黃淮冬麥區(qū)氣象因子與小麥晚霜凍害關(guān)系研究—以商丘市為例*

劉紅杰，武永峰，任德超，倪永靜，胡 新**

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黃淮冬麥區(qū)氣象因子與小麥晚霜凍害關(guān)系研究—以商丘市為例*

劉紅杰1，武永峰2，任德超1，倪永靜1，胡 新1**

(1.河南省商丘市農(nóng)林科學(xué)院小麥研究所，商丘 476000; 2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所/農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081)

基于1956-2015年商丘市氣象數(shù)據(jù)和霜凍害資料，研究黃淮冬麥區(qū)商丘市氣象因子與霜凍害的關(guān)系，以及氣溫、地溫、相對(duì)濕度、風(fēng)速與草面溫度的偏相關(guān)和多元線性回歸關(guān)系。結(jié)果表明：隨著全球氣溫變暖，商丘市冬春季積溫以4.35℃·d·a-1的速率逐年增加；晚霜凍害除受冷空氣活動(dòng)影響外，與前期積溫和降水量密切相關(guān)，冬春季積溫偏高或降水量偏少的情況下易發(fā)生晚霜凍害；隨著小麥幼穗的發(fā)育，其對(duì)低溫的敏感度增加，且可引起霜凍害的最低溫度有逐漸升高的趨勢(shì)；氣溫、地表溫度、平均相對(duì)濕度、平均風(fēng)速與草面溫度呈極顯著相關(guān)（P＜0.01），偏相關(guān)系數(shù)的大小表現(xiàn)為地表溫度＞氣溫＞平均相對(duì)濕度＞平均風(fēng)速，可見(jiàn)，除氣溫、地表溫度外，平均相對(duì)濕度、平均風(fēng)速也對(duì)霜凍害的發(fā)生及輕重程度起關(guān)鍵作用；各因子與草面溫度可用模型表述為Y=0.558ST+0.482AT+0.087RH+1.304WS-12.704，經(jīng)檢驗(yàn)，線性回歸方程成立，可通過(guò)該模型對(duì)草面溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并為未安裝草面溫度傳感器的地區(qū)提供可靠的凍害評(píng)估結(jié)果。

積溫；降水量；草面溫度；相對(duì)濕度；風(fēng)速；多元線性回歸

晚霜凍害是指小麥拔節(jié)后抗寒力減弱，進(jìn)入霜凍害敏感期，在遇冷空氣侵襲時(shí)植株溫度驟降到0℃以下，而導(dǎo)致植株受害或死亡的一種低溫災(zāi)害[1-2]。黃淮冬麥區(qū)是中國(guó)小麥的重要產(chǎn)區(qū)，晚霜凍害頻發(fā)。地處黃淮冬麥區(qū)腹地的商丘，是晚霜凍害的重發(fā)區(qū)[3-4]，對(duì)小麥安全生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)峻考驗(yàn)。近百年來(lái)，隨著全球氣候逐漸變暖[5-6]，典型植物春季物候期有提前的趨勢(shì)[7]，冬小麥返青-成熟階段的發(fā)育時(shí)期也顯著提前[8]，且相比于氣候的平均狀態(tài)，極端天氣事件更加頻繁出現(xiàn)[9]，將導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不穩(wěn)定性增加[10]。許多學(xué)者對(duì)冬小麥凍害進(jìn)行了研究[11]，王春艷等[12]通過(guò)使用人工移動(dòng)霜箱，研究了黃淮冬麥區(qū)不同品種抗霜力，將冬小麥抗霜凍能力分為4個(gè)等級(jí)，-4℃以上抗性弱，-5～-4℃抗性較弱，-6～-5℃抗性較強(qiáng)，-6℃以下抗性強(qiáng)；馮玉香等[13]利用人工霜箱控制試驗(yàn)建立了冬小麥拔節(jié)后晚霜凍害與葉溫的關(guān)系；鐘秀麗等[14-15]認(rèn)為藥隔期是冬小麥低溫敏感期；胡新等[16]通過(guò)對(duì)冬小麥進(jìn)行生態(tài)考察及幼穗鏡檢，將霜凍害程度分為5級(jí)。晚霜凍害除受冷空氣活動(dòng)影響外，與天空云量多寡、前期氣候背景、土壤干濕度等諸多氣候因素有關(guān)[17]。云、雨、霧、雪、凍雨等天氣會(huì)造成地面輻射減弱，不易降溫，因而較少發(fā)生晚霜凍害；前期氣候干旱，土壤墑情差，土壤相對(duì)于水的熱容量較小，若遭遇冷空氣侵襲，土壤降溫速度加快，較易發(fā)生晚霜凍害且凍害程度較重；夜間風(fēng)力大，近地面湍流加強(qiáng)，不易發(fā)生明顯降溫過(guò)程[16]?？梢?jiàn)，霜凍害發(fā)生是多種氣象因子相互影響，并最終作用于植株體的結(jié)果。目前，將最低氣溫作為影響霜凍害及其程度評(píng)估指標(biāo)的研究較多[18]，但綜合考慮其它氣象因子的研究報(bào)道較少[3-4]。本研究依據(jù)多年氣象數(shù)據(jù)，對(duì)典型霜凍害年份的氣象條件進(jìn)行分析，以此深入解析晚霜凍害發(fā)生因子及其定量關(guān)系，為晚霜凍害早期預(yù)警提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

