何塞·埃吉亞1*, 曼努埃爾·卡羅2, 赫蘇斯·加西亞-布倫頓2, 赫蘇斯·甘賓 3, 何塞·埃賈 1 和大衛魯伊斯 1*
- 1CEBAS-CSIC 植物育種部水果育種小組,西班牙穆爾西亞
- 2穆爾西亞農業食品研究與開發研究所,西班牙穆爾西亞
- 3穆爾西亞大學 ENAE 商學院,西班牙穆爾西亞
核果生產在西班牙具有巨大的經濟重要性。這些水果品種(即桃子、杏子、李子和甜櫻桃)的種植地點覆蓋了該國廣闊且氣候多樣的地理區域。氣候變遷已經導致某些地區(例如地中海地區)的平均氣溫上升,而且特別嚴重。這些變化導致累積的寒意減少,這可能對物候產生深遠的影響 桃 例如,由於難以滿足打破休眠的低溫要求、晚霜事件的發生或異常的早期高溫,核果等物種。所有這些因素都會嚴重影響水果的產量和質量,因此從現有地區的社會經濟角度來看會造成非常負面的後果。因此,本工作根據過去 270 年 20 個氣象站的數據,根據農業氣候變量(例如寒熱累積以及霜凍和早期異常高溫事件的機率)對當前耕作區進行了表徵,以產生有關當前情況的資訊圖表。此外,也分析了不同全球氣候模型(從西班牙國家氣象局 - AEMET 檢索的數據)對兩種代表性濃度路徑情境(即 RCP2065 和 RCP4.5)截至 8.5 年的未來氣候預測。以當前情況為基準並考慮未來情景,可以推斷出不同物種/品種對不同種植區域當前和未來的適應性資訊。這些資訊可以作為決策支援工具的基礎,幫助不同的利害關係人就西班牙當前和未來的核果或其他溫帶物種種植做出最佳決策。
簡介
西班牙是世界核果(即桃子、杏子、李子和甜櫻桃)的主要生產國之一,平均年產量約2萬噸。這些水果的種植在該國具有非常重要的經濟作用,佔地約 140,260 公頃(糧農組織統計資料庫,2019)。這些品種在西班牙的主要種植區位於具有不同農業氣候特徵的地區:從瓜達爾基維爾河谷和地中海地區的大部分地區等溫暖地區到埃斯特雷馬杜拉北部、埃布羅河谷和地中海地區的一些內陸地區等寒冷地區(看 圖1)。由於這些作物需要足夠的冬季寒冷來打破休眠以避免生產問題(阿特金森等人,2013)坎波伊等人,2011b; Luedeling 等,2011; 呂德林,2012; 朱利安等人,2007; 郭等人,2015; 2019; Chmielewski 等人,2018),以及(iv)選擇最佳農業實踐和技術來減輕氣候變遷的影響(坎波伊等人,2010; 馬哈茂德等人,2018).
冷熱要求(Fadón 等人,2020b)或凍害程度(米蘭達(Miranda)等人,2005)目前栽培物種/栽培品種的數據可以與不同地區的農業氣候指標結合,建構決策工具,幫助生產者和其他利害關係人設計最佳的中長期生產和經濟政策。用於處理大量氣候和物候的可用建模工具已成為建立上述決策工具的基礎(呂德林,2019; Luedeling 等,2021; 米蘭達(Miranda)等人,2021)。地中海盆地的氣候預測表明,全球暖化對該地區的影響可能尤其嚴重(喬治和萊昂內洛,2008; 醫學ECC,2020; IPCC,2021),因此,預測措施對於避免未來的生產問題至關重要,這些問題可能會嚴重影響某些地區的經濟,如本研究中提出的地區(奧爾森和賓迪,2002; 本穆薩等人,2018).
