杜春英，姜麗霞，朱海霞，宮麗娟，曲輝輝

(黑龍江省氣象科學(xué)研究所，黑龍江 哈爾濱 150030)

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基于積溫距平的玉米冷害動(dòng)態(tài)評(píng)估及其與玉米產(chǎn)量的關(guān)系

杜春英，姜麗霞，朱海霞，宮麗娟，曲輝輝

(黑龍江省氣象科學(xué)研究所，黑龍江 哈爾濱 150030)

利用1980-2014年黑龍江省15個(gè)玉米農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站的資料，基于中華人民共和國(guó)玉米冷害評(píng)估氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的≥10 ℃積溫距平指標(biāo)，對(duì)玉米3個(gè)發(fā)育關(guān)鍵時(shí)期出苗-七葉期、出苗-抽雄期、出苗-乳熟期的冷害進(jìn)行動(dòng)態(tài)判識(shí)，并分析其時(shí)空演變特征，同時(shí)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法分析積溫距平與玉米實(shí)際單產(chǎn)的關(guān)系。研究結(jié)果表明：①1980-2014年間，玉米3個(gè)發(fā)育時(shí)期內(nèi)的冷害年數(shù)在7～17年之間，冷害發(fā)生對(duì)氣候變暖趨勢(shì)具有明顯的響應(yīng)；②1980-2014年間研究區(qū)玉米3個(gè)發(fā)育時(shí)期冷害的發(fā)生隨時(shí)間呈減少趨勢(shì)，1990年代中期以前為高發(fā)期，之后冷害發(fā)生頻率下降?？臻g分布上，冷害呈現(xiàn)北多南少特征，并具有群發(fā)性、區(qū)域性和局地性特點(diǎn)；③1980-2014年間，研究區(qū)玉米3個(gè)發(fā)育時(shí)期的≥10 ℃積溫距平具有16年左右的周期變化，總體表現(xiàn)為1995年以前偏冷，之后偏暖，其中玉米出苗-七葉期積溫距平存在最近幾年偏冷的趨勢(shì)；④研究區(qū)67%的站點(diǎn)≥10 ℃積溫距平與玉米實(shí)際單產(chǎn)存在顯著或極顯著的相關(guān)關(guān)系，積溫距平為100～200 ℃·d，利于玉米高產(chǎn)；⑤≥10 ℃積溫距平指標(biāo)賦予玉米冷害判識(shí)指標(biāo)生物學(xué)和農(nóng)學(xué)意義，充分表征玉米不同發(fā)育時(shí)期熱量需求與供給的關(guān)系，有效提升作物冷害判識(shí)的客觀性。

≥10 ℃積溫距平；玉米冷害；指標(biāo)；玉米單產(chǎn)

農(nóng)業(yè)與氣象息息相關(guān)。農(nóng)作物生長(zhǎng)全過(guò)程均處于自然環(huán)境下，其產(chǎn)量的形成極易受到氣象災(zāi)害等不利因素的脅迫和干擾，災(zāi)害嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致糧食產(chǎn)量大幅度下降甚至絕產(chǎn)[1]。研究指出[2]，低溫冷害是影響高緯度地區(qū)作物生產(chǎn)的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題，作為我國(guó)重要商品糧生產(chǎn)基地的東北地區(qū)，因其緯度較高，恰面臨冷害威脅。東北地區(qū)盛產(chǎn)玉米，由于熱量資源有限且變幅較大[3]，在玉米生長(zhǎng)季內(nèi)易出現(xiàn)階段性低溫，此種特殊的氣候類型不易滿足玉米正常生長(zhǎng)，從而形成低溫冷害而造成減產(chǎn)[4]。氣候變暖導(dǎo)致東北地區(qū)熱量資源顯著增加[5]，使不同熟型玉米栽培界限發(fā)生北移[6]，無(wú)形中增加了玉米低溫冷害發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，且位于最北部的黑龍江省為玉米生產(chǎn)冷害危險(xiǎn)性中高值區(qū)[7-8]，同時(shí)，氣候變暖導(dǎo)致溫帶地區(qū)的作物生長(zhǎng)季延長(zhǎng)，在未考慮可能出現(xiàn)低溫以及作物耐寒性復(fù)雜的情況下，政府鼓勵(lì)提高作物種植潛力使玉米生產(chǎn)的冷害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步加大[9]?？梢?jiàn)在氣候變化大背景下，作物對(duì)熱量的需求與區(qū)域氣候的不穩(wěn)定性之間的關(guān)系仍不可忽視，這是世界性問(wèn)題。而黑龍江省處于溫帶向寒溫帶過(guò)渡區(qū)，熱量供給與作物需求之間存在矛盾，此問(wèn)題尤為突出，因此深入探究玉米冷害及其對(duì)產(chǎn)量的影響十分必要。

