東北玉米低溫冷害時(shí)空分布與多時(shí)間尺度變化規(guī)律分析*

高曉容，王春乙，張繼權(quán)

(1.南京信息工程大學(xué)應(yīng)用氣象學(xué)院，江蘇南京210044;2.中國(guó)氣象科學(xué)研究院，北京100081; 3.東北師范大學(xué)城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院/自然災(zāi)害研究所，吉林長(zhǎng)春130024)

東北玉米低溫冷害時(shí)空分布與多時(shí)間尺度變化規(guī)律分析*

高曉容1，王春乙2，張繼權(quán)3

(1.南京信息工程大學(xué)應(yīng)用氣象學(xué)院，江蘇南京210044;2.中國(guó)氣象科學(xué)研究院，北京100081; 3.東北師范大學(xué)城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院/自然災(zāi)害研究所，吉林長(zhǎng)春130024)

利用東北地區(qū)48個(gè)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站1961－2010年逐日溫度資料和近20多年玉米生育期資料，基于熱量指數(shù)構(gòu)建生育階段冷害指數(shù)，采用EOF分析、Mann-Kendall法、子波變換等方法系統(tǒng)分析了近50年?yáng)|北玉米4個(gè)生育階段低溫冷害時(shí)空分布及周期特征。結(jié)果表明:整個(gè)生育期全區(qū)平均冷害強(qiáng)度呈極顯著的減弱趨勢(shì)，地區(qū)間冷害變化趨勢(shì)呈現(xiàn)差異化特征，冷害強(qiáng)度減弱趨勢(shì)由西南向東北方向呈階梯狀遞增;4個(gè)生育階段冷害指數(shù)EOF第一模態(tài)均呈冷害空間變化趨勢(shì)一致的特征;冷害強(qiáng)度呈較明顯的減弱趨勢(shì)，第1到第4生育階段減弱趨勢(shì)逐漸增大，突變均發(fā)生在1990年代中期;冷害強(qiáng)度具有較強(qiáng)的周期性，出苗—七葉、出苗—抽雄存在明顯的23、25年周期，出苗—乳熟、出苗—成熟均具有較明顯的3年周期振蕩。

低溫冷害;生育階段;冷害指數(shù);時(shí)空分布;周期振蕩;東北地區(qū)

0 引言

東北地區(qū)是我國(guó)最大的玉米商品糧生產(chǎn)基地，產(chǎn)量約占全國(guó)玉米總產(chǎn)量的40%，其糧食生產(chǎn)直接關(guān)系到國(guó)家的糧食安全［1］。然而，東北地區(qū)地理緯度較高，年平均溫度偏低，積溫不足，且生長(zhǎng)季熱量條件的年際波動(dòng)較大，玉米在生長(zhǎng)過(guò)程中極易受到低溫冷害的影響，造成產(chǎn)量下降、品質(zhì)降低。低溫冷害成為東北地區(qū)最主要的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害，低溫冷害年農(nóng)作物平均減產(chǎn)13%～35%，其中1969、1972、1976年3年的嚴(yán)重低溫冷害均使東北三省的糧豆總產(chǎn)量比上年減產(chǎn)50億kg左右［2］。因此，東北地區(qū)低溫冷害成為眾多研究者關(guān)注的熱點(diǎn)。

近幾十年來(lái)，東北低溫冷害研究取得了許多成果，建立了多種低溫冷害判別指標(biāo)。應(yīng)用比較廣泛的指標(biāo)主要有四大類:第一類是基于溫度的積溫、積溫距平指標(biāo)［3－7］，這一類指標(biāo)屬于氣候?qū)W指標(biāo)，沒(méi)有與作物生長(zhǎng)發(fā)育相結(jié)合。第二類是作物發(fā)育期距平指標(biāo)［8－9］，一般用主要發(fā)育期延遲天數(shù)來(lái)判斷是否發(fā)生延遲性冷害。第三類是熱量指數(shù)［10－11］，與作物發(fā)育期相結(jié)合，直接反映了熱量條件對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響程度。郭建平等［12－13］分別建立了東北玉米熱量指數(shù)時(shí)間變化趨勢(shì)的GM (1，1)預(yù)測(cè)模型、均生函數(shù)預(yù)測(cè)模型。第四類是由幾種指標(biāo)組成的綜合指標(biāo)［14－15］，一般用于冷害監(jiān)測(cè)與評(píng)估。