不同的研究確定了全球暖化對全球不同地區溫帶水果和堅果生產的負面影響。主要原因與冬季寒冷的減少有關,儘管一些研究也考慮到由於開花和開花的預期提前而導致霜凍風險的增加。例如,費爾南德斯等人。預計智利落葉水果生產所需的冬季寒冷將減少,預計將對該國北部地區產生負面影響。同時,他們預計所有考慮地點的落葉果樹在最可能發芽的時期,霜凍機率將顯著降低(Fernandez等人,2020);洛里特等人。結合氣候預測和物候訊息,分析了伊比利亞半島一些杏仁品種開花期間缺乏冬季寒冷、霜凍風險和溫暖條件等現象。他們發現,一般來說(取決於所考慮的品種),(i)地中海沿岸和瓜達爾基維爾河谷冬季寒冷的缺乏將更加明顯,(ii)中部地區開花期間的溫暖條件將更加強烈高原和埃布羅河谷,以及(iii)北部高原和北部丘陵地區的特定地區霜凍風險將降低(洛里特等人,2020)。本穆薩等人。預計突尼斯未來冬季寒冷將顯著減少,這可能會嚴重影響一些水果和堅果的生產。例如,對於最悲觀的情況,只有低冷杏仁品種才是可行的。在其他情況下,即使從長遠來看,一些開心果和桃子品種在該國西北部地區也可能是可行的(本穆薩等人,2020);弗拉加和桑托斯考慮了未來的冷熱累積及其對葡萄牙不同水果生產的影響。他們預計冬季寒冷將大幅下降,這將對該國最內陸地區產生更嚴重的影響。北方蘋果產區將尤其受到寒冷減少的影響。作者也預期熱量累積會增加,對該國南部和沿海地區的影響更大。他們強調,由於物候階段的提前,這一事實可能會增加霜凍損害的風險(羅德里格斯等人,2019, 2021; 弗拉加和桑托斯,2021)將西班牙一些溫帶水果產區的現狀與未來氣候變遷情境中寒氣累積的情況進行了比較。他們預測,即使在不久的將來,一些地區(例如東南部或瓜達爾基維爾地區)也會出現嚴重的寒冷損失。對於遙遠的未來(>2070),這些作者表示,考慮到當前的種植區域,李子、杏仁和蘋果品種可能會因缺乏寒冷而受到嚴重影響(羅德里格斯等人,2019, 2021).
在這項研究中,我們使用 270 年至 2000 年期間 2020 個氣象站的數據評估了西班牙不同地區與核果適應相關的主要農業氣候變量,包括最重要核果生產的地區。伴隨著未來的溫度預測,以估計寒冷和熱量累積的演變以及與當前情況相比的未來霜凍和早期異常高溫事件的機率。這些資訊對於做出與建立新果園、搬遷現有果園或選擇最佳品種以獲得長期利潤相關的最佳決策非常有用。
這項研究的主要貢獻是我們同時分析了與核果適應相關的不同農業氣候變數。不僅需要累積冷量來滿足研究中的 CR 要求 羅德里格斯等人。 (2019年, 2021) 還包括正常開花所需的熱量累積、霜凍風險,以及文獻中很少量化的一個變數:冬季異常高溫事件的可能性,該事件可以促進休眠釋放,對水果產量、品質和產量產生負面影響,正如之前所報道的那樣過去幾年在溫暖地區觀察到。我們使用來自非常密集的氣象站網路的數據,這些數據為當前情況提供了準確的指標。我們專注於目前的生產地區,因為有關氣候變暖適應的決策可能會在這些地區做出,因為這些地區已經掌握了合適的技術和知識。在這些地區,作物遷移會產生不良的社會經濟後果和人口減少。此外,為了描述當前的情況,我們使用了每小時的實際溫度而不是估計的溫度,與其他從每日溫度中插值每小時溫度的研究相比,這使得結果更加準確。使用的分辨率(∼5 km)比西班牙其他類似研究的分辨率要好(羅德里格斯等人,2019, 2021; 洛里特等人,2020)並有助於甚至在地方層級做出決策。
材料和方法
氣候數據和農業氣候變量