1956-2015年商丘農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站有關(guān)氣象數(shù)據(jù)由商丘市氣象局提供；1956-2015年冬小麥霜凍害數(shù)據(jù)通過(guò)查閱文獻(xiàn)[19]、并結(jié)合歷年調(diào)查資料獲得。歷年霜凍害程度調(diào)查方法：調(diào)查當(dāng)?shù)?個(gè)主栽小麥品種，以葉尖或少部分葉片受凍，受凍株率小于50%，減產(chǎn)幅度10%以?xún)?nèi)為輕度霜凍害；以植株上半部葉片部分受凍，少數(shù)植株被凍死，受凍株率50%以上，減產(chǎn)幅度10%以上為重度霜凍害。

1.2 研究方法

1.2.1 與冬小麥晚霜凍害有關(guān)的氣象因子篩選

（1）降水量因子：選擇10月1日-翌年3月25日的總降水量作為播種-拔節(jié)期降水量因子（PREC1），選擇1月1日-3月25日的總降水量作為翌年開(kāi)始-拔節(jié)期降水量因子（PREC2）。降水量的多少直接影響土壤墑情的高低，進(jìn)而影響土壤相對(duì)水的熱容量及近地面空氣相對(duì)濕度的大小，如前期土壤水分含量偏少，遇冷空氣侵襲時(shí)土壤降溫相對(duì)較快，田間溫度隨之驟降，凍害程度將加重。

（2）積溫因子：將10月1日-翌年3月25日0℃以上的有效積溫作為播種-拔節(jié)期積溫因子（CT1），將1月1日-3月25日0℃以上有效積溫作為翌年開(kāi)始-拔節(jié)期積溫因子（CT2）。前期積溫與冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育和抗寒力有直接關(guān)系。前期積溫偏高，冬小麥生育期提前，耐寒能力下降，易遭受冬季凍害和春季“倒春寒”的危害。

（3）溫度因子：將1956-2015年晚霜凍害易發(fā)期間（3月15日-4月30日）的每日草面溫度（GT）、空氣溫度（AT）和地表溫度（ST）作為溫度因子?？諝鉁囟鹊母叩湍苤苯臃从忱淇諝獾膹?qiáng)弱；地表溫度能直接反映土壤逆輻射能力的強(qiáng)弱，地表溫度越高，土壤逆輻射能力越強(qiáng)，田間降溫越趨于平緩，晚霜凍害越輕。反之田間降溫越劇烈，晚霜凍害越重；草面溫度探測(cè)的是近地表植被表面溫度，比空氣溫度更具凍害指示意義。

（4）濕度和風(fēng)速因子：將1956-2015年晚霜凍害易發(fā)期間（3月15日-4月30日）的每日19：00-次日7：00相對(duì)濕度（RH）、風(fēng)速（WS）的平均值分別作為濕度因子和風(fēng)速因子?？諝庵械乃坏梢酝ㄟ^(guò)影響空氣的導(dǎo)熱性能，降低近地面空氣與高層空氣的熱量傳遞，而且其凝結(jié)所釋放的熱量也將影響周?chē)h(huán)境溫度；而風(fēng)可以加速空氣流動(dòng)，加快地表水分蒸發(fā)形成地面保溫層，增加由地表向近地面空氣的熱量傳遞。

