近60年青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)霜凍特征分析及其影響

趙海玲 楊璐 趙全寧

摘要 根據(jù)青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)1961—2020年日最低氣溫資料，對(duì)青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)的霜凍變化特征和對(duì)主要農(nóng)作物的影響進(jìn)行分析。結(jié)果表明：近60年來(lái)青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)平均初霜日出現(xiàn)在9月9日—10月21日，平均終霜日出現(xiàn)在4月9日—5月27日，平均無(wú)霜期為105～194 d，平均霜凍日數(shù)為140～199 d。大部分地區(qū)初霜日推遲、終霜日提前、無(wú)霜期延長(zhǎng)、霜凍日數(shù)減少，20世紀(jì)70年代與21世紀(jì)初最明顯。氣候變暖影響到初、終霜凍日數(shù)的明顯變化，早霜凍對(duì)農(nóng)作物的影響不大，晚霜凍的出現(xiàn)會(huì)對(duì)處于苗期的作物產(chǎn)生危害。

關(guān)鍵詞 青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)；霜凍；強(qiáng)度；農(nóng)作物

中圖分類號(hào)：P426 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2023）09–0-03

霜凍是一種重要的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害。霜凍是指在農(nóng)作物生長(zhǎng)季節(jié)里，日最低氣溫下降到0 ℃以下，使植株體內(nèi)水分形成冰晶，造成農(nóng)作物受害，甚至死亡的短時(shí)間低溫災(zāi)害。從根本上來(lái)說(shuō)，農(nóng)作物受到霜凍災(zāi)害影響，植株的新陳代謝功能被破壞。因此，晚霜凍使農(nóng)作物過(guò)早地停止生長(zhǎng)，降低農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)，而早霜凍會(huì)使作物幼苗等受害[1]。霜凍溫度可以用葉面溫度、地面溫度及氣溫衡量。但實(shí)際應(yīng)用中難以獲取葉面溫度，所以通常使用地面0 cm處日最低溫度0 ℃和日最低氣溫0 ℃作為閾值，低于這些閾值溫度判斷為霜凍災(zāi)害發(fā)生[2-4]。

青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)是全省兩大主要農(nóng)業(yè)種植區(qū)之一，該地區(qū)土壤相對(duì)肥沃，氣候溫和，光、熱條件好，是青海省的主要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地。霜凍作為青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)春、秋季主要農(nóng)業(yè)災(zāi)害之一，霜凍災(zāi)害影響重、頻率高，嚴(yán)重影響了作物生長(zhǎng)季熱量資源的充分利用，限制了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展[5]。分析青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)霜凍氣候特征，對(duì)做好霜凍預(yù)報(bào)和服務(wù)工作、防御霜凍災(zāi)害、作物增產(chǎn)增收具有重要現(xiàn)實(shí)意義。因此，分析該地區(qū)霜凍的基本特征、時(shí)間特征、強(qiáng)度變化等，為有效防御霜凍災(zāi)害提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

以日最低氣溫≤0 ℃作為霜凍指標(biāo)，初霜日至翌年終霜日期間日最低氣溫≤0 ℃的日數(shù)為霜凍日數(shù)，終霜日至初霜日的持續(xù)日數(shù)為無(wú)霜期。利用1961—2020年青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)民和、樂(lè)都、湟中、湟源、平安、互助、大通、循化、化隆、尖扎、同仁、貴德和西寧13個(gè)地面氣象站日最低氣溫資料統(tǒng)計(jì)初霜凍日期、終霜凍日期、無(wú)霜期長(zhǎng)度，并計(jì)算其線性變化趨勢(shì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 霜凍指標(biāo)的基本氣候特征

對(duì)1961—2020年青海省東部農(nóng)業(yè)

區(qū)霜凍指標(biāo)分析表明（圖1），青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)平均初霜日出現(xiàn)在9月9—10月21日，自東南向西北提前，湟源出現(xiàn)最早、循化出現(xiàn)最晚，兩者相差41 d。平均終霜日出現(xiàn)在4月9—5月27日，自西北向東南推遲，湟源最遲，民和最早。平均無(wú)霜期為105～194 d，自東南向西北遞減，湟源最短，民和最長(zhǎng)，兩者相差89 d。平均霜凍日數(shù)為140～199 d，民和、循化的霜凍日數(shù)最短，化隆、湟源霜凍日數(shù)最長(zhǎng)。

2.2 霜凍指標(biāo)的變化趨勢(shì)