來自西班牙主要核果產區 340 個氣象站的氣候資料(參見 圖1)用於評估農業氣候指標。數據包括主要氣候變量,包括平均、最高和最低溫度 (°C)、相對濕度 (%)、降雨量 (mm)、蒸散量 (ETo, mm) 和太陽輻射 (W/m)2)。在一些考慮的站點中發現了不完整的記錄和問題。應用西班牙法規後(聯合國教科文組織 500540 年 2004 月),最終選定270個站。每小時的溫度資料是完整的,但與維護事件相對應的空閒時間未填充,因為它們佔總數的百分比可以忽略不計。使用2000-2020年期間的平均每小時氣溫來計算主要農業氣候變量,包括寒熱積累以及冬季潛在有害霜凍和異常高溫事件的機率。每個站點的完整年數因站點而異:從 5 到 21 年(中位數 = 20),取決於站點。
每年1月28日至隔年XNUMX月XNUMX日期間計算各季節的寒冷累積量。猶他州(Richardson等,1974) 和動態 (菲什曼等人,1987)模型用於執行此計算。每個季節的熱量累積是使用理查森 (Richardson) 計算的,從 1 月 8 日到 14 月 XNUMX 日(大約 XNUMX 週)Richardson等,1974)和安德森(Anderson等,1986) 模型,提供以生長度小時 (GDH) 為單位的結果。每週霜凍和異常高溫事件的機率計算如下:每週,如果溫度在至少連續三個小時內低於-1°C,則發生霜凍事件。然後,特定一週內發生霜凍事件的機率定義為研究期間該週至少發生一次霜凍事件的次數除以所考慮的年數。同樣,如果溫度至少連續三小時升至 25°C 以上,就會發生異常熱事件。然後,依照霜凍事件的解釋計算異常熱事件發生的機率。第一週從 1 月 1 日開始。對於霜凍事件,2 至 10 週被視為具有代表性的潛在危險週。在溫暖地區,該範圍的前幾週(即第 2 週到第 5-6 週)將是最危險的,而其餘的周(即第 5-6 週到第 10 週)將是寒冷地區的關鍵時期。對於異常高溫事件,考慮的時間範圍為上一年的第 49 週(8 月初)到第 XNUMX 週(XNUMX 月底),此時這些事件可能會促進與後期生產問題相關的早期休眠釋放。
未來情景
關於未來情景,使用了西班牙國家氣象局(AEMET)計算的溫度預測。近年來,AEMET 一直在製作一套針對西班牙的縮小尺度氣候變遷參考預測,要么將統計縮小尺度技術應用於全球氣候模型(GCM) 的輸出,要么利用透過歐洲項目或國際倡議動態縮小尺度技術生成的資訊例如 PRUDENCE、ENSEMBLES 和 EURO-CORDEX(Amblar-Frances 等人,2018)。在本研究中,我們使用基於人工神經網路的統計降尺度來預測每日溫度(即最高和最低溫度)。這已被評估為在西班牙當前和未來情境下進行氣候預測的合適方法,同時減少了 GCM 模型偏差(埃爾南茨等人,2022a,b)在5公里解析度的網格上。考慮了兩個時間範圍,即 2025-2045 年(以 2035 年為特徵)和 2045-2065 年(以 2055 年為特徵),以提供短期和中期結果。考慮了兩個代表性濃度途徑,即 RCP4.5 和 RCP8.5(範烏倫等人,2011)。值得注意的是,本研究使用了 11 個 GCM(表1)。結果是使用 合奏 方法 (謝苗諾夫和斯特拉托諾維奇,2010; 瓦拉赫等人,2018),其中由所有模型計算的預測指標(例如冷熱累積或機率)的平均值用於後續步驟。使用 chillR 軟體套件根據每日溫度模擬計算農業氣候指數的每小時溫度(呂德林,2019).
