新疆哈密市初、終霜凍日變化及其對(duì)棉花生長的影響

李鳳琴，李茂春，胡秀茹，李迎春

（1.新疆哈密市伊州區(qū)氣象局，新疆 哈密839000；2.新疆阿拉爾市氣象局,新疆 阿拉爾843300；3.新疆農(nóng)業(yè)氣象臺(tái)，烏魯木齊830002）

霜凍是指在春秋兩季氣溫轉(zhuǎn)換季節(jié)， 土壤表面和植物表面溫度下降到0 ℃及以下， 足以使植物遭受傷害甚至死亡的一種農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害[1]。具有發(fā)生范圍廣、危害作物種類多、造成經(jīng)濟(jì)損失大的特點(diǎn)。 春季終霜凍出現(xiàn)愈遲， 秋季初霜凍出現(xiàn)愈早，對(duì)農(nóng)業(yè)的危害就愈嚴(yán)重。國內(nèi)眾多學(xué)者運(yùn)用不同溫度指標(biāo)對(duì)霜凍的氣候特征及其變化規(guī)律進(jìn)行了研究[2-5]。

哈密市屬新疆宜棉區(qū)，棉花產(chǎn)業(yè)是當(dāng)?shù)剞r(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。哈密市春秋兩季冷空氣活動(dòng)頻繁，冷暖變化劇烈,棉花在苗期和成熟期均可能遭受霜凍危害。 因此，分析與研究哈密市霜凍的氣候特征和變化規(guī)律，不僅有助于提高哈密市霜凍的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)能力，而且可以為棉花種植戶防御霜凍危害提供一定的理論依據(jù)。

1 資料與方法

參考?xì)庀笮袠I(yè)作物霜凍害等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[6]中的霜凍指標(biāo)，結(jié)合多年哈密市棉花遭受霜凍危害時(shí)的日最低氣溫?cái)?shù)據(jù)， 將春季日最低氣溫≤1.0 ℃作為棉花苗期遭受霜凍危害時(shí)的溫度指標(biāo)，將秋季日最低氣溫≤－1.0 ℃作為棉花成熟期遭受霜凍危害時(shí)的溫度指標(biāo)， 采用1971―2019 年哈密國家基準(zhǔn)氣候站逐日最低氣溫觀測(cè)資料， 將春季日最低氣溫≤1.0℃的最后一天定義為終霜凍日， 將秋季日最低氣溫≤－1.0 ℃的第一天定義為初霜凍日。 統(tǒng)計(jì)這49年哈密市終（初）霜凍日的氣候特征、出現(xiàn)概率，以及對(duì)棉花生長的影響，應(yīng)用線性傾向估計(jì)法分析霜凍日的變化趨勢(shì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 終霜凍日的氣候特征及變化趨勢(shì)

1971―2019 年哈密市平均終霜凍日為4 月16日，最早出現(xiàn)在3 月16 日（2016 年），最晚出現(xiàn)在5月15 日（1975 年、1979 年），極差60 d，最早和次早終霜凍日均出現(xiàn)在21 世紀(jì)， 最晚終霜凍日出現(xiàn)在20 世紀(jì)70 年代。 哈密市終霜凍日的年際變化比較明顯（圖1），由歷年終霜凍日線性趨勢(shì)可以看出，整體呈提前趨勢(shì)，提前2.7 d·（10 a）―1，進(jìn)入21 世紀(jì)后終霜凍日提前趨勢(shì)比較明顯， 尤其是2005―2019 年； 終霜凍日在20 世紀(jì)70 年代和2011―2019 年波動(dòng)較大，在20 世紀(jì)80 年代和90 年代波動(dòng)相對(duì)較小。

圖1 1971―2019 年哈密市終霜凍日逐年變化

2.2 初霜凍日的氣候特征及變化趨勢(shì)

1971―2019 年哈密市平均初霜凍日為10 月18 日， 最早出現(xiàn)在10 月1 日（2004 年、2015 年），最晚出現(xiàn)在11 月11 日（2006 年），最早和最晚初霜凍日均出現(xiàn)在21 世紀(jì)，極差40 d；初霜凍日極差比終霜凍日的極差小。