1980年代，氣候變化與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關(guān)系的相關(guān)研究達(dá)到高潮期[10]，內(nèi)容多樣化，其中不乏災(zāi)害及其對(duì)農(nóng)業(yè)的影響研究，在此領(lǐng)域內(nèi)，國(guó)內(nèi)外許多專家學(xué)者對(duì)低溫冷害開(kāi)展了大量研究工作，冷害指標(biāo)、冷害監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)技術(shù)、冷害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)等方面的成果不斷涌現(xiàn)[11-16]。多年來(lái)，許多專家學(xué)者一直致力于國(guó)家氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的建立，楊霏云等經(jīng)過(guò)甄別、篩選，結(jié)合精確的計(jì)算分析和驗(yàn)證，建立了中華人民共和國(guó)氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)—玉米冷害評(píng)估技術(shù)規(guī)范(QX/T167-2012)[17]，該規(guī)范于2013年正式頒布實(shí)施，可以用于判識(shí)玉米冷害。迄今為止，采用玉米冷害評(píng)估技術(shù)規(guī)范(QX/T167-2012)[17]中的積溫距平指標(biāo)判識(shí)黑龍江省玉米冷害，并研究其與玉米產(chǎn)量關(guān)系的報(bào)道仍較少見(jiàn)。本文基于更新的氣象數(shù)據(jù)和玉米觀測(cè)資料，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，依據(jù)中華人民共和國(guó)氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，研究探索玉米冷害發(fā)生規(guī)律及其與玉米產(chǎn)量的關(guān)系，以期為黑龍江省玉米生產(chǎn)趨利避害以及種植結(jié)構(gòu)調(diào)整提供氣象參考。

1　資料和方法

1.1資料來(lái)源

黑龍江省玉米栽培區(qū)主要位于50°N以南地區(qū)，主產(chǎn)區(qū)分布在松嫩平原和三江平原，黑龍江省玉米農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站相應(yīng)設(shè)置在主產(chǎn)區(qū)內(nèi)，共有15站(表1)，本研究即選取該15站作為研究站點(diǎn)進(jìn)行分析。所用資料包括15站有觀測(cè)記錄以來(lái)至2014年玉米發(fā)育期觀測(cè)數(shù)據(jù)、1980-2014年逐日平均氣溫資料，均來(lái)自黑龍江省氣象局整編資料。15站官方玉米實(shí)際單產(chǎn)來(lái)自黑龍江省統(tǒng)計(jì)局。玉米發(fā)育期觀測(cè)資料按照中國(guó)氣象局《農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范》[18]的要求進(jìn)行，為保證資料的連續(xù)性，作物觀測(cè)保持了觀測(cè)方法的一致性，所觀測(cè)品種的熟期在研究期間基本保持一致，田間管理與當(dāng)?shù)卮筇锉３忠恢?，且耕作方式不變?/p>

表1　研究站點(diǎn)概況

1.2研究方法

1.2.1玉米冷害判識(shí)指標(biāo)