表1
表1。 本研究中使用的全球氣候模型清單。
為了比較當前和未來情境中的農業氣候變量,將氣象站的實際位置與其距離網格最近的點進行了比較。氣象站到網格中最近點的最大、最小和平均距離分別為 3.87、0.26 和 2.14 公里。在所有情況下(當前和未來情境),所考慮的氣象站周圍的插值區域(即距離最近氣象站不超過 50 公里)均使用反距離加權方法計算。
成績
寒意累積
如上所述,使用兩個模型來計算寒冷累積,即猶他州(以寒冷單位為單位)和動態模型(以部分為單位)。使用所有站的整個期間內總累積冷量的平均值,發現兩個指數之間有非常高的相關性(R2 = 0.95, 補充圖1)。因此,僅使用其中之一(部分)來呈現結果。 圖2 顯示不同考慮時期內平均寒冷部分的空間模式。從目前的情況來看,有幾個地區的寒氣累積量較高(≥75份),如埃布羅河谷、埃斯特雷馬杜拉北部以及地中海的一些內陸地區。僅在地中海和瓜達爾基維爾河谷發現寒冷累積量低於 60 份(某些偏遠地區甚至低於 50 份)的溫暖地區。未來情境顯示,埃斯特雷馬杜拉北部和地中海一些內陸地區溫暖地區的累積寒氣明顯減少。埃布羅河谷累積寒氣的減少將在該地區的東部產生,而即使在最悲觀的情況下(例如2055_RCP8.5),內陸地區也將累積顯著的冬季寒氣。正如預期的那樣,全球暖化對冬季寒冷減弱的影響在 2055_RCP8.5 情境中更為強烈。 補充表格1 - 4 顯示所考慮的時間段(1 月 2000 日至 2020 月底)的平均寒冷累積量,部分針對每個考慮的未來情境中的所有位置和模型。顯示了 XNUMX 個模型輸出的平均值,以及 XNUMX-XNUMX 年期間記錄的累積冷量以供比較。
圖2
圖2。 西班牙主要石材產區當前狀況(約 2000-2020 年)、兩個時間範圍(2025-2045 年和 2045-2065 年)和兩個未來情境(RCP4.5 和 RCP8.5)的冷量累積。
為了檢查預期的寒冷累積量下降是否會對根據當前寒冷累積量的地點產生類似的影響,對 270 個氣象站進行了分類,按照當前情景中的平均累積部分將它們劃分為:低累積量(< 60份,34站),中累積(60份至80份,121站),高累積(80份以上,115站)。 圖3 顯示三種類型位置的每種場景中累積部分的箱型圖。根據每種情況,觀察到的寒冷累積下降符合預期。就當前情境和未來情境之間的中位數差異而言,這三種類型的位置似乎表現出相同的行為(這意味著低累積區域的百分比損失較高)。然而,數據的傳播卻截然不同。低和高冷積聚區域顯示出比中等區域更低的離散度(在分佈的低端有一些異常值),中等區域呈現出更高的離散度,但沒有異常值。對高寒累積區域的這些異常值的分析表明,所有四種未來情境的異常值都對應於地中海內陸位置 (Játiva)。對於低冷積累區域,每種情況(包括當前情況)的異常值都對應於地中海沿岸位置(阿爾梅里亞)。低冷積聚區域分佈高端的異常值對應於地中海內陸地區(即蒙特薩、卡洛薩德薩裡亞和穆爾西亞),儘管它們可能是人為因素,因為預測預測未來的冷積聚會比當前更多設想。它們可能是由於氣象站的實際位置與未來預測網格中最近的點之間可能存在的氣候差異造成的。
圖3
圖3。 所有情境中低(<60 部分)、中(60 到 80 部分)和高(>80 部分)冷量累積站的累積冷量箱線圖,參考當前情境。
熱量積累
類似於冷積累,使用兩個模型(即理查森和安德森模型)計算熱積累。兩個模型的結果之間也發現了高度相關性(R2 = 0.998, 補充圖2)。因此,僅使用安德森模型的結果來呈現結果。 圖4 顯示不同考慮期間內平均 GDH 的空間模式。所有關於 GDH 的情境似乎都與其對應的寒冷累積情境呈負相關(圖2)。積冷量低的地方熱量累積量高,反之亦然。隨著未來情境中寒冷累積的減少,每個區域的熱量累積會成比例增加。例如,當前情境和 2055_RCP8.5 情境中損失的冷量累積和獲得的熱量累積之間的皮爾森相關係數為 0.68(p-值 < 1e - 15).
