臨潁大棚蔬菜低溫凍害指標確立及服務初探

宋玉民，陳佩英

臨潁縣氣象局，河南 漯河 462600

0 引言

隨著人民生活水平的不斷提高和臨潁大棚蔬菜種植面積的逐年增加，大棚蔬菜已成為我縣高效農業一個新的增長點。但由于氣候的變化，近10年來低溫凍害呈頻發重發態勢，而低溫凍害是影響大棚蔬菜生產的主要氣象災害，嚴重影響了大棚蔬菜產量、品質和效益。如2008年12月下旬至2009年1月中旬的持續低溫、強降溫天氣致使全縣36%大棚蔬菜凍死，40%嚴重受凍，24%輕度受凍，發育期推遲30天左右，直接經濟損失9000萬元；還有2009年11月份降雪降溫天氣過程，造成全縣7500畝大棚蔬菜受災，150個大中棚被壓塌。大棚蔬菜種植投入高，成本大，一旦受災損失也大，筆者去年在災情調查時了解到不少棚戶因承受不了災害損失，萌發拆棚種糧思想，這不但不利于增加農民收入，也影響農業經濟結構調整進程。而筆者同時發現，同樣的低溫暴雪災害，注意收聽天氣預報事先采取了防御措施的大棚凍害相對則較輕。大棚蔬菜具有很強的小氣候調控能力，棚內溫度既受大氣環境影響，又可通過一定的小氣候調控措施，降低或避免低溫凍害的危害。因此，本文試通過研究棚內溫度對環境大氣溫度的相關關系，結合大棚主要栽培蔬菜的低溫凍害指標，確立大棚蔬菜受凍的棚外溫度指標，建立棚外氣象預報服務模式，以便及時啟動氣象災害預警機制，提醒廣大菜農適時采取防凍升溫措施，達到避免或降低災害損失，提高大棚蔬菜種植效益的目的。

1 資料及方法

棚內溫度資料、蔬菜生育期觀測資料來源于龍云集團無公害蔬菜科技示范園。實驗大棚為水泥、鋼筋骨架結構，棚長60m，寬8m，高1.5m～3.0m，東西走向，棚內種植黃瓜，該大棚在臨潁具有普遍代表性。棚內自記溫度計距東墻30m，距北墻4.5m，高度0.65m，按氣象觀測規范進行觀測。

臨潁縣地處北緯 33° 43'～33° 59'，東經 113° 43'～114° 09'，屬于暖溫帶季風大陸性氣候，四季分明，每年的12月～翌年2月為冬季，冬季平均氣溫2.0℃，最冷月出現在1月份，1月份平均氣溫0.5℃，年極端最低氣溫-20.6℃。冬季氣溫低，光照少，是大棚蔬菜生產最困難的時期，也是低溫凍害最易發生時期。2008年～2009年冬季及2009年11月份低溫冰凍雨雪天氣給我縣大棚蔬菜生產造成了嚴重損失，因此我們選取2008年12月、2009年1月、2月、11月這4個月作為研究時段。研究時段內黃瓜發育期為苗期～開花坐果期。樣本資料涵蓋2008年～2009年冬季及2009年11月份3次寒潮降溫天氣過程。棚外氣象資料選自臨潁縣氣象局大氣溫度觀測資料，臨潁縣氣象局地處北緯33°48'，東經113°55'，拔海高度60.0m，與龍云集團無公害蔬菜科技示范園區直線距離5000m，拔海高度相差10m。

我們把日平均總云量＜3.0成，同時日照時數＞3.0小時定為晴天，把3.0成《日平均總云量＜8.0成定為多云，把日平均總云量》8.0成定為陰天。統計結果表明：2008年12月1日～2009年2月28日及2009年11月1日～30日這120天觀測資料中，晴天占33天，多云占37天，陰天占50天，包含2008年12月21日～23日、2008年12月29日～31日和2009年11月16～18日3次強降溫、持續低溫天氣過程，其中以2008年12月21日～23日降溫強度最大，48小時日平均氣溫下降14.3℃，最低氣溫降至-12.0℃，造成全縣36%大棚蔬菜凍死，部分出現整棚絕收現象，受害蔬菜以黃瓜、西紅柿最嚴重，絕收率達到了53%和32%，甜椒雖受凍較輕，但出現大量落花落果現象，生長停止，病害蔓延，上市時間較往年推遲20天，這次凍害直接經濟損失6000萬元。

2 棚內外最低氣溫的相關分析及檢驗

設Y代表龍云集團無公害蔬菜科技示范園區大棚內觀測到的最低氣溫（簡稱棚內最低氣溫），X代表臨潁縣氣象局觀測的大氣最低氣溫（簡稱棚外最低氣溫），分別建立研究時段內晴天、陰天、多云等不同天氣條件下棚內外最低氣溫的相關及回歸關系。為了驗證回歸模擬效果，我們把2009年1月份的觀測數據留下，用2008年12月份和2009年2月份、11月份這3個月的數據建立不分天氣狀況下的相關及回歸方程，計算結果見圖1～圖4。

