小二溝地區(qū)初、終霜日及無(wú)霜期特征變化分析

趙岳冀

摘 要：利用小二溝1957—2010年的初、終霜日及無(wú)霜期資料，采用氣候統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，對(duì)小二溝地區(qū)初、終霜日氣候特征及其氣候變化進(jìn)行分析。結(jié)果表明：20世紀(jì)80年代以來(lái)，小二溝地區(qū)初霜日平均為9月9日，終霜日平均為5月26日，無(wú)霜期平均為104 d。小二溝地區(qū)終霜日有所提前，初霜日變化不明顯。無(wú)霜期延長(zhǎng)主要是該地區(qū)溫度升高引起的，其中月平均最低氣溫和平均最低地面溫度的貢獻(xiàn)較其他溫度項(xiàng)大。研究霜期的變化特征旨在為農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)和布局提供參考。

關(guān)鍵詞：初霜日;終霜日;無(wú)霜期;異常分析;絕對(duì)變率

文章編號(hào)：1004-7026（2020）18-0098-02? ? ? ? ?中國(guó)圖書(shū)分類號(hào)：S425? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

霜凍是指在植物生長(zhǎng)季節(jié)中，因土壤表面和植株溫度降至0 ℃或以下引起的植物凍害。霜凍多發(fā)生在春秋季節(jié)，是非常普遍的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害。秋季第一次出現(xiàn)的霜凍稱初霜凍，其發(fā)生越早，對(duì)作物危害越大。春季最后1次出現(xiàn)的霜凍稱終霜凍，其發(fā)生越晚，作物抗寒能力越弱，對(duì)作物危害越大。

終霜凍至初霜凍之間的日期為無(wú)霜期。當(dāng)溫度低于0 ℃時(shí)，大多數(shù)作物就會(huì)遭受霜凍，若初霜日提前或終霜日推遲，農(nóng)作物遭受霜凍危害，將不能正常發(fā)育，影響作物產(chǎn)量。因此，分析初、終霜日及無(wú)霜期的氣候變化特征對(duì)農(nóng)牧業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展尤為重要。分析了小二溝地區(qū)1957—2010年初、終霜日及無(wú)霜期的分布規(guī)律和變化趨勢(shì)，為農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)提供參考。

1? 資料來(lái)源及方法

利用小二溝地區(qū)1957—2010年初、終霜日及無(wú)霜期資料，用統(tǒng)計(jì)、線性傾向估計(jì)法、5 a滑動(dòng)平均法（氣候波動(dòng)是造成霜期變化的重要因素，為了顯示霜期的氣候波動(dòng)，用5 a滑動(dòng)平均法濾去時(shí)間尺度較短的變化趨勢(shì)），分析小二溝近53 a的初、終霜日及無(wú)霜期變化趨勢(shì)。小二溝初霜日平均出現(xiàn)在9月9日，最早可提前到8月21日，會(huì)造成晚播種作物減產(chǎn);終霜日平均出現(xiàn)在5月26日，最晚可推遲至6月8日，可造成喜溫類作物受凍。

2? 霜凍危害分區(qū)

衡量一個(gè)地區(qū)霜凍危害程度的大小，可用霜凍指數(shù)表示。計(jì)算公式為：K=100（A-B）/A。K為霜凍指數(shù)，A為日平均氣溫≥10 ℃的生長(zhǎng)期日數(shù)，B 為一個(gè)地區(qū)的無(wú)霜期。

霜凍危害有不同的標(biāo)準(zhǔn)。微霜凍區(qū)K為1～10：生長(zhǎng)期內(nèi)霜凍發(fā)生的可能性小，大部分作物能正常成熟，但晚熟作物有時(shí)遇到秋霜凍危害，成熟不好。輕霜凍區(qū)K為10～20：生長(zhǎng)期內(nèi)霜凍發(fā)生的可能性約為10%～20%，春秋均會(huì)發(fā)生不同程度的霜凍，高粱等作物常出現(xiàn)部分成熟情況差的現(xiàn)象。重霜凍區(qū)K為20～40：生長(zhǎng)期內(nèi)霜凍發(fā)生的可能性較大，霜凍可減產(chǎn)20%～30%，豆類、瓜類等常被毀種，個(gè)別年份春小麥也會(huì)受霜凍危害。分析霜凍指數(shù)可預(yù)防小二溝大豆等農(nóng)作物受霜凍影響，避免大豆等農(nóng)作物因霜凍減產(chǎn)。嚴(yán)重霜凍區(qū)K為40～60：生長(zhǎng)期內(nèi)氣溫極不穩(wěn)定，霜凍危害時(shí)有發(fā)生，春小麥常受低溫影響，導(dǎo)致灌漿效果差，籽粒不飽滿，空殼率高，瓜、菜受霜凍威脅也很大。