目前東北低溫冷害時(shí)空分布研究大多是基于5－9月整個(gè)生育期［6－7］，作物在不同生育期或生育階段遭受冷害，對(duì)最終產(chǎn)量的影響明顯不同［16］，東北玉米不同生育階段低溫冷害時(shí)空分布及多時(shí)間尺度變化的研究還比較少見(jiàn)。現(xiàn)有的生育階段冷害監(jiān)測(cè)積溫距平指標(biāo)［17］只給出了4個(gè)品種熟型區(qū)的大致距平范圍，適用于冷害監(jiān)測(cè)，無(wú)法對(duì)生育階段冷害進(jìn)行定量分析。本文根據(jù)玉米生長(zhǎng)發(fā)育與熱量條件的關(guān)系，基于具有生物學(xué)意義的熱量指數(shù)構(gòu)建生育階段冷害指數(shù)，利用經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)(EOF)分析、突變分析、子波變換等方法研究東北玉米生育階段低溫冷害的時(shí)空分布特征及多時(shí)間尺度變化規(guī)律，以期為東北玉米生產(chǎn)管理提供科學(xué)依據(jù)，為制定相應(yīng)的防御對(duì)策以保障國(guó)家的糧食安全提供科學(xué)的指導(dǎo)。

1 資料與研究方法

1.1 資料及處理

選取東北地區(qū)48個(gè)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站為研究站點(diǎn)，1961－2010年逐日溫度資料及1980－2010年玉米生育期資料均來(lái)自國(guó)家信息中心資料室。對(duì)溫度數(shù)據(jù)的缺測(cè)值利用鄰近站點(diǎn)進(jìn)行了線性插補(bǔ)。

由于作物生長(zhǎng)發(fā)育期間低溫具有累積延遲效應(yīng)，冷害指標(biāo)一般采用從出苗到某一生育期的累積指標(biāo)。本文選取出苗、七葉、抽雄、乳熟、成熟為主要生育期，考察出苗—七葉、出苗—抽雄、出苗—乳熟、出苗—成熟4個(gè)生育階段的低溫冷害。采用生育期多年平均值表示當(dāng)?shù)匾话闵冢?8－19］。

1.2 研究方法

1.2.1 冷害指數(shù)的建立及合理性檢驗(yàn)

熱量指數(shù)結(jié)合了作物的生長(zhǎng)發(fā)育特性，考慮了作物不同生育時(shí)期的適宜溫度、下限溫度和上限溫度，可以反映不同時(shí)期的熱量條件對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育的影響，作為低溫冷害指標(biāo)具有生物學(xué)意義［11］。郭建平等［10］利用作物整個(gè)生育期熱量指數(shù)對(duì)低溫冷害進(jìn)行判別，但并不清楚冷害究竟發(fā)生在哪個(gè)生育階段。本文把生育期內(nèi)逐日熱量指數(shù)的平均值作為生育期熱量指數(shù)，對(duì)生育階段內(nèi)幾個(gè)生育期熱量指數(shù)累加得到生育階段熱量指數(shù)，其大小可以直接反映不同生育階段熱量條件對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響程度。

熱量指數(shù)公式為［11，20］:

式中:T為日平均溫度;T0、T1、T2分別為某日所在生育期的適宜溫度、下限溫度和上限溫度，且當(dāng)T≤T1或T≥T2時(shí)，F(xiàn)(T)=0。

根據(jù)王春乙等［7］的東北地區(qū)一般、嚴(yán)重低溫冷害判別指標(biāo)式(3)、(4)判斷研究站點(diǎn)一般、嚴(yán)重冷害發(fā)生年份。式中:ΔT5－9為5－9月月平均溫度和的距平(℃); X為緯度(°N);H為海拔高度(m)。當(dāng)CDY≤0時(shí)，出現(xiàn)一般低溫冷害;CDW≤0時(shí)，出現(xiàn)嚴(yán)重冷害。

