山西省陽泉市春播期氣象要素變化及對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響①

岳凱杰 馬星芬 袁 杰 李潤(rùn)春

(山西省陽泉市氣象局 山西陽泉 045000)

陽泉市地處黃土高原東緣，太行山中段西側(cè)，地形復(fù)雜，雨熱同季，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候。以玉米、谷子、雜糧等大田作物為主，多數(shù)年份春季降水不能滿足農(nóng)作物的需求，固有“十年九旱”之說[1]。春耕春播是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要時(shí)期，其氣象條件適宜與否對(duì)糧食豐收起著重要作用。本文通過研究陽泉市春耕春播期氣象要素變化特點(diǎn)，合理安排當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)，對(duì)做好農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)具有重要的指導(dǎo)意義。

1 資料和方法

利用陽泉市3個(gè)地面氣象觀測(cè)站1989～2018年近30 a春季逐日氣象資料，通過滑動(dòng)平均、距平統(tǒng)計(jì)等方法，對(duì)陽泉市春季4—5月春耕春播期氣溫、降水、地溫、極端天氣等氣象要素進(jìn)行了分析，了解其變化特征及對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。

2 春耕春播期氣溫變化及影響

2.1 平均氣溫變化特征

陽泉市市域面積較小，各站平均氣溫變化較一致。為便于分析，選取有代表性的平定氣象站觀測(cè)資料對(duì)陽泉市春播期氣溫變化趨勢(shì)進(jìn)行分析(圖1)。陽泉市春播期平均氣溫變化具有年代際變化特點(diǎn)，20世紀(jì)90年代為波動(dòng)上升期，21世紀(jì)前10 a平均氣溫有所下降，2010年以后平均氣溫進(jìn)入明顯回暖時(shí)段。

圖1 平定站1989～2018年春播期氣溫距平

從月份看，4月年際變化劇烈，其中2010年4月異常，偏冷3.9 ℃，創(chuàng)4月平均氣溫歷史極小值。5月氣溫呈現(xiàn)緩慢上升的特征。4～5月平均距平變化與4月較一致，說明4～5月距平主要是由4月份溫度距平貢獻(xiàn)的。近年來春播期4～5月平均最高氣溫上升速率明顯小于平均最低氣溫的上升速率， 說明平均氣溫的升高主要是由最低溫度升高造成的，并導(dǎo)致了氣溫日較差減小，最低氣溫回升有利于春耕春播的開展。

2.2 入春時(shí)間變化特征

按照氣候季節(jié)劃分規(guī)定，當(dāng)滑動(dòng)平均氣溫連續(xù)5 d≥10 ℃，則以其所對(duì)應(yīng)的當(dāng)年氣溫序列中第一個(gè)≥10 ℃的日期作為春季起始日。以陽泉市常年入春時(shí)間3月30日為0，以日為單位，晚于3月30日為正距平，早于3月30日為負(fù)距平，給出了陽泉市近30 a各年份入春時(shí)間日序，見圖2。陽泉市南部平定站最早于3月15日入春，出現(xiàn)在2009年；北部盂縣站最晚于4月30日入春，出現(xiàn)在2010年；這與2009年3月陽泉市中旬氣溫異常偏高和2010年4月氣溫異常偏低相一致。由30年平均入春時(shí)間看，盂縣站平均入春時(shí)間為4月6日，南部平定站接近陽泉市常年均值3月30日。30年間陽泉市南部平定站入春時(shí)間均提前于北部盂縣站，這主要與盂縣站緯度偏北、海拔較高有關(guān)。從線性趨勢(shì)看盂縣站入春時(shí)間逐漸提前，且近幾年盂縣站入春時(shí)間正逐漸接近南部的平定站，說明受全球變暖影響，春季盂縣氣溫變暖速度要較南部更為明顯[2]。

圖2 1989～2018年陽泉市入春時(shí)間日序(以3月31日為1)