圖4
圖4。 西班牙主要石材產區目前狀況(約2000-2020年)、兩個時間範圍(2025-2045年和2045-2065年)和兩種未來情境(RCP4.5和RCP8.5)的熱量累積
與寒冷累積情況一樣,GDH 增加的影響在 2055_RCP8.5 情境中正如預期的那樣更加強烈。 補充表格5 - 8 顯示每個考慮場景中所有位置和模型在考慮期間(1 月 8 日至 2000 月 2020 日)GDH 中的平均熱量累積。顯示了 XNUMX 個模型輸出的平均值,以及 XNUMX 年至 XNUMX 年期間記錄的累積熱量以供比較。
霜凍和異常高溫事件機率
上述定義的霜凍事件的機率顯示在 圖5 比較當前情境以及 2_RCP10 和 2035_RCP4.5 情境的第 2055-8.5 週(僅機率 ≥ 10%)。在目前的情況下,霜凍事件的可能性很大,特別是在埃布羅河谷地區,以及埃斯特雷馬杜拉北部和地中海內陸地區。正如預期的那樣,霜凍機率從第 2 週下降到第 10 週,但埃布羅河谷的一些特定地點在第 10 週仍然出現霜凍的可能性很大。分析的未來情景 圖5 就溫升而言,分別是最樂觀的(即2035_RCP4.5)和最悲觀的(即2055_RCP8.5)。在埃斯特雷馬杜拉發生霜凍事件的機率消失,所有地區的霜凍機率均有所下降,而埃布羅河谷地區和地中海內陸一些偏遠地區的霜凍機率有所減少,即使在第10 周也顯示高於10% 的機率。與目前的情況一樣,霜凍機率從第2 週至第10 週。值得注意的是,2035_RCP4.5 和2055_RCP8.5 情境在霜凍事件的機率方面呈現出相似的情況,顯示埃布羅河谷和一些地中海內陸地區在所有考慮的情景中都將經歷霜凍事件。
圖5
圖5。 目前、2_RCP10 和 2035_RCP4.5 情境下西班牙主要石材產區 2055 至 8.5 週內發生霜凍事件的機率。
討論和結論
本研究試圖利用遍布這些地區的270 個氣象站的歷史農業氣候資料(特別是溫度)來描述西班牙主要核果產區的特徵,並將結果與兩個時間範圍和RCP 情境的未來預測進行比較。研究區域的選擇基於以下事實:當前和未來有關核果(即桃、杏、李子和甜櫻桃)種植的決定將主要在當前產區內做出,這些產區的知識和經驗豐富。種植這些作物的技術已廣泛應用。因此,這項研究並不關注未來其他潛在的核果種植地點。
主要計算變量,即冷量和熱量積累表明,從農業氣候的角度來看,所考慮的地區是相當不同的,並且氣候變遷將產生重要影響,特別是在中期,特別是在最溫暖的地區。用於計算其中任何一個的模型(即,Utah 和 Dynamic 計算寒冷,Richardson 和 Anderson 計算熱量累積)顯示出非常高的相關性,正如先前發現的那樣 魯伊斯等人。 (2007年, 2018).
預計所有地區的寒冷累積都會減少,這與地中海地區先前的研究一致(本穆薩等人,2018, 2020; 羅德里格斯等人,2019; Delgado等,2021; 弗拉加和桑托斯,2021)。所有研究地區的寒冷累積減少的絕對值都相似,但最溫暖的地區(即地中海地區和瓜達爾基維爾河谷)在核果種植適宜性方面可能受到更大的影響,因為它們目前的情況已經限制了核果的種植。許多品種。在埃布羅河谷和埃斯特雷馬杜拉等寒冷地區,積寒量下降原則上不會成為繼續耕種的障礙,儘管在埃斯特雷馬杜拉和地中海的一些特定寒冷地區,積寒量下降會比其他寒冷地區更加劇烈。值得注意的是,根據 圖3,觀察到當前情況和不久的將來之間的寒冷積累突然下降。所用網格的分辨率,即使精細(∼5 km)也可能是造成這種影響的原因。導致預測值與實際值之間的差異被誇大的其他可能的差異來源可能是在縮小過程中未完全最小化剩餘的GCM 模型偏差,或者我們正在將計算與實際每小時溫度(即當前的溫度)進行比較這一事實。情境)並使用從預計的每日最高和最低溫度得出的理想化溫度曲線進行計算(林維爾,1990)對於未來的場景。 Rodríguez 等人在不久的將來也觀察到了類似的突然下降,他們預測 30 年至 2021 年期間西班牙某些地區的冷藏部分將減少多達 2050 個(羅德里格斯等人,2019),這與我們的結果一致。 本穆薩等人。 (2020), 德爾加多等人。 (2021)和 弗拉加和桑托斯 (2021) 也分別報告了突尼斯、葡萄牙和阿斯圖裡亞斯(西班牙北部)的歷史情景和未來情景之間的突然下降。與我們的案例一樣,這些研究也表明,無論考慮 RCP,在不久的將來不會出現累積寒氣的重要差異。與寒氣累積相反,熱量累積在所有情境下都會上升(特別是在2055_RCP8.5,如預期),其演變與寒氣累積相反。這也被觀察到 弗拉加和桑托斯 (2021) 葡萄牙