楊霏云等研究制定了中華人民共和國(guó)氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《北方春玉米冷害評(píng)估技術(shù)規(guī)范(QX/T167-2012)》[17]，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了玉米生長(zhǎng)季內(nèi)關(guān)鍵發(fā)育期冷害的動(dòng)態(tài)評(píng)估指標(biāo)，即≥10 ℃積溫距平指示冷害的指標(biāo)(表2)。參照該標(biāo)準(zhǔn)，本文將玉米發(fā)育期劃分為出苗-七葉期、出苗-抽雄期、出苗-乳熟期，采用該積溫距平指標(biāo)對(duì)玉米主要發(fā)育時(shí)期的冷害進(jìn)行動(dòng)態(tài)判識(shí)，本文中玉米各個(gè)發(fā)育期均采用中國(guó)氣象局《農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范》[18]中規(guī)定觀測(cè)的普遍發(fā)育期。在玉米出苗-七葉期，當(dāng)H<-30 ℃·d、H<-35 ℃·d、H<-40 ℃·d時(shí)，玉米早熟、中熟、晚熟品種即分別發(fā)生延遲型冷害。其它發(fā)育期類似如上判識(shí)，不再贅述，具體見(jiàn)表2。

表2　玉米出苗至乳熟期≥10 ℃活動(dòng)積溫距平

1.2.2分析方法

根據(jù)積溫學(xué)說(shuō)原理，≥10 ℃積溫距平能夠很好表征玉米出苗至各個(gè)發(fā)育期是否遭遇持續(xù)低溫的影響，其計(jì)算公式為：

(1)

本文將發(fā)生冷害的年數(shù)與資料序列總年數(shù)的比值作為低溫冷害發(fā)生頻率。利用氣候統(tǒng)計(jì)方法對(duì)所有研究站點(diǎn)逐日平均氣溫進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，以SPSSstatistics17.0處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、墨西哥帽小波分析[19]等方法，研究玉米≥10 ℃積溫距平變化特征、趨勢(shì)和周期變化。利用統(tǒng)計(jì)回歸方法分析≥10 ℃積溫距平與玉米單產(chǎn)的相關(guān)關(guān)系。

2　結(jié)果與分析

2.1冷害判識(shí)

1980-2014年間，基于≥10 ℃積溫距平指標(biāo)判識(shí)的研究區(qū)玉米出苗-七葉期冷害年數(shù)為8～17年；玉米出苗-抽雄期7～15年；玉米出苗-乳熟期7～17年。同一研究站點(diǎn)在不同發(fā)育時(shí)期、不同站點(diǎn)在同一發(fā)育時(shí)期冷害發(fā)生情況均不同。從冷害判識(shí)的情況看，冷害年主要集中于1990年代中期以前，其對(duì)氣候變暖趨勢(shì)具有明顯的響應(yīng)特征[20]，表明≥10 ℃積溫距平指標(biāo)指示玉米冷害符合實(shí)際情況。郭建平等[4]曾采用其他研究方法判識(shí)出比較有代表性的冷害年1983、1987、1989、1992年，≥10 ℃積溫距平指標(biāo)對(duì)上述年份判識(shí)效果也較好。

2.2冷害變化特征

2.2.1冷害時(shí)間分布特征

以龍江、哈爾濱、海倫、集賢站為例，該4站分別位于玉米主產(chǎn)區(qū)西部、南部、北部、東部，地理位置具有明顯的代表性(圖1)。從≥10 ℃積溫距平的變化來(lái)看，研究區(qū)1980-2014年玉米出苗-七葉期積溫距平基本呈少—多—少變化趨勢(shì)，各站1980年代至1990年代初多為負(fù)距平，且距平值與指標(biāo)閾值比較偏低較多，形成冷害；1990年代中期至21世紀(jì)初，負(fù)距平年數(shù)明顯少于前期，其中低于指標(biāo)閾值的年份較少，即形成冷害的年份較少；2010年代，負(fù)距平年數(shù)呈增加趨勢(shì)，尤其黑龍江省西南部地區(qū)表現(xiàn)明顯。從年代際變化趨勢(shì)看，玉米出苗-七葉期冷害總體呈減少趨勢(shì)，1980年代是冷害集中高發(fā)期，1990年代發(fā)生頻率下降，21世紀(jì)初，冷害發(fā)生持續(xù)偏少，但進(jìn)入2010年代，冷害的發(fā)生有回升趨勢(shì)(表3)。

