灾害进行系统分析。结果表明， 1961-2018年凤县所有年份的年平均气温、降水量和日照时数均处于花椒种植的适宜范围， 其中年平均气温、日照时数和降水量分别有89.7%、87.9%和77.6%的年份处于最适范围。凤县花椒生长季≥0℃积温、开花至果实着色期≥0℃积温、果实膨大生长期平均气温和果实着色期气温日较差所有年份均处于适宜范围， 其中开花至果实着色期≥0℃积温和果实着色期气温日较差所有年份均处于最适范围；果实着色期平均气温和开花至果实膨大生长期降水量也有75%以上的年份处于适宜范围， 其中65%以上年份处于最适范围；果实膨大至着色期相对湿度条件相对较差， 处于适宜和最适范围的年份分别为65.5%和24.1%.总体来说， 凤县花椒生长季气候条件适宜， 有利于花椒产量和品质的提高。凤县花椒生产过程中主要的气象灾害有干旱、低温冷冻害和连阴雨等， 但是1961-2018年这些灾害均有减轻的变化趋势。
关键词：花椒； 气候条件； 气候灾害； 评价指标； 凤县；
0 引言
花椒为芸香科花椒属落叶灌木或小乔木。花椒果实是中国八大调味品之一，具有极高的食用价值，同时还具有较高的药用价值。花椒具有速生、早实、实用性强、易栽培、好管理等特点，是山区群众脱贫致富奔小康的经济树种。同时由于花椒树根系发达，固土能力强，也是保护水土、防止水土流失的生态树种。花椒是集经济效益和生态效益于一体的理想造林树种[1,2,3,4,5].
凤县隶属于陕西省宝鸡市，位于陕西省西南部，地处秦岭腹地，嘉陵江源头。凤县花椒具有1800多年的人工栽培历史，由于独特的自然气候条件，所产的大红袍花椒品质优良闻名全国，堪称花椒之极品，被人们誉之为“凤椒”.千百年来，“凤椒”以粒大、肉厚、色泽鲜红、形具似双耳、麻味悠久、清香浓郁而享誉全国，素有“香飘十里”之美誉，被誉为“花椒之王”.凤县花椒栽植面积超过3万hm2,年产值超过5亿元，农民来自花椒产业的人均纯收入达7000余元，占全县农民人均纯收入的60%以上。凤县大红袍花椒和凤县先后获“国家地理标志保护产品”和“中国花椒之乡”等荣誉称号[6,7,8,9].2018年底，全国气候与气候变化标准化技术委员会从凤县的气候条件、生态环境条件以及花椒品质等多个方面综合考虑，评定凤县花椒符合国家气候标志优质农产品标准，并授予国家气候标志。所以，系统构建花椒气候条件评价指标，分析凤县花椒生产的主要气候条件、气象灾害以及气候变化特征，可为当地及国内其他花椒产区的花椒生产和合理布局提供科学依据。
1 资料与方法
1.1 资料
陕西省凤县逐日降水量、平均气温、最高气温、最低气温和日照时数等气候资料来自国家气象信息中心。利用陕西省凤县1961-2018年逐日气候资料以及当地花椒生产的物候期资料[9],结合花椒生产气候条件影响评价指标，统计凤县花椒生产各相关评价指标在适宜和最适范围出现的频率，进行当地花椒生产的气候条件分析；根据凤县花椒生产的主要气象灾害，结合花椒灾害气候评价指标，分析当地花椒生产的主要气象灾害及其变化特征。
1.2 花椒气候影响评估指标的确定
1.2.1 花椒生长气候评价指标
花椒属阳性喜温和树种，在年平均气温8~16℃的地方都可栽培，当年平均气温10~14℃时，花椒生长发育良好，结实正常，色味俱佳，成熟充分，可获得较高产量，其中最适的年平均气温为11~13℃[10,11,12,13,14,15,16].花椒树耐旱性强，对水分的需求量并不是很大，年降水量400 mm以上，且分布比较均匀即可正常生长发育和结实，最适的年降水量为500~800 mm.如果降水过少，容易发生干旱灾害，造成花椒落花落果，影响产量；降水过多，土壤过于湿润，不利于花椒的生长，积水或冲淤造成土壤板结，可使椒树死亡[17,18,19].花椒属于比较喜光的树种，要求年日照时数在1200 h以上，最适宜的范围为1500 h以上。充足的日照，一方面会使紫外线增多，有利于花椒着色，提高品质；另一方面会使光合产物增多，有利于椒果果肉增厚，提高产量[20,21,22].