圖1 晴天棚內外最低氣溫線性擬合圖

圖2 多云棚內外最低氣溫線性擬合圖

圖3 陰天棚內外最低氣溫線性擬合圖

圖4 各種天氣狀況下棚內外最低氣溫線性擬合圖

由圖1～圖4知，無論何種天氣狀況下，棚內外最低氣溫都有很好的相關關系，相關系數均在0.8以上，且P＜0.001，其中以晴天和多云天氣下棚內外的相關關系較好，相關系數分別達到0.933和0.945，而陰天和不分天氣狀況下，相關系數為0.919和0.884，這可能與陰天時，冷空氣強弱不同，降溫強度和降溫時間不同，加蓋防寒草簾規律性被破壞等有關。大棚蔬菜凍害主要發生在強寒潮和持續陰天低溫的情況下，低溫凍害的危害程度與寒潮強度、陰天低溫的持續日數及防寒措施適時、恰當與否等有密切關系。

為了檢驗回歸模擬效果，我們用不分天氣狀況下模型對2009年1月份進行試報檢驗（見圖5），看出預報值和實測值變化趨勢基本一致，尤其對2009年1月11～17日的強降溫、持續低溫天氣過程反映明顯且和實測值接近，7天平均絕對誤差僅0.47。31天內絕對誤差在正、負0.5 之間的數據有14個，占樣本數45%，絕對誤差在正、負1之間的數據有24個，占樣本數77%。驗證結果如圖所示，總體來看，預報值較實測值偏高的機率較大，在天氣預報服務中應予注意。另外值得注意的是當棚外溫度不太低時（＞-3℃），預報值和實測值相差較大，而當棚外溫度低于-8℃或以下時，預報值和實測值很接近。

圖5 用2009年1月份數據進行不分天氣狀況模式驗證圖

大棚蔬菜凍害程度除與外界環境的低溫強度、持續時間及防御措施適時與否有關外，還與作物的生理特性、抵御低溫能力及生育階段等有密切關系。我們結合臨潁大棚蔬菜主栽品種，選擇黃瓜、西紅柿、甜椒等為代表菜種確定大棚蔬菜凍害指標。一般認為[1]黃瓜：忍耐低溫能力較弱，健株在0℃至-2℃將會凍死，5℃易受寒害；植株未經低溫鍛煉[2]，2℃～3℃就會受凍枯萎，5℃～10℃就會遭受寒害，2℃～3℃就會凍死。西紅柿[3]，低于 5℃易發生冷害，較長時間處于 1℃～2℃環境條件下，植株會受凍致死；5℃莖葉停止生長，-1℃～-2℃時出現凍害。甜椒：10℃以下的低溫就能影響甜椒的生育等。結合 2008年～2009 年冬季及2009年11月份3次寒潮天氣對大棚蔬菜的凍害調查（見表1），提出大棚蔬菜不同等級凍害指標和氣象站發布不同凍害等級的氣象預報預警指標。確定棚內最低氣溫 5℃作為大棚蔬菜輕度低溫凍害指標，棚內最低氣溫 3℃作為大棚蔬菜中等低溫凍害指標，棚內最低氣溫低于 2℃作為大棚蔬菜低溫凍害死苗指標。然后根據大棚內外最低溫度的回歸模式，確定臨潁縣氣象局發布大棚蔬菜不同凍害等級的氣象預報指標見表 2。

表1 2008年12月份及2009年11月份3次寒潮天氣棚內外最低氣溫比較

表2 棚內不同凍害指標對應不同天氣條件下的氣象災害預警指標

由表2看出，當氣象站最低溫度-8℃～-12℃時，大棚內最低溫度就可能低于 5℃，棚內蔬菜就可出現輕度凍害，表現為莖葉停止生長，部分葉片遭受凍害，要通過增加棚膜、加厚草簾、延長蓋草簾時間等提高棚內溫度，緩解凍害威脅；當最低溫度為-12℃～-14℃時，大棚內最低溫度就可能低于 3℃，棚內蔬菜就可遭受中等低溫凍害，表現為部分植株受凍枯萎死亡，要在加強棚膜外增溫保暖措施的同時，棚內可采取吊電燈泡或生火爐子等措施提高棚內溫度，減輕凍害程度；當最低溫度為-14℃～-17℃時，大棚內最低溫度就可能低于 2℃，棚內蔬菜就可遭受嚴重的低溫凍害危害，出現大面積的低溫凍害死苗，甚至毀棚絕收，必須進一步加大棚內增溫力度，增加電燈泡和火爐密度，盡量減少低溫凍害死苗數量。基層臺站要根據最低溫度預報，結合20時天氣實況、云量，發出不同等級低溫凍害預報預警，指導廣大菜農采取相應措施，適時防御低溫凍害危害。