從哈密市初霜凍日逐年變化（圖2）可以看出，哈密市初霜凍日總體呈緩慢提前趨勢(shì)（未通過0.05顯著性水平檢驗(yàn)），提前0.2 d·（10 a）―1。 初霜凍日相鄰年份變化大，在平均線上下波動(dòng)，進(jìn)入21 世紀(jì)波動(dòng)加大。 初霜凍日的年代間變化不明顯，2011―2019 年略提前。

圖2 1971―2019 年哈密市初霜凍日逐年變化

2.3 終霜凍日在棉花生育期出現(xiàn)概率及對(duì)哈密市棉花生長的影響

哈密市棉花一般于4 月中下旬開始大面積播種，播種到出苗平均需要14 d，最短8 d，最長40 d（2006 年）， 棉花多年平均出苗日期為5 月1 日，2010―2019 年略提前。 1971―2019 年哈密市終霜凍日出現(xiàn)在棉花播種出苗期（4 月10―25 日）的概率為57%，出現(xiàn)在棉花苗期（4 月25 日之后）的概率為18%，其中出現(xiàn)在5 月份的概率為8%；2011―2019 年哈密市終霜凍日出現(xiàn)在播種出苗期的概率下降13 百分點(diǎn)，出現(xiàn)在苗期概率下降7 百分點(diǎn)，其中出現(xiàn)在5 月份的概率下降3 百分點(diǎn)。雖然哈密市終霜凍日出現(xiàn)在棉花苗期的概率比出現(xiàn)在播種出苗期的概率低，但苗期霜凍危害不容忽視。 2011―2019 年終霜凍日出現(xiàn)在棉花播種出苗期和苗期的概率均下降，這對(duì)哈密市棉花生產(chǎn)有利。 目前哈密市棉花大部分使用寬膜播種，地膜的增溫效果也在一定程度上減弱了霜凍對(duì)播種出苗期棉花的危害。

2.4 初霜凍日在棉花生育期出現(xiàn)概率及對(duì)哈密市棉花生長的影響

哈密市棉花一般于8 月下旬陸續(xù)開始裂鈴，9月上旬開始吐絮，9 月中旬進(jìn)入吐絮盛期， 從吐絮到停止生長歷時(shí)一個(gè)半月左右。 1971―2019 年哈密市初霜凍日出現(xiàn)在10 月上旬的概率為24%，出現(xiàn)在10 月中旬概率為33%，出現(xiàn)在10 月下旬概率為41%，出現(xiàn)在11 月份概率為2%；2011―2019 年初霜凍日出現(xiàn)在10 月中旬的概率上升23 百分點(diǎn)，出現(xiàn)在10 月下旬的概率下降19 百分點(diǎn)，下降了近一半。 初霜凍日出現(xiàn)愈晚對(duì)棉花越有利，出現(xiàn)愈早對(duì)成熟期的棉花危害越大，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)大量的未成熟棉鈴，霜前花減少，棉花的品質(zhì)和產(chǎn)量下降。 如2015 年哈密市棉花前期發(fā)育正常，7 月上旬陣性降水天氣多，7 月15 日開始出現(xiàn)長達(dá)28 d 的持續(xù)高溫天氣，日極端最高氣溫42.6 ℃，使處于花鈴期的棉花蕾鈴大量脫落，發(fā)育遲緩，棉花的裂鈴和吐絮均比常年同期偏晚（直到9 月下旬才進(jìn)入吐絮期，較常年晚半個(gè)月左右），而10 月1 日就遭受初霜凍危害，棉花吐絮期特短，導(dǎo)致出現(xiàn)了大量的未成熟棉鈴，霜前花率較低，棉花品質(zhì)和產(chǎn)量均明顯下降。

3 結(jié)論

哈密市終霜凍日在1971―2019 年總體呈提前趨勢(shì)，2011―2019 年終霜凍日出現(xiàn)在棉花播種出苗期和苗期的概率均下降，對(duì)棉花生產(chǎn)有利。

哈密市初霜凍日總體變化不大，2011―2019年有提前趨勢(shì)。初霜凍日提前，對(duì)棉花生產(chǎn)不利，將會(huì)造成霜前花減少，導(dǎo)致棉花品質(zhì)和產(chǎn)量下降。