然后，利用馬樹(shù)慶［17］的生育階段低溫冷害積溫距平監(jiān)測(cè)指標(biāo)，判斷一般、嚴(yán)重冷害年的冷害具體發(fā)生在哪個(gè)生育階段。對(duì)各站點(diǎn)4個(gè)生育階段出現(xiàn)的冷害，把生育階段熱量指數(shù)的最大值作為該站點(diǎn)相應(yīng)生育階段冷害的臨界值Hi，j(i=1，2，3;j=1，2，…，48)，將各站點(diǎn)4個(gè)生育階段熱量指數(shù)Fi，j減去臨界值Hi，j定義為冷害指數(shù)CIi，j:

當(dāng)CIi，j≤0時(shí)，則站點(diǎn)j在生育階段i出現(xiàn)低溫冷害，且CIi，j越小，表明冷害強(qiáng)度越大。

對(duì)48個(gè)站點(diǎn)歷年4個(gè)生育階段積溫距平、冷害指數(shù)的判斷結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)基本相似，但還存在一些差異。隨機(jī)抽取黑龍江安達(dá)站的判別結(jié)果進(jìn)行比較(圖1)，出苗—抽雄兩個(gè)指標(biāo)的判別結(jié)果完全一致，出苗—七葉、出苗—乳熟判別結(jié)果也基本相同。出苗—七葉冷害指數(shù)判斷1997－1999、2009年均發(fā)生冷害，出苗—乳熟2002、2009年發(fā)生冷害，而積溫距平指標(biāo)判斷沒(méi)有冷害發(fā)生。

圖11961 －2010年黑龍江安達(dá)生育階段積溫距平、冷害指數(shù)判斷結(jié)果

下面以安達(dá)1997年出苗—七葉為例，根據(jù)逐日平均溫度、熱量指數(shù)的變化趨勢(shì)對(duì)兩個(gè)指標(biāo)的指示值進(jìn)行具體分析(圖2)。安達(dá)1997年5月底6月初日平均溫度降至營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期的下限溫度11～12℃，熱量指數(shù)接近于0;6月中旬，高達(dá)30℃的日平均溫度接近營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期的上限溫度，熱量指數(shù)同樣接近于0，導(dǎo)致出苗—七葉平均熱量指數(shù)僅為0.718，明顯低于臨界值0.740。同期積溫為620℃·d，與多年平均值616℃·d十分接近，積溫距平指標(biāo)沒(méi)有判斷出低溫的發(fā)生，而冷害指數(shù)的判別結(jié)果反映了真實(shí)情況，同時(shí)驗(yàn)證了冷害指數(shù)的合理性、準(zhǔn)確性。

圖2 1997年黑龍江安達(dá)出苗—七葉逐日平均溫度、熱量指數(shù)變化

1.2.2 分析方法

對(duì)生育階段冷害指數(shù)采用的主要分析方法有:趨勢(shì)分析、經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)(EOF)分析、Mann-Kendall(M-K)檢驗(yàn)［21－22］、小波變換［23－24］等。

EOF分析將某一區(qū)域的要素場(chǎng)序列分解成相互正交的空間函數(shù)與時(shí)間函數(shù)的乘積。利用經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)(EOF)分解48個(gè)站點(diǎn)1961－2010年4個(gè)生育階段的冷害指數(shù)矩陣，利用Mann-Kendall(M-K)方法對(duì)EOF分析主要模態(tài)時(shí)間系數(shù)的變化趨勢(shì)進(jìn)行檢驗(yàn)，可以得到近50年?yáng)|北玉米生育階段冷害主導(dǎo)分布型的時(shí)間突變點(diǎn)。采用墨西哥帽子波變換對(duì)EOF分析第一模態(tài)(EOF1)時(shí)間系數(shù)分析，可以得到生育階段冷害主導(dǎo)分布型在時(shí)域和頻域上的多時(shí)間尺度變化規(guī)律。

2 結(jié)果與分析

2.1 生育期低溫冷害的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)