還計算了對產量和產量產生重要影響的幾週內發生霜凍和異常高溫事件的機率(例如,休眠釋放前的晚霜或異常高溫事件)。就目前情況而言,正如預期的那樣,寒冷地區霜凍事件更加頻繁。過去幾年,關鍵幾週的異常高溫事件集中在地中海地區,但機率很低。對這些變數的未來估計表明,幾週內的霜凍事件可能會影響核果產量(米蘭達(Miranda)等人,2005; 朱利安等人,2007)將隨著世紀的進步而減少,並且 RCP8.5 的頻率會降低,這與先前的研究一致(萊奧里尼等人,2018)。然而,即使在最溫暖的情況下(即2055_RCP8.5, 圖5)。霜凍事件的溫度和暴露時間的定義與現有品種的物候階段密切相關(米蘭達(Miranda)等人,2005)。鑑於可能的核果品種多種多樣(從非常低到非常高的CR),以及分析地點的數量(從寒冷到溫暖),在本研究中建立特定品種/地點霜凍事件定義是不可行的,因為大量的涉及的資訊。這些類型的研究通常使用幾個地點和/或品種進行,例如由 洛里特等人。 (2020) 西班牙的杏仁, 費爾南德斯等人。 (2020) 在智利,他們計算了在九個考慮地點中種植的最具代表性的落葉果樹品種開花期間的最低溫度低於 0°C,或 帕克等人。 (2021) 他們考慮了三個物種(即杏仁、酪梨和橙子)的不同溫度和物候階段,同時也透過考慮三個溫度(0、-2 和+2°C)和暴露時間對該區域進行了一般表徵。我們選擇-1°C和至少連續三個小時的目的是為了表徵霜凍事件的演變,而不是將具體損害與特定品種聯繫起來,這需要進行不同的研究。這一定義是在徵求專家意見後採用的。由於 CR 和 HR 品種數量眾多,以及本研究中考慮區域的溫度狀況的多樣性,我們選擇了所有(或大多數)品種/位置組合都可以進行的周(從 2 到 10 週)。根據其物候階段容易遭受霜害。出於決策目的,生產者應選擇最適合其特定情況(即品種/位置)的地圖來做出最佳決策。一般來說,溫暖地區和/或早花品種將與所考慮範圍內的前幾週相關,而寒冷地區和/或晚花品種將與所考慮範圍內的後幾週相關。冬季異常的高溫事件可能會促進內休眠提前釋放,進而對生產產生負面影響(維蒂和蒙特萊昂內,1995; 羅德里戈和埃雷羅,2002; 拉德維格等人,2019),將在2月中下旬主要在瓜達爾基維爾河谷、地中海沿岸地區以及埃斯特雷馬杜拉和埃布羅河谷的部分地區增加(圖6)。文獻中通常沒有提及該指標的量化,但正如近年來觀察到的那樣,可能會在溫暖地區引發重要的生產問題。同樣,將溫度設定為 25°C 或以上至少連續三個小時來定義此類事件也是出於專家的意見。與霜凍事件的機率類似,我們根據物候階段選擇了所有(或大多數)品種/地點組合可能容易受到這些事件影響的周(從 49 到 8 週)。一般來說,溫暖地區和/或早花品種將與所考慮範圍內的前幾週相關,而寒冷地區和/或晚花品種將與所考慮範圍內的後幾週相關。
本研究計算的農業氣候指標為生產者從適應性角度選擇每個產區最合適的品種提供了有價值的資訊。每個品種都有其打破休眠的 CR(坎波伊等人,2011b; Fadón 等人,2020b)。預計未來情境中寒冷累積的減少可能會導致目前種植的品種在某些地區無法滿足其 CR,特別是已經溫暖的地中海和瓜達爾基維爾河谷地區。這將涉及不完全的內休眠釋放,從三個主要方面影響果樹,即花芽掉落(從而開花不良)、開花和發芽延遲以及兩個過程缺乏均勻性,從而導致嚴重的生產問題。萊加夫等人,1983; 埃雷茲,2000; 阿特金森等人,2013)。所有這些都會對生產者造成重大的經濟損失。在這種情況下,儘管目前關於核果樹的資訊相對匱乏,但有關不同品種的 CR 的知識至關重要(Fadón 等人,2020b),包括桃子(Maulión 等人,2014), 杏 (魯伊斯等人,2007), 李子 (魯伊斯等人,2018)和甜櫻桃(阿爾伯奎克等人,2008).
