李 巖,薛凌英,鄭東旗,吳振海

(1.福州市氣象局，福建 福州 350008；2.長(zhǎng)樂(lè)市氣象局，福建 長(zhǎng)樂(lè) 350200；3.福州農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站，福建 福州 350014)

長(zhǎng)樂(lè)市馬鈴薯低溫災(zāi)害時(shí)間分布特征及其預(yù)警方法

李 巖1,薛凌英2,鄭東旗1,吳振海3

(1.福州市氣象局，福建 福州 350008；2.長(zhǎng)樂(lè)市氣象局，福建 長(zhǎng)樂(lè) 350200；3.福州農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站，福建 福州 350014)

通過(guò)設(shè)置田間與氣象臺(tái)站對(duì)比氣象觀測(cè)，對(duì)長(zhǎng)樂(lè)市冷空氣過(guò)境后的晴冷天氣(易發(fā)生霜凍天氣)的極端最低氣溫進(jìn)行差值訂正，將田間寒、凍害氣象指標(biāo)訂正為氣象臺(tái)站預(yù)警閾值指標(biāo)，提出預(yù)警方法。并采用福建省長(zhǎng)樂(lè)市氣象站近30年的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)(1982-2011年)分析馬鈴薯寒、凍害時(shí)間分布特征，總結(jié)避凍栽培策略。

馬鈴薯; 低溫災(zāi)害; 氣候指標(biāo); 時(shí)間分布特征; 氣象預(yù)警

馬鈴薯(SolanumtuberosumL)又名土豆、山藥蛋、洋芋，起源于拉丁美洲秘魯和玻利維亞等國(guó)的安第斯山脈高原地區(qū)[1]，性喜冷涼、晝夜溫差大的氣候條件，莖葉生長(zhǎng)期喜長(zhǎng)日照，塊莖發(fā)育期喜短日照[1]。馬鈴薯芽生長(zhǎng)最適溫度為13-18 ℃，播種后在地下10 cm，地溫10-12 ℃時(shí)可順利出苗；莖葉生長(zhǎng)最適溫度為17-21 ℃，<7 ℃或>42 ℃時(shí)停止生長(zhǎng)；塊莖形成和生長(zhǎng)發(fā)育最適溫度為17-19 ℃，<2 ℃或>29 ℃時(shí)停止生長(zhǎng)，晝夜溫差越大，對(duì)塊莖生長(zhǎng)越有利[1]。播種早的馬鈴薯出苗后常遇晚霜，一般氣溫降到-0.8 ℃時(shí)幼苗即受寒害，降到-2 ℃時(shí)即受凍害，部分莖葉枯死、變黑，但氣溫回升后還能從節(jié)部發(fā)出新的莖葉，繼續(xù)生長(zhǎng)。氣溫在-1.5 ℃時(shí)莖部受凍害，-3 ℃時(shí)莖葉全部枯死[2]。馬鈴薯受凍后，植株長(zhǎng)勢(shì)不齊，側(cè)枝細(xì)、多，容易被病菌感染，直接影響產(chǎn)量。

馬鈴薯在閩東南沿海地區(qū)多作為冬種作物栽培，福建省是南方冬作馬鈴薯的優(yōu)勢(shì)區(qū)和主產(chǎn)區(qū)[3]。冬季低溫凍害是影響福建省馬鈴薯栽培的主要?dú)庀鬄?zāi)害之一。長(zhǎng)樂(lè)市地處福建東南沿海，馬鈴薯是當(dāng)?shù)刂饕N作物之一，常年種植面積2500-3000 hm2[4]。個(gè)別年份長(zhǎng)樂(lè)市馬鈴薯在1月份前后會(huì)遇到低溫霜凍，造成植株凍傷，甚至凍死，因而要做好防低溫凍害的準(zhǔn)備[5]。據(jù)長(zhǎng)樂(lè)市農(nóng)業(yè)局調(diào)查，2004-2005年冬季，長(zhǎng)樂(lè)市馬鈴薯因凍受災(zāi)面積達(dá)近千公頃，造成極大經(jīng)濟(jì)損失。

