2020 年山西运城果树晚霜冻害成因分析*

刘婉莉，李冬梅，张倩倩，魏海茹，黄雪娜

（1 山西省运城市气象局， 044000）（2 运城市果业发展中心）

晚霜冻害是影响果树春季生产的主要气象灾害，国内外许多专家学者对果树晚霜冻灾害做了大量研究和探索[1-17]。气象业务中把春季最低地温降到0 ℃以下作为晚霜冻预警指标，而植物霜冻害取决于植物的最低叶温，冯香玉[1]、张养才[2]等认为日最低叶温比最低地温高2 ℃左右；马树庆等[3]提出在气象分析和气象服务中，把最低气温降到2 ℃或以下定为霜日，段旭等[4]对最低气温、最低叶温、最低地温的关系进行研究，把4 月最低气温降到2 ℃以下作为晚霜冻指标。

关于出现霜冻是否造成果树冻害的临界气温，马树庆[3]、张建光[5]等认为，果树花期及幼果期抗寒力越到后期越弱，苹果花蕾期可忍耐短时间的-3.8 ℃的低温，而开花期和幼果期气温降到-2.2 ℃就会发生冻害；梨树花蕾期能忍耐-2.2 ℃左右的低温，盛花期能忍耐-1.7 ℃左右的低温，幼果期只能忍耐-1.0 ℃左右的低温。根据上述研究结论，结合霜冻害发生时的实际情况，文中对日最低气温降到2 ℃以下的区域站气象资料进行分析。

2020 年4 月24 日，山西省运城市处于幼果期的甜樱桃、桃、梨遭受了严重的晚霜冻害，且花后有些果树已定果，晚霜冻害造成的损失较花期更重，低凹地带的一些果园绝收。笔者分析了此次果树幼果期冻害的成因及受灾程度，并对如何防御晚霜冻害提出建议，以提高防灾减灾能力。

1 果树晚霜冻害概况

2020 年4 月24 日凌晨，山西省运城市12 个国家站地面最低温度低于0 ℃，其中6 个站最低温度≤-3 ℃（图1），受霜冻影响，部分果园出现冻害。据农业部门统计，受灾面积占挂果园面积的6.7%，绝收面积占挂果园面积的0.9%；受灾树种有桃、甜樱桃、梨、苹果、葡萄等。灾情调查发现，果树受灾严重区域呈点状或带状分布，主要位于汾河、涑水河两岸的谷地及平川地区的低凹地带；在树体1.5 m 以下冻害发生较重，但个别果树受冻程度上部重于下部，上风方重于下风方；甜樱桃幼果冻害最严重，其次为桃、梨、苹果等幼果。冻害幼果表现为幼胚变褐、果肉呈水渍状、果面呈绿褐色；冻害发生时葡萄处于花序分离期，新梢、叶片、花蕾变黑死亡。此次霜冻害范围还涉及晋陕豫黄河金三角临汾、渭南、三门峡等地。

图1 2020 年4 月24 日运城市最低地温观测实况

霜冻发生时，运城市13 个国家站最低气温为-3.4～4.0 ℃（图2），统计境内144 个区域自动观测站的日最低气温，2 ℃以下的有40 个站，占区域站总数的27%；0 ℃以下的有12 个站，占区域站总数的8.3%。最低气温出现在位于凹地的夏县，其最低值为-3.4 ℃。根据冻害调查结果，分析最低地温、最低气温及灾情严重程度得出，发生晚霜冻害的果园分布与最低气温≤2 ℃范围基本一致。

2 果树晚霜冻害成因分析

2.1 早春气温持续偏高，果树生育期提前

图2 2020 年4 月24 日运城市最低气温观测实况

果树晚霜冻害与树种、花前积温、物候期等有关。当春季日平均气温超过5 ℃时，果树开始萌动，其生育期耐低温能力随着贮存能量消耗而降低，盛花期、幼果期最不耐冻。2020 年2 月下旬至3 月31 日，山西省运城市平均气温10.4 ℃，较常年同期偏高3.2 ℃。2 月19 日大部分县日平均气温已稳定通过5 ℃，较历年提前20 d 左右，2 月23—25 日，运城市最高气温达21.4 ℃，果树萌芽期提前7～14 d；3 月12 日部分县日平均气温已稳定通过10 ℃，较历年同期提前13 d。由于早春气温持续偏高，果树发育普遍提前，花序分离进程加快，杏、甜樱桃、桃、梨、苹果等花期比常年偏早7～10 d，4 月初杏、桃、梨、甜樱桃花期已过，进入幼果期，苹果处于始花至盛花期。4 月24 日霜冻发生时，杏已进入果实膨大期，霜冻对其影响不大；甜樱桃处于硬核期，冻害对果实影响较大；桃、梨种仁、果面均受冻，后萎蔫脱落；‘富士’苹果因抗冻能力较强，花期较晚，灾害相对较轻（表1）。