1.2.2 統(tǒng)計(jì)分析

研究區(qū)有草面溫度觀測(cè)記錄的資料開(kāi)始于2010年。因此，本研究基于2010-2015年晚霜凍害常發(fā)時(shí)段3月15日-4月30日的氣象數(shù)據(jù)，在偏相關(guān)分析基礎(chǔ)上，將最低草面溫度作為因變量，以對(duì)應(yīng)的氣溫、地表溫度、每日19：00-次日7：00相對(duì)濕度及風(fēng)速的平均值為氣象因子，通過(guò)SPSS20作為分析軟件，多元線性回歸建模，以構(gòu)建基于其它氣象因子的草面溫度預(yù)測(cè)模型。

2 結(jié)果與分析

2.1 1956-2015年冬小麥播種-拔節(jié)期降水量特征

由圖1可見(jiàn)，1956-2015年商丘站冬小麥播種-拔節(jié)期降水量變化幅度較大，最大值達(dá)298.6mm，最小僅為42.8mm左右，平均為134.2mm。降水量不足134.2mm的年份為30a，占調(diào)查年份的50.0%；1月1日-3月25日降水量也表現(xiàn)出大幅振蕩的特點(diǎn)，最大值達(dá)121.5mm，最小僅為9.8mm左右，平均為53.2mm。降水量不足53.2mm的年份為31a，占調(diào)查年份的51.67%。分析表1中統(tǒng)計(jì)結(jié)果可見(jiàn)，在發(fā)生晚霜凍害的年份中，有12a播種-拔節(jié)期降水量低于歷年平均水平134.2mm，有10a其1月1日-3月25日降水量低于歷年平均水平53.2mm。

2.2 1956-2015年冬小麥播種-拔節(jié)期積溫特征

由圖2可見(jiàn)，1956-2015年商丘站冬小麥播種-拔節(jié)期積溫總體呈上升趨勢(shì)（n=60，r=0.61，P＜0.01），增加率為4.35℃·d·a-1，60a來(lái)積溫增加260.7℃·d；1月1日-3月25日積溫總體呈上升趨勢(shì)（n=60，r=0.54，P＜0.01），增加率為2.43℃·d·a-1，60a來(lái)積溫增加145.7℃·d，與全球氣溫變化的趨勢(shì)一致。分析表1統(tǒng)計(jì)結(jié)果可見(jiàn)，除1956年的播種-拔節(jié)期積溫和1月1日-3月25日積溫均分別低于1956-2015年的平均積溫外，其它晚霜凍害發(fā)生年份的播種-拔節(jié)期積溫或1月1日-3月25日積溫高于1956-2015年的平均積溫。其中，2006、2014、2015年的播種-拔節(jié)期積溫比平均積溫分別高17.48%、15.67%、12.91%，2006、2013、2014年的1月1日-3月25日的積溫分別比平均積溫高20.10%、23.38%、49.57%。

