張龍等

摘要 對霜凍形成特點(diǎn)、影響因子及甘肅省主要糧食作物的防霜凍注意事項(xiàng)進(jìn)行了分析介紹，總結(jié)了甘肅省霜凍災(zāi)害的時(shí)空分布特征，并提出防御霜凍災(zāi)害的有效措施。

關(guān)鍵詞 霜凍；時(shí)空分布；特征；防御措施；甘肅省

中圖分類號(hào) S425 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2015）01-0248-02

Abstract In this paper，the features of frost formation，the influencing factors and frost protection of major crops in Gansu Province were analyzed and generalized，temporal and spatial distribution characteristics of frost damage were summarized，and some effective prevention measures were proposed.

Key words frost；spatial and temporal distribution；characteristics；prevention measures；Gansu Province

農(nóng)作物在生長過程中容易受到霜凍的危害，我國發(fā)生霜凍的范圍廣、頻率高，且危害較重，同時(shí)全國各地都會(huì)受到霜凍的危害[1-3]。霜凍發(fā)生會(huì)對農(nóng)作物生長發(fā)育及最終產(chǎn)量獲得造成極大危害，諸如1972年9月甘肅省出現(xiàn)大范圍強(qiáng)早霜凍，糧食作物約減產(chǎn)20萬t。而1979年5月全省范圍出現(xiàn)的晚霜凍造成該年全省糧食減產(chǎn)20萬～30萬t。

目前，許多學(xué)者研究了我國北方以及甘肅省部分地區(qū)的霜凍氣候特征，通過不同指標(biāo)分析其變化規(guī)律，也得出了許多有價(jià)值的研究結(jié)果[4-7]。在全球氣候變暖大背景下，這些研究成果為提高我國北方地區(qū)以及甘肅省霜凍災(zāi)害的預(yù)測能力、有效防御霜凍災(zāi)害、提高農(nóng)作物產(chǎn)量提供了寶貴的科學(xué)支持。

1 霜凍的概述

1.1 霜凍分類

依據(jù)不同的分類方式，霜凍可以分為不同的類型。例如霜凍可分為白霜和黑霜。白霜是指作物表面的溫度低于0 ℃，且物體表面有水氣凝華呈白色結(jié)晶（hoar frost）；而水汽含量少、沒有結(jié)霜的稱黑霜（black frost）。可見，霜凍形成的判斷標(biāo)準(zhǔn)并不是霜的形成，而主要是以溫度作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。

同時(shí)，根據(jù)霜凍天氣形成的原因，霜凍可分為平流霜凍、輻射霜凍、平流輻射霜凍（亦稱混合霜凍）和蒸發(fā)霜凍4種類型，其中以平流霜凍影響范圍大、持續(xù)時(shí)間長，危害最為嚴(yán)重。

如果按照季節(jié)劃分，霜凍可以分為春季霜凍、秋季霜凍、冬季霜凍，其中春、秋2季的霜凍對我國北方地區(qū)影響最大。此外，依據(jù)農(nóng)業(yè)氣象關(guān)注的災(zāi)害危害程度劃分，霜凍又可分為輕霜凍、中霜凍、重霜凍。該類劃分方法根據(jù)農(nóng)作物的受凍株率和糧食作物減產(chǎn)幅度為劃分依據(jù)。

1.2 霜凍的主要影響因子

霜凍的發(fā)生主要取決于當(dāng)?shù)靥鞖鈼l件、自然地理環(huán)境條件和下墊面的性質(zhì)。當(dāng)冷空氣入侵后，地面為冷高壓控制，天空無云或少云、無風(fēng)或微風(fēng)天氣條件下，地面附近冷空氣與上層暖空氣亂流交換小，有利于地面和接近地面氣層的輻射冷卻，有效輻射增大，降溫劇烈，易形成較重的霜凍。自然地理環(huán)境條件對霜凍發(fā)生的影響：一是地形洼地、盆地、谷地霜凍發(fā)生嚴(yán)重；二是坡地情況下，一般北坡霜凍重于南坡，北坡易形成霜凍；三是土壤條件方面，疏松的土地容易發(fā)生霜凍，反之霜凍程度更輕。此外，不同的下墊面性質(zhì)也會(huì)對霜凍發(fā)生造成影響，例如水面、草地等較之裸地，會(huì)減弱霜凍的發(fā)生強(qiáng)度[8]。

1.3 霜凍等級(jí)指標(biāo)

作物抗霜凍能力用霜凍指標(biāo)來反映。但是由于不同的作物在主要生育期內(nèi)生物學(xué)下限溫度標(biāo)準(zhǔn)不同，因而在作物的不同發(fā)育時(shí)期霜凍災(zāi)害指標(biāo)不完全一致。