2.3 地溫變化特征

地溫是指與各層土壤接觸的溫度[3]。5 cm地溫穩(wěn)定通過10 ℃(即5 cm地溫5 d滑動(dòng)平均≥10 ℃)的日期是決定陽泉市大田播種期的重要參考指標(biāo)。對(duì)1989～2018年陽泉市5 cm地溫資料進(jìn)行計(jì)算，得到5 cm地溫穩(wěn)定通過10 ℃日期資料，陽泉市30 a平均5 cm地溫穩(wěn)定通過10 ℃出現(xiàn)在4月19日，與陽泉市春播平均開始于4月中下旬時(shí)間上較吻合。近年來隨著氣溫變暖，地溫回升明顯，使得春季適宜播種期逐漸提前。

2.4 終霜凍及最低氣溫變化特征

終霜凍指春季最后一次出現(xiàn)霜凍的日期。對(duì)1989～2018年近30 a陽泉站終霜凍日期進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并以陽泉站平均終霜凍日期3月30日為距平參照點(diǎn)，晚于為正距平，早于為負(fù)距平(圖3)?？梢钥闯鲫柸窘K霜凍日期越來越晚，特別是2003年以后，大多數(shù)年份偏晚。最晚出現(xiàn)在2010年4月28日，晚于陽泉春播開始時(shí)間，造成了陽泉2010年春播期推遲。終霜凍日期推后使得出苗作物更容易受到凍害影響，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成不利影響。

由于春播期極端最低氣溫對(duì)春季播種和幼苗作物生長(zhǎng)影響最大，通過統(tǒng)計(jì)1989～2018年近30 a陽泉市北部盂縣站春播期4、5月份月最低氣溫，可以看出，2012年以來盂縣站4、5月最低氣溫年際變化加大。4月份情況看，2016年為1.3 ℃，創(chuàng)30年最低氣溫極高值；2018年為-4.2 ℃，為2011年以來新低。5月份情況看，2014年為-0.3 ℃，創(chuàng)30 a最低氣溫極低值，2017年為6.8 ℃，為30年最低氣溫極高值。春播期氣溫偏高，易導(dǎo)致作物提前返青，當(dāng)提前返青作物遭遇降溫天氣時(shí)，極易造成凍害；氣溫偏低，使得播種難以進(jìn)行或造成出苗困難。

圖3 1989～2018年陽泉站終霜凍時(shí)序(以3月31日為1)

3 春耕春播期降水變化及影響

3.1 降水變化特征

與氣溫相同，通過統(tǒng)計(jì)平定氣象站1989～2018年4、5月降水資料與歷史同期距平百分位(圖4)?？梢钥闯鏊脑碌慕邓觌H變率較大，最小偏少近9成，出現(xiàn)在1992年；最大偏多2倍多，出現(xiàn)在2008年。近年來，4月份降水大多處于正距平，降水有逐漸增多的趨勢(shì)；5月份降水具有年代際變化特征，20世紀(jì)90年代呈減少趨勢(shì)，21世紀(jì)初有逐漸增多的趨勢(shì)，2005年偏多近9成，為30年來最多，2006年5月以來降水呈先減少后增加的趨勢(shì)。4～5月降水距平百分位與5月降水距平變化較一致，這主要是入春后，5月降水一般較4月明顯增多，平均為4月降水的2倍多。

圖4 平定站1989～2018年降水距平百分位

3.2 春旱

陽泉市春季“十年九旱”，易出現(xiàn)階段性旱象。近30年有記錄的較為嚴(yán)重的春播期干旱年份有1993、1995、1999、2000、2001和2011年。通過與平定站近30年春播期降水距平百分位對(duì)比可以看出，4月、5月持續(xù)降水偏少是造成春播期嚴(yán)重干旱的主要原因，特別是5月降水偏少對(duì)干旱影響更為明顯。這主要是因?yàn)殛柸写翰ゴ蟛糠纸Y(jié)束于4月底5月初，5月的降水多少，對(duì)作物出苗及生長(zhǎng)影響更大。

