临颍大棚蔬菜低温冻害指标确立及服务初探

宋玉民，陈佩英

临颍县气象局，河南 漯河 462600

0 引言

随着人民生活水平的不断提高和临颍大棚蔬菜种植面积的逐年增加，大棚蔬菜已成为我县高效农业一个新的增长点。但由于气候的变化，近10年来低温冻害呈频发重发态势，而低温冻害是影响大棚蔬菜生产的主要气象灾害，严重影响了大棚蔬菜产量、品质和效益。如2008年12月下旬至2009年1月中旬的持续低温、强降温天气致使全县36%大棚蔬菜冻死，40%严重受冻，24%轻度受冻，发育期推迟30天左右，直接经济损失9000万元；还有2009年11月份降雪降温天气过程，造成全县7500亩大棚蔬菜受灾，150个大中棚被压塌。大棚蔬菜种植投入高，成本大，一旦受灾损失也大，笔者去年在灾情调查时了解到不少棚户因承受不了灾害损失，萌发拆棚种粮思想，这不但不利于增加农民收入，也影响农业经济结构调整进程。而笔者同时发现，同样的低温暴雪灾害，注意收听天气预报事先采取了防御措施的大棚冻害相对则较轻。大棚蔬菜具有很强的小气候调控能力，棚内温度既受大气环境影响，又可通过一定的小气候调控措施，降低或避免低温冻害的危害。因此，本文试通过研究棚内温度对环境大气温度的相关关系，结合大棚主要栽培蔬菜的低温冻害指标，确立大棚蔬菜受冻的棚外温度指标，建立棚外气象预报服务模式，以便及时启动气象灾害预警机制，提醒广大菜农适时采取防冻升温措施，达到避免或降低灾害损失，提高大棚蔬菜种植效益的目的。

1 资料及方法

棚内温度资料、蔬菜生育期观测资料来源于龙云集团无公害蔬菜科技示范园。实验大棚为水泥、钢筋骨架结构，棚长60m，宽8m，高1.5m～3.0m，东西走向，棚内种植黄瓜，该大棚在临颍具有普遍代表性。棚内自记温度计距东墙30m，距北墙4.5m，高度0.65m，按气象观测规范进行观测。

临颍县地处北纬 33° 43'～33° 59'，东经 113° 43'～114° 09'，属于暖温带季风大陆性气候，四季分明，每年的12月～翌年2月为冬季，冬季平均气温2.0℃，最冷月出现在1月份，1月份平均气温0.5℃，年极端最低气温-20.6℃。冬季气温低，光照少，是大棚蔬菜生产最困难的时期，也是低温冻害最易发生时期。2008年～2009年冬季及2009年11月份低温冰冻雨雪天气给我县大棚蔬菜生产造成了严重损失，因此我们选取2008年12月、2009年1月、2月、11月这4个月作为研究时段。研究时段内黄瓜发育期为苗期～开花坐果期。样本资料涵盖2008年～2009年冬季及2009年11月份3次寒潮降温天气过程。棚外气象资料选自临颍县气象局大气温度观测资料，临颍县气象局地处北纬33°48'，东经113°55'，拔海高度60.0m，与龙云集团无公害蔬菜科技示范园区直线距离5000m，拔海高度相差10m。

我们把日平均总云量＜3.0成，同时日照时数＞3.0小时定为晴天，把3.0成《日平均总云量＜8.0成定为多云，把日平均总云量》8.0成定为阴天。统计结果表明：2008年12月1日～2009年2月28日及2009年11月1日～30日这120天观测资料中，晴天占33天，多云占37天，阴天占50天，包含2008年12月21日～23日、2008年12月29日～31日和2009年11月16～18日3次强降温、持续低温天气过程，其中以2008年12月21日～23日降温强度最大，48小时日平均气温下降14.3℃，最低气温降至-12.0℃，造成全县36%大棚蔬菜冻死，部分出现整棚绝收现象，受害蔬菜以黄瓜、西红柿最严重，绝收率达到了53%和32%，甜椒虽受冻较轻，但出现大量落花落果现象，生长停止，病害蔓延，上市时间较往年推迟20天，这次冻害直接经济损失6000万元。

2 棚内外最低气温的相关分析及检验

设Y代表龙云集团无公害蔬菜科技示范园区大棚内观测到的最低气温（简称棚内最低气温），X代表临颍县气象局观测的大气最低气温（简称棚外最低气温），分别建立研究时段内晴天、阴天、多云等不同天气条件下棚内外最低气温的相关及回归关系。为了验证回归模拟效果，我们把2009年1月份的观测数据留下，用2008年12月份和2009年2月份、11月份这3个月的数据建立不分天气状况下的相关及回归方程，计算结果见图1～图4。

