馬春平 趙博宇

（香河縣氣象局 河北 香河 065400）

農(nóng)業(yè)是以露天生產(chǎn)為主的高風(fēng)險(xiǎn)性產(chǎn)業(yè)，中國(guó)又是世界上易災(zāi)、多災(zāi)與災(zāi)情嚴(yán)重的國(guó)家。嚴(yán)重的災(zāi)害給人類社會(huì)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，特別是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)巨大的損失。在我國(guó)自然災(zāi)害災(zāi)情構(gòu)成中，農(nóng)業(yè)災(zāi)情是最重要的，作物又是最主要的承災(zāi)體。冬小麥?zhǔn)抢确皇兄匾募Z食作物，每年凍害都會(huì)給冬小麥生長(zhǎng)帶來(lái)不同程度影響。

冬小麥低溫凍害一直是國(guó)內(nèi)外研究的一個(gè)重要方面，這主要是由冬小麥生長(zhǎng)季的氣候特點(diǎn)所決定的。國(guó)內(nèi)在20世紀(jì)50年代初期北方出現(xiàn)了嚴(yán)重的冬小麥霜凍害，此后持續(xù)到80年代。有關(guān)研究主要集中在凍害指標(biāo)、發(fā)生類型及對(duì)策，如80年代，于玲分析了河北省冬小麥的凍害指標(biāo)。20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著氣候變暖、氣溫升高，低溫凍害有所減少，但并沒(méi)有消失，相反，其發(fā)生后影響更加嚴(yán)重。馮玉香等對(duì)我國(guó)冬小麥發(fā)生霜凍害的生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)段、最低氣溫、地區(qū)分布規(guī)律和變化趨勢(shì)進(jìn)行了研究，2000年馮玉香等利用人工霜箱控制試驗(yàn)研究了冬小麥拔節(jié)后霜凍害與葉溫的關(guān)系；李茂松等對(duì)2004～2005年黃淮海地區(qū)冬小麥凍害成因進(jìn)行了分析；巴特爾·巴克、鄭大瑋等采用運(yùn)籌學(xué)決策樹(shù)法建立了北京地區(qū)冬小麥凍害預(yù)報(bào)系；王永華等對(duì)冬小麥凍害類型、凍害致死原因進(jìn)行了分析。李晴、代立芹等對(duì)河北省冬小麥冬季不同類型凍害氣候指標(biāo)、發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)、變化進(jìn)行了分析，與災(zāi)害管理要求相比，這些研究仍然處于風(fēng)險(xiǎn)分析的起步階段，還有許多工作要進(jìn)一步探索。

在氣候變暖背景下，近45年華北地區(qū)年平均氣溫呈明顯上升趨勢(shì)，增溫速率為0.22℃/10 a，且冬季氣溫升高最為明顯，但由于氣候要素波動(dòng)變率增大而導(dǎo)致極端天氣氣候事件也不斷增加和增強(qiáng)(第二次氣候變化國(guó)家評(píng)估報(bào)告編寫(xiě)委員會(huì)，2011)，就廊坊地區(qū)來(lái)看，階段性低溫仍然存在，例如2000年的三河、2005年的文安，冬季出現(xiàn)異常低溫造成冬小麥等越冬作物發(fā)生嚴(yán)重凍害，損失慘重。因此，開(kāi)展廊坊地區(qū)冬小麥干旱和低溫凍害的時(shí)空分布具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，以期為災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警與防御提供支持。

1 研究區(qū)概況

廊坊市位于河北省中部偏東，地處中緯度地帶，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，全市年平均日照時(shí)數(shù)在2 660 h左右，光熱條件可滿足冬小麥生長(zhǎng)需求；年平均降水量為554.9 mm，降水季節(jié)分布不均，6～8月降水量一般可達(dá)全年總降水量的70%～80%。

2 材料與方法

2.1 資料來(lái)源。數(shù)據(jù)來(lái)自1981～2017年廊坊地區(qū)9個(gè)氣象站資料，霸州市、三河市農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站資料，中國(guó)氣象災(zāi)害大典(河北卷)。

2.2 凍害指標(biāo)及檢驗(yàn)