花椒的整个生育期主要包括发芽抽稍期、开花坐果期、果实膨大生长期、果实着色期、果实成熟采收期和越冬期，花椒的产量和品质与各时期的气候条件密切相关。其中气温是影响花椒生长发育和品质形成的重要气候因子，花椒生育期≥0℃积温一般要求在2000℃？d以上，最好在4100~5000℃？d,其中开花至果实着色期在1950℃？d以上时，生长发育良好，结实正常，色味俱佳，成熟充分，可获得高产优质。花椒不同生育期对温度的要求不同，其中在花椒果实膨大生长期，平均气温17~20℃最为适宜，低于15℃或高于30℃都会抑制果实的生长；果实着色成熟期是是花椒色泽、油腺、香气发育积累的过程，影响花椒品质的关键生育期，一般要求平均气温在18~24℃，最适宜温度为22~24℃，气温日较差应当在7.8℃以上，最好在8.5℃以上[23,24,25,26].花椒生长发育和产量、品质的形成，还与生育期间的降水密切相关，特别是开花至果实膨大生长期，花椒处于营养生长和生殖生长的并进期，椒树既要长叶生枝，又要开花结果，对水分的需求异常敏感。该时期降水量一般应该在70~180 mm,最适宜的降水量范围为80~150 mm,水分过多或过少都会影响花椒的正常生长发育和产量形成。相对湿度反映了空气的干湿状况，对作物的生长发育及收获、病虫害的发生等都有重要的影响。特别是花椒果实膨大至着色成熟期，是花椒品质形成的关键时期，空气相对湿度的大小对花椒品质形成影响很大。空气相对湿度较小 （60%~70%） ,多太阳散射光，有利于芳香油和麻味素的积累；而如果空气湿度过大 （>75%） ,降水过多，光照不足，会造成花椒色泽变淡，品质欠佳[27,28,29,30].表1列出了影响花椒生长的主要气候指标及其适宜范围。
表1 花椒生长气候适宜性指标及范围
1.2.2 花椒生长气象灾害指标
凤县花椒生产过程中最主要的气象灾害有干旱、春季低温冻害和连阴雨。干旱可造成花椒大量落花、落果，但降水过多又会使花椒树根系处于无氧呼吸状态而使椒树生长不良甚至死亡。由于3-7月是凤县花椒的主要生长季节，也是干旱的多发季，所以用3-7月的干旱日数来评价干旱灾害。凤县花椒春季冻害发生时间主要在3月下旬-4月中旬，往往造成花椒嫩芽和花器官冻伤甚至冻死，从而引起花椒减产，通常可以用日最低气温≤2℃的天数和极端最低气温作为低温灾害的评价指标[16,31,32].花椒属比较耐旱树种，连阴雨天气往往造成土壤过多的积水，影响根系的透气性，严重时可使椒树死亡，还会引起病害增多，降低花椒的产量和品质。相关研究表明，花椒成熟采摘期降水量≥150 mm会造成花椒的成熟延迟，连续3天以上日降水量≥5 mm会对花椒采摘晾晒产生影响。所以以花椒成熟采摘期降水量≥150 mm、连续3天以上日降水量≥5 mm及最长连续降水日数作为连阴雨灾害的评价指标[19,24].
2 结果与分析
2.1 气候条件分析
凤县属暖温带半湿润山地气候，常年（1981-2010年，下同）平均气温11.7℃，最暖年平均气温为12.8℃（2006年），最冷年为10.7℃（1976年、1984年），均处于花椒种植的适宜温度范围 （10~14℃） .1961-2018年，凤县年平均气温总体呈升高趋势，线性升高速率为0.21℃/10年；58年中，凤县有52年平均气温处于花椒生长发育最适的温度范围11~13℃，占总年数的89.7% （图1） .
