豫东地区小麦冻害的形成特点及原因解析

葛君，朱培培，任德超，倪咏静，刘红洁，赵敬领

（商丘市农林科学院，河南商丘 476000）

我国近20年来极端性天气多发频发，温度等一些气象因子出现的较小变动，可能造成灾害出现的次数增多，造成农业受到较大损失。该文通过更进一步的对气候极端事件的变化规律加以研究，发现其对农业生产造成的影响，因此克服气候异常变化等不利因素，是保障国家粮食安全的重点研究内容。在我国的粮食作物中，小麦位于第3位，小麦的常年种植面积为粮食作物的22%左右，产量为总产量的21%左右，对我国社会稳定、粮食安全具有较大的影响。商丘市属于黄淮南片的中部，位于小麦种植的腹部，范围在 33°43′N～34°52′N，114°49′E～116°39′E，其气象资料基本上可以代替黄淮中部麦区的平均气候情况。商丘是国家现代农业核心示范区，常年粮食产量60亿kg左右，约占全国的1/90，河南省的1/9，其中麦播面积近60万hm2，总产约40亿kg，商品粮调出量约30亿kg，对河南省乃至全国的粮食安全十分重要[1]。但由于该地位于气候带界线（淮河）附近，气候多变，引起小麦产量的年际间显著波动，虽然前人对商丘冻害与小麦关系开展过研究，但研究资料较少、试验方法单一，时间多在20世纪80—90年代，内容多是气候变化对小麦生长发育的影响和小麦冻害的研究结果，或是对全年气温时空变化特征，未涉及冻害或小麦作物内容[2]。气候变暖背景下，商丘小麦冻害发生规律和时空分布的新特征未能明了。因此，依据该区1963—2012年的气象资料和多年抗灾栽培试验，从确保粮食安全、趋利避害的角度入手，揭示商丘区域近50年小麦冻害发生的新规律、形成原因及时空分布特征，对增强该区生产抗灾能力、稳定提高单产、增加农民收入，促进农村经济发展有着重要的现实和战略意义。

1 材料与方法

1.1 材料来源

该研究采用的气象数据来源于商丘市辖区永城、夏邑、虞城、梁园、宁陵、柘城、民权、睢县8个县级气象观测站1981—2010年的气象资料，由商丘市气象局提供。1981—2010年的小麦区试观测资料和商丘同期小麦发育期观测资料由商丘市农林科学院提供。

1.2 研究方法

冻害发生频率=（发生年份/总年份）×100%；重冻比=（重度冻害发生年份/冻害发生年份）×100%[3-4]。

利用1981—2010年永城、夏邑、虞城、梁园、宁陵、柘城、民权、睢县8个县级气象观测站观测资料，计算出商丘冬前、越冬、早春和晚春极端最低气温，利用商丘市农科院1981—2010年的小麦区试观测资料和商丘同期小麦发育期观测资料，分析确定小麦拔节期早晚冻害发生情况；利用商丘市气象站同期的初霜日、终霜日和冬季气温资料计算平均初霜日、终霜日、距平及平均偏差，分析确定冬季冷暖年型。冻害类型：按发生时期分成初冬冻害（越冬前）、越冬冻害（越冬期）、早春冻害（返青至拔节期）和晚霜冻害（拔节后）4种类型。按危害程度分成轻重2种，即叶尖受冻发黄至叶片冻死1/2，分蘖冻死率小于20%或幼穗受冻长度小于1/4的为轻度冻害；叶片冻死1/2以上，分蘖冻死率大于20%或幼穗受冻长度大于1/4的为重度冻害。

2 结果与分析

根据冻害出现的时间对其类型进行划分，分别为初冬、越冬、早春、晚霜四种灾害类型，这其中灾害类型的发生时间分别为越冬前、越冬时、返青-拔节期、拔节后，将1963—2010年度小麦冬前、越冬期、返青至拔节期和拔节后极端最低气温线性回归分析结果列于表1，从表中可以看出，冬前、越冬期、返青至拔节期和晚霜至拔节后极端最低气温呈逐渐上升趋势，上升幅度分别为每 10年 0.40、0.59、0.37、0.59℃，由此可知，各期极端最低气温的上升，使小麦冻害发生风险降低。