馬鈴薯幼苗期易遭受霜凍危害，合理安排播種期，調(diào)節(jié)出苗期是避凍栽培的主要措施。 統(tǒng)計(jì)近3年田間觀測(cè)記錄，長(zhǎng)樂(lè)市馬鈴薯播種至出苗一般為34 d左右。本文研究了長(zhǎng)樂(lè)市冬種馬鈴薯凍害氣候風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)間分布特征，總結(jié)避凍栽培策略，并提出預(yù)警方法，以期為馬鈴薯大田生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

觀測(cè)地設(shè)在長(zhǎng)樂(lè)市古槐鎮(zhèn)主要種植基地。該地與長(zhǎng)樂(lè)市氣象觀測(cè)站直線距離約20 km，地勢(shì)平坦，地塊約100 hm2，作物以馬鈴薯為主。

小氣候觀測(cè)儀器采用美國(guó)AVALON公司生產(chǎn)的AR5型自動(dòng)小氣候觀測(cè)儀。為便于與氣象臺(tái)站歷史氣候觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，于馬鈴薯種植地塊內(nèi)安裝標(biāo)準(zhǔn)百葉箱，于百葉箱內(nèi)安裝空氣溫濕度探頭(距地面1.5 m)，于地表上方30 cm處(馬鈴薯冠層)安裝空氣溫度探頭，每小時(shí)(整點(diǎn))采集次數(shù)據(jù)。

1.2 方法

1.2.1 寒、凍害指標(biāo)的訂正 受地形因素影響，田間氣象要素與附近氣象臺(tái)站間存在一定差異，無(wú)法直接從氣象臺(tái)站獲取氣象觀測(cè)資料。福建省多山且地形復(fù)雜多樣，無(wú)常年氣象觀測(cè)地區(qū)的氣象資料無(wú)法象平原地區(qū)采用簡(jiǎn)單的內(nèi)插、外延法推算。一般在一年中的某些月份或季節(jié)進(jìn)行一段短時(shí)期的觀測(cè)，并根據(jù)觀測(cè)數(shù)列設(shè)法延長(zhǎng)為“正?！睌?shù)列，得出小氣候的“正常”特征[6]。極端最低溫度多出現(xiàn)在冬季強(qiáng)寒潮過(guò)境后高氣壓控制下的平穩(wěn)晴天。根據(jù)冬季觀測(cè)資料尋找在平穩(wěn)(風(fēng)小)晴天野外測(cè)點(diǎn)最低溫度與附近氣象站最低溫度的回歸關(guān)系或相關(guān)曲線，并結(jié)合氣象站的極端最低溫度推出觀測(cè)點(diǎn)的極端最低溫度。因田間與氣象站地形、海拔高度基本相近，加之田間觀測(cè)時(shí)間短、樣本數(shù)少，本文僅采用簡(jiǎn)單的差值訂正法對(duì)凍害指標(biāo)進(jìn)行訂正。具體方法為：挑選冷空氣過(guò)境后的晴冷天氣(易發(fā)生霜凍天氣)，計(jì)算田間與氣象臺(tái)站最低氣溫的差值，因在凍害預(yù)警工作中，最大差值更值得關(guān)注，故選取3次最大差值取平均為近似差值訂正數(shù)據(jù)[7]。由此，將田間寒、凍害氣象指標(biāo)訂正為氣象臺(tái)站預(yù)警閾值指標(biāo)。

1.2.2 數(shù)據(jù)分析及處理 福州冬種馬鈴薯主要生長(zhǎng)季在11月到次年5月，而馬鈴薯凍害一般發(fā)生在12月到次年3月。因此，本研究重點(diǎn)考察和分析這一階段的凍害發(fā)生規(guī)律。采用長(zhǎng)樂(lè)市氣象站氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。寒、凍害風(fēng)險(xiǎn)頻率的計(jì)算方法為自考察時(shí)間點(diǎn)之后出現(xiàn)次數(shù)與考察年份數(shù)之比。

式中，Pi表示第i旬寒、凍害風(fēng)險(xiǎn)頻率；i=1表示12月上旬，i=2表示12月中旬，i=3表示12月下旬，以此類推，i=12表示次年3月下旬；j=1表示1982年，j=2表示1983年，以此類推，j=30表示2011年；Tij=0表示旬內(nèi)未出現(xiàn)極端最低氣溫小于閾值氣溫，Tij=1表示旬內(nèi)出現(xiàn)極端最低氣溫小于或等于閾值氣溫。