3 臨潁70年代以來大棚蔬菜低溫凍害預報指標的時間分布分析

大棚蔬菜生長發育的關鍵期，正值冬季冷空氣活動最強時期，不同時段冷空氣活動強度不同，對蔬菜的危害程度和影響也有顯著差異。適時掌握越冬時段低溫凍害預報指標時間分布，了解不同年代大棚蔬菜低溫凍害發生情況和未來發展態勢，可有的放矢地指導廣大菜農提前應對、早做準備，適時采取有效措施，防御和減輕低溫凍害給大棚蔬菜帶來的影響和損失。表3是70年代以來臨潁大棚蔬菜不同等級低溫凍害發生頻次統計表。

表3 不同年代臨潁大棚蔬菜不同等級低溫凍害發生頻次統計表

由表 3 看出，2000年以來大棚蔬菜低溫凍害呈現兩個特點，一是發生頻次高，期間共計發生各種等級凍害45次，較70、80、90年代分別偏多21次、8次和24次，其中輕度低溫凍害次數36次，中度低溫凍害次數5次，重度低溫凍害次數4 次，分別占70年代以來相應等級總次數的33.6%、45.5%和44.4%。二是秋季發生低溫凍害頻次較其它年代明顯偏多，共出現2次，而70、80年代出現0次，90年代出現1次，由此知進入2000年以來，低溫凍害較其他年代呈早發頻發態勢。

70年代以來大棚蔬菜凍害發生時段主要出現在1月份，1月份日最低氣溫≤-8℃輕度低溫凍害出現 48次，日最低氣溫≤-12℃中等低溫凍害出現5次，日最低氣溫≤-14℃重度低溫凍害出現 4 次，分別占相應等級總次數的44.9% 、 45.5%和44.4%；其次為 12 月份和2月份，其中12月份發生輕度低溫凍害次數 33次，中等強度低溫凍害 4 次，重度低溫凍害2 次，分別占相應等級總次數的30.8%、36.4%和22.2%；2月份發生輕度低溫凍害次數 24 次，中等和重度低溫凍害各為2 次，分別占相應等級總次數22.4 % 、18.2 % 和22.2 %。11月份最少，中度無，輕度2次，重度1次。

從不同低溫凍害等級發生機率來看，日最低氣溫≤-8℃輕度低溫凍害占主導地位，達 107 次，占低溫凍害總次數的84.3%，其次為日最低氣溫≤-12℃中等低溫凍害僅 11次，占總次數的8.7%，日最低氣溫≤-14℃的重度低溫凍害僅9次，占凍害總次數的 7.0%。

4 防御措施

根據臨潁大棚蔬菜不同等級低溫凍害發生頻次統計，大棚蔬菜輕度低溫凍害機率達 84.3%，中度和重度低溫凍害占8.7%和7.0%。一般年份只要堅持蔬菜的低溫鍛煉，并做好增加棚膜、草簾加厚等棚外防寒措施落實，一般情況下不會出現嚴重的低溫凍害損失，但也有16%左右的年份，可能出現中度和重度低溫凍害等級，需要在搞好棚外增溫保暖措施的基礎上，還應在棚內采用加熱、煙熏等方法改善棚內溫度，減輕凍害威脅；在預報嚴重低溫凍害死苗時，要進一步加大棚內增暖力度，增加棚內吊電燈泡、生火爐子等增暖設施密度，以減少嚴重低溫凍害損失。根據臨潁氣候特點，不論是暖冬氣候還是冷冬氣候，每年冬季都會有 3次～5 次不同程度的寒潮降溫天氣過程出現，菜農注意收聽天氣預報預警、搞好大棚蔬菜低溫鍛煉和棚外防寒物資準備勢在必行。而對“冷冬”氣候年份，則要做好棚內增溫設施的準備和落實。值得注意的是2000年以來低溫凍害呈早發頻發態勢，這就不僅需要低溫來臨時采取應對措施，更需要從設施建設做好應對，如選址應選在地下水位較低的干燥地段，建造抗低溫抗雪災能力強的單棟鋼管大棚，棚外具有排水溝，棚膜要選用具有防霧滴作用的多功能模等，另外在栽培品種上要選用發芽快、出苗迅速、幼苗生長快的耐低溫品種，要加強對幼苗進行低溫鍛煉和蹲苗，還有適時補施二氧化碳氣肥、噴灑植物抗寒劑等。

[1]孫秋良，王賢編著.蔬菜冬季栽培新技術[M].北京：科學技術文獻出版社，1997.

[2]吳國興主編.黃瓜保護地栽培[M].北京：金盾出版社，2002.

[3]王富，許向陽主編.塑料大棚和日光溫室番茄栽培[M].北京：中國農業出版社，1999.