洛川苹果花期冻害气候特征及人工防霜可行性探讨

孙智辉　马远飞　高志斌　王鹏　曹雪梅

摘要：为了科学认识低温冻害对洛川苹果的影响，降低苹果花期冻害损失，提高苹果种植效益，笔者利用洛川县1955-2014年的气候资料，对照苹果花期冻害指标，分析了洛川苹果花期冻害气候特征，对采用的防霜措施进行了探讨。结论表明：洛川县1955-2014年苹果花期冻害基本上3年1遇，严重灾害7～8年1遇。出现时段主要集中在4月6日-18日，出现次数占总次数的93%，以影响花蕾为主。轻霜冻出现次数约占霜冻总数2/3，2000年以后，由于气候变暖，冻害天气出现次数增多，降温幅度大加之花期提前，造成的损失较重。在轻冻害天气过程中，采用单一防霜方法，均能保证不出现冻害，但在严重冻害出现时，由于天气复杂，导致防霜效果降低，宜采用综合措施进行防霜。

关键词：洛川；苹果；花期冻害

中图分类号：P49 文献标志码：A 论文编号：cjas15010031

0引言

低温引起的作物胁迫和灾害，是世界性的农业气象灾害，已成为仅次于干旱和洪涝的重要气象灾害。在中国，由于幅员辽阔，气候类型多样，冻害影响广泛，对不同地区、不同种类的经济作物、农作物均有严重影响。陕西是全国苹果种植大省，花期冻害对苹果产量、品质有明显影响，许多学者针对花期冻害进行了风险评价、预测技术等诸多方面的研究，但对人工防霜基地建设，多种方法综合应用还没有对比分析。因此，笔者通过分析气候特征，针对洛川防霜研究基地提出可行方案。

洛川是公认的世界最佳苹果优生区和中国苹果优生区的核心地带，自然资源得天独厚，平均海拔1100m，土层厚80～200m，年平均气温9.2℃，降雨量592mm，无霜期170天，日照时间长，昼夜温差大，境内无任何工业污染源，是世界公认的完全符合苹果生产7项气候指标的最佳优生区之一。2013年，全县苹果面积达3.33万hm²，建成出口示范基地0.067万hm²，苹果产量达76万t，产值30亿元。苹果遭受的自然灾害且造成损失的主要为霜冻、冰雹、大风沙尘、干旱。据统计，2006年以来，洛川县每年苹果花期都不同程度遭受冻害，发生最严重的是2006年4月12-13日和2013年4月6-9日，苹果园花量减少50%以上，严重影响了当年的苹果产量和质量。花期霜冻已成为影响苹果高产稳产的重要因素。

霜冻的预防主要有：喷水法、覆盖法、熏烟法、加热法、空气扰动法等方法，在国内外均有试验。单项方法或技术措施在特定条件下有一定效果，但总伴随着一定的局限性，经常受可操作性、时效性、空间地域性等条件的制约。一项非常成功的防霜技术，也都是针对一定条件、一定品种、一定的低温强度而言的，当超出了这些特定的条件，将失去应有的作用和效果。

以往出现霜冻时，由政府组织广大农民开展大规模熏烟，减轻灾害损失，但均未开展对比试验和效果检验。2014年，延安市气象部门在洛川建成综合防霜试验基地，建成空气扰动、熏烟、喷水等试验田，为研究提供了良好条件。由于防霜技术受地域、天气条件制约，有必要对洛川苹果花期的温度进行分析，结合冻害指标，探讨防霜技术的可行性，制订试验方案。

1资料与方法

1.1资料来源

本研究分析所用气象资料由洛川县气象局提供，起止时段为1955-2014年共60年。

1.2研究方法

洛川苹果花期一般从4月中旬开始，个别年份在4月上旬就进入花期，如在2013年4月6日就出现严重冻害天气，因此把洛川花期一幼果期确定在4月6日-5月10日。

苹果花期、幼果期冻害的临界温度因生育的进程有所不同，花蕾期为-2.8℃，开花期为-1.7世事大抵如此，幼果期为-1.1℃；冻死率50%时的温度：花蕾期为-6.1℃，开花期为-3.3℃，幼果期为-2.2℃。