圖1　1980-2014年玉米出苗-七葉期≥10 ℃積溫距平變化及與指標(biāo)閾值比較

發(fā)育期時(shí)間段/年龍江縣泰來(lái)縣海倫市青岡縣巴彥縣勃利縣集賢縣富裕出苗-七葉期1980-199025.722.95.72011.42.917.1201991-200011.48.611.48.65.717.12.911.42001-2010002.92.902.914.32.92011-20142.911.42.905.705.75.7出苗-抽雄期1980-199025.731.422.925.728.68.617.128.61991-200014.38.65.75.72.911.45.711.42001-2010002.9002.92.902011-201402.9000000出苗-乳熟期1980-199028.625.711.42025.717.122.931.41991-200011.45.714.32.908.68.614.32001-20102.9005.72.92.9002011-20142.95.7002.9002.9發(fā)育期時(shí)間段/年安達(dá)佳木斯哈爾濱肇源雙城方正五常出苗-七葉期1980-199025.7208.611.417.111.42.91991-20005.714.35.72.92.92.911.42001-201005.711.45.78.68.617.12011-201408.62.95.7000出苗-抽雄期1980-1990202.922.920202.911.41991-20008.611.45.78.60208.62001-201005.70008.602011-201402.900000出苗-乳熟期1980-1990208.622.9202014.314.31991-20008.68.65.711.45.714.311.42001-20102.98.6005.72.92.92011-20142.98.600000

圖2　龍江、勃利站代表年份≥10 ℃玉米積溫距平

1980-2014年玉米出苗-抽雄期積溫距平變化形勢(shì)基本呈少-多變化趨勢(shì)，明顯攜帶氣候變暖信息。各站1980年代至1990年代初多為負(fù)距平，且距平值與指標(biāo)閾值比較偏低較多；1990年代中期開(kāi)始，負(fù)距平年數(shù)明顯減少，冷害發(fā)生較少。從年代際變化看，玉米出苗-抽雄期冷害呈明顯減少趨勢(shì)，1980年代冷害發(fā)生頻率明顯偏高，1990年代至2010年代，冷害發(fā)生頻率持續(xù)下降(表3)。研究區(qū)玉米出苗-乳熟期積溫距平變化形勢(shì)與出苗-抽雄期變化形勢(shì)相似(表3)，此處不再贅述。

在同一站同一年內(nèi)，基于≥10 ℃積溫距平判識(shí)的玉米不同發(fā)育期的冷害具有不連續(xù)性特點(diǎn)。由圖2可見(jiàn)，龍江站1992年在玉米出苗-七葉期積溫距平低于指標(biāo)閾值，發(fā)生冷害，至抽雄期積溫距平轉(zhuǎn)為正值，反映了前期冷害被后期熱量所補(bǔ)償?shù)臏囟茸邉?shì)，而至乳熟期，熱量的累積再次偏少，積溫距平轉(zhuǎn)負(fù)并低于指標(biāo)閾值，說(shuō)明后期溫度轉(zhuǎn)低，再次發(fā)生冷害。勃利站在1996、2006年存在相同變化。同時(shí)還存在前期冷害、后期熱量補(bǔ)償充足或熱量前期夠用、后期不足發(fā)生冷害等情況，研究區(qū)大部分站點(diǎn)在部分冷害年份均存在上述類似現(xiàn)象?？梢?jiàn)，基于≥10 ℃積溫距平指標(biāo)很好反映了一年內(nèi)熱量的波動(dòng)變化，分發(fā)育時(shí)期反映了熱量供給狀況，從而可以很好評(píng)價(jià)不同時(shí)期熱量滿足的狀態(tài)，使冷害的判識(shí)更加接近實(shí)際情況，并從時(shí)間上避免了以某一段時(shí)間代替全年或以全年代替某一時(shí)間來(lái)判識(shí)冷害的弊端。

