河北省冬小麦越冬冻害风险分析

李晴 甄文超

摘要 利用河北省10站点34年的气象资料，采用越冬冻害因子权重法分析了冬小麦越冬冻害发生风险及时空变化规律。结果表明，河北平原南部的邯郸、邢台南部一带为冻害发生风险低值区，河北冬麦区北部偏东的廊坊、沧州一带为高值区，保定、石家庄、衡水等河北平原中部地区为中值区，20世纪80年代冻害发生风险最高，70年代次之，90年代及2000年以后冻害发生风险依次降低。20世纪80年代以后所选的全部站点其冻害发生风险的线性趋势都呈下降态势。各地34年中越冬期负积温、极端最低温度均呈明显上升趋势。黑龙港区中度以上越冬冻害发生的风险概率明显高于山前平原区。山前平原区冬小麦发生重度冻害的平均风险概率为4年1遇，黑龙港区为3年1遇；2个生态类型区冬小麦发生极重度冻害的平均风险概率约10年1遇。

关键词 冬小麦；越冬冻害；风险分析；河北省

中图分类号 S426 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）28-0175-04

Abstract Based on the meteorological data of 10 locations over 34 years in Hebei Province，the risk and temporal and spatial variation of winter freezing injury were analyzed by winter wheat freezing injury factor weight method.The results showed that：the southern plains of Hebei such as the south parts of Handan and Xingtai were the lowrisk area of freezing injury； the northeast part of Hebei such as Langfang and Cangzhou area were highrisk areas；the central plain regions of Hebei such as Baoding，Shijiazhuang and Hengshui were middlerisk area.In the 1980′s，freezing injury occurred at its highest risk，followed by 1970′s，after 1990′s and 2000 freezing injury risk reduced gradually.After 1980′s，the freezing injury risk of all the selected sites declined in a linear trend.During the 34years time，negative accumulated temperature in winter and extreme minimum temperature showed a clear upward trend.The occurrence probability of moderate freezing injury in Heilonggang was significantly higher than the probability of Piedmont Plains.The average risk probability of severe freezing injury occurred once among 4 years in the Piedmont Plains，the area of Heilonggang occurred once among 3 years； the average risk of very severe freezing injury occurred once among 10 years at the two ecotype areas.

Key words Winter wheat；Freezing injury；Risk analysis；Hebei Province

近年来，河北省冬小麦连续发生越冬期冻害[1-6]。尤其是干旱年份与大幅度降温的交互作用影响[7-10]，使得冬小麦越冬冻害发生愈加严重。有资料记载，自1992年后，近20年河北省连续出现暖冬天气，很多足墒播种的地块放弃长期以来灌越冬水的措施，加之某些年份播期、播量不当造成冬前苗情偏旺（或偏弱），越冬期如遇較大幅度降温，则出现严重越冬冻害[11-18]。笔者针对性地系统分析近34年河北省冬小麦越冬冻害风险，为制定相应的趋利弊害策略提供风险理论依据，对保证河北省小麦粮食安全生产具有重要意义。

1 資料与方法

1.1 资料选取 选取山前平原区（徐水、定州、藁城、辛集、赵县）、黑龙港区（固安、河间、深州、景县、曲周）共10个站点34年（1973年11月—2007年3月）的逐日平均气温、逐日最低气温等气象资料。

1.2 方法

1.2.1 影响越冬冻害气象因子的选择。

根据前人实地调查及研究经验，选取抗寒锻炼天数、冬季负积温、入冬最大降温幅度、冬季极端最低温度以及返青期最低温度5个气象因子来综合评价河北省冬麦区小麦的冻害风险[9]。

1.2.2 越冬冻害风险分析方法（多因子权重法）。

1.2.2.1 分别计算出34年10个站点5个因子的值。具体方法如下[9]：①抗寒锻炼天数。用5日滑动平均法确定滑动通过5、0 ℃的日期，算出之间间隔的天数为抗寒锻炼天数。②冬季负积温。将整个冬季低于0 ℃的逐日平均气温累加起来即为冬季负积温。③入冬最大降温幅度。入冬前后（滑动通过0 ℃以后）一次天气过程降温幅度较大的几天，算出其最高与最低之间的差值，即为入冬最大降幅。④冬季极端最低温度。越冬期间（滑动通过0 ℃到滑动回升至0 ℃期间）出现的逐日最低气温的极端最低值。

⑤返青期最低温度。春季回暖以后（滑动回升到0 ℃以后，进入返青期）由于寒潮或冷空气入侵造成的降温幅度较大的一天，以其降到的低温值作为返青期最低温度。

1.2.2.2 以历史极值（极大或极小）为冻害风险100%（或0风险）。假设各站点抗寒锻炼天数、冬季负积温、入冬最大降温幅度、冬季极端最低温度以及返青期最低温度这5个因子的值分别为X1、X2、X3、X4、X5，权重分别为30%、25%、20%、15%、10%。近34年历史极值分别为M1——34年0～5 ℃间隔日数的最大值（d）；M2——34年冬季负积温的最小值（℃·d）；M3——34年入冬最大降温幅度的最大值（℃）；M4——34年冬季极端最低温度的最小值（℃）；M5——34年春季返青期温度的最小值（℃）。计算出单个因子影响下的冬小麦冻害风险，然后将算得的5个因子的冻害风险概率分别乘以他们对应的加权之后相加，即可得各年（i）最后的冻害综合风险（FRi）。

