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Characteristics and Prediction of Extreme Low Temperature in Apple Flowering Period in the Shaanxi-Gansu-Ningxia Region
ZHANGWeimin, ZHANGXuting, LIUJianchen, LIUYadong, PANYuying
Chin Agric Sci Bull ›› 2026, Vol. 42 ›› Issue (5) : 178-185.
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Abbreviation (ISO4): Chin Agric Sci Bull
Editor in chief: Yulong YIN
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Characteristics and Prediction of Extreme Low Temperature in Apple Flowering Period in the Shaanxi-Gansu-Ningxia Region
The characteristics of extreme low temperature changes in apple flowering period in the past and future climate scenarios in Shaanxi-Gansu-Ningxia region were studied to provide reference for the prevention of freezing injury in apple flowering period. Based on the daily and hourly temperature data of 21 representative county meteorological stations in Shaanxi, Gansu and Ningxia from April 1981 to April 2024, and the daily minimum temperature forecast data in April under two greenhouse gas emission climate scenarios, RCP4.5 and RCP8.5, the extreme low temperature variation characteristics and freezing injury frequency index in apple flowering period in the past and future climate scenarios were analyzed by linear tendency estimation method, Mann-Kendall trend test and frequency index. The results showed that: from 1981 to 2024, the extreme minimum temperature of apples in most representative counties of Shaanxi, Gansu and Ningxia showed an upward trend, and the extreme minimum temperature of Litong in Ningxia and Xifeng in Gansu suddenly changed in the 1990s, the frequency of freezing injury in flowering period in Shaanxi was the lowest, and that in Ningxia was the highest; in the process of freezing injury in apple flowering period, the lowest temperature mainly appeared at 4:00-7:00, and the cumulative time was 1-4 hours. Under the future climate scenario model, the extreme minimum temperature in flowering was still on the rise, and the temperature rose was more obvious under RCP8.5 scenario; and the frequency of freezing injury in flowering period had decreased compared with that of the past 44 years; the frequency of freezing injury in flowering period in Gansu and Ningxia under the low-emission scenario was higher than that under the high-emission scenario. To sum up, in the future, the risk of freezing injury of apples in Shaanxi, Gansu and Ningxia will be reduced under the high emission climate scenario model, but the comprehensive effects of low temperature intensity and duration should still be considered. The occurrence time and duration of the lowest temperature in the process of freezing injury in flowering period are conducive to choose the best time to prevent freezing injury in apple flowering period and improve the defense effect.
characteristics / estimation / extreme low temperature / apple flowering period
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为揭示我国北方苹果物候期时空变化特征及其对气候变暖的响应时段和强度,选取福山、万荣和阿克苏分别代表我国渤海湾、黄土高原和新疆苹果产区,利用1996—2018年各地红富士苹果芽开放期、展叶始期、始花期、可采成熟期、叶变色末期和落叶末期物候数据,分析不同物候期及生长阶段长度的变化趋势,并利用偏最小二乘回归法,从日尺度层面,分析气温变化对各物候期的影响。结果表明: 近23年来,福山、万荣和阿克苏芽开放期、展叶始期和始花期均呈现提前趋势,平均提前速率分别为0.36、0.33和0.23 d·a<sup>-1</sup>,落叶末期则呈推迟趋势(0.68 d·a<sup>-1</sup>),可采成熟期和叶变色末期在各产区的变化趋势不一致;果实生长发育期和果树全生育期分别以1.20和0.82 d·a<sup>-1</sup>的速率延长。苹果春季物候期与1月初至相应物候期发生前平均气温呈显著负相关关系,期间温度每升高1 ℃,芽开放期、展叶始期和始花期将分别提前3.70、3.47和3.48 d;秋季物候期与各物候期前21～72 d的平均气温呈正相关,但与影响时段平均气温的相关性低于春季物候期;总体上,春季物候期受气温影响的程度大于秋季物候期,且果实生长发育期和果树全生育期的延长主要由春季物候期提前所致。各主产地间苹果物候期对气候变暖的响应存在一定差异,其中气温对阿克苏苹果生长发育的影响最大,其次是万荣,对福山的影响并不明显。该研究结果可为指导各地苹果产业应对气候变化提供理论依据。
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利用2001年以来延安出现的5次苹果花期冻害天气过程,通过对比分析温度、花朵受冻率和产量,得出：延安市苹果花期冻害有日期提前和影响加重的趋势；严重冻害年具有温度通过0℃初日早、3月温度明显偏高、积温高的特征；不同物候期形成冻害指标不一样,整个花序受冻指标,在中心花开放期和花序分离期,过程极端最低气温在-3℃左右时,少量中心花受冻, 最低气温≤-4 ℃会形成轻度受冻,最低气温≤-5 ℃出现中度受冻。盛花期当温度降至-3 ℃时出现轻度受冻；-4 ℃时出现中度受冻；-5 ℃度以下时,重度受冻。今后花期冻害天气的预报及影响评估,既要考虑冻害过程最低温度值,也要重点考虑通过0℃初日、3月温度与活动积温情况,前期气温是否异常偏高等现象。
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基于1988 -2017年61个气象站点逐日气温数据， 分析了甘肃河东地区近30年各季节极端气温指数的时空变化特征， 并分析了ENSO和AO对河东地区极端气温指数的影响。结果表明： 近30年河东地区处于变暖态势中， 各季节气温日较差（DTR）、 暖夜日数（TN90p）、 暖昼日数（TX90p）均呈增加趋势， 冷夜日数（TN10p）、 冷昼日数（TX10p）均呈减少趋势。甘南高原极端气温指数在各区中变化最显著， 春季是各极端指数变化最显著的季节， 也是河东地区DTR变化趋势不同于全国的影响因素。DTR于1992年突变后增加， 平均气温于1996 -1997年发生突变， 其余极端气温指数于1997年突变， 极端气温指数在其自身以及平均气温突变年份前后的变化反映了区域变暖的态势。El Ni?o影响河东地区冬季DTR的增加， La Ni?a影响冬季TX10p日数增加， AO正相位时河东地区夏季高温事件更易发生。
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