2.2.2冷害空間分布特征

從空間分布上看，由圖3可見(jiàn)，玉米冷害具有群發(fā)性特點(diǎn)，表現(xiàn)在同一年份研究區(qū)冷害普遍發(fā)生，1984年玉米出苗-乳熟期，研究區(qū)14站發(fā)生冷害，僅五常站未發(fā)生冷害，在1983、1987、1989、1992等年份，在不同的發(fā)育期內(nèi)，均有10站以上研究站點(diǎn)發(fā)生冷害。不同發(fā)育期的玉米冷害同時(shí)又表現(xiàn)出區(qū)域性、局地性特點(diǎn)，在同一年份內(nèi)各站積溫距平表現(xiàn)為不一致性，2014年在玉米出苗-七葉期龍江、哈爾濱、集賢等7站積溫距平低于指標(biāo)閾值，發(fā)生冷害，7站均位于松嫩平原西南部和三江平原北部，呈現(xiàn)區(qū)域性；1994年在玉米出苗-抽雄期，僅龍江、富裕、方正、勃利、集賢5站出現(xiàn)冷害，在玉米主產(chǎn)區(qū)呈分散性點(diǎn)狀分布，表現(xiàn)為局地性，尤其在1990年代中期以后，多數(shù)年份不足5站發(fā)生冷害，呈現(xiàn)顯著的局地性。

圖3　1980-2014年研究區(qū)各年發(fā)生冷害站數(shù)

圖4給出了1980-2014年研究區(qū)各站發(fā)生冷害年數(shù)的變化趨勢(shì)，圖中橫坐標(biāo)研究站點(diǎn)按照緯度高低嚴(yán)格排列，從左至右站點(diǎn)的緯度度數(shù)逐漸降低。從圖4可見(jiàn)，研究區(qū)各站玉米各發(fā)育期的冷害年數(shù)由高緯度向低緯度地區(qū)呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，即存在北多南少的特征，在玉米各發(fā)育時(shí)期，偏北地區(qū)發(fā)生冷害年數(shù)多在11年以上，偏南地區(qū)不足11年。此種趨勢(shì)與已有研究成果一致[4]。

圖4　1980-2014年研究區(qū)各站發(fā)生冷害年數(shù)

2.3積溫距平周期變化

本研究采用墨西哥帽小波分析方法，對(duì)玉米出苗-七葉期、玉米出苗-抽雄期、玉米出苗-乳熟期的各發(fā)育期研究區(qū)的≥10 ℃平均積溫距平進(jìn)行周期變化分析。圖5中正等值線用實(shí)線表示，代表積溫距平為正，負(fù)等值線用虛線表示，代表積溫距平為負(fù)。由圖5可見(jiàn)，研究區(qū)1980-2014

