咸阳秋大白菜冻害指标及最晚收获期精细化区划

刘 艳

(1.咸阳市气象局，陕西 咸阳 712000；2.陕西省气象局秦岭和黄土高原生态环境气象重点实验室，西安 710016)

大白菜是一种耐寒喜冷作物，炎热的气候下种植会增加病虫害发生率、降低白菜品质和产量[1]；因此大部分地区普遍在春秋冬季节种植，但这就有可能造成秋白菜在收获时期遭受低温冻害影响。低温冻害的形成一般有两个必要条件：一是低温持续的时间，二是低温的程度[2-3]。大白菜的冻害表现首先从外叶开始，随着温度的持续降低和时间的延长，逐步扩展到球叶，严重时直至菜心。秋大白菜的低温冻害主要出现在莲座期，因此在秋大白菜生产过程中要选择合理的种植时间从而确保其能在最晚收获期前成熟，避免收获期的低温冻害对秋大白菜的品质与产量产生影响与危害。

国内相关学者在精细化农业区划方面做了大量的研究，刘艳等[4]开展了基于GIS的咸阳市石榴种植气候适宜性精细化区划；何燕等[5]开展了基于GIS的巴西陆稻IAPAR-9种植气候区划研究；吉志红等[6]开展了基于GIS的三门峡市苹果种植气候适宜性区划；董磊等[7]利用2020年旬邑春甘蓝生产试验数据，研究了咸阳市春甘蓝适播期精细化区划。针对秋白菜的收获期，刘炳瑞等[8]分析了辽宁省鞍山地区秋白菜收获期气象条件并确定了白菜适收期的农业气象指标和适收期；董洪年等[9]分析了吉林省秋白菜受冻害的气象条件和未来十天有无秋白菜冻害预报；刘士进等[10]研究了胶州大白菜的冻害指标及适宜收割期。咸阳市的秋大白菜种植由南向北都有分布，近几年的农田调查发现，咸阳市大部分地区的秋大白菜收获较晚，遇冷空气过程易出现冻害，影响其产量和品质，而针对咸阳市秋大白菜最晚收获期精细化区划研究未见报道。随着农业机械化的发展，新型农业经营主体正在替代传统的小农作业方式，区划服务也应从站点向格点发展[11]。本研究旨在对咸阳市秋大白菜最晚收获期进行精细化区划，通过最晚收获期的确定为当地秋大白菜生产种植提供参考和依据，从而达到充分利用区域气候资源之目的。

1 资料与方法

1.1 研究区域生态气候资料

咸阳市位于陕西省八百里秦川腹地，地势北高南低，呈阶梯状，东北部的旬邑县石门山峰海拔高度1 826 m，为全市最高点；东南部的三原县大程镇清河出境地，海拔高度366 m，为全市最低点；北部属渭北黄土高原半干旱沟壑区的南缘，南部为渭河盆地。咸阳市下辖秦都区、渭城区、兴平市、武功县、乾县、礼泉县、泾阳县、三原县、永寿县、彬州市、长武县、旬邑县、淳化县，共2区2市9县[12]。

咸阳市属于暖温带大陆性季风气候，四季分明，雨热同季。气温的地理分布总趋势是由北向南递增，北部常年平均气温低于南部常年平均气温3.0 ℃，全市年平均降水量553.3 mm，夏季降水最多，其次是秋季和春季。光照资源丰富，年平均日照时数大多在1 772.1～227 0.4 h，其分布有自东北向西南逐渐减少的趋势。年平均蒸发量为1 176～1 590 mm，具有东部大、西部小的特点。

1.2 资料及处理方法

气象资料选用咸阳市12个自动气象监测站的1991—2020年近30 a连续完整的逐日最低气温，统计得出近30 a各县区日平均最低气温。地理信息数据采用30 m×30 m咸阳市数字高程模型(DEM)数据，提取研究区域经度、纬度、海拔高度、坡度、坡向等数据，用于秋大白菜区划指标的空间化处理；咸阳市行政边界矢量数据用于研究结果制图与分析。

1.3 指标选取

白菜冻害气象指标的确定与各地的日最低气温密切相关。林日暖等[13]确定了拉萨露地大白菜受到冻害的临界温度是-3～2 ℃；刘炳瑞等[8]确定的鞍山地区的大白菜受冻临界温度为-5 ℃；董洪年[9]确定的吉林大白菜受冻气象条件为最低气温达-8 ℃，最高气温0 ℃以下且有1～2 mm以上的降雨或雪；王正旺等[14]确定的长治市大白菜冻害天气标准为连续3 d以上最低气温为-3 ℃；潘永地等[15]确定的大白菜收获的临界温度为-5 ℃；陈芳等[16]通过试验确定了贵州秋冬种大白菜动态低温轻度冻害指标是日最低气温-2～0 ℃，持续时间2 d以上。本研究通过系统分析国内相关文献中秋大白菜冻害指标，并结合2016—2020年咸阳市秋大白菜生态观测资料及历史灾情中相应时段气象数据资料，分析得出咸阳市秋大白菜收获期冻害指标为-2 ℃，重度冻害指标为日最低气温低于-2 ℃持续4 d及以上，绝收指标为日最低气温低于-5 ℃持续5 d及以上。

