长乐市马铃薯低温灾害时间分布特征及其预警方法

李 岩,薛凌英,郑东旗,吴振海

(1.福州市气象局，福建 福州 350008；2.长乐市气象局，福建 长乐 350200；3.福州农业气象试验站，福建 福州 350014)

长乐市马铃薯低温灾害时间分布特征及其预警方法

李 岩1,薛凌英2,郑东旗1,吴振海3

(1.福州市气象局，福建 福州 350008；2.长乐市气象局，福建 长乐 350200；3.福州农业气象试验站，福建 福州 350014)

通过设置田间与气象台站对比气象观测，对长乐市冷空气过境后的晴冷天气(易发生霜冻天气)的极端最低气温进行差值订正，将田间寒、冻害气象指标订正为气象台站预警阈值指标，提出预警方法。并采用福建省长乐市气象站近30年的气象观测数据(1982-2011年)分析马铃薯寒、冻害时间分布特征，总结避冻栽培策略。

马铃薯; 低温灾害; 气候指标; 时间分布特征; 气象预警

马铃薯(SolanumtuberosumL)又名土豆、山药蛋、洋芋，起源于拉丁美洲秘鲁和玻利维亚等国的安第斯山脉高原地区[1]，性喜冷凉、昼夜温差大的气候条件，茎叶生长期喜长日照，块茎发育期喜短日照[1]。马铃薯芽生长最适温度为13-18 ℃，播种后在地下10 cm，地温10-12 ℃时可顺利出苗；茎叶生长最适温度为17-21 ℃，<7 ℃或>42 ℃时停止生长；块茎形成和生长发育最适温度为17-19 ℃，<2 ℃或>29 ℃时停止生长，昼夜温差越大，对块茎生长越有利[1]。播种早的马铃薯出苗后常遇晚霜，一般气温降到-0.8 ℃时幼苗即受寒害，降到-2 ℃时即受冻害，部分茎叶枯死、变黑，但气温回升后还能从节部发出新的茎叶，继续生长。气温在-1.5 ℃时茎部受冻害，-3 ℃时茎叶全部枯死[2]。马铃薯受冻后，植株长势不齐，侧枝细、多，容易被病菌感染，直接影响产量。

马铃薯在闽东南沿海地区多作为冬种作物栽培，福建省是南方冬作马铃薯的优势区和主产区[3]。冬季低温冻害是影响福建省马铃薯栽培的主要气象灾害之一。长乐市地处福建东南沿海，马铃薯是当地主要冬种作物之一，常年种植面积2500-3000 hm2[4]。个别年份长乐市马铃薯在1月份前后会遇到低温霜冻，造成植株冻伤，甚至冻死，因而要做好防低温冻害的准备[5]。据长乐市农业局调查，2004-2005年冬季，长乐市马铃薯因冻受灾面积达近千公顷，造成极大经济损失。

马铃薯幼苗期易遭受霜冻危害，合理安排播种期，调节出苗期是避冻栽培的主要措施。 统计近3年田间观测记录，长乐市马铃薯播种至出苗一般为34 d左右。本文研究了长乐市冬种马铃薯冻害气候风险的时间分布特征，总结避冻栽培策略，并提出预警方法，以期为马铃薯大田生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

观测地设在长乐市古槐镇主要种植基地。该地与长乐市气象观测站直线距离约20 km，地势平坦，地块约100 hm2，作物以马铃薯为主。

小气候观测仪器采用美国AVALON公司生产的AR5型自动小气候观测仪。为便于与气象台站历史气候观测数据进行比较，于马铃薯种植地块内安装标准百叶箱，于百叶箱内安装空气温湿度探头(距地面1.5 m)，于地表上方30 cm处(马铃薯冠层)安装空气温度探头，每小时(整点)采集次数据。

