2020/2021年度咸阳冬季气象条件对农业生产的影响
2022-07-09刘帆,高萌,刘艳,吕阳
刘 帆,高 萌,刘 艳,吕 阳
(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 712034)
0 引言
20 世纪90 年代以来,陕西省平均气温不断升高,尤其是冬季温度增长最为显著,且关中地区暖冬特征突出[1]。随着气温升高,某些极端天气发生的频率或强度也会不断增加或增强[2],对农业生产和发展造成不利影响,因此应加强农业生产应对极端气候事件的研究,减少损失,保持可持续发展。国内外许多专家从农业生产的角度对气象条件、气象变化进行研究,并提出应对措施。陈少勇等[3]研究认为陕西主要影响农业生产的气象灾害分别为干旱、风雹、洪涝和霜冻。秦佩[4]研究认为温度过低不利于冬小麦生长,日照主要影响粮食作物的成熟期。葛徽衍等[5]研究发现陕西关中地区降水资源整体不能满足秋粮生产的需求,需进行灌溉和开展人工增雨。王东霞等[6]研究发现低温寡照时间过长会造成大棚蔬菜营养物质缺乏,出现烂棵、烂果现象。
咸阳市是陕西省的农业大市,是中国最大的优质苹果生产基地,同时也是陕西最大的无公害精细蔬菜生产基地,但农业生产大多基础设施较为薄弱,抵抗气象灾害的能力也相对较弱;因此,开展气候变化、极端天气等对农业生产的影响方面的研究显得尤为重要。冬季是咸阳大棚蔬菜生产的主要时期,也是小麦、果树的越冬期,该时段易发生寒潮、大风、雨雪、低温寡照、雾霾等灾害性天气。2020/2021 年冬季咸阳地区一方面气温异常偏高,多站平均气温、日极端最高气温接近气象记录以来的极值;另一方面冷空气活动频繁,强降温过程较多,无日照日也较多,对当地农业生产有很大影响。因此,笔者通过对2020/2021年冬季咸阳市农业气象条件进行分析,根据农田调查结果,结合主要农业气象灾害资料及农事活动特点,总结冬季气象条件对农业生产的影响,提出相应的农业生产建议,以期为咸阳地区优化农业生产管理和气象防灾减灾提供理论参考。
1 研究资料和方法
1.1 研究区概况
咸阳地处陕西关中平原腹地,属于温带半湿润大陆性季风气候,光照充足、四季分明、雨热同季,年平均气温9.2~13.6℃,北部气温低于南部,西部气温低于东部。多年平均年降水量在486.9~591.1 mm之间,雨量分布不均,多集中在7—9月。全市土地面积10189.4 km2,约占陕西省总面积的5.0%,南北长度149.4 km,东西长度139.7 km[7]。咸阳下辖2区、2市、9县,其中北部县(市)包括长武县、彬州市、旬邑县、淳化县、永寿县,南部县(市、区)包括秦都区、渭城区、武功县、三原县、兴平市、泾阳县、礼泉县、乾县,辖区内主要的农业气象灾害有干旱、暴雨、洪涝、大风、冰雹、霜冻、低温冻害等。
1.2 数据来源与处理方法
气象资料由咸阳市气象局提供。选用2020/2021年冬季(2020 年12 月—2021 年2 月)咸阳市12 个国家气象观测站日平均气温、日最高气温、日最低气温、降水量、日照时数等气象资料进行分析,并与1959—2019年冬季各气象要素的气候标准值进行统计对比。
2 结果与分析
2.1 气象条件分析