分析小二溝1961—2010年的霜凍指數(shù)可知，平均霜凍指數(shù)為8.9。小二溝屬于微霜凍地區(qū)，生長(zhǎng)期內(nèi)發(fā)生霜凍的可能性小，大部分作物能正常成熟，晚熟的作物可能受到秋霜凍的影響，成熟情況差。1976年為偏冷年，無(wú)霜期為異常偏少年，年霜凍指數(shù)最大，為34，達(dá)到重霜凍的標(biāo)準(zhǔn)。1982年為無(wú)霜期顯著偏少年，霜凍指數(shù)為22，因霜凍減產(chǎn)20%～30%左右，大豆類植物常毀種。1996年為無(wú)霜期偏少年，霜凍指數(shù)為21。根據(jù)5 a滑動(dòng)平均曲線可以看出，20世紀(jì)70年代中后期至80年代初霜凍指數(shù)有明顯波動(dòng)，霜凍指數(shù)超過(guò)1961—2019年的平均值，20世紀(jì)90年代后期的霜凍指數(shù)呈平穩(wěn)變化趨勢(shì)。近些年，小二溝地區(qū)無(wú)重霜凍發(fā)生。分析霜凍指數(shù)對(duì)預(yù)防一個(gè)地區(qū)的霜凍危害有一定積極作用，便于農(nóng)民種植農(nóng)作物。

2007年和2008年為無(wú)霜期異常偏多年，1976年為異常偏少年，1983年和2010年為顯著偏多年，1982年為顯著偏少年，1963年、1984年、1993年為偏多年，1969年、1978年、1996年、2003年為偏少年。從無(wú)霜期異常可判斷霜日在同一年的變化程度。從溫度異常年的變化分析1976年為偏冷年，這1年為無(wú)霜期異常偏少年，霜凍指數(shù)為34，達(dá)到了重霜期的標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)霜期為82 d的保證率為80%，2 a一遇90 d，5 a一遇111 d，10 a一遇128 d。

3? 初終霜日的統(tǒng)計(jì)特征

小二溝初霜日的絕對(duì)變率（5.6/d）小于終霜日的絕對(duì)變率（6.4/d），這表明初霜日較終霜日穩(wěn)定，年際差異相對(duì)較小，終霜日年際差異較大，穩(wěn)定性差，對(duì)喜溫類作物的苗期生長(zhǎng)不利。小二溝初終霜日提前的概率為19.6%，推遲的概率為35.2%，這說(shuō)明小二溝受終霜危害的概率大于初霜危害的概率。

4? 年、月霜日數(shù)變化特征

月霜日數(shù)最多的月份出現(xiàn)在1月份，共有26.8 d，7月份無(wú)霜，月平均霜日為16.7 d，1—4月、10—12月的霜日高于月平均霜日，其他月低于月平均霜日。從1957—2019年霜年總?cè)諗?shù)曲線圖可以看出，霜年總?cè)諗?shù)變化趨勢(shì)波動(dòng)下降，下降傾向率為-0.45 d/10 a，平均年霜日數(shù)為194 d;最多為223 d，出現(xiàn)在1989年;其次為216 d，出現(xiàn)在1987年。最少年霜日數(shù)為172 d，出現(xiàn)在1979年，其次為173 d，出現(xiàn)在1972年。1989年、1987年出現(xiàn)了波峰期，1972年、1979年出現(xiàn)了波谷期。20世紀(jì)60年代霜日數(shù)平均為203 d;20世紀(jì)70年代霜日數(shù)平均為189 d，比20世紀(jì)60年代少14 d;80年代霜日數(shù)平均為205 d，比20世紀(jì)70年代多16 d;20世紀(jì)90年代霜日數(shù)平均為199 d，比20世紀(jì)80年代少6 d。2000—2010年霜日數(shù)平均為189 d，比20世紀(jì)90年代少10 d。除2000—2010年為減少趨勢(shì)，其他各年代均呈增多趨勢(shì)，特別是20世紀(jì)80年代增長(zhǎng)速度最快。

5? 無(wú)霜期變化特征

由數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析可知，小二溝地區(qū)62 a的平均無(wú)霜期為104 d，最長(zhǎng)無(wú)霜期為131 d，出現(xiàn)在2007年，最短無(wú)霜期為75 d，出現(xiàn)在1976年，日極差為29 d。無(wú)霜期呈緩慢上升趨勢(shì)，上升傾向率為1.6 d/10 a，無(wú)霜期逐漸變長(zhǎng)。這與初霜日線性傾向呈微弱上升（日期推后）和終霜日線性傾向呈微弱下降（日期提前）趨勢(shì)一致，無(wú)霜期序列絕對(duì)變率為7.5 d。