甘肅省主要農(nóng)作物有小麥、玉米、馬鈴薯等。以小麥和玉米為例，霜凍是影響小麥生長的主要自然災(zāi)害。小麥生長期間冬季時(shí)間長，天氣干燥寒冷，且春季氣溫上升快，冷暖多變，晚霜凍災(zāi)害多發(fā)生于4月下旬至5月上旬。同時(shí)，冬春季干旱多風(fēng)也易誘發(fā)霜凍。甘肅省也是旱作玉米種植區(qū)，主要位于甘肅省黃河以東地區(qū)。玉米在生理成熟前時(shí)常受到秋霜危害，植株越接近生理成熟，霜對籽粒產(chǎn)量的影響就越小。小麥、玉米霜凍等級(jí)指標(biāo)如表1所示[9]。

2 甘肅省霜凍分布特征

2.1 空間分布特征

從霜凍的空間分布情況來看，甘肅省大部分地區(qū)均有霜凍災(zāi)害的發(fā)生，除亞熱氣候區(qū)（文縣、武都白龍江、白水江北）外。霜凍災(zāi)害危害程度各地存在差異，不同地區(qū)、不同果樹與作物種類，其霜凍出現(xiàn)時(shí)間與強(qiáng)度不盡相同。總體來看，河谷川壩地帶的霜凍危害輕于高山區(qū)，南部和東部地區(qū)的霜凍危害輕于北部、西部地區(qū)[10]。王媛媛等分析了甘肅隴東地理因子與霜日的相互關(guān)系[11]，說明了霜凍日數(shù)與地理因子之間存在一定的關(guān)系（表2）。研究結(jié)果表明，初霜日和無霜期分別與緯度和海拔呈負(fù)相關(guān)，與經(jīng)度成正相關(guān)，表明隨緯度增加和海拔升高，初霜日提前，無霜期縮短，而隨經(jīng)度增加，初霜日推遲，無霜期增長。終霜日則與緯度和海拔呈正相關(guān)，與經(jīng)度呈負(fù)相關(guān)，即隨緯度增加和海拔升高，終霜日推遲，而隨經(jīng)度增加，終霜日提前。

從局部環(huán)境來看，冷空氣容易沉積到低洼地帶，低洼地帶更易遭受霜凍，因此在相同的天氣條件之下，低洼地帶發(fā)生霜凍的可能性及危害性要比高崗地大得多。此外，迎風(fēng)坡和背風(fēng)坡、林內(nèi)和林外等環(huán)境條件對植物霜凍害的發(fā)生也有一定影響。

2.2 時(shí)間分布特征

一般來說，甘肅北部、西部及高山區(qū)早霜凍出現(xiàn)得越早，晚霜凍出現(xiàn)越遲且溫度越低，所造成的霜凍災(zāi)害越重。王生林等[10]對甘肅省早霜凍日、晚霜凍日和無霜期進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)：甘肅省秋季早霜凍開始出現(xiàn)的時(shí)間是西部、北部早，南部遲，甘南高原和高山早，河谷、川壩、盆地遲。甘南高原和祁連山區(qū)是甘肅省早霜凍出現(xiàn)最早的地區(qū)，平均出現(xiàn)于8月中下旬。隴南地區(qū)是早霜凍出現(xiàn)最晚的地區(qū)，平均在11月出現(xiàn)。晚霜凍終止時(shí)間正好與早霜凍開始出現(xiàn)時(shí)間相反，即南部早，北部、西部遲，河谷、川壩、盆地早，甘南草原和高山遲。隴南是甘肅省晚霜凍終止最早的地區(qū)，大約在4月。甘南高原和祁連山區(qū)是甘肅省晚霜凍終止最遲的地區(qū)，平均在7月（表3）。

3 霜凍防御措施

霜凍的發(fā)生必須包含2個(gè)條件：一是內(nèi)在因素，即植物對霜凍的抗御能力，農(nóng)作物因種類不同，對低溫的反應(yīng)差異很大；二是誘導(dǎo)外因，即外界低溫達(dá)到一定的強(qiáng)度，植物體溫降到0 ℃以下。此外，霜凍的發(fā)生還與土壤溫度、前期溫度、前期的水分供應(yīng)狀況和管理措施等有關(guān)[12]。針對霜凍的發(fā)生與危害特點(diǎn)，可采取以下措施來預(yù)防[10]。

3.1 合理布局農(nóng)作物，培育抗寒品種

因地因時(shí)制宜，對農(nóng)作物種類和品種進(jìn)行合理安排與布局，在霜凍災(zāi)害多發(fā)區(qū)應(yīng)選育推廣耐低溫抗霜凍能力較強(qiáng)的品種，經(jīng)濟(jì)有效地防御霜凍災(zāi)害，減少作物受霜凍的風(fēng)險(xiǎn)，減輕霜凍災(zāi)害損失。