圖5　研究區(qū)玉米出苗-七葉期、出苗-抽雄期、出苗-乳熟期積溫距平小波變換圖

年玉米出苗-七葉期、出苗-抽雄期、出苗-乳熟期積溫距平存在明顯的周期變化。由圖5a可見(jiàn)，在15～20年時(shí)間尺度上，玉米出苗-七葉期積溫距平周期震蕩表現(xiàn)為明顯的低→高2個(gè)變化過(guò)程，1995年以前偏冷，之后為偏暖期。在小尺度上，2～5年左右的周期振蕩也很顯著。最近幾年的積溫距平變化，從小尺度周期來(lái)看，處于偏冷期。由圖5b、圖5c可見(jiàn)，在15～20年時(shí)間尺度上，玉米出苗-抽雄期、出苗-乳熟期積溫距平變化一致，經(jīng)歷了低→高2個(gè)變化階段，1995年以前偏冷，之后持續(xù)偏暖。從積溫距平序列中存在的主要周期來(lái)看，圖6中積溫距平小波方差均有1個(gè)峰值，對(duì)應(yīng)的時(shí)間尺度均為16年，說(shuō)明在1980-2014年整個(gè)時(shí)間域內(nèi)，玉米出苗-七葉期、出苗-抽雄期、出苗-乳熟期積溫距平16年左右的周期震蕩最強(qiáng)，為積溫距平變化的主要周期。

2.4積溫距平與玉米實(shí)際單產(chǎn)的關(guān)系

本文以泰來(lái)站為例，分析≥10 ℃積溫距平與玉米官方實(shí)際單產(chǎn)的震蕩趨勢(shì)。選取接近玉米全生育期的出苗-乳熟期分析，由圖7可見(jiàn)，泰來(lái)站1980-2014年出苗-乳熟期≥10 ℃積溫距平變化與玉米單產(chǎn)變化具有高度的一致性，二者同步震蕩，可見(jiàn)產(chǎn)量高低變化對(duì)≥10 ℃積溫距平具有一定響應(yīng)，當(dāng)積溫距平為負(fù)值且低于指標(biāo)閾值即發(fā)生冷害時(shí)，玉米產(chǎn)量表現(xiàn)為偏低水平，這從一定程度上印證了冷害對(duì)玉米產(chǎn)量作用的負(fù)效應(yīng)。進(jìn)一步分析二者關(guān)系，利用研究區(qū)玉米官方實(shí)際單產(chǎn)資料，考慮溫度變化對(duì)玉米產(chǎn)量的影響特點(diǎn)，采用曲線估計(jì)的二次項(xiàng)回歸方法建立玉米出苗-乳熟期積溫距平與玉米實(shí)際單產(chǎn)的相關(guān)關(guān)系，結(jié)果表明，研究區(qū)67%的站點(diǎn)玉米出苗-乳熟期≥10 ℃積溫距平與玉米實(shí)際單產(chǎn)具有顯著或極顯著的相關(guān)關(guān)系(P<0.05或P<0.01)，可見(jiàn)溫度適宜與否對(duì)玉米產(chǎn)量的形成具有重要影響，溫度極低或極高均對(duì)玉米增產(chǎn)不利(表4)。

圖7　泰來(lái)站1980-2014年玉米出苗-乳熟期積溫距平及產(chǎn)量變化

由圖8可見(jiàn)(以龍江、集賢站為例，其它研究站點(diǎn)圖略)，玉米實(shí)際單產(chǎn)隨積溫距平呈“拋物線”型變化，隨著積溫距平的升高，玉米實(shí)際單產(chǎn)也隨之升高，當(dāng)達(dá)到峰值后，玉米實(shí)際單產(chǎn)隨積溫距平的升高而下降，此種趨勢(shì)符合溫度對(duì)產(chǎn)量影響的變化規(guī)律，與陳立亭等[3]的研究成果一致。從圖中可以看出，當(dāng)≥10 ℃積溫距平即積溫比常年值偏高100～200 ℃·d左右時(shí)，玉米實(shí)際單產(chǎn)達(dá)到最高，說(shuō)明充裕的熱量利于玉米獲得高產(chǎn)。

表4　研究區(qū)玉米出苗-乳熟積溫距平與玉米實(shí)際單產(chǎn)的相關(guān)關(guān)系

注：*和**分別為通過(guò)0.05和0.01顯著性檢驗(yàn)