图1 1961-2018年凤县年平均气温历年变化
凤县常年平均年降水量636.7 mm,最多年达972.4 mm （1981年），最少年只有400.2 mm （2002年），最多年是最少年的2倍多，但均处于花椒生长发育的适宜年降水量范围。1961-2018年，凤县年降水量有略微增加的趋势，增加速率为1.62 mm/10年；58年中，凤县年降水量有45年处于花椒生长发育最适宜范围 （500~800 mm） ,占总年数的77.6%（图2）。
凤县常年日照时数为1614.3 h,平均每天日照时间4.4 h;但年际间变化较大，最多年日照时数有2076.2 h （1977年），最少年只有1391.2 h （1989年），最多年比最少年多将近700 h,但都处于花椒生长发育的适宜年日照时数范围。1961-2018年，凤县年日照时数在花椒生长发育最适的日照时数范围 （≥1500 h） 的有51年，占总年数的87.9%,但有明显的减少趋势，减少速率达57.5 h/10年（图3）。
凤县花椒生长季≥0℃的活动积温常年平均为4140.8℃？d, 1992年最少，为3834.1℃？d, 2002年最多，达4587.6℃？d,均处于花椒适宜生长发育的积温范围。1961-2018年，凤县花椒生长季≥0℃的活动积温呈显着的增多趋势，增多速率达54.3℃？d/10年，其中有37年在4100~5000℃？d,处于花椒生长发育最适的积温范围，占总年数的63.8%,特别是1997年以来，连续22年≥0℃活动积温均处于花椒生长发育的最适范围（图略）。4月下旬-8月上旬是凤县花椒开花至果实着色期，该时期凤县≥0℃的活动积温在2000~2400℃？d,常年平均为2215.2℃？d,均处于花椒生长发育最适的积温范围内。
图2 1961-2018年凤县年降水量历年变化
图3 1961-2018年凤县年日照时数历年变化
5月中旬-6月上旬，凤县花椒处于果实膨大期。1961-2018年，凤县花椒果实膨大生长期平均气温均在16℃以上，其中处于最适温度范围17~20℃的年份有51年，占总年数的87.9%,并且该时期凤县平均气温有略微升高的趋势，对当地的花椒生产有利。果实着色成熟期是花椒品质形成的关键时期，气温适宜，气温日较差大，有利于芳香油和麻味素的积累，凤县花椒果实着色期一般在7月中旬-8月上旬。1961-2018年，凤县花椒果实着色期平均气温均在18℃以上，其中处于最适温度范围22~24℃的年份有42年，占总年数的72.4%.凤县花椒着色期气温日较差常年平均为11.7℃，远超最适的下限范围；1961-2018年，凤县花椒果实着色期气温日较差9.3~15.2℃，处于最适的气温日较差范围内。
4月下旬-6月上旬，凤县花椒处于开花至果实膨大生长期，该时期凤县常年平均降水量为99.3 mm,处于最适的降水量范围。1961-2018年，凤县花椒开花至果实膨大生长期降水量有增多趋势，其中在70~180 mm的年份有45年，占总年数的77.6%;处于最适降水量80~150 mm的有39年，占总年数的67.2%.
5月中旬-8月上旬，凤县花椒处于果实膨大至着色成熟期，该时期相对湿度常年平均为73.8%,较最适范围 （60%~70%） 偏高，但也处于适宜范围 （60%~75%） 内；1961-2018年，凤县花椒果实膨大至着色成熟期平均相对湿度有增大的趋势，其中在60%~75%的年份有38年，占总年数的65.5%.
表2详细列出了1961-2018年凤县花椒气候适宜性条件的线性变化趋势及不同适宜程度出现年数的百分率。总体来说，凤县气候条件非常适宜花椒的生长，大部分指标所有年份均处于适宜范围，其中最适宜的年份在70%以上。
2.2 灾害性天气气候条件分析
2.2.1 干旱
凤县年平均中旱及以上干旱日数为45.1天，主要集中在3-7月，正好也是花椒的主要生长季节，其中5月干旱日数最多，达7.8天，1月和2月基本没有中度及以上干旱发生（图4）。3-7月，凤县中度及以上干旱发生日数平均为29.1天，占全年干旱日数的64.5%.4-5月是凤县花椒的需水关键期，同时也是干旱的多发期，平均每月中度及以上干旱日数在6~8天，需要积极防范干旱对花椒生产的不利影响。
表2 1961-2018年凤县花椒气候适宜性气候条件线性变化趋势及不同适宜程度出现年数占比
图4 凤县常年各月中旱及以上干旱日数
