Yang Kai, Chen Binbin, Chen Hui, et al. Comprehensive climatic index and grade classification of cold damage for Taiwan green jujube in Fujian. J Appl Meteor Sci, 2020, 31(4): 427-434. DOI:  10.11898/1001-7313.20200405.
Citation: Yang Kai, Chen Binbin, Chen Hui, et al. Comprehensive climatic index and grade classification of cold damage for Taiwan green jujube in Fujian. J Appl Meteor Sci, 2020, 31(4): 427-434. DOI:  10.11898/1001-7313.20200405.

Comprehensive Climatic Index and Grade Classification of Cold Damage for Taiwan Green Jujube in Fujian

DOI: 10.11898/1001-7313.20200405
  • Received Date: 2020-01-14
  • Rev Recd Date: 2020-03-23
  • Publish Date: 2020-07-31
  • Taiwan green jujube is widely planted in Fujian, Guangdong, Guangxi and Hainan because of its high planting efficiency. However, these areas locate in the northern edge of planting areas of tropical fruit trees, therefore blindly planting may aggravate the loss of cold damage. In order to achieve a reasonable distribution and reduce the loss of cold damage, it is urgent to establish objective and quantitative comprehensive climatic index for cold damage of Taiwan green jujube in these areas.The classification standard of cold damage symptoms is established by interview of experts and field disaster investigation. According to field observation and results of geographical transplantation experiment, combined with the investigation of cold damage from December 2014 to February 2015 and December 2015 to February 2016, 32 samples of cold damage are obtained, and the critical temperature of cold damage for Taiwan green jujube is determined to be 5.0℃. Referring to each process of the cold damage examples, the disaster grade of each cold damage example is obtained by comparing the classification standard of cold damage symptoms, and the correlation between meteorological factors and disaster grade is analyzed. The disaster-inducing factors for cold damage of Taiwan green jujube are determined, including the extreme minimum temperature, sustained days of cold damage process with the temperature below 5.0℃, the process of harmful cold accumulation for the extreme minimum daily temperature below 5.0℃, and the cooling range of cold damage process for the temperature below 5.0℃. After normalizing each factor, principal component analysis is used to simplify four disaster-inducing factors, and the comprehensive climatic index of cold damage for Taiwan green jujube is constructed. The formula is Ih=-1.255X1+1.688X2+0.53X3+2.52X4. K-means cluster analysis method is used to determine the index classification combined with the cold damage grade. The cold damage is graded with Ih as follows:0.02≤Ih < 0.72, light; 0.72≤Ih < 1.76, moderate; 1.76≤Ih < 2.72, severe; Ih≥2.72, most severe. According to the method of comparative validation for typical years, the comprehensive climatic grade index of cold damage for Taiwan green jujube is in good agreement with the actual situation, which verifies the reliability of the index. Results have practical reference value for the evaluation of cold damage, introduction and expansion of Taiwan green jujube.
  • Fig. 1  Comprehensive climatic index of cold damage of Taiwan green jujube at Pinghe and Nanjing in Fujian

    Table  1  Location of Taiwan green jujube field observations in Fujian

    类型 观测点 地理位置 海拔高度/m 树龄/a
    平行观测点 南安市农科所 24.92°N,118.35°E 199.2 5
    南靖县高港村 24.67°N,117.35°E 810.0 1
    易灾果园 南靖县船场棚内 24.50°N,117.17°E 152.7 15
    南靖县船场棚外 24.50°N,117.16°E 152.7 15
    南靖县五川村 24.49°N,117.44°E 26.0 15
    长泰县陈巷镇 24.66°N,117.79°E 13.0 8
    平和县山格镇 24.42°N,117.39°E 29.4 10
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    Table  2  Information of geographical transplantation experiments

    试验点 地理位置 海拔高度/m 年极端最低气温平均值/℃
    福鼎市气象局 27.20°N,120.12°E 36.2 -1.9
    永泰县气象局 25.87°N,118.94°E 85.6 -1.2
    罗源县气象局 26.50°N,119.55°E 60.5 -0.1
    长泰县气象局 24.63°N,117.76°E 43.0 2.1
    平和县气象局 24.23°N,117.18°E 108.5 1.0
    龙海市气象局 24.43°N,117.83°E 32.1 3.1
    云霄县气象局 23.96°N,117.34°E 22.8 3.7
    南靖县高港村 24.50°N,117.16°E 810.0 -3.0
    漳州市天宝农试站 24.63°N,117.52°E 44.0 1.3
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    Table  3  Classification standard of cold damage symptoms for Taiwan green jujube in Fujian

    寒害等级 果实变化 叶片变化 枝条变化 主干变化
    轻度 果皮变色、果肉不变色 嫩叶卷曲 枝条无变化 无变化
    中度 果皮、果肉均变色,果实受冻率不大于20% 外围叶片出现卷曲 末端嫩梢受冻干枯,次级枝梢无冻伤 无变化
    重度 果皮、果肉均变色,果实受冻率大于20% 树体中上部及外围叶片卷曲、干枯、脱落 外围枝条受冻干枯,主枝部分冻伤 无变化
    严重 受冻率为100%,烂果 叶片全部干枯、脱落 枝条、主枝均褐变、干枯 部分主干形成层褐变、植株死亡
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    Table  4  Field observation and geographical displacement experiment results of Taiwan green jujube in Fujian