现以2020年12月1日至10日泾阳和旬邑秋大白菜受冻情况为例，对咸阳市秋大白菜冻害指标进行验证与分析。通过对该时段泾阳、旬邑日最低气温变化曲线(见图1)分析可见，泾阳县5—8日连续4 d日最低气温为-3.2～-2.0 ℃，旬邑3—8日连续5 d最低气温为-8.0～-5.4 ℃。2020年12月9日秋大白菜灾害野外实地调查发现，泾阳出现大白菜叶片萎焉，叶杆较硬，属于重度冻害；旬邑出现秋大白菜似开水烫过，叶杆里面有较多的小冰块，叶片平摊地面，从表层叶片到叶心全部冻坏，未采收田块几乎全部绝收。由此可见，研究得出的咸阳市秋大白菜冻害指标与秋大白菜生产实际中的冻害发生情况基本相符。

图1 2020年12月1—10日泾阳和旬邑的日最低气温变化

1.4 区划方法

将咸阳市13个县(市、区)近30 a年出现日平均最低气温≤-2 ℃的前一天的平均日期作为秋白菜最晚收获日期，将各县最晚收获期对应的年序日与经度、纬度、高度、坡度和坡向等地理信息数据进行回归分析，分析结果表明，秋白菜最晚收获年序日仅与海拔高度的相关系数通过了0.01水平(p=0.00)的显著性检验(见表1)，与经度、纬度、坡度、坡向的相关性均未通过检验，将回归结果在GIS平台上进行空间插值计算，从而得到30 m×30 m网格的咸阳市秋白菜最晚收获期精细化区划。

表1 咸阳市秋大白菜最晚收获年序日空间插值推算模型

2 结果与分析

2.1 区划结果

受地形影响，咸阳市北部地区海拔高度明显高于南部，且北部地区常年平均气温较南部偏低3.0 ℃，因此北部地区低于-2 ℃的最低气温也较南部偏早。从区划结果(图2)来看，咸阳市秋大白菜的最晚收获期北部地区主要集中在11月3—29日，南部地区主要集中在12月5—15日。

图2 咸阳市秋大白菜最晚收获期精细化区划(日期为日/月；审图号为GS(2019)1822号)

2.2 分时段结果

11月3—14日秋白菜最晚收获期出现在咸阳市旬邑县东部、淳化县北部(海拔高度1 500 m以上)等高海拔地区。

11月15—19日秋白菜最晚收获期出现在咸阳市旬邑县中部、淳化县北部和彬州市西南部、永寿县西北部(海拔高度1 300～1 500 m)。

11月20—24日秋白菜收获期出现在咸阳市长武县、彬州市北部和中部、旬邑县西部、永寿县中部和北部、淳化县中部以及礼泉县北部、泾阳县北部、三原县西北部局地山地等地区(海拔高度在1 100～1 300 m)。

11月25—29日秋白菜最晚收获期出现在咸阳市长武县、彬州市和旬邑县沿泾河流域的低洼地带(海拔高度在900～1 000 m)、永寿县南部、淳化县中部和西部、乾县北部、礼泉县中北部(海拔高度1 000～1 100 m)。

11月30日—12月4日秋白菜收获期出现在咸阳市乾县中北部、礼泉县中部、淳化县南部(海拔高度750～900 m)。

12月5—9日秋白菜收获期出现在咸阳市乾县南部、武功县北部、礼泉县西部、泾阳县北部和三原县北部(海拔高度550～750 m)。

12月10—11日秋白菜收获期出现在咸阳市武功县中部、兴平市北部、礼泉县东南部、秦都区北部、渭城区北部(海拔450～550 m)。

12月12—15日秋白菜收获期出现在咸阳市武功县南部、兴平市南部、秦都区南部、渭城区南部、泾阳县南部和三原县南部(海拔450 m以下)。

3 结论与讨论

(1)根据相关文献资料，并结合近几年秋大白菜生态观测资料和气象观测资料，分析得出咸阳市秋大白菜收获期冻害指标为-2 ℃，重度冻害指标为日最低气温低于-2 ℃持续4 d及以上，绝收指标为日最低气温低于-5 ℃持续5 d及以上。

(2)选取日最低气温<-2 ℃的前一天作为咸阳市秋大白菜最晚收获日期；咸阳市秋大白菜最晚收获年序日与海拔高度存在显著相关关系，随着海拔的升高，秋大白菜的最晚收获期提前。

(3)咸阳市秋大白菜的最晚收获期北部主要集中在11月3—29日，南部主要集中在12月5—15日；淳化县、礼泉县、泾阳县和三原县的秋大白菜收获期时间跨度较大与海拔高度有关。

(4)虽然温度是影响秋大白菜品质和产量的最重要气候限制性因子，但是秋大白菜的最晚收获日期不仅受气候条件的影响，还受土壤、经济和生产技术等因素的制约。本研究仅考虑了气温指标，在各地实际种植时还应进一步考虑土壤、市场及生产技术等，尤其是咸阳市北部秋大白菜进入结球期的最佳收获日期可根据当地的天气预报和市场价格随时调整，避免收获期低温冻害对秋大白菜的品质与产量产生影响，从而实现高产栽培目标，取得最大的经济效益。