气候特征分析采用数学统计方法。

2结果与分析

2.1花期极端最低温度

洛川花期极端最代温度为-5.3℃，出现在1972年4月9日。4月11-15日极端最代温度为-4.8℃，出现在1979年4月12日；4月16-20日极端最代温度为-3.3℃，出现在1962年4月18日；4月21-25日极端最代温度为-1.8℃，出现在1959年4月22日；4月26-30日极端最代温度为-0.3℃，出现在1983年4月29日；5月1-5日极端最代温度为-0.3℃，出现在1991年5月2日；5月6-10日极端最代温度为-0.3℃，出现在1960年5月6日。

2.2时段统计

统计1955-2014年花期逐日最低温度<0℃出现次数（见表1），主要集中在4月6-18日，出现次数占总次数的93%，说明冻害影响将主要集中在该时段。出现最多的日期在4月9日，为13次，其次是4月12、13日，均为10次。4月22日-5月10日，极端最低温度只有-0.5℃，出现<0℃的次数只有4次，说明4月22日以后，出现花期冻害的可能性较低。4月6-18日，洛川苹果处于花蕾一初花期，苹果冻害以影响花蕾为主。

2.3花期冻害年代分布

统计1955-2014年花期最低温度（见图1），≤0℃出现40年，≤-1.7℃出现18年，≤-2.8℃出现8年，洛川花期冻害基本上3年1遇，严重灾害7～8年1遇。由图1还可知，在1955-1979年的25年，冻害天气出现较多，1980-1999年的20年，只有2年温度略低于-1.7℃，冻害天气10年1遇，2000年以后的15年，冻害天气出现又明显较多，出现6年，出现冻害天气时的最低温度值偏低，2006、2010、2013年分别达到-4.6℃、-3.8℃、-3.7℃，由于气候变暖，花期提前，造成的损失较重。

2.4其他要素分析

多数情况下，在降温前均有降水产生，统计温度≤-1.7℃出现的18次过程，有13次同时伴有降水，占72%。把冻害天气影响中最低温度小于-3.3℃作为强降温过程，60年共出现6次，均有降水发生。没有出现降水的5次过程，降温幅度较小。在18次过程中，有7次出现积雪产生，基本对应着强降温过程。分析6次强降温天气，在低温持续期间风速基本上在3m/s以上，有较强的风速。

2.5持续时间

冻害天气出现后，持续时间最长的一次是2006年4月11日，晚上20时最低温度低于-1.7℃，一直持续到次日上午11时，持续时间达到16h。其次是2010年的降温过程，4月13日持续时间达到13h。平均持续时间在5～6h。

2.6防霜效果

喷灌防霜技术在国内外均有试验。P.J.C.Hamer研究指出，在强辐射损失和低风速的条件下，对于气温降到-4℃的霜冻，2.5mm/h的浇水率将能提供防护。也有研究表明，以每小时3.2mm喷灌强度防止-5～6℃的辐射霜冻更为安全。宁夏灵武园艺实验场在1978-1981年连续4年进行喷灌防霜试验，喷水强度每小时6mm，起到了维持较高的气温和减轻受害程度的效果。对照区最低气温比喷灌区最大相差2.1℃，喷灌区温度维持在-1℃左右。

何石曾1981-1982年在乌审旗纳林河果园进行用烟雾剂防霜冻的试验。2年试验表明，人工烟雾防霜与不防霜园的气温差别很大，烟雾区内低温平均值为-1.1～2.1℃，普遍高于对照区温度2.1～2.6℃，试验区没有出现冻害。兰学成利用新型发热发烟剂作为果树防霜新型产品进行防霜试验，在每公顷地安置240块防霜产品时能，温度平均提高1.5～2℃；每公顷地安置375块防霜产品时温度平均提高2～3℃，烟雾维持时间长达1.5h以上，冻花率分别为6.75%、4.43%，而对照的冻花率为57.66%。