寒、凍害結(jié)束時(shí)間指在80%保證率下，寒、凍害最后出現(xiàn)的時(shí)間，即在此時(shí)間點(diǎn)之后有80%的年份不會(huì)發(fā)生寒、凍害。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯寒、凍害氣象預(yù)警閾值指標(biāo)的確定

分析觀測(cè)數(shù)據(jù)可知，在冬季強(qiáng)寒潮過(guò)境后高氣壓控制下平穩(wěn)的晴冷天氣條件，長(zhǎng)樂(lè)氣象站百葉箱與田間馬鈴薯冠層日最低氣溫近似差值為3.0 ℃。根據(jù)文獻(xiàn)[2]，并結(jié)合田間調(diào)查，擬定田間冠層氣溫降到-0.8 ℃作為寒害指標(biāo)，-1.5 ℃作為輕度凍害指標(biāo)，-2.0 ℃作為中度凍害指標(biāo)，-3.0 ℃作為嚴(yán)重凍害指標(biāo)。由此推定，臺(tái)站馬鈴薯寒害預(yù)報(bào)閾值指標(biāo)為2.2 ℃，考慮到實(shí)際誤差因素?cái)M定馬鈴薯寒害預(yù)報(bào)閾值指標(biāo)為2.5 ℃，輕度、中度、嚴(yán)重凍害預(yù)報(bào)閾值指標(biāo)分別為1.5、1.0 、0.0 ℃。

2.2 馬鈴薯寒害風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)間分布特征

分析長(zhǎng)樂(lè)市氣象站1982-2011年氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，以2.5 ℃(臺(tái)站日最低氣溫)為馬鈴薯寒害預(yù)報(bào)閾值指標(biāo)，其寒害風(fēng)險(xiǎn)由12月上旬至次年3月中旬遞減(圖1)。播種過(guò)早，將遭遇高寒害風(fēng)險(xiǎn)。12月上、中旬出苗，其寒害風(fēng)險(xiǎn)頻率高達(dá)每年1.00次；1月下旬出苗，寒害風(fēng)險(xiǎn)頻率每年0.40次以上；2月中旬以后出苗，寒害風(fēng)險(xiǎn)頻率降至每年0.20次以下。

圖1 馬鈴薯寒害風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)間分布特征Fig.1 Temporal characteristics of freezing hazards in potato

2.3 馬鈴薯輕度凍害風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)間分布特征

分析長(zhǎng)樂(lè)市氣象站1982-2011年氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，以1.5 ℃(臺(tái)站最低氣溫)為馬鈴薯輕度凍害預(yù)報(bào)閾值指標(biāo)，其輕度凍害風(fēng)險(xiǎn)由12月上旬至次年3月中旬遞減(圖2)。播種過(guò)早，將遭遇高凍害風(fēng)險(xiǎn)。于12月上、中旬出苗，其凍害風(fēng)險(xiǎn)頻率高達(dá)每年0.45次；1月中旬出苗，凍害風(fēng)險(xiǎn)頻率仍達(dá)每年0.20次；1月下旬以后出苗，凍害風(fēng)險(xiǎn)頻率降至每年0.20次以下；2月上旬以后出苗，凍害風(fēng)險(xiǎn)頻率可降至每年0.10次以下。

圖2 馬鈴薯輕度凍害風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)間分布特征Fig.2 Temporal characteristics of mild freezing hazards in potato

2.4 馬鈴薯中度凍害風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)間分布特征

分析長(zhǎng)樂(lè)市氣象站1982-2011年氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，以1.0 ℃(臺(tái)站最低氣溫)為馬鈴薯中度凍害預(yù)報(bào)閾值指標(biāo)，其凍害風(fēng)險(xiǎn)由12月上旬至次年3月中旬遞減(圖3)。播種過(guò)早，遭遇凍害風(fēng)險(xiǎn)越高。12月上、中旬出苗，其凍害風(fēng)險(xiǎn)頻率接近每年0.17次(約6年1遇)；1月中旬以后出苗，遭遇中度凍害風(fēng)險(xiǎn)頻率低于每年0.10次(即10年1遇)。說(shuō)明長(zhǎng)樂(lè)市發(fā)生馬鈴薯中度凍害風(fēng)險(xiǎn)較小。

