华亭县晚霜冻时空变化特征及对核桃的影响

2018-09-20李娟高佳欣

现代农业科技 2018年12期

李娟高佳欣

摘要利用华亭县1971—2017年47年逐日最低气温观测资料和11个乡镇区域自动气象站近5年逐日最低气温资料作为基础数据，分析华亭縣晚霜冻的时空变化特征以及对核桃的影响。结果表明，华亭县终霜日期主要集中于5月上、中旬，偏早型终霜日出现频次最高。晚霜冻主要以轻霜冻为主，终霜日年际波动较大，且并无明显的提前或推迟。晚霜冻出现日数总体以2.18 d/10年的速率减少，但也呈现阶段性特征，是一种气候突变现象。晚霜冻呈现明显的地区差异性，总体上呈现出由西北至东南逐渐递减的趋势，与地形、海拔高度密切相关。华亭县核桃在4—5月较易遭受晚霜冻影响，晚霜冻对核桃生长发育影响较大，山区更加需要注意晚霜冻所带来的不利影响。

关键词晚霜冻；时空变化特征；核桃；影响；甘肃华亭

中图分类号 S664.1；P429 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）12-0063-02

因春季正值农作物幼苗生长期，遭受霜冻往往会使幼苗冻死、冻伤，甚至毁种。因此，晚霜冻对于农作物的影响尤为不利。学者侧重于研究霜冻对核桃生长造成的影响及防御措施，而对华亭县霜冻的时空变化特征研究较少，特别是结合气候变化与农业气象服务技术来研究霜冻对核桃的影响更是鲜有报道。因此，根据霜冻的时空变化特征，分析与研究霜冻发生规律与发展趋势、做好霜冻预报服务工作，对于防御霜冻灾害、提高核桃产量具有重要意义。

1 资料与方法

1.1 资料来源

一是华亭县1971—2017年47年逐日最低气温观测资料，以及11个乡镇区域自动气象站近5年逐日最低气温资料作为基础数据，并对资料进行严格的质量控制。二是1971—2017年47年来华亭县晚霜冻发生的实况资料及灾情资料。三是华亭县2008—2017年10年核桃生长观测资料，并对核桃主产区核桃种植品种、面积、产量、经济效益等进行实地调查。

1.2 研究方法

1.2.1 霜冻指标。一般将日最低气温≤2 ℃或日最低地面温度≤0 ℃定义为霜冻的气候学指标[1-2]，考虑到核桃在展叶期若气温降至0～2 ℃时，可对花、花芽、生殖器官造成冻害，当气温<-2 ℃时可对果树生理机能造成严重破坏[3]，故本文将百叶箱日最低气温≤2 ℃作为轻霜冻的气候学指标，百叶箱日最低气温≤-2 ℃作为重霜冻的气候学指标。根据甘肃省气象局霜冻预警信息发布实施细则，并考虑到3月末至4月初为核桃芽开放阶段，故将春季3月31日后至9月30日前出现的日最低气温≤2 ℃的现象定义为轻晚霜冻，百叶箱日最低气温≤-2 ℃定义为重晚霜冻。将期间晚霜冻出现次数定义为晚霜冻日数，最后一次出现晚霜冻的时间定义为终霜日。

1.2.2 分析方法。统计华亭县1971—2017年晚霜冻出现时间、出现次数、终霜日，以3月31日为起点，如4月1日记为1，25日记为25，5月20日记为50等，依次类推，建立晚霜冻时间序列资料[4]。对时间序列运用线性回归分析方法分析其变化趋势即：

y=a0+a1t

式中，y为晚霜冻时间序列，t为时间；a1为线性趋势项。若a1>0，则表示该气象要素呈增多趋势，若a1<0，则表示该气象要素呈减少趋势。

气候突变分析方法：运用Mann—Kendall检验及滑动T检验方法验证时间序列的气候突变性[2]。

空间变化特征分析：利用华亭县11个乡镇近5年区域自动站逐日最低气温数据，利用ArcGIS软件绘制全县晚霜冻日数分布图。根据华亭县地形、海拔高度、气候条件，并结合核桃种植区划，利用综合分析法分析华亭县晚霜冻的空间变化特征以及对核桃生长的影响。

1.2.3 异常数据的挑取。霜冻是由于大气温度降低而引起农作物受冻的一种灾害，因此它同气温一样具有正态分布特征[5]。本文以发生概率0.05作为极端终霜日判别标准，根据正态分布原理，其关系式为：

P为概率值，x为晚霜冻结束日即终霜日，μ为平均终霜日，σ为标准差，所以当x-μ>1.65σ时，则为极晚终霜日，当x-μ<-1.65σ时，则为极早终霜日；将发生概率0.11作为偏早（晚）终霜日判别标准[6]，即：