2.3 冬小麥晚霜凍害發(fā)生時(shí)日最低氣溫特征

商丘站1956-2015年冬小麥晚霜凍害發(fā)生日期及凍害發(fā)生時(shí)相應(yīng)氣象條件的調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表1，由表可見(jiàn)，期間影響冬小麥產(chǎn)量的晚霜凍害共發(fā)生15次，其中，受凍株率小于50%、減產(chǎn)幅度10%以?xún)?nèi)的輕度霜凍害7次；受凍株率50%以上、減產(chǎn)幅度10%以上的重度霜凍害8次。按霜凍害輕、重程度分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其中重霜凍害發(fā)生時(shí)間順序?yàn)?994年3月26日（拔節(jié)前5d）、1995年4月3日（拔節(jié)后11d）、1993年4月11日（拔節(jié)后12d）、2015年4月8日（拔節(jié)后13d）、1962年4月4日（拔節(jié)后14d）、2013年4月6日（拔節(jié)后15d）、2013年4月10日（拔節(jié)后19d），相應(yīng)每次凍害過(guò)程中的最低溫度分別為-0.6、-1.9、0.2、-2.0、-1.3、3.9、4.7℃。其特點(diǎn)表現(xiàn)為，除1993年4月11日晚霜凍害發(fā)生過(guò)程中的最低溫度為0.2℃外，其它發(fā)生于拔節(jié)14d前的晚霜凍害過(guò)程中的最低溫度均在0.0℃以下，發(fā)生于拔節(jié)14d后的晚霜凍害過(guò)程的最低溫度均在3.5℃以上。研究期間輕霜凍害發(fā)生時(shí)間順序?yàn)?956年3月26日（拔節(jié)前8d）、1998年3月21日（拔節(jié)前6d）、2011年3月25日（拔節(jié)后2d）、1961年4月9日（拔節(jié)后16d）、2010年4月15日（拔節(jié)后18d）、2006年4月13日（拔節(jié)后21d）、2014年4月6日（拔節(jié)后21d）、2013年4月21日（拔節(jié)后30d），相應(yīng)每次凍害過(guò)程中的最低溫度分別為-1.8、-1.4、0.2、2.0、1.4、3.4、7.5、0.0℃。其特點(diǎn)表現(xiàn)為，拔節(jié)前發(fā)生晚霜凍害最低溫度均在-1.0℃以下，拔節(jié)后發(fā)生晚霜凍害最低溫度均在0.0℃以上，且最低溫度有逐漸升高的趨勢(shì)。

表1　1956-2015年冬小麥晚霜凍害發(fā)生日期及其對(duì)應(yīng)氣象條件

注：PREC1為播種-拔節(jié)期降水量，PREC2為1月1日-3月25日降水量，CT1為播種-拔節(jié)期積溫，CT2為1月1日-3月25日積溫，Min AT為最低氣溫，Ave AT為平均氣溫，Ave RH為平均相對(duì)濕度。輕度霜凍害為受凍株率小于50%，減產(chǎn)幅度10%以?xún)?nèi)，重度霜凍害為受凍株率50%以上，減產(chǎn)幅度10%以上。

Note: PREC1is precipitation from seeding to jointing stage, PREC2is precipitation from January 1 to March 25, CT1is the accumulated temperature from seeding to jointing stage, and CT2is the accumulated temperature from January 1 to March 25. Min AT, Ave AT, and Ave RH are the minimum air temperature, the average air temperature, and the average relative humidity on the late frost date, respectively. Frost severity was divided into the two grades, that is slight and severe. Slight means the frosted plants rate less than 50% and the yield loss rate below 10%, and severe means the frosted plants rate more than 50% and the yield loss rate exceeding 10%.

2.4 冬小麥晚霜凍害發(fā)生時(shí)氣溫和濕度狀況

以1993和2010年發(fā)生的兩次晚霜凍害事件為例加以分析。2010年4月12-15日受西北氣流的影響，黃淮麥區(qū)的山西、河南、皖北、蘇北、魯西南受到冷空氣的侵襲，部分區(qū)域由于受區(qū)域天氣的影響，霜凍害發(fā)生程度形成巨大的差異。2009年12月-2010年3月，山西運(yùn)城地區(qū)降水量偏少，土壤干旱，晚霜凍害發(fā)生時(shí)運(yùn)城最低氣溫-1.2℃，日平均相對(duì)濕度僅41.0%，且此時(shí)冬小麥正處于拔節(jié)孕穗期，小麥霜凍害嚴(yán)重（圖3a）。其時(shí)，河南商丘地區(qū)最低溫度為1.4℃，而日平均相對(duì)濕度為75.1%（4月12-14日降水量5.8mm），此時(shí)冬小麥也正處于拔節(jié)孕穗期，僅幼穗發(fā)生了輕微的傷害，部分幼穗造成1～2粒的缺粒，對(duì)產(chǎn)量影響不大（圖3b）。