2 结果与分析

2.1 冬小麦越冬冻害发生风险的年际变化

计算各站点逐年冬小麦抗寒锻炼时间、冬季负积温、入冬最大降温幅度、冬季极端最低温度以及返青期最低温度等5个气象因子值，并分别赋以30%、25%、20%、15%、10%的权重，计算各站点逐年冬小麦越冬冻害风险百分率，绘制逐年变化图，拟合冻害风险百分率变化趋势线（图1）。从图1可以看出，2个生态类型区的各站点冬小麦越冬冻害风险百分率年际间波动十分明显。例如：辛集在1980—1981年度冬小麦冻害风险百分率高达89%，是山前平原区各站点34年中的最高值，辛集在2001—2002年度出现本区34年中的最低值，仅为24%；固安在1979—1980年度冬小麦冻害发生风险高达84%，是黑龙港区34年的最高值；而深州在2001—2002年度出现34年的最低值，为24%。

由表1可知，近34年河北省所有站点年代平均越冬冻害风险百分率均呈阶梯状分布，20世纪80年代均相对较高，之后冻害发生风险百分率呈明显下降趋势（图1）。除固安、辛集以外，所有站点20世纪90年代冻害风险百分率均低于34年的平均值；2000年后，各站点年代平均值全部低于34年的平均值。其中，黑龙港区的景县、曲周冬小麦越冬冻害风险百分率低于40%（表1）。

随着全球气候变暖，到20世纪90年代和2000年以后冻害发生风险明显减弱。20世纪70年代，山前平原区冻害风险百分率平均为46.9%，黑龙港区为48.3%；20世纪80年代、90年代、2000年以后2个生态类型区冻害风险百分率平均分别为49.6%和51.8%、44.3%和44.7%、41.7%和41.9%。从整体情况来看，黑龙港区冬小麦越冬冻害风险在同一年代略高于山前平原区。

2.2 冬小麦越冬冻害风险的区域分布 根据各站点冬小麦越冬冻害风险百分率的多年平均值，利用GrADS1.8S11气象数据分析系统绘制河北冬麦区越冬冻害风险的等值线（图2）。从图2可看出，黑龙港区南部的邯郸、邢台东部一带为冬小麦越冬冻害发生的风险低值区，风险百分率为43%～45%；黑龙港区北部的廊坊、沧州一带为越冬冻害发生的风险高值区，风险百分率达48%～50%；保定、石家庄、衡水等河北平原中部地区为中值区，越冬冻害发生风险为46%～47%。总体来看，河北省冬麦区越冬冻害各县区域分布随纬度的升高而增大，但增幅并不十分显著，全区越冬冻害风险百分率变化幅度（最大值与最小值之差）仅为5%左右。

2.3 冬小麦越冬冻害风险频率分析

对所选的10个站点34年冬小麦越冬冻害风险百分率共340个数据，利用SPSS 13.0统计分析软件进行频数统计。结果表明（图3），近34年河北省冻害风险百分率呈典型正态分布，多数年份分布在30%～60%，其中冻害风险百分率为40%～50%的出现频率最高，占数据总数的43%。

一般认为，冻害风险百分率<30%为微度风险，30%～40%为轻度风险，40%～50%为中度风险；50%～60%为重度风险；≥60%为极重度风险[1]。从各站点不同冻害等级（≥某一风险百分率下限）的风险概率（表2）可以看出，黑龙港区中度以上越冬冻害发生的风险概率明显高于山前平原区。山前平原区冬小麦发生重度冻害的平均风险概率为4年1遇，黑龙港区为3年1遇；2个生态类型区冬小麦发生极重度冻害的平均风险概率均约10年1遇。

3 结论

3.1 冬小麦越冬冻害发生综合风险高

河北平原南部的邯郸、邢台南部一带为冻害发生风险的低值区，风险百分率为43%～45%；河北冬麦区北部偏东的廊坊、沧州一带为冻害发生风险的高值区，风险百分率高达48%～50%；保定、石家庄、衡水等河北平原的中部地区为中值区，其冻害发生风险为46%～47%。全省冻害发生风险均较高。

3.2 冬小麦越冬冻害年际波动大

20世纪80年代冻害发生风险最高，70年代次之，90年代及2000年以后冻害发生风险依次降低。年代间平均冻害发生风险均呈阶梯状分布，尤以80年代以后明显。所选的全部站点其冻害发生风险的线性趋势均呈下降态势。34年中各地越冬期负积温、极端最低温度均呈明显上升趋势。

3.3 冬小麦冻害等级的发生频率高

黑龙港区中度以上越冬冻害发生的风险概率明显高于山前平原区。山前平原区冬小麦发生重度冻害的平均风险概率为4年1遇，黑龙港区为3年1遇；2个生态类型区冬小麦发生极重度冻害的平均风险概率均约10年1遇。

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