1.2 方法

1.2.1 寒、冻害指标的订正 受地形因素影响，田间气象要素与附近气象台站间存在一定差异，无法直接从气象台站获取气象观测资料。福建省多山且地形复杂多样，无常年气象观测地区的气象资料无法象平原地区采用简单的内插、外延法推算。一般在一年中的某些月份或季节进行一段短时期的观测，并根据观测数列设法延长为“正常”数列，得出小气候的“正常”特征[6]。极端最低温度多出现在冬季强寒潮过境后高气压控制下的平稳晴天。根据冬季观测资料寻找在平稳(风小)晴天野外测点最低温度与附近气象站最低温度的回归关系或相关曲线，并结合气象站的极端最低温度推出观测点的极端最低温度。因田间与气象站地形、海拔高度基本相近，加之田间观测时间短、样本数少，本文仅采用简单的差值订正法对冻害指标进行订正。具体方法为：挑选冷空气过境后的晴冷天气(易发生霜冻天气)，计算田间与气象台站最低气温的差值，因在冻害预警工作中，最大差值更值得关注，故选取3次最大差值取平均为近似差值订正数据[7]。由此，将田间寒、冻害气象指标订正为气象台站预警阈值指标。

1.2.2 数据分析及处理 福州冬种马铃薯主要生长季在11月到次年5月，而马铃薯冻害一般发生在12月到次年3月。因此，本研究重点考察和分析这一阶段的冻害发生规律。采用长乐市气象站气象观测数据为基准数据。寒、冻害风险频率的计算方法为自考察时间点之后出现次数与考察年份数之比。

式中，Pi表示第i旬寒、冻害风险频率；i=1表示12月上旬，i=2表示12月中旬，i=3表示12月下旬，以此类推，i=12表示次年3月下旬；j=1表示1982年，j=2表示1983年，以此类推，j=30表示2011年；Tij=0表示旬内未出现极端最低气温小于阈值气温，Tij=1表示旬内出现极端最低气温小于或等于阈值气温。

寒、冻害结束时间指在80%保证率下，寒、冻害最后出现的时间，即在此时间点之后有80%的年份不会发生寒、冻害。

2 结果与分析

2.1 马铃薯寒、冻害气象预警阈值指标的确定

分析观测数据可知，在冬季强寒潮过境后高气压控制下平稳的晴冷天气条件，长乐气象站百叶箱与田间马铃薯冠层日最低气温近似差值为3.0 ℃。根据文献[2]，并结合田间调查，拟定田间冠层气温降到-0.8 ℃作为寒害指标，-1.5 ℃作为轻度冻害指标，-2.0 ℃作为中度冻害指标，-3.0 ℃作为严重冻害指标。由此推定，台站马铃薯寒害预报阈值指标为2.2 ℃，考虑到实际误差因素拟定马铃薯寒害预报阈值指标为2.5 ℃，轻度、中度、严重冻害预报阈值指标分别为1.5、1.0 、0.0 ℃。

2.2 马铃薯寒害风险的时间分布特征

分析长乐市气象站1982-2011年气象观测数据，以2.5 ℃(台站日最低气温)为马铃薯寒害预报阈值指标，其寒害风险由12月上旬至次年3月中旬递减(图1)。播种过早，将遭遇高寒害风险。12月上、中旬出苗，其寒害风险频率高达每年1.00次；1月下旬出苗，寒害风险频率每年0.40次以上；2月中旬以后出苗，寒害风险频率降至每年0.20次以下。

图1 马铃薯寒害风险的时间分布特征Fig.1 Temporal characteristics of freezing hazards in potato

2.3 马铃薯轻度冻害风险的时间分布特征

分析长乐市气象站1982-2011年气象观测数据，以1.5 ℃(台站最低气温)为马铃薯轻度冻害预报阈值指标，其轻度冻害风险由12月上旬至次年3月中旬递减(图2)。播种过早，将遭遇高冻害风险。于12月上、中旬出苗，其冻害风险频率高达每年0.45次；1月中旬出苗，冻害风险频率仍达每年0.20次；1月下旬以后出苗，冻害风险频率降至每年0.20次以下；2月上旬以后出苗，冻害风险频率可降至每年0.10次以下。

图2 马铃薯轻度冻害风险的时间分布特征Fig.2 Temporal characteristics of mild freezing hazards in potato

2.4 马铃薯中度冻害风险的时间分布特征

分析长乐市气象站1982-2011年气象观测数据，以1.0 ℃(台站最低气温)为马铃薯中度冻害预报阈值指标，其冻害风险由12月上旬至次年3月中旬递减(图3)。播种过早，遭遇冻害风险越高。12月上、中旬出苗，其冻害风险频率接近每年0.17次(约6年1遇)；1月中旬以后出苗，遭遇中度冻害风险频率低于每年0.10次(即10年1遇)。说明长乐市发生马铃薯中度冻害风险较小。