2.2.1 年際變化 由近60年青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)霜凍指標(biāo)的氣候傾向率分析（表1）結(jié)果可見(jiàn)，13站中大通、互助、湟源、湟中的初霜日有極顯著的推遲趨勢(shì)（P＜0.01），貴德、同仁、尖扎初霜日有較為顯著的推遲趨勢(shì)（P＜0.05）。13站中大通、互助、湟源、湟中、貴德、化隆、同仁、循化的終霜日有極顯著的提前趨勢(shì)（P＜0.01）。由此導(dǎo)致此8站的無(wú)霜期均有極顯著的延長(zhǎng)趨勢(shì)（P＜0.01），其中湟源增幅最大，為12.213 d/10年。除西寧外，其余臺(tái)站霜凍日數(shù)均呈顯著的減少趨勢(shì)，減幅達(dá)2.698～7.269 d/10年（P＜0.05），其中互助的減幅最大，為7.269 d/10年。可見(jiàn)，近60年（1961—2020）青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)大部分站點(diǎn)具有初霜日推遲、終霜日提早、無(wú)霜期延長(zhǎng)、霜凍日數(shù)減少的趨勢(shì)。

2.2.2 年代際變化 從圖2a可知， 20世紀(jì)60年代大通、湟源、化隆、樂(lè)都初霜日推遲1～28 d；其余臺(tái)站提前3～29 d，其中互助最明顯。20世紀(jì)70年代，東部農(nóng)業(yè)區(qū)初霜日推遲2～28 d。20世紀(jì)80年代同仁、貴德、化隆初霜日提前2～8 d，尖扎無(wú)變化，其余臺(tái)站推遲3～23 d。20世紀(jì)90年代，民和、貴德初霜日分別推遲4、6 d，大通無(wú)變化，其余臺(tái)站提前。21世紀(jì)初，除化隆初霜日無(wú)明顯變化，民和提前3 d外，其余臺(tái)站均推遲5～37 d。21世紀(jì)10年代，大通、湟中、平安、樂(lè)都、民和、同仁站初霜日提前1～14 d，湟源、西寧、互助、貴德、尖扎、化隆、循化推遲3～8 d。

從圖2b可知，20世紀(jì)60年代，互助、化隆、湟源、湟中、尖扎、民和、循化終霜日推遲，大通、貴德、西寧、尖扎、樂(lè)都提前。20世紀(jì)70年代，除貴德、化隆、湟中、民和終霜日推遲外，其余臺(tái)站均提前，大通最明顯，為24 d。20世紀(jì)80年代，除貴德、互助、化隆、湟源、尖扎、同仁、循化終霜日推遲外，其余臺(tái)站均提前。20世紀(jì)90年代，除互助、化隆終霜日推遲外，其余臺(tái)站均提前，其中湟中最明顯，為32 d。21世紀(jì)初，民和、平安終霜日無(wú)明顯變化，樂(lè)都、同仁分別推遲2、7 d外，其余臺(tái)站均提前。21世紀(jì)10年代，大通、貴德、互助、化隆、湟中、平安、同仁終霜日推遲1～11 d，湟源、西寧、樂(lè)都、民和、尖扎、循化終霜日提早4～34 d。

從圖2c可知，20世紀(jì)60年代，互助、湟源、湟中、尖扎、循化無(wú)霜期日數(shù)減少11～35 d，其余臺(tái)站無(wú)霜期日數(shù)延長(zhǎng)12～34 d。20世紀(jì)70年代，除貴德、民和外，其余臺(tái)站無(wú)霜期延長(zhǎng)8～53 d。20世紀(jì)80年代，除化隆、循化、貴德、尖扎、同仁無(wú)霜期天數(shù)減少外，其余臺(tái)站無(wú)霜期延長(zhǎng)9～25 d。20世紀(jì)90年代，除互助、化隆外，其余臺(tái)站無(wú)霜期均延長(zhǎng)10～30 d。21世紀(jì)初，除民和外，其余臺(tái)站無(wú)霜期延長(zhǎng)2～54 d，其中湟源最明顯，為54 d。10年代，大通、湟中、平安、同仁無(wú)霜期減少8～24 d，互助、化隆無(wú)明顯變化，其余臺(tái)站延長(zhǎng)2～34 d。

從圖2d可知，20世紀(jì)60～70年代，除大通、互助、化隆、湟中的霜凍日數(shù)減少外，其余臺(tái)站均增加。20世紀(jì)80年代至21世紀(jì)初，東部農(nóng)業(yè)區(qū)的霜凍日數(shù)均減少。21世紀(jì)10年代，大通、互助、化隆、湟源、湟中的霜凍日數(shù)增加，其余臺(tái)站的霜凍日數(shù)均減少。