圖3 馬鈴薯中度凍害風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)間分布特征Fig.3 Temporal characteristics of moderate freezing hazards in potato

2.5 馬鈴薯嚴(yán)重凍害風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)間分布特征

分析長(zhǎng)樂(lè)市氣象站1982-2011年氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，以0.0 ℃(臺(tái)站最低氣溫)為馬鈴薯嚴(yán)重凍害預(yù)報(bào)閾值指標(biāo)，其嚴(yán)重凍害風(fēng)險(xiǎn)由12月上旬至次年3月中旬，近30年間僅出現(xiàn)1次，為小概率事件，說(shuō)明長(zhǎng)樂(lè)市冬種期間基本不會(huì)發(fā)生馬鈴薯嚴(yán)重凍害。

3 小結(jié)

以長(zhǎng)樂(lè)市氣象站觀測(cè)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，馬鈴薯寒害閾值指標(biāo)為2.5 ℃(日最低氣溫)，輕度、中度、嚴(yán)重凍害閾值指標(biāo)分別為1.5、1.0、0.0 ℃?？紤]到氣象業(yè)務(wù)服務(wù)的實(shí)際控制精度，建議氣象預(yù)警閾值指標(biāo)定位為：寒害低于3.0 ℃，輕度、中度、嚴(yán)重凍害分別低于2.0、1.0、0.0 ℃。本研究表明，長(zhǎng)樂(lè)市馬鈴薯種植區(qū)存在較高的寒害和輕度凍害風(fēng)險(xiǎn)，中度凍害風(fēng)險(xiǎn)較低(一般低于6年1遇)，嚴(yán)重凍害基本不出現(xiàn)，即冬季馬鈴薯寒、凍害僅造成一定程度減產(chǎn)，不至于絕收。馬鈴薯播種至出苗一般需30-35 d。為避寒害，應(yīng)于1月上旬以后播種，1月下旬以后出苗，其輕度凍害風(fēng)險(xiǎn)頻率可降至每年0.20次以下，2月上旬以后出苗，其風(fēng)險(xiǎn)頻率可降至每年0.10次以下。因此，為避輕度凍害，應(yīng)于12月下旬以后播種。為搶早上市，于雙季節(jié)晚稻收割后的11月下旬至12月上旬播種的，苗期應(yīng)采取防凍措施。

由于田間小氣候觀測(cè)時(shí)間短、樣本數(shù)少，本文僅采用簡(jiǎn)單的差值訂正法對(duì)寒、凍害氣象預(yù)警指標(biāo)進(jìn)行訂正，可能存在一定誤差。建議在今后業(yè)務(wù)服務(wù)工作中，應(yīng)適當(dāng)修正，或開(kāi)展進(jìn)一步研究。

[1]中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院蔬菜花卉研究所.中國(guó)蔬菜栽培學(xué)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2010:319-322.

[2]程天慶.馬鈴薯栽培技術(shù)[M].北京:金盾出版社,2007:16.

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(責(zé)任編輯:張?jiān)蒲?

TemporalcharacteristicsandwarningmethodoffreezinghazardsinpotatoinChangleCity

LI Yan1,XUE Ling-ying2,ZHENG Dong-qi1,WU Zhen-hai3

(1.Fuzhou Meteorological Bureau,Fuzhou,Fujian 350008,China; 2.Changle City Meteorological Bureau,Changle,Fujian 350200,China; 3.Fuzhou Agricultural Meteorology Experiment Station,Fuzhou,Fujian 350014,China)

The difference of the extreme minimum temperature was revised by setting the field meteorological observation contrasted with the meteorological station in sunny cold weather (frost-prone) following the cold air. The meteorological indicators of freezing observed in the field was revised into the early warning thresholds of meteorological stations,the warning method was accordingly proposed. The meteorological observation data in three decades from 1982 to 2011 in Changle City Meteorological Station,Fuzhou were taken to analyze the temporal characteristics of freezing hazards in potato,so as to work out the measures to avoid the freezing hazards.

potato; cold disasters; climate indicators; temporal characteristics; weather warning

2014-02-12

李巖(1965-)，男，工程師。研究方向：應(yīng)用氣象。

S162； S532

A

1673-0925(2014)02-0116-04