表1 小麦不同生育期极端最低气温线性回归趋势的比较

表2 历年初霜日、终霜日、冷暖、拔节早晚及不同冻害发生情况

将1981—2010年度初霜日、终霜日、拔节早晚及不同冻害发生情况列于表2，从表2可看出：初霜日大致在11月2日左右，终霜日在4月7日左右，出现冻害的频率是100%。而初冬、越冬、早春、晚霜这4个时期出现频率的比例分别是63.3%、90%、80%和 73.3%；重冻比分别为 30%、30%、50%和30%。1987—2010年冻害发生频率较1981—1986年分别增减-4.2%、8.3%、-4.2%和8.3%。此外，根据对田间灾后的了解，4种灾害类型对产量造成的影响度如下：初冬10%～30%，越冬5%～20%，早春5%～40%，晚霜15%～70%。由分析结果可知，商丘小麦种植区域出现冻害的时间较早，终止的时间相对较晚，平均每年的发生频率较高，出现的频率也较多，造成的危害较大。在越冬期时，冻害出现的次数较多，但程度较轻，而初冬、晚霜期冻害出现的次数较少，但程度较深，早春期冻害出现的次数不仅多，而且程度较深，同时伴随温度的提升，冻害在初冬、早春期处于缩减状态，而越冬、晚霜期则逐渐变多。

将商丘各县市区1963—2010年度小麦越冬期平均及极端最低气温列表于表3，从表3可以看出，不同县区平均与极端最低气温合计值高低顺序为永城<夏邑<虞城<民权<柘城<睢县<宁陵<梁园，表明商丘东部区域冻害重于西部重于西南部重于中部。

表3 商丘各县市区1963—2010年度小麦越冬期平均气温及极端最低气温比较 ℃

3 结论与讨论

3.1 豫东麦区是小麦冻害的多发区和重发区

小麦冻害的发生频率为10年10遇，冻害重灾发生频率为10年8遇，随着气候变暖，越冬前、越冬期、返青至拔节及晚霜至拔节后极端最低气温分别以10年0.40、0.59、0.37、0.59℃的幅度升高，冻害的为害有相对减轻趋势，但冻害发生的频率并没改变，仍朝着初冬冻害、早春冻害减少，越冬冻害、晚霜冻害增多的趋势发展，表现出发生早，终止晚，年均机率高，发生次数多，危害程度重的特点，值得警惕的是，越冬期干旱频率增加的态势，极易造成小麦的苗质较弱，从而使小麦在极端最低气温不低情况下，冻害的为害反而加重。

3.2 冻害形成的气候和地理因素

从气象条件看，气候变暖是一种长时间的、缓慢的变化过程[6]。霜冻，即一次强冷空气进入造成的气候快速降低所产生的，其在24 h内，温度通常会下降10℃。小麦生长的时期当中，在每个月度、季度的平均温度普遍较高的基础上，依旧会出现每日最低温度较低，造成霜冻出现。此外，全球变暖的情况加剧造成暖冬、暖春的年数有所增加，小麦拔节期之前，温度的积聚提升，使得小麦越冬期就在一直生长，拔节期提前的年数也在不断增多[7-8]。另外商丘位于亚热带过渡为暖温带的地区，其地势平坦，位于我国春季东、中、西三路寒流的必经之地，以致每年冬初至春末冷暖空气交替频繁，气候多变，低温灾害性天气多，小麦抗寒力降低，易发生冻害。

3.3 冻害形成的人为因素

部分农民常重视品种的高产和优质，忽视品种的抗寒性强弱，较多地选用了抗寒性差的品种，人为地增加了冻害发生频率；除此之外，农事操作不合理、技术使用不当，都会造成小麦出现冻害状况：①耕作质量差。目前，麦田大多利用还田旋耕机械方式进行种植，因为秸秆还田的效果不好，一些麦茬无法受到良好粉碎，并且旋耕的次数减少，土块较多，进行播种缺乏镇压性，麦种位于翘虚土壤当中，小麦发芽之后，幼苗、分蘖节位于秸秆、土壤共存的土壤当中，小麦的根部裸露在外，缺少良好的根系发育，由此造成抗冻性较差，在强冷气候的影响下会出现死苗情况。②播量过大、播期过早。部分农民依旧存有“有钱买麦种，没钱买麦苗”的想法，怕整个土地的质量会降低出苗率，从而提升播种量。因为播种量较大，导致小麦在冬季之前生长旺盛，这会使小麦更易遭到冻害。③粗放管理。一些农民种植小麦是种、收“两见面”的情况，小麦生长时期在外打工，不对小麦进行管理。④浇水不当。关键时期浇水次数少、浇水量不足、时间过晚，起不到浇水抗冻的作用。⑤良种良法不配套。品种推广早，配套的良法推广晚，生产上有良种无良法，农民田间管理不看品种，只凭自己以往的经验，造成某些小麦品种出现了冻害[9-10]。