圖3為東北玉米出苗—成熟冷害指數(shù)全區(qū)平均值隨時(shí)間的變化曲線，近50年冷害指數(shù)呈明顯的上升趨勢(shì)，相關(guān)系數(shù)0.521，通過(guò)0.01顯著性水平檢驗(yàn)，表明冷害強(qiáng)度呈極顯著的減弱趨勢(shì)。出苗—成熟東北全區(qū)冷害比較嚴(yán)重的年份有1964、1966、1969、1972、1992。不同地區(qū)冷害的長(zhǎng)期變化并不一致，48個(gè)站點(diǎn)中有46個(gè)站的冷害指數(shù)有上升趨勢(shì)，其中36個(gè)站達(dá)到0.05顯著性水平，冷害指數(shù)上升趨勢(shì)基本上由西南向東北方向呈階梯狀遞增(圖4)，黑龍江研究區(qū)中南部及吉林東部的上升趨勢(shì)最明顯，上升趨勢(shì)的大值中心主要位于尚志、方正，綏化地區(qū)的海倫、青岡，吉林東部的敦化、磐石、寧安、東寧等地，表明這些地區(qū)冷害強(qiáng)度的下降趨勢(shì)最大;遼寧大部分地區(qū)的冷害指數(shù)上升趨勢(shì)較小，南部的綏中、瓦房店略呈下降趨勢(shì)，表明冷害強(qiáng)度略有增加趨勢(shì)，究其原因，這一地區(qū)生育后期有的日平均溫度超過(guò)玉米正常生長(zhǎng)發(fā)育的適宜溫度，從而導(dǎo)致整個(gè)生育期熱量指數(shù)降低［11］。

圖31961 －2010年?yáng)|北玉米出苗—成熟冷害指數(shù)全區(qū)平均值變化

圖41961 －2010年?yáng)|北玉米出苗—成熟冷害指數(shù)線性趨勢(shì)空間分布

2.2 生育階段低溫冷害的時(shí)空變化特征

對(duì)東北地區(qū)48個(gè)站點(diǎn)1961－2010年4個(gè)生育階段冷害指數(shù)矩陣(48×50)分別進(jìn)行EOF分析得到生育階段冷害指數(shù)的主要空間振蕩型及變化敏感區(qū)域。第一模態(tài)(EOF1)的方差貢獻(xiàn)率均超過(guò)了50%，分別為55.6%、58.4%、60.8%、58.5%，遠(yuǎn)大于其它各個(gè)主分量的方差貢獻(xiàn)，集中了東北玉米生育階段冷害最主要的信息，第一模態(tài)的空間振蕩型基本上代表了東北玉米生育階段冷害最主要的空間振蕩模態(tài)(圖5)。由于篇幅所限，這里僅對(duì)第一模態(tài)進(jìn)行分析。4個(gè)生育階段第一模態(tài)的特征向量均為正值，反映了生育階段冷害空間變化趨勢(shì)基本一致的特點(diǎn)。東北地區(qū)冷害一致的特征占總體方差的50%以上，顯然與大尺度天氣系統(tǒng)的影響有關(guān)。研究表明，低溫冷害與夏季低溫有關(guān)［25］，而東北地區(qū)夏季低溫是大尺度環(huán)流異常的結(jié)果，并與全球氣溫異常有密切的關(guān)系［26］。圖中荷載量最大值區(qū)的冷害發(fā)生較重，前3個(gè)生育階段的荷載量大值區(qū)基本分布在黑龍江中南部、吉林絕大部分及遼寧北部地區(qū)，出苗—成熟的荷載量大值區(qū)明顯北伸，且范圍為4個(gè)生育階段最大，可見(jiàn)乳熟—成熟期黑龍江研究區(qū)大部分地區(qū)冷害發(fā)生較重;4個(gè)生育階段的荷載量低值區(qū)位于遼寧南部和西部，說(shuō)明這些地區(qū)冷害發(fā)生較輕。