小二溝地區(qū)53 a平均無(wú)霜期為104 d，最長(zhǎng)無(wú)霜期為131 d，最短無(wú)霜期為75 d，差值為29 d。無(wú)霜期隨初終霜日的變化而變化。因小二溝地區(qū)的初終霜日變化幅度較小，無(wú)霜期變化趨于平穩(wěn)，緩慢變長(zhǎng)。由5 a滑動(dòng)平均曲線可以看出，20世紀(jì)50年代后期無(wú)霜期時(shí)間長(zhǎng)、波動(dòng)大，1959年無(wú)霜期為120 d，達(dá)到最大值。20世紀(jì)60年代呈下降趨勢(shì)，1965年無(wú)霜期時(shí)間最短，為93 d，20世紀(jì)70年代初期的無(wú)霜期緩慢延長(zhǎng)。20世紀(jì)70年代中后期至80年代初期無(wú)霜期普遍小于平均值，20世紀(jì)70年代無(wú)霜期變化較大，1976年無(wú)霜期為75 d，1971年無(wú)霜期為108 d，出現(xiàn)先增長(zhǎng)后縮短的變化。20世紀(jì)80年代至90年代的無(wú)霜期緩慢變長(zhǎng)，長(zhǎng)短變化波動(dòng)不大，圍繞平均值上下波動(dòng)。2001—2010年的無(wú)霜期雖有細(xì)微縮短，但從5 a滑動(dòng)平均線性傾向可以看出，無(wú)霜期逐漸變長(zhǎng)，這與初霜日線性傾向呈微弱上升和終霜日線性傾向呈微弱下降趨勢(shì)一致。從無(wú)霜期日數(shù)距平圖可以看出：20世紀(jì)70年代無(wú)霜期日數(shù)偏少，為負(fù)距平，其他年代正距平和負(fù)距平交替出現(xiàn)，表明無(wú)霜期日數(shù)變化不穩(wěn)定。20世紀(jì)80年代出現(xiàn)最大正距平，出現(xiàn)了歷史最多日數(shù)，20世紀(jì)70年代出現(xiàn)最大負(fù)距平，出現(xiàn)了歷史最小日數(shù)。無(wú)霜期是82 d的保證率為80%，2 a一遇90 d，5 a一遇111 d，10 a一遇128 d，20 a一遇為147 d（研究期內(nèi)沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)）。

從氣候資源利用角度分析，無(wú)霜期越長(zhǎng)，熱量資源越豐富，越有利于作物生長(zhǎng)。無(wú)霜期的變化范圍越大，熱量資源的穩(wěn)定性越差，可利用的程度受到的限制也越大。從防御災(zāi)害的角度分析，無(wú)霜期變化越不穩(wěn)定，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)躲避霜凍的難度越大，遭災(zāi)的危險(xiǎn)性越高。小二溝地區(qū)無(wú)霜期相對(duì)比較穩(wěn)定，且線性傾向呈明顯上升趨勢(shì)，即無(wú)霜期逐漸變長(zhǎng)，這將促使熱量資源趨于穩(wěn)定，有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。同時(shí)，無(wú)霜期變長(zhǎng)有利于增加干物質(zhì)積累，進(jìn)而提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量。

6? 結(jié)論

（1）1957—2010年，小二溝地區(qū)初霜日線性傾向呈微弱上升趨勢(shì)，歷年平均日為9月9日，終霜日線性傾向呈微弱下降趨勢(shì)，歷年平均日為5月26日。

（2）分析小二溝1961—2019年的霜凍指數(shù)可知，平均霜凍指數(shù)為8.9，小二溝屬于微霜凍地區(qū)，生長(zhǎng)期內(nèi)發(fā)生霜凍的可能性小，大部分作物能正常成熟，晚熟的作物可能受到秋霜凍的影響，成熟情況較差。

（3）初霜日5 a滑動(dòng)平均曲線顯示，20世紀(jì)60年代小二溝地區(qū)初霜日呈下降趨勢(shì)，70年代初期呈平緩上升趨勢(shì)，20世紀(jì)70年代后期呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，20世紀(jì)80年代呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，20世紀(jì)90年代初期呈平穩(wěn)上升趨勢(shì)，20世紀(jì)90年代中后期呈平穩(wěn)下降趨勢(shì)，但不明顯，后期平緩上升。21世紀(jì)初呈先降后升的趨勢(shì)，初霜日整體呈平穩(wěn)上升的趨勢(shì)，尤其是20世紀(jì)90年代后期至21世紀(jì)初，趨勢(shì)線均在平均線之上，說(shuō)明初霜日在緩慢向后推遲，對(duì)作物生長(zhǎng)有積極影響。

（4）無(wú)霜期呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢(shì)，上升傾向率為1.6 d/10 a，反映出無(wú)霜期在逐漸變長(zhǎng)。這與初霜日線性傾向呈微弱上升（日期推后）和終霜日線性傾向呈微弱下降（日期提前）趨勢(shì)一致。

（編輯：郭? 穎）