2 结果与分析

2.1 华亭县晚霜冻的基本气候学特征

2.1.1 华亭县终霜期基本气候学特征。华亭县终霜日期主要集中于5月中旬和下旬，所占比重均为34%，其次为4月下旬，达到21%，较少结束在5月下旬，比重仅为11%。

2.1.2 华亭县晚霜冻发生日数的气候学特征。从表1可以看出，华亭县晚霜冻每年平均发生15次，最少发生日数5次，出现在2016年，最多发生日数29次，出现在1971年。华亭县晚霜冻主要以轻霜冻为主，占总日数的比重达到80%，平均每年发生12次。晚霜冻出现日数最少的年份仅有3次，最多高达21次。通过分析近47年出现晚霜冻日数资料可以看出，华亭县总共有8年未出现重霜晚霜冻，仅占总年份的17%。

2.2 华亭县晚霜冻的时空变化特征

2.2.1 华亭县终霜日的年际变化特征。1971—2017年47年来，终霜日年际波动较大，并未呈现出明显的线性或多项式变化趋势，终霜日期围绕平均值上下振荡，说明华亭县终霜日并无明显的提前或推迟。

2.2.2 华亭县晚霜冻日数的年际变化特征。1971—2017年47年来，华亭县晚霜冻日数减少了10 d左右；分别分析轻霜冻和重霜冻变化日数可知，轻霜冻日数变化呈现显著的线性变化趋势，而重霜冻日数总体上虽然也呈现较为显著的线性下降趋势（通过0.05水平的显著性检验），但是其年际波动幅度较大。

2.2.3 华亭县晚霜冻的空间分布特征。华亭县晚霜冻日数呈现明显的地区差异性，年平均晚霜冻日数总体上呈现出由东北至西南逐渐递减的趋势，但也表现出明显的局地性。晚霜冻出现日数与地形、海拔高度密切相关。总的来说，晚霜冻日数分布总体由南到北依次递减，但由于地形原因，又呈现出“两边高、中间低”的分布[5]。

2.3 华亭县晚霜冻的异常特征

从表2可以看出，47年来华亭县特早终霜日只出现过1次，发生频率仅为2%。偏早终霜日出现日数最高，共发生7次，占总年份的15%，偏晚终霜日总共有4次，偏晚终霜日出现较为均匀，其中20世纪70、80、90年代、21世纪10年代各出现1次。47年来特晚霜冻共出现3次，其中20世纪90年代就发生2次，1997年终霜日出现在5月30日，为华亭县最晚终霜日。

2.4 晚霜冻对华亭核桃的影响

从年际变化特征可以看出，虽然受全球变暖的影响，华亭县晚霜冻日数总体呈现出减少的趋势，但是晚霜冻结束日并未提前或推迟，且近年来极端气候事件加剧，晚霜冻结束日波动较大，防霜冻形势不容乐观。

3 结论

分析结果表明，华亭县平均终霜日在5月8日，最早终霜日为4月21日，最迟终霜日为5月30日。终霜日期主要集中于5月中旬和下旬。

华亭县晚霜冻每年平均发生15次，华亭县晚霜冻主要以轻霜冻为主，占总日数的比重达到80%，平均每年发生12次，重霜冻虽然每年平均发生日数较少，但是对农作物造成的危害却是巨大的。

终霜日年际波动较大，并未呈现出明显的线性或二次变化趋势，说明华亭县终霜日并无明显的提前或推迟。

华亭县晚霜冻出现日数以2.18 d/10年的速率减少。47年来，华亭县晚霜冻日数减少了10 d左右；轻霜冻日数变化先升后降，呈现显著的线性变化趋势。而重霜冻日数总体上虽然也呈现较为显著的下降趋势，但是其年纪波动幅度较大。

用M-K方法检测得知，华亭县晚霜冻日数表现总体上呈现明显的减少趋势，但是也具有明显的阶段性特征。且华亭县晚霜冻日数减少是一种气候突变现象，突变点在2008年[6]。

华亭县晚霜冻日数呈现明显的地区差异性，年平均晚霜冻日数总体上呈现出由东北至西南逐渐递减的趋势，但也表现出明显的局地性。晚霜冻出现日数与地形、海拔高度密切相关。

华亭县核桃在4—5月较易遭受晚霜冻影响，晚霜冻对核桃生长发育影响较大，轻则造成当年核桃产量、品质等大幅度下降，重则使幼苗冻死、冻伤，甚至毁种，山区更加需要注意晚霜冻所带来的不利影响。

4 参考文献

[1] 刘吉峰，丁裕国，江志红.全球变暖加剧对极端气候概率影响的初步探讨[J].高原气象，2007，26（4）：837-842.