图3 马铃薯中度冻害风险的时间分布特征Fig.3 Temporal characteristics of moderate freezing hazards in potato

2.5 马铃薯严重冻害风险的时间分布特征

分析长乐市气象站1982-2011年气象观测数据，以0.0 ℃(台站最低气温)为马铃薯严重冻害预报阈值指标，其严重冻害风险由12月上旬至次年3月中旬，近30年间仅出现1次，为小概率事件，说明长乐市冬种期间基本不会发生马铃薯严重冻害。

3 小结

以长乐市气象站观测数据为基准，马铃薯寒害阈值指标为2.5 ℃(日最低气温)，轻度、中度、严重冻害阈值指标分别为1.5、1.0、0.0 ℃。考虑到气象业务服务的实际控制精度，建议气象预警阈值指标定位为：寒害低于3.0 ℃，轻度、中度、严重冻害分别低于2.0、1.0、0.0 ℃。本研究表明，长乐市马铃薯种植区存在较高的寒害和轻度冻害风险，中度冻害风险较低(一般低于6年1遇)，严重冻害基本不出现，即冬季马铃薯寒、冻害仅造成一定程度减产，不至于绝收。马铃薯播种至出苗一般需30-35 d。为避寒害，应于1月上旬以后播种，1月下旬以后出苗，其轻度冻害风险频率可降至每年0.20次以下，2月上旬以后出苗，其风险频率可降至每年0.10次以下。因此，为避轻度冻害，应于12月下旬以后播种。为抢早上市，于双季节晚稻收割后的11月下旬至12月上旬播种的，苗期应采取防冻措施。

由于田间小气候观测时间短、样本数少，本文仅采用简单的差值订正法对寒、冻害气象预警指标进行订正，可能存在一定误差。建议在今后业务服务工作中，应适当修正，或开展进一步研究。

[1]中国农业科学研究院蔬菜花卉研究所.中国蔬菜栽培学[M].北京:中国农业出版社,2010:319-322.

[2]程天庆.马铃薯栽培技术[M].北京:金盾出版社,2007:16.

[3]汤浩.福建省马铃薯产业优势及发展对策[J].中国马铃薯,2010,24(6):376-378.

[4]陈明芳.稻草覆盖并腐熟还田对马铃薯产量和品质的影响[J].福建农业科技,2013(9):67-68.

[5]陈瑞锦.长乐市冬种马铃薯栽培技术要点[J].福建农业科技,2007(4):23-24.

[6]傅抱璞.关于山地气候资料的推算问题[M]∥山地气候文集编委会.山地气候文集.北京：气象出版社，1984：23-34.

[7]蔡文华，吴玉雪.极端最低气温的二种推算法[M]∥ 山地气候文集编委会.山地气候文集.北京：气象出版社，1984：45.

(责任编辑:张云燕)

TemporalcharacteristicsandwarningmethodoffreezinghazardsinpotatoinChangleCity

LI Yan1,XUE Ling-ying2,ZHENG Dong-qi1,WU Zhen-hai3

(1.Fuzhou Meteorological Bureau,Fuzhou,Fujian 350008,China; 2.Changle City Meteorological Bureau,Changle,Fujian 350200,China; 3.Fuzhou Agricultural Meteorology Experiment Station,Fuzhou,Fujian 350014,China)

The difference of the extreme minimum temperature was revised by setting the field meteorological observation contrasted with the meteorological station in sunny cold weather (frost-prone) following the cold air. The meteorological indicators of freezing observed in the field was revised into the early warning thresholds of meteorological stations,the warning method was accordingly proposed. The meteorological observation data in three decades from 1982 to 2011 in Changle City Meteorological Station,Fuzhou were taken to analyze the temporal characteristics of freezing hazards in potato,so as to work out the measures to avoid the freezing hazards.

potato; cold disasters; climate indicators; temporal characteristics; weather warning

2014-02-12

李岩(1965-)，男，工程师。研究方向：应用气象。

S162； S532

A

1673-0925(2014)02-0116-04