圖8　代表站積溫距平與玉米實(shí)際單產(chǎn)的曲線變化

3　結(jié)論與討論

(1)≥10 ℃積溫距平指標(biāo)與玉米發(fā)育期相結(jié)合，賦予了玉米冷害判識(shí)指標(biāo)的生物學(xué)和農(nóng)學(xué)意義，將氣象條件狀況和作物生育需求巧妙結(jié)合，提升了作物冷害判識(shí)的客觀性和適用性。

(2)1980-2014年間，基于≥10 ℃積溫距平指標(biāo)判識(shí)的玉米不同發(fā)育期冷害年數(shù)總體為7～17年，冷害發(fā)生對(duì)氣候變暖趨勢(shì)具有明顯的響應(yīng)，表征≥10 ℃積溫距平指標(biāo)判識(shí)冷害與實(shí)際情況相符。

(3)1980-2014年研究區(qū)玉米不同發(fā)育期冷害的發(fā)生隨時(shí)間呈減少趨勢(shì)，1980年代是冷害集中高發(fā)期，1990年代發(fā)生頻率下降，21世紀(jì)初，冷害持續(xù)偏少，進(jìn)入2010年代，冷害的發(fā)生呈現(xiàn)回升趨勢(shì)。在同一年份內(nèi)，基于≥10 ℃積溫距平動(dòng)態(tài)判識(shí)的不同發(fā)育期冷害具有不連續(xù)性特點(diǎn)，充分表征了積溫距平指標(biāo)能夠很好反映一年內(nèi)熱量的波動(dòng)變化，分發(fā)育時(shí)期反映熱量供給狀況，進(jìn)而可以客觀評(píng)價(jià)熱量滿足狀態(tài)，并從時(shí)間上避免了以某段時(shí)間代替全年或以全年代替某段時(shí)間來(lái)判識(shí)冷害的弊端。空間分布上，冷害呈北多南少趨勢(shì)，同時(shí)具有群發(fā)性、區(qū)域性和局地性特點(diǎn)。

(4)1980-2014年間，研究區(qū)玉米出苗-七葉期、出苗-抽雄期、出苗-乳熟期≥10 ℃積溫距平具有明顯的周期變化，各發(fā)育期積溫距平均存在16年左右的主要周期，表現(xiàn)為1995年以前偏冷、之后偏暖，但玉米出苗-七葉期積溫距平嵌套2～5年的小尺度周期，且存在最近幾年偏冷的趨勢(shì)。黑龍江省玉米出苗-七葉期處于后春-初夏期間，由此可見(jiàn)，≥10 ℃積溫距平指標(biāo)客觀、準(zhǔn)確地體現(xiàn)了春季氣溫變化明顯、夏季氣溫變化相對(duì)穩(wěn)定的氣候變暖趨勢(shì)，這與丁一匯等[21]、姜麗霞等[22]的研究成果一致。

(5)研究區(qū)67%的站點(diǎn)≥10 ℃積溫距平與玉米實(shí)際單產(chǎn)存在顯著或極顯著的相關(guān)關(guān)系(P<0.05或P<0.01)，表明溫度適宜與否對(duì)玉米產(chǎn)量的形成具有重要影響，≥10 ℃積溫距平為100～200 ℃·d，利于玉米高產(chǎn)。

(6)2016年中共中央1號(hào)文件已將 “深入推進(jìn)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整”列為一項(xiàng)重要工作內(nèi)容。目前在氣候變化影響下，雖熱量資源增加，但同時(shí)災(zāi)害頻發(fā)，程度呈加重趨勢(shì)[1]，因此，發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)應(yīng)根據(jù)作物生育特性及其對(duì)氣象條件的需求，充分考慮區(qū)域氣候資源以及區(qū)域性災(zāi)害問(wèn)題，對(duì)作物種植格局進(jìn)行長(zhǎng)遠(yuǎn)的規(guī)劃布署和調(diào)整，做到趨利避害、合理高效利用氣候資源。

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A Study on Dynamic Assessment of Maize Cold Damage and Relationship between Active Accumulated Temperature Anomaly ≥10℃ and Maize Yield