3.3 春播第一場(chǎng)好雨

陽泉市春播期第一場(chǎng)好雨(春季4～5月日降水量≥10 mm的降水)，以陽泉?dú)v史平均出現(xiàn)日期4月20日為距平參考點(diǎn)，晚于為正距平，早于為負(fù)距平(圖5)，1989～2018年有兩年未出現(xiàn)春播期好雨，分別為1997和2000年；30 a首場(chǎng)好雨最早出現(xiàn)在2016年4月3日，最晚出現(xiàn)在1999年5月18日。從首場(chǎng)好雨出現(xiàn)時(shí)間看，30年間年際變化明顯，從線性趨勢(shì)看，整體有逐漸提前的趨勢(shì)，對(duì)春播的開展有利。

圖5 陽泉站1989～2018年首場(chǎng)好雨時(shí)序圖(以4月20日為1)

4 春播期極端氣候事件

4.1 低溫霜凍

近年來受氣候變暖影響，陽泉市春季氣溫回升迅速，經(jīng)濟(jì)林果等作物提前發(fā)芽或開花，但終霜凍日期推遲，使低溫霜凍災(zāi)害發(fā)生頻率明顯增加，近年來主要的災(zāi)情有：2013年4月19日陽泉出現(xiàn)暴雪天氣，降雪創(chuàng)歷史同期降雪新高，氣溫下降明顯，部分作物受凍。2014年5月3～5日，盂縣出現(xiàn)降溫天氣，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)最低氣溫降到-2 ℃。果樹、核桃、花椒等樹木尤其是玉米作物遭受低溫冷凍災(zāi)害，農(nóng)作物受災(zāi)面積14 000 hm2，經(jīng)濟(jì)林木受災(zāi)面積約3 330 hm2。2016年5月12～13日盂縣出現(xiàn)寒潮天氣，13日盂縣站最低氣溫3 ℃。2018年4月3～7日陽泉市出現(xiàn)寒潮、大風(fēng)、雨雪天氣，全市水果受災(zāi)802.93 hm2，中藥材受災(zāi)約333.33 hm2等。

4.2 春季連陰雨

根據(jù)山西省氣象業(yè)務(wù)規(guī)范，將日降雨≥0.0 mm，作為一個(gè)雨日。在4～5月中旬連陰雨日≥5 d，過程總降水量≥20 mm，5月下旬到6月中旬連陰雨日≥5 d，過程總降水量≥30 mm，定為一次連陰雨天氣過程。根據(jù)1989～2018年4～5月降水資料統(tǒng)計(jì)分析，30年間，陽泉市共出現(xiàn)17次連陰雨天氣，出現(xiàn)連陰雨最長(zhǎng)日數(shù)為8 d，過程最大總降水量48.6 mm。連陰雨天氣易導(dǎo)致玉米出苗慢，甚至霉?fàn)€；同時(shí)4月中下旬正值小麥開花授粉時(shí)期，如遇連陰雨天氣對(duì)小麥?zhǔn)诜蹣O為不利，易導(dǎo)致秕粒增多，同時(shí)陰雨寡照，光合作用弱，使作物生長(zhǎng)變慢。

5 結(jié)束語

春播期4～5月陽泉市呈現(xiàn)出平均氣溫升高，入春時(shí)間提前，且在北部表現(xiàn)更為明顯的特征。5 cm地溫穩(wěn)定通過10 ℃的時(shí)間提前，但極端低溫天氣增多，終霜凍日期推后，適宜播種期提前，但需防范低溫凍害的不利影響。降水年際變化大，四月降水呈增多趨勢(shì)，春旱時(shí)有發(fā)生，春播首場(chǎng)好雨時(shí)間有提前趨勢(shì)，有利于春播的開展，但極端氣候事件，寒潮、連陰雨等時(shí)有發(fā)生，且強(qiáng)度強(qiáng)，影響范圍大，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有不利影響，整體而言，陽泉市近30年4～5月春播期氣象要素變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有利有弊。