3.2 推廣保溫技術(shù)，促進(jìn)山地暖層經(jīng)濟(jì)林果業(yè)的發(fā)展

研究表明，淺山逆溫暖層具有氣候資源優(yōu)勢，在寒潮入侵影響下，與河谷川壩相比，其最低氣溫可高0.6～3.6 ℃，因此應(yīng)當(dāng)在此區(qū)域大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)林果。同時(shí)，推廣應(yīng)用地膜覆蓋栽培技術(shù)，達(dá)到增溫保濕、補(bǔ)償熱量、提高土溫、調(diào)節(jié)水分、促進(jìn)土壤熟化的效果，從而保證作物適時(shí)早播，促進(jìn)作物生長發(fā)育提前，提高增產(chǎn)效益。

3.3 適時(shí)早播，延長農(nóng)作物生長期

掌握適時(shí)早播，充分利用前期光熱水資源，促進(jìn)作物生長發(fā)育期提前，并延長作物生長期，使作物提前成熟，以避開早霜凍災(zāi)害，提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)。

3.4 改善農(nóng)田小氣候，減輕霜凍災(zāi)害

采用不同的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施，改善農(nóng)田小氣候環(huán)境，提高植株表面溫度，減輕霜凍危害，如風(fēng)速小、逆溫強(qiáng)、空氣濕度較大情況下，燃燒發(fā)煙物質(zhì)，人工制造煙霧；采用蘆葦、稻草、蒿桿、樹枝等作為風(fēng)障擋風(fēng)；采用地膜、麥草、泥盆、泥罐、瓦片、紙帽等各種覆蓋物進(jìn)行覆蓋；在農(nóng)田周圍設(shè)置農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)；有灌溉條件的地區(qū)實(shí)行灌水或者噴灌等[13-14]。

3.5 采用抗菌素防霜凍

植物表面有具結(jié)冰活性的細(xì)菌附生，當(dāng)溫度為-5～-2 ℃時(shí)，形成冰核，使植物發(fā)生結(jié)冰而受害。因此，根據(jù)此機(jī)理，充分利用噬菌體的抑制作用，便可以增強(qiáng)植物對低溫的耐受能力，起到防御霜凍的作用。

3.6 加強(qiáng)霜凍災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報(bào)

加強(qiáng)氣象部門霜凍預(yù)報(bào)服務(wù)和監(jiān)測，加強(qiáng)對霜凍災(zāi)害的科學(xué)研究，建立霜凍災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)，及時(shí)準(zhǔn)確地提供霜凍預(yù)報(bào)服務(wù)和監(jiān)測信息，為各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門防災(zāi)減災(zāi)提供決策的依據(jù)，以便于組織防災(zāi)抗災(zāi)工作。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 沈能展，梁榮欣，趙秀蘭，等.哈爾濱地區(qū)初、終霜凍日分布特點(diǎn)的研究[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，31（2）：129-136.

[2] 林良勛，薛登智，梁健，等.近二十年廣東的霜凍氣候特征及其變化特征[J].廣東氣象，2000（4）：7-9.

[3] 吳國興，高安寧，陳業(yè)國.廣西異常霜凍天氣過程特征指數(shù)研究[J].廣西科學(xué)，2003，10（1）：72-74，80.

[4] 馬柱國.中國北方地區(qū)霜凍日的變化與區(qū)域曾暖相互關(guān)系[J].地理學(xué)報(bào)，2003，58（Z1）：31-37.

[5] 唐晶，張文煜，趙光平，等.寧夏近44a霜凍的氣候變化特征[J].干旱氣象，2007，25（3）：39-43.

[6] 陳少勇，孫秉強(qiáng).白銀市霜凍氣候變化及對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響[J].甘肅科學(xué)學(xué)報(bào)，2006，18（4）：46-49.

[7] 杜亮亮，陳曉燕，楊德堡，等.近40年甘肅河?xùn)|地區(qū)大范圍霜凍變化特征[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（4）：2286-2288.

[8] 沈修美.霜凍形成及其對農(nóng)作物的影響分析[J].中國農(nóng)業(yè)信息，2013（3）：127-128.

[9] 尹憲志.人工防霜凍技術(shù)研究[M].北京：氣象出版社，2014.

[10] 王生林，余優(yōu)森.甘肅農(nóng)業(yè)霜凍災(zāi)害及其防御對策研究[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，36（2）：226-231.

[11] 王媛媛，張勃.1971年至2010年隴東地區(qū)霜凍與積溫變化特征[J].資源科學(xué)，2012，34（11）：2181-2188.

[12] 張建軍，劉艷紅，李晶晶.北方春霜凍的危害及防御[J].中國農(nóng)業(yè)信息，2009（7）：24-25.

[13] 張養(yǎng)才，何維勛.中國農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害概論[M].北京：氣象出版社，1991（4）：272-274.

[14] 陳純樞，馮秀藻.中國農(nóng)業(yè)百科全書（農(nóng)業(yè)氣象卷）[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1986：272-274.