總之，20世紀(jì)70年代與21世紀(jì)00年代初霜日推遲，終霜日提前、無(wú)霜期延長(zhǎng)、霜凍日數(shù)減少的特征最明顯。20世紀(jì)60年代與21世紀(jì)10年代表現(xiàn)為初霜日無(wú)明顯變化，終霜日提前，導(dǎo)致無(wú)霜期長(zhǎng)，霜凍日數(shù)少。20世紀(jì)80年代初、終霜日均有不同程度推遲，導(dǎo)致無(wú)霜期長(zhǎng)，霜凍日數(shù)少。而20世紀(jì)90年代由于初、終霜日不同程度提前導(dǎo)致無(wú)霜期長(zhǎng)，霜凍日數(shù)少。

2.3 霜凍對(duì)農(nóng)作物的影響

氣候變暖會(huì)影響初、終霜凍日和無(wú)霜期的變化，陳芳等[6]通過(guò)研究表明自20世紀(jì)氣候變暖后，青海大部分地區(qū)春霜凍提前，秋霜凍推遲，年平均無(wú)霜期延長(zhǎng)，并且霜凍初日推遲、終日提前的年際變化特征在東部農(nóng)業(yè)區(qū)最顯著。這與本研究結(jié)論一致，20世紀(jì)80年代后，初霜日明顯推遲，終霜日提前，無(wú)霜期延長(zhǎng)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了更好的基礎(chǔ)條件，作物生長(zhǎng)期延長(zhǎng)、氣溫升高，早霜凍的危害減輕，對(duì)調(diào)整農(nóng)業(yè)品種布局、穩(wěn)定農(nóng)業(yè)產(chǎn)量和改進(jìn)種植結(jié)構(gòu)十分有利。4—6月是青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)主要農(nóng)作物春小麥播種、出苗、分蘗、拔節(jié)的生長(zhǎng)期，尤其是5月，極易受到較為嚴(yán)重的晚霜凍危害。民和、樂(lè)都、尖扎、循化、貴德一帶早霜凍出現(xiàn)時(shí)，作物基本已收割完成，因此早霜凍對(duì)農(nóng)作物的影響不大。而互助、大通、化隆等地早霜凍出現(xiàn)較早時(shí)也會(huì)對(duì)春小麥、青稞等作物的灌漿—乳熟期造成危害，導(dǎo)致作物減產(chǎn)。

3 結(jié)論

（1）青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)平均初霜日出現(xiàn)在9月9—10月21日，平均終霜日出現(xiàn)在4月9—5月27日，平均無(wú)霜期為105～194 d，平均霜凍日數(shù)為140～199 d。

（2）近60年青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)除西寧站外，其余站點(diǎn)具有初霜日推遲、終霜日提前、無(wú)霜期延長(zhǎng)、霜凍日數(shù)減少的趨勢(shì)。

（3）20世紀(jì)70年代與21世紀(jì)初大部分地區(qū)初霜日推遲，終霜日提早、無(wú)霜期延長(zhǎng)和霜凍日數(shù)減少的特征最明顯。

（4）氣候變暖影響到初、終霜凍日和無(wú)霜期的變化，應(yīng)合理調(diào)整作物、品種布局，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)，及時(shí)掌握氣候變化的信息，加快農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，縮短農(nóng)業(yè)對(duì)氣候變化的適應(yīng)時(shí)間。

參考文獻(xiàn)

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Analysis of Frost Characteristics and Its Impact in the Agricultural Region of Eastern Qinghai Province in the Last 60 Years

Zhao Hai-ling et al（Key Laboratory of Disaster Prevention and Reduction in Qinghai Province， Xining， Qinghai 810001）

Abstract According to the daily minimum temperature data in the eastern agricultural region of Qinghai Province from 1961 to 2020， the characteristics of frost change and the impact on major crops in the eastern agricultural area of Qinghai Province were analyzed. The results showed that the average initial frost day in the eastern agricultural region of Qinghai Province occurred from September 9 th to October 21st， and the average final frost day occurred from April 9th to May 27 th. The average frost-free period was 105～194 days， and the average frost day was 140～199 days. In most regions， the initial frost day is delayed， the final frost day was advanced， the frost-free period was extended， and the frost days were reduced， with the most obvious in the 1970 s and early 21st century.Climate warming affects the obvious changes of the initial and final frost days， the impact of initial frost on crops was generally small， and the impact of final frost will cause harm to crops at the seedling stage.

Key words Eastern Agricultural Region of Qinghai Province; Frost; Strength; Crops