1961-2018年，凤县3-7月中旱及以上干旱日数总体呈减少趋势，减少速率为4.4天/10年。其中干旱日数最多的年份达111天（2001年），年干旱日数在60天以上的有10年，在30~60天的有14年（图5）。
2.2.2低温冷冻害
凤县地处秦岭腹地，位于亚热带与温带的分界线，气温多变，低温冷冻害是影响该地区花椒生产最主要的气象灾害之一，其中春季低温往往造成花椒嫩芽和花器官冻伤甚至冻死，从而引起花椒减产。春季低温冷冻害发生时间主要在3月下旬-4月中旬，该时期凤县常年日最低气温≤2℃的日数为5.4天，最多年有12天（1962年、1987年和1990年）。1961-2018年，凤县日最低气温≤2℃的低温日数和极端最低气温分别有减少和上升的趋势（图6），减少和上升速率为0.54天/10年和0.36℃/10年，低温日数减少、极端最低气温上升，低温灾害有减轻的趋势，对当地的花椒生产有利。
2.2.3 连阴雨
1961-2018年，凤县花椒成熟采摘期降水量≥150 mm的年数有20年，日降水量≥5 mm连续3天及以上的年数有21年，分别占总年数的34.5%和36.2%;最长连续降水日数常年平均为5.3天，最多年达14天，最少年只有2天（图7）。其中1981年降水量最多，达494.1 mm,远超过150 mm的标准，最长连续降水日数达14天，日降水量≥5 mm连续天数达8天，均为历史同期最长，持续连阴雨天气严重影响花椒的成熟采摘，也对花椒品质造成较大影响。1961-2018年，凤县花椒成熟采摘期降水量和日降水量≥5 mm持续日数以及最长连续降水日数均有减少的趋势，说明连阴雨灾害的风险有降低趋势。
图5 1961-2018年凤县3-7月中旱及以上干旱日数历年变化
图6 1961-2018年凤县3月下旬-4月中旬低温日数和极端最低气温历年变化
3 结论
（1）凤县气候条件非常适宜花椒的种植。1961-2018年，凤县所有年份年平均气温、降水量和日照时数均处于花椒种植的适宜范围，其中年气温和日照时数分别有89.7%和87.9%的年份为最适范围，降水量有77.6%的年份处于最适范围。凤县应当根据当地山区地形地貌复杂多变、海拔高差较大的特点，结合花椒的生理生态适应性，建立优质花椒生产产业基地，以提高花椒质量和效益为核心，加强新建椒园管理，进一步提高凤县花椒的产量和质量。
（2） 1961-2018年，凤县花椒生长季≥0℃积温、开花至果实着色期≥0℃积温、果实膨大生长期平均气温和果实着色期气温日较差所有年份均处于适宜范围，其中开花至果实着色期≥0℃积温和果实着色期气温日较差所有年份均处于最适范围；果实着色期平均气温和开花至果实膨大生长期降水量也有75%以上的年份处于适宜范围，其中65%以上年份处于最适范围；果实膨大至着色期相对湿度条件相对较差，处于适宜和最适范围的年份分别为65.5%和24.1%.总体来说，花椒生长季凤县气候条件适宜，有利于花椒产量和品质的提高，当地应当合理利用和保护农业气候资源，在充分考虑各地气候资源、气候承载力和生态系统功能的基础上，优化产业布局，充分挖掘独特的气候优势。
（3）凤县花椒生产过程中主要的气象灾害有干旱、低温冷冻害和连阴雨等，但是1961-2018年这些灾害均有减轻的趋势。当地政府应当针对不同的气象灾害，研究制定科学的防护措施，降低灾害对花椒生产的不利影响，加强气象灾害的监测、预测和风险评估，提高花椒生产应对气候变化的能力，实现凤县优质花椒生产的可持续发展。
4 讨论
花椒是国内重要的特色农产品，具有很高的经济价值和药用价值。笔者综合大量文献调研，系统构建了花椒生产的气候生态适宜性评价指标体系，对于国内花椒生产和合理布局有重要意义。凤县地处秦岭腹地、嘉陵江源头，是秦岭绿色屏障的重要组成部分，同时也是重要的优质花椒产地，分析花椒生产的气候优势可以为当地花椒生产提供科学依据。
由于凤县长序列气象观测资料只有凤县国家基本站，自动气象观测站虽然较多，但资料序列长度较短。笔者只是基于凤县国家基本站一个站点的分析结果，可以为当地的花椒生产和布局提供参考。但凤县地势从北向南、自东向西倾斜，山谷台地纵横交错，各地气候差异较大。为了更好地指导花椒生产，将来可以借助区域气候模式等更精细化的气候资料，对当地花椒生产的气候生态适宜性做进一步研究。
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