在地中海和瓜達爾基維爾河谷等溫暖地區,目前累積冷量低於60份,種植CR在30至60份之間的早熟品種。在所有分析的未來情境中,這些品種的 CR 履行可能面臨風險(圖2)。為了確保不同物種/品種對這些地區的適應性,可能需要搬遷,一些品種應轉移到附近地區(地中海地區的內陸地區或瓜達爾基維爾河谷的埃斯特雷馬杜拉地區)即使在未來的情況下,CR 也能滿足,霜凍風險預計會降低。在這種背景下,引入或開發具有極低CR的品種成為現有物種/品種育種計劃中需要考慮的關鍵目標,特別是適合溫暖地區,而當前品種的適應能力在未來將面臨風險。場景。否則,這些地區將無法維持與核果生產相關的生產和經濟活動。除此之外,還可以應用不同的農藝實踐和策略,以最大限度地減少這些地區至少在局部的寒冷積累下降。在溫暖地區的核果生產中,已經描述了在達到 CR 之前應用生物刺激劑打破休眠或在不同休眠階段使用遮陽網的情況(吉爾里斯和布坎南,1981; 埃雷茲,1987; Costa等人,2004; 坎波伊等人,2010; 佩特里等人,2014),儘管還必須進行進一步的研究和優化,以使這些技術更加有效並促進其係統化使用。相較之下,在最冷的產區,如埃布羅河谷、埃斯特雷馬杜拉北部和地中海地區的一些內陸地區,預計霜凍事件將會減少,這可能會允許比現有品種更早的品種,從而擴大可行品種的數量,因此,向市場提供的產品對該地區具有積極的經濟影響。總體而言,在所有產區,至關重要的是考慮目前種植的品種並分析哪些品種處於其CR履行的邊緣以替代或移動它們或引入上述管理實踐以確保適應新的氣候變遷場景。
關於熱量積累,未來情境預測該變數在所有考慮的區域都會增加(圖4)。在溫暖和中間地區,此變數不像寒氣累積那樣具有決定性,但會對物候產生相關影響,導致開花日期提前,從而增加潛在的凍害風險。莫塞代爾等人,2015; 溫特伯格等人,2018; Ma等,2019)。另外一點,開花提前也將涉及成熟提前(佩努拉斯和菲萊拉,2001; 坎波伊等人,2011b),生產商必須考慮到這一點,以策略性地將其產品投放市場。相反,在寒冷地區,目前熱量累積不足會損害物候發育和果實生長(Fadón 等人,2020a)。這些目前寒冷的地區將受到未來情境中預計熱量累積增加的青睞。如圖所示 圖6未來,在果樹尚未解除休眠的日期,異常高溫事件將會更加頻繁,特別是在瓜達爾基維爾河谷和地中海地區等溫暖地區。當 CR 被部分覆蓋(約 60-70%)時,這些事件可能會產生非常負面的影響,導致休眠釋放不完全,可能涉及營養和開花問題,對坐果和產量產生負面影響。羅德里戈和埃雷羅,2002; 坎波伊等人,2011a).