对咸阳市2020/2021 年度冬季各区县的气象条件进行分析,并与1959—2019年的气候统计值进行对比(见表1),可以看出,2020/2021 年度冬季咸阳平均气温为1.3℃,较常年同期偏高1.7℃,为1959年以来冬季平均气温第6 高值。各区县的平均气温均较高,历史排名均位于前十位,且秦都区、兴平市平均气温分别达到历史第2、3高值。2月下旬平均气温持续偏高,2月20—21日长武县、泾阳县、礼泉县、乾县、咸阳市、兴平市的日最高气温突破历史极值。2020/2021 年度冬季共出现3 次明显的降温天气过程,其中,12 月28—30日、1月6—7日的平均气温下降幅度明显,过程降温幅度分别为6.7、5.7℃,12月12—14日的降温幅度相对较小,为4.4℃。
表1 2020/2021年度咸阳冬季各县气象要素及排名
冬季低于0℃的日平均气温的累加称为负积温,表示严寒程度,用于分析越冬作物冻害[8]。负积温是重要的农业气候生态指标之一[9]。2020/2021年度冬季咸阳平均负积温达-154.7℃,与历年同期平均负积温基本持平,但南北分布明显不均,南部负积温为-143.4℃·d,较历年同期偏多67.8%;北部负积温为-170.6℃·d,较历年同期偏少29.8%,其中永寿县负积温最少,为-107.9℃·d。
冬季平均降水量为27.1 mm,较历年同期偏多44.6%,为历史第11高值。从各县区分布来看,泾阳县降水量最多(35.3 mm),武功县降水量最少(16.4 mm)。冬季日最大降水量出现在2021年2月24—26日,淳化县、泾阳县、乾县日最大降水量分别为14.8、14.1、11.3 mm,达到了历史同期第3 高值,同时这次降水过程也是咸阳2021年的首场透熵雨,为冬小麦返青后启动旺盛生长提供良好条件。
冬季平均日照时数为433.4 h,较历年同期偏少5.3%,表明光照持续偏少,无光照日数达13 天。北部日照时数较历年同期偏少2.4%,无光照日数11 天;南部日照时数较历年同期偏少6.3%,无光照日数达15天,分别为12月上旬(达7天)、1月下旬(3天)和2月下旬(5天)。
整体而言,咸阳市2020/2021 年度冬季气温偏高,北部负积温不足,降水偏多,光照偏少。冬季前期光照偏少,寡照日数多,中期出现多次强降温天气,且时段相对集中,后期日极端气温偏高,降水偏多。从空间分布上看,平均气温和负积温均呈南多北少,而降水量分布为东多西少,日照时数为北多南少。咸阳市2020/2021年度冬季气象条件对农业生产有利有弊,但低温寒潮、寡照等天气对农业生产的影响弊大于利。
2.2 气象条件对农业生产的不利影响
2.2.1 低温寒潮的影响2020年12月28—30日和2021年1 月6—7 日遭遇了2 次横槽型寒潮天气,主要以剧烈降温为主,降温幅度大,最低气温分别下降了9.6、10.4℃,且南部-7.0℃以下的低温持续了3 天(见表2)。气温突降,低温持续时间长,蔬菜大棚内的温度低,蔬菜呼吸作用减弱,营养物质缺乏,抗病能力低。泾阳县、三原县、武功县、兴平市、秦都区的大棚蔬菜(主要是辣椒、茄子、黄瓜、西红柿等)出现烂棵、烂果现象,造成了部分区域的绝收。由于冬季前期气温较高,使得冬小麦和蔬菜没有经过抗寒锻炼,抗冻能力减弱[10],遇到大幅降温后,造成严重冻害,产量和品质下降。
表2 2020年12月30日—1月1日及1月7—9日咸阳各县(区)日最低气温 ℃
2.2.2 低温寡照的影响 低温寡照是指秋冬季节受强冷空气影响导致气温大幅下降,同时天空云层较厚,太阳光线极少或全无(每天日照时数≤3 h),并持续几天而造成的灾害[8]。咸阳2020/2021年度冬季各县12月—2月均出现了2~4 次连续3 天以上无日照现象,其中,1月1—7日咸阳各县普遍无日照,2月24—28日全市无日照,三原县12月1—9日出现的无日照日数最长(见表3)。设施生产是通过人类制造的局地小气候使作物反季节生长,一般在冬季进行,对环境温度以及光照的依赖性极强[9],光照不足时,设施大棚白天吸收太阳能少,棚内温度低,热量储存少,棚内蔬菜的光合作用下降,呼吸作用增强,处于养分消耗状态。设施棚室内连续3天无日照,黄瓜、辣椒、西红柿等光、温敏感蔬菜的抗旱能力减弱,出现生长减缓、落花落果等现象;连续7天以上无日照时出现受冻、脱水等严重灾害,损失严重。同时,持续的寡照天气对油菜、露天蔬菜的生长也不利。