2.2.1 凍害種類。一般情況下，冬小麥冬季凍害主要包括3種類型：初冬劇烈降溫型、冬季長(zhǎng)寒型、融凍型。初冬劇烈降溫型凍害指麥苗停止生長(zhǎng)前后因氣溫驟然大幅度下降而發(fā)生的凍害，常發(fā)生在冬小麥抗寒鍛煉尚不充分、抗寒能力還比較弱的時(shí)候；冬季長(zhǎng)寒型凍害指冬季持續(xù)嚴(yán)寒造成的冬小麥?zhǔn)軆霈F(xiàn)象；融凍型凍害指冬小麥越冬休眠期或未完全解除休眠狀態(tài)時(shí)，氣溫回暖，冬小麥生長(zhǎng)錐萌動(dòng)生長(zhǎng)，抗寒能力下降，再遇凍融交替或冷暖驟變，造成冬小麥?zhǔn)軆觥?/p>

2.2.2 凍害檢驗(yàn)指標(biāo)。根據(jù)災(zāi)害數(shù)據(jù)分析，廊坊市冬小麥冬季凍害以冬季長(zhǎng)寒型為主，但有極個(gè)別年份因氣溫回暖后又劇烈降溫引起融凍型凍害。根據(jù)各類型凍害成因，結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)凍害影響因子。冬季長(zhǎng)寒型凍害，統(tǒng)計(jì)了越冬期天數(shù)(日平均氣溫＜0℃天數(shù))、平均氣溫、日最低氣溫低于某一界限溫度的天數(shù)及其累積負(fù)積溫(分別計(jì)算了日最低氣溫在-12℃以下的天數(shù)及其累積負(fù)積溫)；融凍型凍害，統(tǒng)計(jì)了越冬期異常溫度波動(dòng)，主要指氣溫回升到0℃以上后又遇強(qiáng)低溫的過(guò)程，統(tǒng)計(jì)了期間日平均氣溫＞0℃的天數(shù)，高溫過(guò)后降溫幅度、過(guò)程最低氣溫等。

2.2.3 凍害檢驗(yàn)方法。采用秩和檢驗(yàn)法進(jìn)行凍害因子篩選，依據(jù)Bayes判別準(zhǔn)則，以誤判率最低為標(biāo)準(zhǔn)，以關(guān)鍵氣象因子作為單獨(dú)因子，進(jìn)行單因子判別，如果某指標(biāo)的值完全將凍害發(fā)生年與不發(fā)生年兩類情況分開(kāi)，則確定其為最佳臨界指標(biāo)值；若不能完全分開(kāi)，則以誤判率最低時(shí)的界限值作為最佳臨界指標(biāo)值，最終確定冬季凍害指標(biāo)和最佳指標(biāo)臨界值，如表1，確定了指標(biāo)臨界值，利用三河觀測(cè)站1981～2017年觀測(cè)的冬小麥凍害和非凍害年份對(duì)指標(biāo)進(jìn)行回代檢驗(yàn)，誤判率均在8%以下，可滿足業(yè)務(wù)化應(yīng)用的需要。

表1 冬季凍害指標(biāo)

3 結(jié)果與分析

3.1 冬小麥凍害的時(shí)間變化特征

3.1.1 冬小麥凍害發(fā)生總站點(diǎn)數(shù)的年際變化。不同類型凍害發(fā)生站點(diǎn)數(shù)在很大程度上代表了該類型凍害的發(fā)生面積，統(tǒng)計(jì)歷年麥區(qū)農(nóng)氣觀測(cè)站達(dá)到各類型凍害指標(biāo)的站點(diǎn)數(shù)。結(jié)果顯示，20世紀(jì)80年代前中期凍害發(fā)生站點(diǎn)數(shù)較多，90年代凍害發(fā)生站點(diǎn)數(shù)較少，20世紀(jì)初期凍害發(fā)生站點(diǎn)數(shù)增多，2005年以后，凍害發(fā)生站點(diǎn)數(shù)又有減少趨勢(shì)(見(jiàn)圖1)；年際變化呈顯著下降趨勢(shì)。