1993年4月11日凌晨，商丘地區(qū)氣溫驟降（圖3c），最低溫度0.2℃，日平均相對(duì)濕度為45.4%，空氣相對(duì)濕度較小，此時(shí)正處拔節(jié)孕穗的小麥全部受凍，全區(qū)10萬(wàn)hm2小麥?zhǔn)軆?，絕收2.67萬(wàn)hm2。此次晚霜凍害發(fā)生時(shí)的最低氣溫和小麥幼穗發(fā)育時(shí)期與2010年4月14-15日運(yùn)城、商丘發(fā)生晚霜凍害時(shí)相似，最低氣溫分別為0.2℃、-1.2℃、1.4℃，且小麥均處于拔節(jié)孕穗期（低溫敏感期）。但此次晚霜凍害發(fā)生時(shí)的空氣相對(duì)濕度與2010年運(yùn)城較接近，其值分別為41.0%、45.0%，而與2010年商丘（75.1%）相差較大。

2.5 關(guān)鍵氣象因子與晚霜凍害關(guān)系

2.5.1 氣溫、地表溫度、草面溫度與晚霜凍害

草面溫度表征的是近地表植被表面溫度，比氣溫更能代表近地表溫度的狀況。草面溫度被廣泛應(yīng)用于霜形成的判斷與預(yù)報(bào)[20-21]。2010年4月15日、2014年4月6日商丘分別遭受一次晚霜凍害，僅部分幼穗凍傷凍死，凍害程度較輕。對(duì)兩次低溫晚霜凍害發(fā)生過(guò)程的氣候特征進(jìn)行分析，結(jié)果表明（圖4a、圖4b），2010年4月15日平均相對(duì)濕度為75.1%，最低氣溫、最低地表溫度分別為1.4℃、-0.2℃，而最低草面溫度低達(dá)-1.9℃，低溫持續(xù)8h。2014年4月6日平均相對(duì)濕度44.5%，最低氣溫、最低地表溫度分別為7.5℃、4.1℃，而最低草面溫度為-0.8℃，低溫持續(xù)8h。

2013年4月（6、10、21日），商丘市連續(xù)遭受3次晚霜凍害，小麥產(chǎn)量損失較重。從3次低溫晚霜凍害發(fā)生過(guò)程的氣候特征可知（圖4c、圖4d、圖4e），第1次，4月7日平均相對(duì)濕度為40.1%，最低氣溫、最低地表溫度分別為3.9℃、0℃，而最低草面溫度低達(dá)-4.7℃，低溫持續(xù)9h。第2次，4月10日平均相對(duì)濕度27.5%，最低氣溫、最低地表溫度分別為4.7℃、1.1℃，而最低草面溫度低達(dá)-4.4℃，低溫持續(xù)6h。這兩次凍害造成小麥幼穗凍傷凍死，凍害程度較重。第3次雖然最低草面溫度低達(dá)-3.5℃，低溫持續(xù)9h，但4月19-20日降雨16.2mm，4月20-21日的日平均相對(duì)濕度高達(dá)77.6%，低溫造成部分花藥或柱頭凍死凍傷，凍害程度較輕?？梢?jiàn)，低溫是導(dǎo)致晚霜凍害的主導(dǎo)因子，而空氣相對(duì)濕度則是影響晚霜凍害程度輕重的調(diào)節(jié)因子。草面溫度比氣溫、地表溫度更能代表植株周?chē)h(huán)境溫度，對(duì)晚霜凍害預(yù)警預(yù)報(bào)更具現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。因此，本研究將草面溫度作為冬小麥晚霜凍害及其程度輕重的評(píng)估指標(biāo)。

2.5.2 草面溫度與各氣象因素的偏相關(guān)和線性回歸

以2010-2015年期間各年3月15-4月30日最低草面溫度與其相對(duì)應(yīng)的氣溫和地表溫度，以及每日19：00-次日7：00相對(duì)濕度及風(fēng)速的平均值進(jìn)行偏相關(guān)分析，結(jié)果見(jiàn)表2。由表中可知，草面溫度與氣溫、地表溫度、平均相對(duì)濕度、平均風(fēng)速呈極顯著相關(guān)，其中地表溫度與草面溫度的偏相關(guān)系數(shù)最大，為0.557，平均風(fēng)速與草面溫度的偏相關(guān)系數(shù)最小，為0.415。各因子與草面溫度偏相關(guān)性系數(shù)的排序?yàn)榈乇頊囟龋練鉁兀酒骄鄬?duì)濕度＞平均風(fēng)速。