圖51961 －2010年?yáng)|北玉米生育階段冷害指數(shù)第一模態(tài)(EOF1)分布

圖6為生育階段第一特征向量對(duì)應(yīng)的時(shí)間系數(shù)變化曲線，代表了東北玉米生育階段冷害主導(dǎo)分布型的年際變化。4個(gè)生育階段第一模態(tài)的時(shí)間系數(shù)均呈較明顯的上升趨勢(shì)，且從第1到第4階段上升趨勢(shì)逐漸增大，表明東北玉米生育階段冷害強(qiáng)度呈較明顯的減弱趨勢(shì)，從第1到第4階段減弱趨勢(shì)逐漸增大，但均沒(méi)有通過(guò)0.05的顯著性水平檢驗(yàn)。生育階段第一特征向量在東北全區(qū)均為正值，若某年時(shí)間系數(shù)為負(fù)，某點(diǎn)空間函數(shù)與時(shí)間函數(shù)的乘積便為負(fù)，即冷害指數(shù)為負(fù)，表明此年發(fā)生冷害;負(fù)值越大，冷害越嚴(yán)重，定義時(shí)間系數(shù)≤－5.0為嚴(yán)重冷害。50年中4個(gè)生育階段冷害發(fā)生年數(shù)為22～24年(表1)，基本是2年一遇; 1980年代，全區(qū)冷害次數(shù)有所減少，嚴(yán)重冷害次數(shù)明顯減少，表明冷害強(qiáng)度明顯減弱;進(jìn)入21世紀(jì)，東北全區(qū)只發(fā)生過(guò)1～2次一般冷害。

圖61961 －2010年?yáng)|北玉米生育階段冷害空間分布第一模態(tài)(EOF1)時(shí)間系數(shù)變化(圖中實(shí)線為高斯九點(diǎn)平滑濾波;虛線為線性趨勢(shì))

表1 近50年?yáng)|北玉米生育階段低溫冷害統(tǒng)計(jì)

從圖6高斯九點(diǎn)平滑濾波可以看到，出苗—七葉，1960年代中期到1970年代中期冷害強(qiáng)度處于年代際變化的偏重期，1970年代末至1980年代中期、21世紀(jì)之后為年代際變化的偏輕期;出苗—抽雄、出苗—乳熟，1960年代中期到1970年代中期、1980年代中期到1990年代初冷害強(qiáng)度處于年代際變化的偏重期，1990年代中期到2010年為偏輕期;出苗—成熟，1960年代中期到1970年代末、1980年代末到1990年代初冷害強(qiáng)度處于年代際變化的偏重期，1990年代末到2010年為偏輕期。進(jìn)一步說(shuō)明了東北玉米生育階段冷害強(qiáng)度隨著全球變暖呈減弱趨勢(shì)。利用Mann-Kendall方法分別對(duì)4個(gè)生育階段第一模態(tài)時(shí)間系數(shù)的變化趨勢(shì)進(jìn)行檢測(cè)(圖略)，突變均發(fā)生在1990年代中期，突變之后冷害強(qiáng)度明顯減小，2000年以后減小趨勢(shì)通過(guò)0.05顯著性水平檢驗(yàn)。

2.3 生育階段低溫冷害周期特征

圖7為1961－2010年?yáng)|北玉米生育階段冷害指數(shù)EOF1時(shí)間系數(shù)的小波分析。可見(jiàn)出苗—七葉存在明顯的準(zhǔn)20年周期振蕩，且通過(guò)0.05顯著性水平檢驗(yàn)，從小波功率譜分析可見(jiàn)主要周期平均為23年。出苗—抽雄具有明顯的準(zhǔn)25年及50年周期振蕩，25年周期雖然沒(méi)有通過(guò)0.05顯著性水平檢驗(yàn)，但十分接近，可以認(rèn)為25年是這一生育階段的主要周期;雖然50年周期達(dá)到0.01顯著性水平，但由于資料長(zhǎng)度的原因，50年的周期并不可靠。出苗—乳熟1963－1968、1992－2003年存在明顯的3～4年周期，出苗—成熟1967－1982年具有3～4年的周期振蕩，同時(shí)兩個(gè)生育階段1970年代后期到1990年代中期存在較明顯的準(zhǔn)20年周期，小波功率譜分析表明這兩個(gè)階段的主要周期平均為準(zhǔn)3年。

圖7 東北玉米生育階段冷害指數(shù)EOF1時(shí)間系數(shù)的小波分析(左)與小波功率譜(右) (圖中陰影區(qū)表示達(dá)到0.10顯著性水平，兩邊的交叉區(qū)域表示邊界效應(yīng)的影響域)