图1 晴天棚内外最低气温线性拟合图

图2 多云棚内外最低气温线性拟合图

图3 阴天棚内外最低气温线性拟合图

图4 各种天气状况下棚内外最低气温线性拟合图

由图1～图4知，无论何种天气状况下，棚内外最低气温都有很好的相关关系，相关系数均在0.8以上，且P＜0.001，其中以晴天和多云天气下棚内外的相关关系较好，相关系数分别达到0.933和0.945，而阴天和不分天气状况下，相关系数为0.919和0.884，这可能与阴天时，冷空气强弱不同，降温强度和降温时间不同，加盖防寒草帘规律性被破坏等有关。大棚蔬菜冻害主要发生在强寒潮和持续阴天低温的情况下，低温冻害的危害程度与寒潮强度、阴天低温的持续日数及防寒措施适时、恰当与否等有密切关系。

为了检验回归模拟效果，我们用不分天气状况下模型对2009年1月份进行试报检验（见图5），看出预报值和实测值变化趋势基本一致，尤其对2009年1月11～17日的强降温、持续低温天气过程反映明显且和实测值接近，7天平均绝对误差仅0.47。31天内绝对误差在正、负0.5 之间的数据有14个，占样本数45%，绝对误差在正、负1之间的数据有24个，占样本数77%。验证结果如图所示，总体来看，预报值较实测值偏高的机率较大，在天气预报服务中应予注意。另外值得注意的是当棚外温度不太低时（＞-3℃），预报值和实测值相差较大，而当棚外温度低于-8℃或以下时，预报值和实测值很接近。

图5 用2009年1月份数据进行不分天气状况模式验证图

大棚蔬菜冻害程度除与外界环境的低温强度、持续时间及防御措施适时与否有关外，还与作物的生理特性、抵御低温能力及生育阶段等有密切关系。我们结合临颍大棚蔬菜主栽品种，选择黄瓜、西红柿、甜椒等为代表菜种确定大棚蔬菜冻害指标。一般认为[1]黄瓜：忍耐低温能力较弱，健株在0℃至-2℃将会冻死，5℃易受寒害；植株未经低温锻炼[2]，2℃～3℃就会受冻枯萎，5℃～10℃就会遭受寒害，2℃～3℃就会冻死。西红柿[3]，低于 5℃易发生冷害，较长时间处于 1℃～2℃环境条件下，植株会受冻致死；5℃茎叶停止生长，-1℃～-2℃时出现冻害。甜椒：10℃以下的低温就能影响甜椒的生育等。结合 2008年～2009 年冬季及2009年11月份3次寒潮天气对大棚蔬菜的冻害调查（见表1），提出大棚蔬菜不同等级冻害指标和气象站发布不同冻害等级的气象预报预警指标。确定棚内最低气温 5℃作为大棚蔬菜轻度低温冻害指标，棚内最低气温 3℃作为大棚蔬菜中等低温冻害指标，棚内最低气温低于 2℃作为大棚蔬菜低温冻害死苗指标。然后根据大棚内外最低温度的回归模式，确定临颍县气象局发布大棚蔬菜不同冻害等级的气象预报指标见表 2。

表1 2008年12月份及2009年11月份3次寒潮天气棚内外最低气温比较

表2 棚内不同冻害指标对应不同天气条件下的气象灾害预警指标

由表2看出，当气象站最低温度-8℃～-12℃时，大棚内最低温度就可能低于 5℃，棚内蔬菜就可出现轻度冻害，表现为茎叶停止生长，部分叶片遭受冻害，要通过增加棚膜、加厚草帘、延长盖草帘时间等提高棚内温度，缓解冻害威胁；当最低温度为-12℃～-14℃时，大棚内最低温度就可能低于 3℃，棚内蔬菜就可遭受中等低温冻害，表现为部分植株受冻枯萎死亡，要在加强棚膜外增温保暖措施的同时，棚内可采取吊电灯泡或生火炉子等措施提高棚内温度，减轻冻害程度；当最低温度为-14℃～-17℃时，大棚内最低温度就可能低于 2℃，棚内蔬菜就可遭受严重的低温冻害危害，出现大面积的低温冻害死苗，甚至毁棚绝收，必须进一步加大棚内增温力度，增加电灯泡和火炉密度，尽量减少低温冻害死苗数量。基层台站要根据最低温度预报，结合20时天气实况、云量，发出不同等级低温冻害预报预警，指导广大菜农采取相应措施，适时防御低温冻害危害。