表1 运城市各县2 月下旬及3 月平均气温、距平及稳定通过5、10 ℃日期

2.2 4 月冷空气活动频繁，气温持续偏低

2020 年4 月山西省运城市平均气温14.6 ℃，较历年同期偏低0.7 ℃。以运城市单站为例（图3），日平均气温小于15 ℃的天数长达15 d，气温偏低造成果树生育进程减缓，同时低温对授粉昆虫的活跃度造成一定影响。受2 次较强冷空气影响，4 月9—11 日运城市72 h 内最低气温下降11.6 ℃，4 月10 日出现小雨，4 月11 日夜间转晴，4 月12 日凌晨平均最低气温降至1.7 ℃，全市最低气温、地温均出现在芮城，分别为-1.4、-1.8 ℃，由于低温刚达到幼果冰点温度且持续时间短，造成低凹地带的个别桃树、梨树、葡萄树出现轻到中度冻害；4 月21—24 日山西省4 个站出现西北大风，运城市72 h内最低气温下降7.1 ℃，4 月23 日夜间风力减小，天空无云，辐射降温明显，4 月24 日凌晨最低气温降至0.8 ℃，全市最地气温出现在夏县，为-3.4 ℃，最低地温出现在万荣，为-4.5 ℃。由此可见，4 月下旬冷空气带来的持续降温幅度虽没有4 月中旬强，但最低气温值远低于4 月中旬，造成低凹地带部分果树出现中到重度霜冻害。说明干冷空气较湿冷空气而言，因湿度小，气温下降速度快，地面辐射增强，产生的晚霜冻害严重。

图3 运城市4 月逐日平均气温、最低气温变化情况

2.3 冻害发生时温度低且持续时间长

4 月24 日运城市出现的晚霜冻较历年平均终霜日偏晚28 d，较2018 年花期霜冻偏晚16 d，6 个县站地面最低温度在-3 ℃以下，达到重度霜冻标准；3 个县站、9 个乡镇站最低气温在0 ℃以下，夏县最低为-3.4 ℃。据作物冻害行业标准（QX/T 88—2008），当最低气温为-2～-1 ℃可使桃、甜樱桃、梨、苹果等幼果产生中到重度冻害（表2）。

表2 果树幼果期冻害临界气温值

分析霜冻发生时最低地温、最低气温可知，万荣站0 ℃以下地温持续时间8 h，-2 ℃以下地温持续时间5 h；夏县站0 ℃以下气温持续时间8 h，-2 ℃以下气温持续时间5 h（图4）。由于最低地温、最低气温在后半夜很快降到0 ℃以下且持续时间长，而植物蒸散作用使实际树体温度比气温要低，果树幼果表面温度迅速降至0 ℃以下，体内每个细胞之间水分被冻结成细小冰晶，使幼果脂肪细胞凝固，组织损伤。

2.4 冻害发生后气温回升快

霜冻灾害发生后，4 月24 日白天天气晴朗，夏县9：00 气温较8：00 升高7.5 ℃，气温迅速回升，全市境内日极端最高气温升至20.5～23.5 ℃，受冻幼果很快融化脱水变黑，细胞组织死亡。快速升温加重了果树霜冻害程度。

图4 4 月24 日最低地温（万荣县）和最低气温（夏县）随时间变化情况

3 霜冻害发生天气背景

霜冻发生前500 hPa 为两槽一脊型，4 月20 日8：00 东北冷涡温度中心达-40 ℃，随着冷涡东移加深，冷涡后部的冷空气沿横槽摆动向南小股下滑；4 月23 日8：00 冷涡后部温度中心为-28 ℃，上游指标站延安、西安500 hPa 温度分别为-23、-19 ℃，24 h 变温分别为-4.2、-2.4 ℃，700、850 hPa 24 h 均为正变温，0.6～1.4 ℃。沿东经110°作冷平流垂直剖面可以看出，北纬35°上空500 hPa以上有≤-16×10-5K/s 的冷平流，但700、850 hPa很弱。在高空弱冷平流作用下，运城市境内最低气温持续下降，并在地面低凹处堆积。