3 結(jié)論

本文基于生育階段冷害指數(shù)，運(yùn)用氣候?qū)W統(tǒng)計(jì)方法對(duì)生育階段冷害的變化趨勢(shì)、分布特征、周期性變化特征等進(jìn)行分析，揭示了生育階段低溫冷害的時(shí)空分布規(guī)律及冷害變化的時(shí)間尺度及周期性振蕩特征。研究結(jié)論如下。

(1)整個(gè)生育期全區(qū)平均冷害強(qiáng)度呈減弱趨勢(shì)，但沒(méi)有通過(guò)0.05顯著性水平檢驗(yàn)。地區(qū)間冷害變化趨勢(shì)呈現(xiàn)差異化的特征，冷害強(qiáng)度減弱趨勢(shì)由西南向東北方向呈階梯狀遞增。

(2)4個(gè)生育階段冷害指數(shù)EOF第一模態(tài)均表現(xiàn)出冷害空間變化趨勢(shì)基本一致的特點(diǎn)，冷害發(fā)生較重地區(qū)在黑龍江研究區(qū)的大部分地區(qū)、吉林絕大部分及遼寧北部地區(qū)，較輕地區(qū)位于遼寧南部、西部。

(3)生育階段冷害主導(dǎo)分布型(EOF1)的冷害強(qiáng)度呈較明顯的減弱趨勢(shì)，第1到第4生育階段減弱趨勢(shì)逐漸增大，突變均發(fā)生在1990年代中期。

(4)生育階段冷害強(qiáng)度具有較強(qiáng)的周期性，出苗—七葉存在23年周期，出苗—抽雄存在準(zhǔn)25年周期振蕩，出苗—乳熟、出苗—成熟均具有較明顯的3年周期振蕩。

文中玉米生育期采用多年平均值，由于受氣象、經(jīng)濟(jì)、人為等因素的影響，各地每年玉米的種植品種、播種日期都會(huì)不同，導(dǎo)致研究結(jié)果與生產(chǎn)實(shí)際會(huì)有一定的差異。本文從玉米不同生育時(shí)期對(duì)熱量需求的角度出發(fā)，基于熱量指數(shù)建立生育階段冷害指數(shù)，分析了生育階段冷害的時(shí)空特征及周期性特點(diǎn)。由于玉米產(chǎn)量及受災(zāi)面積、成災(zāi)面積資料的不完備，對(duì)不同生育階段冷害導(dǎo)致的作物減產(chǎn)情況沒(méi)有涉及。農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的發(fā)生，最終需要利用作物的減產(chǎn)情況來(lái)確認(rèn)，還有待于今后的工作中進(jìn)一步研究。

［1］楊鎮(zhèn)，才卓，景希強(qiáng)，等．東北玉米［M］．北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2007:1－2．

［2］王春乙．東北地區(qū)農(nóng)作物低溫冷害研究［M］．北京:氣象出版社，2008:4－5．

［3］王書(shū)裕．作物低溫冷害研究［M］．北京:氣象出版社，1995: 116－120．

［4］孫玉亭，王書(shū)裕，楊永岐．東北地區(qū)作物冷害的研究［J］．氣象學(xué)報(bào)，1983，4(13):313－321．

［5］馬樹(shù)慶．吉林省農(nóng)業(yè)氣候研究［M］．北京:氣象出版社，1996:166－180．

［6］毛飛，高素華，莊立偉．近40年?yáng)|北地區(qū)低溫冷害發(fā)生規(guī)律的研究［M］//王春乙，郭建平．農(nóng)作物低溫冷害綜合防御技術(shù)研究．北京:氣象出版社，1999:17－26．

［7］王春乙，毛飛．東北地區(qū)低溫冷害的分布特征［M］//王春乙，郭建平．農(nóng)作物低溫冷害綜合防御技術(shù)研究．北京:氣象出版社，1999:9－15．

［8］高素華．玉米延遲型低溫冷害的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)［J］．自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2003，12(2):117－121．

［9］劉布春，王石立，莊立偉，等．基于東北玉米區(qū)域動(dòng)力模型的低溫冷害預(yù)報(bào)應(yīng)用研究［J］．應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2003，14(5):616－625．