Doesken等和Antuio C等指出，风扇防霜效果主要由逆温强度和最低温度决定，逆温强度达到（1.5～2.0）℃/10m以上时才有较好的增温效果。尹宪志等利用一种新型高架长叶片防霜机，在甘肃省天水市麦积区城郊南山进行防霜试验，防霜机开启后对果园近地层气温有升温效果，其中近地层1～3m升温明显，尤其是近地层1m高度增温最明显。胡永光等利用CD-10型小型植保无人机进行气流扰动防霜，试验得出在飞行高度5.0m、飞行速度6.0m/s和飞行时间间隔30min的飞行参数组合下，防霜效果最佳，可提高茶树冠层温度3.83℃。

Smyth和Skates利用太阳能热水应用于葡萄园防霜，系统主要由黑色聚合物材料的薄膜密封而成，其中充满一定量的水，如被子一样摊铺于葡萄园内地面上，利用其很强的太阳能吸收能力，在2个葡萄园进行了加热效果的试验，该系统每天可蓄积3500MJ/hm²的热量，提高空气温度1℃。

加热法更多的是采用液体燃料炉的形式，通过炉体金属吸热放热，或者使用管路，将热风送至远处，以回风烟囱加热炉效果较好，一般每公顷放30个，可使果园内离地1.5m的气温比果园外可高出2℃。在加热炉的设计和使用中注意避免发生烟害。加热防霜适合于无风、逆温明显的夜间，通常与气流扰动法（风机）配合使用。

3防霜可行性分析

洛川县1955-2014年60年中有18年出现花期冻害，在18年当中只有6年温度低于-3.3℃，占1/3，出现严重冻害，其余冻害年份冻害均较轻。世界各地研究表明，不管是喷灌防霜、烟雾防霜、扰动防霜、加热防霜均能增温2℃以上，在洛川进行防霜试验，当最低温度高于-3.3℃时，也就是出现轻霜冻时，采用单一防霜方法，均能将温度提高到-1.7℃以上，避免出现冻害。

出现严重冻害时，由于持续时间长、温度低，采用单一方法进行防霜就不能完全保证将温度提高到-1.7℃以上，必须进行2种方法组合进行防霜。严重冻害时对应的天气复杂，有较强的风速、降雪，限制了烟雾防霜、扰动防霜的应用，防霜效果降低，宜采用喷灌防霜、加热防霜技术方法。

4结论与讨论

（1）洛川县1955-2014年花期最低温度，≤0℃出现40年，≤-1.7℃出现18年，≤-2.8℃出现8年，花期冻害基本上3年1遇，严重灾害7～8年1遇。在1955-1979年的25年，冻害天气出现较多，1980-1999年的20年，冻害天气10年1遇，2000年以后，冻害天气出现又明显较多，出现冻害天气时的最低温度值偏低，由于气候变暖，花期提前，造成的损失较重。苹果花期冻害主要集中在4月6-18日，出现次数占总次数的93%，苹果冻害以影响花蕾为主。最低温度小于-3.3℃的6次降温过程，对应出现了降水、积雪和大的风速，说明有强的冷空气入侵。

（2）对比分析表明，洛川县2/3的冻害天气过程中，采用喷灌防霜、烟雾防霜、扰动防霜等单一的防霜技术方法，均能保证不出现冻害，但在严重冻害出现时，由于天气复杂，导致防霜效果降低，要采用综合措施进行防霜。

（3）由于防霜效果多来源于文献资料，空气扰动法在国内试验还很少，分析结果可能有偏差，防霜技术检验和效果分析还有待在今后的试验中不断完善。