草面溫度傳感器的維護(hù)繁瑣復(fù)雜，而且干旱和降雪天氣易影響草面溫度的精準(zhǔn)度[22]，加之部分地區(qū)未安裝草面溫度傳感器，如能建立氣溫、地表溫度、平均相對(duì)濕度、平均風(fēng)速與草面溫度間的定量關(guān)系，則可對(duì)未安裝草面溫度傳感器的地區(qū)提供可靠的凍害評(píng)估結(jié)果。故采用多元線性回歸的逐步篩選方法進(jìn)行建模，得到草面溫度預(yù)測(cè)模型為

Y=0.558ST+0.482AT+0.087RH+1.304WS-12.704 （1）

式中，ST為地表溫度，AT為氣溫，RH為平均相對(duì)濕度，WS為平均風(fēng)速。R2=0.927,N=247，F(xiàn)=766.562，通過(guò)了0.01水平的顯著性檢驗(yàn)，可以通過(guò)該模型對(duì)草面溫度進(jìn)行預(yù)測(cè)。

表2 2010-2015年氣溫、地表溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速與草面溫度的偏相關(guān)

注：*表示P＜0.05,**表示P＜0.01。

Note:*&**indicate the significant level 0.05 and 0.01, respectively. These data were derived from March 15 to April 30, 2010-2015, respectively. Of all the meteorological data, the average RH and WS were counted through averaging the RH and WS during 19：00– next 7：00, respectively (2010-2015).

3 結(jié)論與討論

（1）全球氣候變化背景下，商丘市1956-2015年播種-拔節(jié)期和1月1日-3月25日積溫均呈現(xiàn)逐漸增加的變化趨勢(shì)。播種-拔節(jié)期積溫增加率為4.35℃·d·a-1，60a積溫增加260.7℃·d，1月1日-3月25日積溫增加率為2.43℃·d·a-1，60a積溫增加145.7℃·d，與全球氣溫變化的趨勢(shì)一致。發(fā)生霜凍害的年份中，僅1956年的播種-拔節(jié)期積溫和1月1日-3月25日積溫均分別低于研究期平均積溫，其它晚霜凍害發(fā)生年份播種-拔節(jié)期積溫或1月1日-3月25日積溫均高于歷年平均積溫。可見(jiàn)，在冬、春季積溫偏高的條件下易發(fā)生晚霜凍害，這與閆小珍等[23]的研究結(jié)果，即冬季積溫與小麥各發(fā)育期始期呈負(fù)相關(guān)，積溫越高，發(fā)育期始期越提前，從而導(dǎo)致晚霜凍害發(fā)生的概率加大的結(jié)論一致；冬春季降水量偏少，土壤得不到充足的水分補(bǔ)充，會(huì)導(dǎo)致土壤相對(duì)水的熱容量降低，如遇冷空氣侵襲，土壤降溫相對(duì)較快，隨之田間氣溫驟降。在發(fā)生晚霜凍害的年份中，有12a播種-拔節(jié)期降水量低于歷年平均水平134.2mm，有10a其1月1日-3月25日降水量低于歷年平均水平53.2mm?？梢?jiàn)，在冬、春季降水量偏少的情況下易發(fā)生晚霜凍害，這與魯坦等[17]研究結(jié)論一致。

（2）本研究發(fā)現(xiàn)，隨著小麥幼穗的發(fā)育，其對(duì)低溫的敏感度提高，引起重度霜凍和輕度霜凍的最低溫度有逐漸升高的趨勢(shì)，這與馮玉香等[13]研究發(fā)現(xiàn)，隨著霜凍害發(fā)生時(shí)間的后延，最低氣溫有逐漸升高趨勢(shì)的研究結(jié)論一致。此外，本研究表明，氣溫驟降時(shí)，空氣相對(duì)濕度的大小，將明顯影響晚霜凍害程度，空氣濕度較大，則晚霜凍害程度較輕，空氣濕度較小，則晚霜凍害程度較重。