［10］郭建平，高素華．東北地區(qū)農(nóng)作物熱量年型的劃分及指標(biāo)的確定［M］//王春乙，郭建平．農(nóng)作物低溫冷害綜合防御技術(shù)研究．北京:氣象出版社，1999:158－164．

［11］郭建平，莊立偉，陳玥熤．東北玉米熱量指數(shù)預(yù)測(cè)方法研究(Ⅰ)—熱量指數(shù)與玉米產(chǎn)量［J］．災(zāi)害學(xué)，2009，24(4):6－10．

［12］郭建平，陳玥熤，莊立偉．東北玉米熱量指數(shù)預(yù)測(cè)方法研究(Ⅲ)—GM(1，1)預(yù)測(cè)方法［J］．災(zāi)害學(xué)，2010，25(1):23－26．

［13］郭建平，陳玥熤，莊立偉．東北玉米熱量指數(shù)預(yù)測(cè)方法研究(Ⅳ)—均生函數(shù)預(yù)測(cè)方法［J］．災(zāi)害學(xué)，2010，25(1):27－34．

［14］李祎君，王春乙．東北地區(qū)玉米低溫冷害綜合指標(biāo)研究［J］．自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2007，16(6):15－20．

［15］朱海霞，陳莉，王秋京，等．1980－2009年期間黑龍江省玉米低溫冷害年判定［J］．災(zāi)害學(xué)，2012，27(1):44－47．

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［17］馬樹(shù)慶，劉玉英，王琪．玉米低溫冷害動(dòng)態(tài)評(píng)估和預(yù)測(cè)方法［J］．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，17(10):1905－1910．

［18］吳東麗．華北地區(qū)冬小麥干旱風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究［D］．北京:國(guó)家氣候中心，2009:20－21．

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［21］Berger W H，Labeyrie L D．Abrupt climatic change，evidence and implications［J］．Mathematical and Physical Sciences，1987，216:173－183．

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［26］陳莉，朱錦紅．東北亞冷夏的年代際變化［J］．大氣科學(xué)，2004，28(2):241－253．

Spatial-temporal Distribution and Multiple-temporal Scale Variation Laws of Chilling Damage of Maize in Northeast China

Gao Xiaorong1，Wang Chunyi2and Zhang Jiquan3
(1.College of Applied Meteorology，Nanjing University of Information Science and Technology，Nanjing 210044，China;2.Chinese Academy of Meteorological Sciences，Beijing 100081，China;
3.College of Urban and Environmental Sciences，Northeast Normal University，Changchun 130024，China)

By using daily temperature data of 48 agro-meteorological stations from 1961 to 2010 and the maize growth records over the recent 20 years in northeast China，a chilling damage index of growing stages of maize is defined on the basis of heat index．The temporal-spatial distribution and periodic features of chilling damage of maize during their 4 growing stages over the past 50 years are analyzed with the methods of EOF，Mann-Kendall，and wavelet analysis．The results show that the average chilling damage intensity of maize in the whole growing stage in all areas exhibits in a significant decreasing trend，but the chilling damage trend varying between the areas presents a character of differentiation and the decreasing trend displays a kind of stepladder increasing from southwest to northeast．As for the 4 growing stages，the chilling damage index's EOF first mode shows the same tendency in the spatial change．The chilling damage intensity of 4 growing stages obviously drops，and the decreasing tendency increases gradually from the first growing stage to the forth growing stage．Sharp changes occurred all in the middle of 1990s．There is a 23 or 25-year periodic oscillation for emergence to seven-leaf stage and emergence to tasseling stage，and a 3-year oscillation for emergence to milky ripening and emergence to maturation．

chilling damage;growth stage;chilling damage index;spatial-temporal distribution;periodic oscillation;

S166;X43

A

1000－811X(2012)04－0065－06

2012－03－02

2012－04－16

“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題(2011BAD32B00－04);國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41071326)

高曉容(1968－)，女，陜西韓城人，博士生，主要從事農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害研究．E-mail:gaoxiaorong666@126.com

張繼權(quán)(1965－)，男，吉林九臺(tái)人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事區(qū)域?yàn)?zāi)害與生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、預(yù)警與應(yīng)急管理研究．E-mail:zhangjq022@nenu.edu.cn

northeast China