圖1 1981～2017年冬小麥凍害發(fā)生總站點(diǎn)數(shù)的年際變化曲線

圖2 1981～2017年各類型冬小麥凍害發(fā)生總站點(diǎn)數(shù)的年際變化曲線

3.1.2 各類型凍害發(fā)生次數(shù)差異。由于年際間各類型凍害發(fā)生次數(shù)存在差異，因此又分析了各類型凍害的時(shí)間變化規(guī)律(見(jiàn)圖2)。結(jié)果表明，長(zhǎng)寒型凍害發(fā)生站數(shù)呈顯著下降趨勢(shì)，且1990年以前，長(zhǎng)寒型凍害發(fā)生站點(diǎn)數(shù)較多，之后明顯減少，但1999/2000、2004/2005年度，長(zhǎng)寒型凍害站點(diǎn)數(shù)急劇增加。融凍型凍害發(fā)生站點(diǎn)數(shù)只出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代，但2016年由于氣溫變化劇烈，又開(kāi)始出現(xiàn)。

3.2 冬小麥凍害的空間分布特征。凍害是否發(fā)生受氣候條件、冬小麥品種抗寒能力、越冬期土壤水分狀況、苗情、農(nóng)業(yè)管理狀況等多種因素共同影響，1981～2017年各站點(diǎn)不同類型凍害發(fā)生年數(shù)見(jiàn)圖3。長(zhǎng)寒型凍害多發(fā)于固安、永清，其次為三河、霸州、香河、大城，大廠、文安為低發(fā)區(qū)?？傮w上呈現(xiàn)西多東少的特征。融凍型凍害以大城為高發(fā)區(qū)，其次為固安、三河，總體上呈現(xiàn)南多北少的特征。資料統(tǒng)計(jì)分析表明，越冬期間出現(xiàn)異常高溫現(xiàn)象，日平均氣溫回升到0℃以上持續(xù)天數(shù)呈現(xiàn)由北向南逐漸增多的現(xiàn)象，南部地區(qū)雖然氣溫較高，但波動(dòng)幅度相對(duì)較大，因此，融凍型凍害發(fā)生年數(shù)相對(duì)較多。

圖3a 1981～2017年長(zhǎng)寒型 凍害發(fā)生年數(shù)分布

圖3b 1981～2017年融凍型 凍害發(fā)生年數(shù)分布

3.3 冬小麥凍害防御對(duì)策。影響冬小麥凍害發(fā)生的原因較多，總結(jié)其主要原因有品種、氣候、播種深度、耕作質(zhì)量、土壤水分狀況、田間管理等方面。

3.3.1選取優(yōu)良品種。選用抗寒耐凍品種，不僅要考慮高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)，還要考慮品種自身抗逆性的強(qiáng)弱，特別是抗寒性的強(qiáng)弱，確保冬小麥穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。

3.3.2 培育壯苗。適時(shí)適量播種、合理運(yùn)籌肥水等綜合配套技術(shù)，保證麥苗正常生長(zhǎng)，形成冬前壯苗，壯苗是麥苗安全越冬的基礎(chǔ)，也是冬小麥高產(chǎn)和防災(zāi)的重要措施。

3.3.3 采取措施防凍害。冬季來(lái)臨前，采取冬灌、麥田覆蓋糠草等保溫保墑措施，緩和地溫的劇烈變化，防止凍害死苗。

4 討論

本研究?jī)H從導(dǎo)致凍害發(fā)生的溫度致災(zāi)因子直接因素出發(fā)，分析了廊坊地區(qū)冬小麥冬季凍害的時(shí)空變化特征，實(shí)際生產(chǎn)中，冬小麥抗低溫能力不僅受氣候條件、品種、抗寒鍛煉強(qiáng)度等因素影響，還與播種深度、土壤墑情、苗情、冬季積雪覆蓋的厚度等多種因素有重要關(guān)系，受資料限制，分析廊坊地區(qū)冬小麥冬季凍害氣候指標(biāo)時(shí)影響因素考慮的不是很全面；指標(biāo)在應(yīng)用過(guò)程中，判斷冬小麥?zhǔn)欠袷軆鰰r(shí)還存在一些不足，還需今后進(jìn)一步完善補(bǔ)充，綜合考慮多影響因子進(jìn)行凍害指標(biāo)研究。