DU Chunying, JIANG Lixia, ZHU Haixia, GONG Lijuan and QU Huihui

(HeilongjiangProvinceInstituteofMeteorologicalScience,Harbin150030,China)

Basedontheobservationdatafrom15agro-meteorologicalstationsfrom1980to2014inHeilongjiangprovince，Byusingoftheactiveaccumulatedtemperatureanomaly≥10 ℃indexforassessmentofcolddamagetomaizeinNorthernChina,thispaperestimatedtheoccuranceofmaizecloddamageduringseedingemergenceandsevenleavesperiod,duringseedingemergenceandtasselingperiod,duringseedingemergenceandmilkymaturityperiod,andthetemporalandspatialdistributionofcolddamagewereanalyzed.Thispaperinvestigatedtherelationshipbetweenactiveaccumulatedtemperatureanomaly≥10 ℃andmaizeyield.Theresultsshowedthatthesumofmaizecolddamageyearisfrom7to17inthethreecriticaldevelopmentperiodduring1971to2014，andtheoccuranceofcolddamageisconsistentwithclimatewarmingtrend.Thefrequencyofcolddamageyeardecreasedanditsappearancewashighfrom1980’stothemiddle1990’s.Inwholestudyarea,thefrequencyofcolddamageyearinNorthwashigherthanthatinSouthareas,andtheoccuranceofcolddamageshowedtheclustering,regionalandlocalcharacteristics.From1980to2014,theperiodofactiveaccumulatedtemperatureanomaly≥10 ℃wasabout16yearsinalargescale,andthetemperaturewaslowbefore1995anditwaswarmingafter1995,butduringseedingemergenceandsevenleavesperiod,ithadbeencoldintherecentyearsinasmallscale.Correlationbetweenactiveaccumulatedtemperatureanomaly≥10 ℃andmaizeyieldwassignificantinagriculturalmeteorologicalstationfrom67%stations，activeaccumulatedtemperatureanomaly≥10 ℃was100～200 ℃·dwhichwasfavorabletomaizeyield.Activeaccumulatedtemperatureanomaly≥10 ℃indicatedthebiologyandagronomymeaningofmaizecolddamageindex,itshowedtherelationofheatsupplyanddemand,whichimprovedtheobjectivityofassessmentofcolddamagetomaize.

activeaccumulatedtemperatureanomaly≥10 ℃;maizecolddamage;index;maizeyield

2016-04-21

2016-06-03

公益性行業(yè)(氣象)科研專項(xiàng)(GYHY201206018)；中國(guó)氣象局氣候變化專項(xiàng)(CCSF201606)；中國(guó)氣象局核心業(yè)務(wù)發(fā)展專項(xiàng)(CMAHX20160205)

杜春英(1964-)，女，吉林扶余人，碩士，高級(jí)工程師，主要從事應(yīng)用氣象和氣候資源的相關(guān)研究.

E-mail: duchunying880@sohu.com

姜麗霞(1972-)，女，吉林德惠人，碩士，高級(jí)工程師，主要從事應(yīng)用氣象和氣候變化的相關(guān)研究.

E-mail:hljjlx@163.com

X43；S166

A

1000-811X(2016)04-0042-07

10.3969/j.issn.1000-811X.2016.04.008

杜春英，姜麗霞，朱海霞，等. 基于積溫距平的玉米冷害動(dòng)態(tài)評(píng)估及其與玉米產(chǎn)量的關(guān)系[J]. 災(zāi)害學(xué)，2016，31(4)：42-48. [DU Chunying，JIANG Lixia，ZHU Haixia，et al. A Study on Dynamic Assessment of Maize Cold Damage and Relationship between Active Accumulated Temperature Anomaly ≥10 ℃ and Maize Yield[J]. Journal of Catastrophology，2016，31(4)：42-48. doi: 10.3969/j.issn.1000-811X.2016.04.008.]