冷空气下沉使地面加压，在河套北部形成1 035 hPa 的冷高压，4 月23 日白天山西省位于冷高压前沿，风力大、湿度小，夜间天晴风静，辐射降温使地面气温迅速下降，20：00—24：00，各站气温下降4～6 ℃，4 月24 日0：00 果园地温、气温已低于0 ℃，干冷空气使地面长波辐射加强，气温迅速下降使果树树体温度加速降低。5：00—7：00 夏县最低气温降至-3.4 ℃，最大日较差在23 ℃以上。强的辐射降温与弱的冷平流结合产生平流辐射霜冻，造成温度低且持续时间长，使幼果细胞结冰发生冻害。果树不同部位因为辐射造成失热程度不同，霜冻危害程度不同。现场调查发现，多数果树近地面1.5 m 以下冻害严重，个别树冠冻害较重，位于上风方的果树冻害较重。

4 霜冻害与地形

果园所处的地理环境与冻害发生轻重程度有很大关系。4 月21—23 日高空干冷空气进入运城市后，沿东北路径在汾河、涑水河两岸谷地及平川地区的低凹处形成冷空气堆，4 月23 日夜间在有利的辐射降温形势下，位于低凹处的果园气温剧降。根据冻害现场调查及谷歌地理信息数据分析：万荣县南张村相对四周高度低30 m 的桃园，幼果80%受冻绝收；绛县东录村相对四周高度低50 m 的甜樱桃园，最低气温为-5 ℃，甜樱桃幼果90%受冻绝收；绛县西吴村的2 个甜樱桃园，1 个位于东北处上风方，冷平流掠过，园内甜樱桃90%受冻绝收，另1 个甜樱桃园地头有高3 m 的建筑物，冷平流移动受阻，园内甜樱桃仅10%受冻；夏县、闻喜县、盐湖区位于涑水河谷地，其中夏县气象站最低气温-3.4 ℃，周围桃、葡萄80%受冻绝收；闻喜县畖底镇大面积小麦受冻绝收；盐湖区泓芝驿镇梨园90%受冻绝收，而龙居镇梨园在霜冻发生时通过浇水、熏烟等方式进行群防群控，受冻较轻。调查表明，此次霜冻受灾最重区域为平川地区相对四周高度低30～50 m 的凹地及汾河、涑水河谷地，在冷空气移动路径的上风方，因平流降温，果园冻害较重。

5 结论与讨论

此次霜冻害发生在桃、甜樱桃、梨、杏等果树幼果发育期，由于早春气温较历年同期偏高3 ℃以上，果树生育期提前，4 月冷空气活动频繁，4 月下旬幼果期抗冻能力最弱时段发生严重晚霜冻害，冻害程度因果园地势、果树种类、自身抗冻性不同存在较大差异，从不同树种物候期遭受霜冻害程度来看，幼果期的杏、苹果抗霜冻能力强于梨、桃，甜樱桃的抗霜冻能力最弱；果树萌芽期抗霜冻害能力强于花期，幼果期抗霜冻能力最弱。建议在早春通过对树干涂白、果园灌溉、喷0.5%氯化钙等农艺措施，推迟果树花期，以降低晚霜冻害影响。

晚霜冻害由弱的冷平流与强辐射降温叠加而成，属平流+辐射的混合霜冻。霜冻害分布呈点状或带状，已定果的果园受晚霜冻害影响损失更大，果农经济损失较2018 年花期冻害更惨重。此类果园应做好果树后期管理工作，及时清理果园病果残枝，加强肥水管理和病虫害综合防控，尽快恢复树势，为下一年果树生产打好基础。建议在易发生晚霜冻害的地区，果农在进行疏花疏果等农艺措施时，应多留花、留果，定果推迟到4 月底或5 月初。

霜冻害发生与地形地势、冷空气移动路径关系密切，果树晚霜冻害多发生在干涸河槽两岸的谷地、平川低凹地带以及冷空气移动路径的上风方。建议新栽果园应避开地形地势不利影响，尽量避免建在低凹地带。已建果园，每年春季应关注当地气象台发布的霜冻预报预警，及时采取灌水、熏烟、叶面喷布碧护或天达2116 防冻液等综合防霜冻措施，同时做好群防群控，以降低霜冻害造成的损失。