加拿大果树冬季受损风险及植物耐寒区预计的变化

《Canadian Journal of Plant Science》：Projected changes in risks of winter damage to fruit trees and plant hardiness zones in Canada

气候变化导致加拿大冬季寒冷程度显著下降，果树因延迟首次霜冻获得更充分休眠期，风险降低；USDA耐寒性 zones北移1.5-2个等级，但早春霜冻风险总体未变。

　　加拿大是世界上主要的农业国家之一，其农业生产受到气候条件的显著影响，尤其是在冬季极端低温方面。冬季气候条件，特别是极端低温，对果树和其他多年生作物的生产构成了重大限制。随着全球气候变暖的持续发展，这些冬季气候条件正经历显著的变化，这可能影响到植物的抗寒能力以及作物的分布格局。本研究旨在通过最新的气候预测模型，评估未来几十年内冬季对果树造成的损害风险变化，并分析美国农业部（USDA）植物耐寒区的变化趋势，从而为加拿大农业生产和相关产业提供科学依据。

### 冬季损害风险的变化

研究主要关注了五个与果树冬季损害风险相关的农业气候指数，包括秋冻（fall hardening）和冬季融雪导致的抗寒能力丧失（winter thaws）。通过这些指数，研究发现，随着全球变暖，加拿大各地的秋冻时间将有所延迟，这将为果树获得足够的抗寒能力提供更多时间。此外，冬季极端低温的频率和强度预计会减少，年最低气温将上升，同时，低于-15°C的冷度日数（cold degree-days）也将减少。这种变化意味着，果树在冬季受到的冷害风险将降低，有助于其在更北的地区生长。

然而，研究也指出，冬季融雪事件可能会略微增加，这可能导致果树在冬季中失去部分抗寒能力，从而增加其在随后低温事件中的受损风险。尽管如此，这种增加的趋势相对较小，整体上对果树的冬季生存能力影响有限。此外，春季霜冻对花芽的损害风险预计不会发生显著变化，说明虽然气候变暖可能会导致某些地区的开花时间提前，但春季霜冻对花芽的威胁仍然存在。

### 植物耐寒区的变化

基于美国农业部植物耐寒区的划分标准，即根据年最低气温的长期平均值（30年），研究预测加拿大植物耐寒区将在未来几十年内显著向北扩展。预计在2070年代，整个加拿大的植物耐寒区将提升1.5至2个完整的等级。例如，位于东部的渥太华，其植物耐寒区将在2030年代从4b提升至5a，2050年代提升至6a，而2070年代则可能达到6b。这一变化意味着，目前不适合种植某些果树的地区，未来可能具备种植条件，从而为加拿大农民提供新的种植机会。

然而，这种变化并非在所有地区都一致。例如，位于加拿大西海岸的温哥华，其植物耐寒区的提升幅度较小，预计在2070年代仅提升1个完整的等级。而东部沿海的哈利法克斯，其植物耐寒区的提升幅度则稍大，但也仅达到1.5个等级。这种区域差异表明，加拿大不同地区的气候变暖程度和速度并不相同，从而影响植物耐寒区的变化幅度。

### 春季霜冻对花芽的损害

春季霜冻对果树花芽的损害风险在研究中被评估为“相对稳定”。虽然全球变暖可能导致某些地区的开花时间提前，从而增加花芽暴露于低温环境的时间，但研究结果表明，这种变化对花芽的损害风险影响有限。例如，在温哥华和哈利法克斯，春季霜冻的最后发生日期（LSF-2）预计会提前，但对花芽的损害风险并不会显著增加。这一结论与之前的研究结果相一致，表明在一些地区，春季霜冻对花芽的威胁可能不会随着气候变化而加剧。

此外，研究还考虑了春季霜冻的其他指标，如春季最后霜冻日期（LSF）和春季生长积温（S-FROST）。这些指标的变化趋势表明，虽然春季霜冻的发生时间可能会提前，但其对花芽的损害风险在整体上仍保持相对稳定。这表明，尽管气候变化可能会影响果树的生长周期，但对春季霜冻的损害风险影响并不显著。

### 农业生产的潜在变化

随着植物耐寒区的扩展，加拿大农业生产的格局可能会发生重要变化。目前，加拿大主要的果树生产集中在南部安大略和西南部不列颠哥伦比亚省，这些地区拥有约180天的无霜期。然而，随着气候变暖，这些地区的无霜期可能会进一步延长，从而为更多果树品种的种植提供条件。此外，魁北克和东部沿海地区虽然无霜期较短，但未来也可能具备种植某些果树的潜力。

这一变化将对加拿大农业经济产生深远影响。例如，甜樱桃已成为加拿大第二大果树作物，随着气候条件的改善，其种植范围可能会进一步扩大。同时，其他如葡萄、桃子、杏子等作物也可能在更多地区种植。这种变化不仅有助于提高产量，还可能带来新的市场机遇和经济收益。

### 研究的局限性

尽管本研究提供了有价值的预测，但也存在一些局限性。首先，所使用的农业气候指数主要基于东部加拿大的研究，可能无法完全适用于其他地区。例如，某些作物在不同地区的抗寒能力和生长需求可能存在差异，因此需要进一步研究以确定这些差异。其次，研究基于大区域的平均气候条件，可能无法准确反映当地微气候的影响。例如，湖泊附近或山地地区的气候条件可能与大区域平均值有所不同，因此需要更多的本地化研究。

此外，研究未考虑植物在冬季融雪后的再抗寒过程，这可能导致对某些作物的抗寒能力评估不够准确。例如，一些植物在经历冬季融雪后，可能通过再次适应获得更高的抗寒能力。因此，未来的研究需要考虑这些因素，以更全面地评估气候变化对果树的影响。

### 未来研究方向

为了更准确地评估气候变化对果树的影响，未来的研究可以考虑以下几个方向。首先，可以引入更多的农业气候指数，如冷化单位和开花单位，以更全面地评估植物的生长周期和抗寒能力。其次，可以结合更多的本地化数据，以更好地反映不同地区的微气候条件。此外，还可以研究不同作物品种和栽培技术对气候变化的适应能力，以制定更有效的农业管理策略。

总的来说，本研究为加拿大果树生产在气候变化背景下的未来发展提供了重要的科学依据。随着气候变暖，果树的种植范围和品种选择可能会发生变化，这将对农业生产、市场供需以及农民的种植决策产生深远影响。因此，进一步的研究和适应措施对于确保加拿大农业的可持续发展至关重要。