無論如何,寒冷和熱量累積狀況的變化不會對所有品種及其位置產生共同影響,因為在休眠釋放或開花日期預測方面,對於平衡寒冷/熱量累積可能會產生一些補償效應(Pope等人,2014)。此外,由於空間異質性,在非常局部範圍內的位置農業氣候特徵可能需要對資料進行特定校準(洛里特等人,2020)就最佳品種選擇做出最佳決策。這項研究中提出的結果不僅對核果生產有用,而且對現有地區具有極其重要意義的其他溫帶水果有用,例如拉里奧哈(埃布羅河谷)或其他地區的葡萄樹。這些結果可以作為決策支援系統的基礎,幫助生產者做出中長期的最佳策略決策(例如品種選擇、遷移和緩解管理實踐的實施)。
數據可用性聲明
研究中提出的原始貢獻包含在文章/補充材料,進一步詢問可直接聯絡對應作者。
作者貢獻
MC、JG-B、JG 和 DR 構思並設計了本研究。 MC提供了當前情境的農業氣候數據。 JAE 對未來情境進行了計算。 JAE 和 DR 撰寫了手稿的主要部分。 JE 提供了有關技術農藝方面的資訊。 JG 管理資助這項研究的創新項目。所有作者都修改了文件並批准了提交的版本。
資金
西班牙農業、漁業和食品部透過創新計畫「核果產業適應氣候變遷」(參考編號:MAPA-PNDR 20190020007385)和 PRIMA(歐盟 H2020 框架下支持的計畫)提供了財政支持研究和創新計畫(「AdaMedOr」計畫;西班牙科學與創新部的撥款編號PCI2020-112113)。
利益衝突
作者聲明,研究是在沒有任何可被解釋為潛在利益衝突的商業或金融關係的情況下進行的。
出版商的說明
本文中表達的所有聲明僅代表作者的聲明,並不一定代表其附屬組織或出版商、編輯和審稿人的聲明。 任何可能在本文中評估的產品,或可能由其製造商提出的聲明,均不受出版商的保證或認可。
致謝
我們感謝西班牙「核果產業適應氣候變遷」行動小組(FECOAM、FECOAV、ANECOOP、Frutaria、Basol Fruits、Fundación Universidad-Empresa de la Región de Murcia、Fundación Cajamar)的所有成員為此計畫的發展。我們感謝 AEMET 在其網頁上提供的數據(http://www.aemet.es/es/serviciosclimaticos/cambio_climat/datos_diarios).
補充材料
本文的補充材料可在以下網址找到: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2022.842628/full#supplementary-material
補充圖 1 | 所有氣象站當前情境的平均累積部分與寒冷單位之間的相關性。
補充圖 2 | 所有氣象站當前情境下安德森和理查森模型的平均累積 GDH 之間的相關性。
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關鍵詞: 桃、核果、調適、冷積、物候、霜凍風險、品種選擇、農業氣候指標
引文: Egea JA、Caro M、García-Brunton J、Gambin J、Egea J 和 Ruiz D (2022) 當前和未來氣候變遷情境下西班牙主要核果產區的農業氣候指標:適應性觀點的影響。 Front.面前。 Plant Sci.植物科學 13:842628。 DOI:10.3389/fpls.2022.842628
收稿日期: 23十二月2021; 公認: 02 May 2022;
發布時間: 08 2022月。
編輯者:山根久代,日本京都大學
點評人:梁國,西北農林科技大學,中國
吉爾蒂·拉賈戈帕蘭,華盛頓州立大學,美國
版權 © 2022 Egea、Caro、García-Brunton、Gambin、Egea 與 Ruiz。這是一篇根據以下條款分發的開放取用文章 知識共享署名許可(CC BY)。 允許在其他論壇中使用,分發或複制,前提是原始作者和版權所有者被記入貸方,並且根據公認的學術慣例引用本期刊中的原始出版物。 不允許使用,分發或複制,不符合這些條款。
*對應: 何塞·埃吉亞, jaegea@cebas.csic.es;大衛魯伊斯, druiz@cebas.csic.es