3 临颍70年代以来大棚蔬菜低温冻害预报指标的时间分布分析

大棚蔬菜生长发育的关键期，正值冬季冷空气活动最强时期，不同时段冷空气活动强度不同，对蔬菜的危害程度和影响也有显著差异。适时掌握越冬时段低温冻害预报指标时间分布，了解不同年代大棚蔬菜低温冻害发生情况和未来发展态势，可有的放矢地指导广大菜农提前应对、早做准备，适时采取有效措施，防御和减轻低温冻害给大棚蔬菜带来的影响和损失。表3是70年代以来临颍大棚蔬菜不同等级低温冻害发生频次统计表。

表3 不同年代临颍大棚蔬菜不同等级低温冻害发生频次统计表

由表 3 看出，2000年以来大棚蔬菜低温冻害呈现两个特点，一是发生频次高，期间共计发生各种等级冻害45次，较70、80、90年代分别偏多21次、8次和24次，其中轻度低温冻害次数36次，中度低温冻害次数5次，重度低温冻害次数4 次，分别占70年代以来相应等级总次数的33.6%、45.5%和44.4%。二是秋季发生低温冻害频次较其它年代明显偏多，共出现2次，而70、80年代出现0次，90年代出现1次，由此知进入2000年以来，低温冻害较其他年代呈早发频发态势。

70年代以来大棚蔬菜冻害发生时段主要出现在1月份，1月份日最低气温≤-8℃轻度低温冻害出现 48次，日最低气温≤-12℃中等低温冻害出现5次，日最低气温≤-14℃重度低温冻害出现 4 次，分别占相应等级总次数的44.9% 、 45.5%和44.4%；其次为 12 月份和2月份，其中12月份发生轻度低温冻害次数 33次，中等强度低温冻害 4 次，重度低温冻害2 次，分别占相应等级总次数的30.8%、36.4%和22.2%；2月份发生轻度低温冻害次数 24 次，中等和重度低温冻害各为2 次，分别占相应等级总次数22.4 % 、18.2 % 和22.2 %。11月份最少，中度无，轻度2次，重度1次。

从不同低温冻害等级发生机率来看，日最低气温≤-8℃轻度低温冻害占主导地位，达 107 次，占低温冻害总次数的84.3%，其次为日最低气温≤-12℃中等低温冻害仅 11次，占总次数的8.7%，日最低气温≤-14℃的重度低温冻害仅9次，占冻害总次数的 7.0%。

4 防御措施

根据临颍大棚蔬菜不同等级低温冻害发生频次统计，大棚蔬菜轻度低温冻害机率达 84.3%，中度和重度低温冻害占8.7%和7.0%。一般年份只要坚持蔬菜的低温锻炼，并做好增加棚膜、草帘加厚等棚外防寒措施落实，一般情况下不会出现严重的低温冻害损失，但也有16%左右的年份，可能出现中度和重度低温冻害等级，需要在搞好棚外增温保暖措施的基础上，还应在棚内采用加热、烟熏等方法改善棚内温度，减轻冻害威胁；在预报严重低温冻害死苗时，要进一步加大棚内增暖力度，增加棚内吊电灯泡、生火炉子等增暖设施密度，以减少严重低温冻害损失。根据临颍气候特点，不论是暖冬气候还是冷冬气候，每年冬季都会有 3次～5 次不同程度的寒潮降温天气过程出现，菜农注意收听天气预报预警、搞好大棚蔬菜低温锻炼和棚外防寒物资准备势在必行。而对“冷冬”气候年份，则要做好棚内增温设施的准备和落实。值得注意的是2000年以来低温冻害呈早发频发态势，这就不仅需要低温来临时采取应对措施，更需要从设施建设做好应对，如选址应选在地下水位较低的干燥地段，建造抗低温抗雪灾能力强的单栋钢管大棚，棚外具有排水沟，棚膜要选用具有防雾滴作用的多功能模等，另外在栽培品种上要选用发芽快、出苗迅速、幼苗生长快的耐低温品种，要加强对幼苗进行低温锻炼和蹲苗，还有适时补施二氧化碳气肥、喷洒植物抗寒剂等。

[1]孙秋良，王贤编著.蔬菜冬季栽培新技术[M].北京：科学技术文献出版社，1997.

[2]吴国兴主编.黄瓜保护地栽培[M].北京：金盾出版社，2002.

[3]王富，许向阳主编.塑料大棚和日光温室番茄栽培[M].北京：中国农业出版社，1999.