表3 2020/2021年咸阳冬季连续3天以上低温寡照天气统计
连续阴天期间,光照较弱,应加强大棚的温度控制管理,将温度控制在较晴天低2~3℃,减少呼吸消耗,保障蔬菜的正常生长[11]。在低温寡照天气时,还应严格控制浇水,及时通风,以免降低地温,增加空气湿度,诱发病害[12];要及时修补棚膜漏洞,拉紧压膜线,及时加盖草苫、棉被等覆盖物,做好棚内温度调控。冬季雾霾严重,灰尘微粒附着在棚膜上会严重影响温室采光,因此应采用布条绳震动、擦拭等方式及时除尘,增加透光量。
2.2.3 负积温不足的影响 冬季负积温不足,越冬作物不能完全进入停止生长期,始终处于“似醒非醒”状态,造成农作物根系不发达,根系贮备养分相对减少,从而导致农作物起身后难以形成健壮苗,降低了农作物抗逆性,使农作物在春季对低温更加敏感。咸阳2020/2021 年度冬季北部负积温不足,较历年同期偏少29.8%。2021年3月31日—4月2日出现春季降温、大风天气,造成北部油菜发生严重冻害、大面积绝收,南部小麦出现严重倒伏现象。
2020/2021年度冬季北部负积温不足,苹果树长时间处于树液流动期,造成根部养分不断向上输送,营养物质多消耗于茎杆之上,根部养分贮备不足,导致树势减弱,花芽增多,坐果率降低,从而影响苹果产量和品质。
冬季负积温不足时,应加强对农作物病虫害监测预测,及早开展农业病虫害预防工作;春季适当增大农田、果树施肥量,施肥后及时灌溉,做好农田保墒工作,田间管理提前时间以7~10天为宜。
2.3 气象条件对农业生产的有利影响
咸阳2020/2021 年度冬季气温较常年偏高,热量条件好,小麦分蘖数增加,且2月气温异常偏高使咸阳小麦返青提前7~10天;同时也弥补了大棚蔬菜因寡照造成的热量偏少的问题。
2020 年12 月下旬和2021 年1 月上旬的寒潮天气过程造成的低温有效地杀灭田间虫卵,减少了害虫越冬基数,降低来年病虫害的发生概率。
2021年2月下旬的首场透墒雨,降水及时,雨量充沛,增加了土壤含水量,有利于小麦拔节及增加有效穗[13],为春季农业生产奠定良好的基础。
3 结论与讨论
(1)咸阳市2020/2021 年度冬季气温偏高、负积温不足、降水偏多、日照偏少,期间阶段性出现了大范围低温寒潮、寡照等农业气象灾害,其中平均气温、日最高气温、日最大降水量突破或接近历史极值。
(2)咸阳市2020/2021 年度气象条件对农业生产有利有弊,但寒潮、低温寡照等天气对农业生产的影响弊大于利。气温偏高,有利于冬小麦增加分蘖,但小麦也得不到抗寒锻炼,易出现冻害。负积温不足,使冬小麦和油菜对春季低温更敏感,也使果树休眠期推迟,降低苹果坐果率。光照偏少,寡照日数多,大棚内温度低,大棚蔬菜生长受阻,出现生长减缓、落花落果,遇到寒潮天气时极易出现冻害,影响蔬菜产量和品质。
(3)通过对咸阳各县区冬季气象条件进行定量分析,结合实地调研和农业气象灾害资料,总结了冬季气象条件对农业生产的影响。后期在此基础上,进一步研究咸阳本地农业气象灾害指标,为农业气象灾害预报预警提供参考依据。同时,基层气象部门在开展农业气象服务时,可根据当地种植结构和气象条件及时提出相应的农业生产建议。