    极低温出现日期 观测地点 极端最低气温/℃ 果树受害症状 受害症状指标等级
    2004-01-25 平和县小溪镇 0.9 青枣受害, 部分植株叶片枯死 中~重度
    2009-01-11 平和县山格镇 -1.0 果实受冻品质差,主要表现在果皮受冻,内部纤维化,受灾70% 重度
    2010-12-16 平和县山格镇 -1.8 果实受冻品质差,主要表现在果皮受冻,内部纤维化,受灾50%,结合2011年3月3日调查照片,青枣烂果严重超过20%,叶片失水卷曲、变黄 重度
    2010-12-17 平和县小溪镇 -0.4 露天栽培的台湾青枣出现冻果、烂果,叶片卷曲 重度
    2011-12-24 平和县山格镇 0.6 果实受冻品质差,主要表现在果皮受冻,内部纤维化,受灾40% 中~重度
    2014-12-05 南靖县高港村 4.1 部分叶片出现斑点,与前期相比叶片颜色变黄。 轻度
    2014-12-17 长泰县气象局 4.8 果苗幼果变色,叶片未变色 轻度
    2014-12-18 永泰县气象局 1.8 青枣部分幼果萎蔫,轻微变色 中度
    2014-12-18 平和县山格镇 0.6 部分幼果受冻变色,脱水 中度
    2014-12-22 南靖县高港村 -2.6 果苗50%以上叶片变色,幼果受冻变色。 重度
    2014-12-22 南安市农科所 3.6 幼果受冻变色,叶片未变色 轻度
    2015-01-02 罗源县气象局 1.5 青枣幼果变色萎蔫 中度
    2015-01-23 南靖县高港村 -3.1 果苗死亡 严重
    2015-02-13 平和县山格镇 1.4 果实接近成熟期,叶片变色 中度
    2015-12-18 南靖县高港村 -1.9 果苗幼果变色萎蔫,叶片变黄100% 重度
    2015-12-18 南靖县船场棚内 3.3 果树叶片少量变黄、卷曲 轻度
    2015-12-18 南靖县船场棚外 2.1 果苗幼果变色萎蔫,叶片变黄约50% 中度
    2015-12-18 永泰县气象局 2.4 果苗幼果变色萎蔫,少量叶片变黄 轻度
    2015-12-18 福鼎市气象局 0.2 果苗幼果变色萎蔫,叶片变黄50%、脱水卷曲 中度
    2015-12-18 长泰县气象局 5.4 无症状
    2016-01-25 长泰县气象局 0 青枣果苗果实变黄、核褐变100%,叶片变色萎蔫 重度
    2016-01-25 永泰县气象局 -2.2 果苗幼果变色萎蔫,叶片脱水卷曲、变黄70%以上;果树脱水卷曲、变色50%以上 重度
    2016-01-25 平和县气象局 -1.4 果苗幼果变色萎蔫,叶片变黄100% 重度
    2016-01-25 福鼎市气象局 -4.2 果苗地上部分枯死 严重
    2016-01-25 南靖县船场棚外 -3.1 棚外青枣顶部枝条、叶片全部干枯,烂果严重,已找不到正常的果实,剩余的零星果实果小,产量损失严重,整树叶片干枯达60%~80% 严重
    2016-01-25 南靖县船场棚内 -2.3 棚内青枣顶部叶片萎蔫10%~30%,烂果5%~10%,小果较多,预计产量损失达50% 重度
    2016-01-25 南靖县五川村 -0.2 棚外果苗叶片萎蔫100% 重度
    2016-01-25 南靖县气象局 -0.7 叶片变色、卷曲80%以上 重度
    2016-01-25 平和县气象局 -1.4 果苗叶片变色、脱水100% 严重
    2016-01-25 平和县山格镇 -3.0 棚外叶片干枯30%~50%, 末次梢受冻干枯,烂果20%左右,果实偏小;棚内受害程度明显较轻,叶片局部干枯萎蔫,枝条未受害 重度
    2016-01-25 云霄县路边 1.7 青枣顶部叶片变色30% 中度
    2016-01-25 南靖县高港村 -6.8 青枣果苗全部冻死 严重
    2016-02-07 长泰县青枣园 2.6 果实、叶片、枝条轻度受冻,部分叶片受冻干枯,比例约为5%~10% 轻度
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    Table  5  Correlation coefficients between meteorological factors and disaster level of cold damage examples

    致灾因子 相关系数
    X1 -0.928
    X2 0.594
    X3 0.755
    X4 0.758
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    Table  6  Correlation coefficient matrix among disaster-inducing factors

    致灾因子 X1 X2 X3 X4
    X1 1
    X2 -0.528 1
    X3 -0.854 0.637 1
    X4 -0.775 0.649 0.814 1
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    Table  7  Final class center of cluster analysis

    类中心 寒害等级 Ih
    1 轻度 0.02
    2 中度 0.72
    3 重度 1.76
    4 严重 2.72
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    • Received : 2020-01-14
    • Accepted : 2020-03-23
    • Published : 2020-07-31

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