（3）黃淮冬麥區(qū)晚霜凍害發(fā)生在3月中旬-4月下旬，此時(shí)小麥正處于拔節(jié)抽穗期，幼穗或花藥對(duì)霜凍較敏感，如遭遇冷空氣侵襲，極易造成霜凍害。研究霜凍害最好用植株體溫，但氣象站不對(duì)其進(jìn)行常規(guī)測(cè)量[23]，而在各項(xiàng)氣象站數(shù)據(jù)中，草面溫度較接近植株體周?chē)h(huán)境的溫度。本研究發(fā)現(xiàn)，2010年4月15日、2013年4月7日、2013年4月10日、2013年4月21日、2014年4月6日的最低氣溫均在0℃以上，未引起農(nóng)業(yè)主管部門(mén)和農(nóng)民的重視，然而其最低草面溫度分別低達(dá)-1.9℃、-4.7℃、-4.4℃、-3.5℃、-0.8℃，致使小麥遭受不同程度的霜凍害?？梢?jiàn)，草面溫度比氣溫、地溫更能代表近地表溫度的狀況，比氣溫、地溫更適于研究小麥霜凍害。

（4）本研究發(fā)現(xiàn)，草面溫度與氣溫、地表溫度、平均相對(duì)濕度、平均風(fēng)速均呈極顯著正相關(guān)，各因子與草面溫度偏相關(guān)性系數(shù)的排序?yàn)榈乇頊囟龋練鉁兀酒骄鄬?duì)濕度＞平均風(fēng)速。而張翠華等[22]研究發(fā)現(xiàn)，氣溫、地表溫度與草面溫度呈顯著正相關(guān)。可見(jiàn)，除氣溫、地表溫度外，平均相對(duì)濕度、平均風(fēng)速也對(duì)霜凍害的發(fā)生及輕重程度起關(guān)鍵作用。本研究建立的草面溫度與其它氣象因子間的多元逐步線性回歸模型，可用于基于地表溫度、氣溫、平均相對(duì)濕度和風(fēng)速等因子的小麥晚霜凍害精確預(yù)測(cè)。

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Correlation between Meteorological Factors and Late Frost Damage in Huanghuai Winter Wheat Region —A Case Study of Shangqiu in Henan Province

LIU Hong-jie1, WU Yong-feng2, REN De-chao1, NI Yong-jing1, HU Xin1

(1. Wheat Research Laboratory, Shangqiu Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Shangqiu 476000, China; 2. Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Agricultural Environment, Ministry of Agriculture, Beijing 100081 )

Based on the meteorological data and frost damage observation data in Shangqiu during 1956-2015, meteorological conditions for the occurrence of late frosts were analyzed firstly, and then partial correlation and linear regression model of grass surface temperature (GT) and air temperature (AT), ground temperature (ST), relative humidity (RH), wind speed (WS) were studied to explore the relationship between meteorological factors and late frost damage. The results showed that the accumulated temperature (CT) in winter and spring increased year by year at 4.35℃·d·y-1with the climate warming. Late frost injury to winter wheat was closely related to the antecedent precipitation and accumulated temperature in addition to the cold air activity. If previous accumulated temperature was too high or the amount of precipitation was less, frost damage was prone to occur. With the development of young ear, its sensitivity to sub-freezing temperature increased, and the minimum temperature causing frost injury had a tendency to rise. Air temperature, ground temperature, average relative humidity and average wind speed were significantly correlated with grass surface temperature (P＜0.01), with an order of ground temperature＞air temperature＞average relative humidity＞average wind speed. It could be seen that the average relative humidity and average wind speed also played important roles to the occurrence and severity of frost damage, in addition to air temperature and ground temperature. The multiple linear regression model of the four meteorological factors and grass surface temperature was established by following formula: Y=0.558ST+0.482AT+0.087RH+1.304WS-12.704. The model has been tested by 0.01 significant levels and could predict grass surface temperature very well. Furthermore, reliable frost damage assessment results could provide for areas where the grass surface temperature sensor was not installed.

Accumulated temperature; Precipitation; Grass surface temperature; Relative humidity; Wind speed; Multiple linear regressions

10.3969/j.issn.1000-6362.2017.08.006

2017-02-19

。E-mail：Huxin2699552@163.com

國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-3-2-32）；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41471342)

劉紅杰（1984-），碩士，助理研究員，主要從事小麥栽培與育種。E-mail：liuhj84@163.com

劉紅杰,武永峰,任德超,等. 黃淮冬麥區(qū)氣象因子與小麥晚霜凍害關(guān)系研究:以商丘市為例[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2017,38(8):517-525