塔城盆地霜凍災害分析及防御

摘要：根據1960-2010年新疆塔城地盆地4個氣象觀測站相關要素資料的統計分析，研究了初、終霜凍和無霜期的特征及年際變化趨勢，找出霜凍出現的氣候特征，并提出防御霜凍危害的措施.以避免或減輕霜凍給農作物生長帶來的影響或損失。結果表明：塔城盆地自東向西隨地勢的升高終霜凍結束時間逐漸提前，初霜凍開始時間逐漸推遲，無霜期逐漸延長；塔城盆地雖然終霜凍出現的頻率明顯低于初霜凍，但終霜凍對農作物的影響較初霜凍大的多。

關鍵詞：塔城盆地 初、終霜凍 變化特征

中圖分類號：P426 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）09（c）-0156-02

塔城盆地位于新疆維吾爾自治區的西北部歐亞大陸腹地，屬于中溫帶干旱和半干旱氣候區，也是地區災害性天氣的多發區域。據歷史資料統計，盆地主要氣象災害按發生頻次的多少排列為：風災（包括大風、沙塵天氣等）、冰雹、干旱、雪災（包括白、黑雪災和暴風雪）、寒潮、霜凍（白霜、黑霜）、洪災（包括暴雨和融雪）、雷擊等，氣象災害發生的總次數為：1191.0次。其中，霜凍出現的總次數為：137次，僅占氣象災害發生總次數的11.5%。但卻對農作物生長、品質和產量有著很大的影響。霜凍通常是指在一年的溫暖（秋或春季）季節里，即作物生長旺盛末期或生長初期，土壤和植物表面的溫度下降到足以引起植物受傷害甚至死亡的短時間低溫凍害[1]。表現為在地面溫度驟然降到0℃以下，且已低于作物所能承受的最低溫度時，造成作物植株體細胞脫水結冰，莖葉受凍發黑壞死。是危害北疆地區農業生產的重要災害性天氣之一。塔城盆地受其影響的農作物主要是玉米、小麥、甜菜和油菜等，其中玉米是塔城盆地的主要糧食作物，在塔農經濟中占有相當重要的地位。據不完全統計：塔城盆地糧食作物共約126萬畝，其中，玉米約47萬畝，占盆地糧食作物總面積的37%。2009年4月中、下旬至5月上旬冷空氣活動頻繁，為了避開晚霜的侵害盆地玉米普遍播種較晚，加上一部分播種較早的玉米出苗后因受到凍害后又重播，使得塔城盆地玉米減產嚴重，并有三分之一以上的玉米未能成熟而絕收。本文通過對塔城盆地霜凍災害的分析研究，找出其規律、強度和分布情況，為本地糧食生產防霜減災提供科學的依據和有效的防御信息。

1 選用的資料和氣象因子

選用塔城盆地三縣一市1960-2010年間的相關氣象資料，以一年中，發生在春季的最后一次霜凍為終霜凍（晚霜凍），發生在秋季的第一次霜凍為初霜凍（早霜凍）；從終霜凍以后到初霜凍之前這一時段的日數稱為無霜期，即為農作物生育期等因子，來討論和研究霜凍出現的頻率、年際變化以及地理分部情況。

2 塔城盆地霜凍形成、分布及年際變化

2.1 霜凍的形成及分類

霜凍是對塔城盆地農作物危害較大的自然災害之一。霜凍按發生的季節可分為：秋霜凍和春霜凍，即秋季的第一次霜凍和春季的最后一次霜凍，氣象上又稱為初霜凍和終霜凍。按形成的原因又可分為以下三種：

平流霜凍——多是由于北方冷空氣侵入而引起的，常見于早春和晚秋。其主要特點是：風力較大，亂流交換強，氣溫和地溫的溫差較小， 只有最低氣溫反映明顯，因此小氣候差異反映微弱；但在一天中任何時間內都可以出現，影響范圍廣，持續時間也較長，往往可造成區域性災害。由于通常平流霜凍發生時風力強勁，故又叫做“風霜”，這種“風霜”塔城盆地出現較少。

輻射霜凍——主要是由于下墊面輻射降溫，主要是夜間輻射冷卻，使地表或植物表面降溫而引起的。因此這種霜凍大多發生在晴朗無風或微風的夜間至清晨，又被稱為“靜霜”或“晴霜”。這種霜凍發生時，天氣晴朗，風力較小，形成的強降溫，氣溫與地溫的溫差較大，不僅氣地溫差明顯，最低地面溫度也反映明顯。但持續時間較短，通常是2～4h，因此，在同樣的條件下，低洼地帶的凍害更為嚴重。

平流輻射霜凍——則是由于平流降溫和輻射冷卻，這兩種氣象條件共同作用下降溫而發生的霜凍，又稱為“混合霜凍”。這種霜凍首先是由于強冷空氣入侵，伴隨風雨，使氣溫急降，風停后晴朗的夜間又有強烈的輻射冷卻，使地面大量失熱而形成了霜凍，又稱為綜合性霜凍。這種霜凍出現時，常常會造成作物的整株死亡或顆粒不收，這也是塔城盆地最常見的，且對農作物危害最嚴重的霜凍類型。

2.2 塔城盆地霜凍特征

據資料統計，塔城盆地年平均初霜期在9月中旬至10月上旬，年平均終霜期在4月中旬至5月上旬，年平均無霜期為140～175d左右。塔城盆地歷年初、終霜凍發生的頻率如圖1～2：初霜凍發生的最高頻率為41%，出現在9月下旬；終霜凍最高為27%，出現在4月下旬。（見圖1，圖2）

由于塔城盆地春、秋季冷空氣活動頻繁，造成每年終、初霜凍出現的時間差異很大，加上各種農作物生長的時段有不同，因此，遭受霜凍危害的概率和程度也不同。根據塔城盆地農業生產一年一熟制的情況來看，雖然終霜凍出現的頻率明顯低于初霜凍，但對農作物的影響更大。原因是大多數農作物如：玉米、油菜等，在出苗期間對溫度條件的變化極為敏感，當此期間冷空氣活動頻繁，并有霜凍出現時，已出苗或已頂膜的作物均易受到凍害，造成嚴重的缺苗、斷壟等情況，往往這樣的年份都要進行大面積重播和補種。這樣不僅每畝成本會增加，而且由于晚播、晚發，還會嚴重影響作物的產量和品級，因此，盆地內終霜凍比初霜凍的危害要大。

2.3 塔城盆地霜凍的年際變化

從塔城盆地三縣一市初、終霜年跡變化曲線圖中可以看出，塔城盆地每年的霜凍天氣與寒潮有著密切的關系，往往是9-10月出現的第一次寒潮導致了該年度的初霜凍，而4-5月發生的最末一次寒潮造成了終霜凍。

如圖3所示：塔城盆地初霜出現的歷年平均日期在9月28日前后，最早8月25日出現在1978年，最晚11月9日出現在1997年，而初霜凍的高發期在9月下旬；終霜出現的歷年平均日期在4月30日前后，最早3月20日出現在1997年，最晚6月8日出現在1969年，而終霜凍的高發期在4月下旬。

天氣條件的差異也是造成初終霜期年際變化的重要因素，對農作物危害較大的是平均終霜日之后出現的晚終霜和平均初霜日之前出現的早初霜，據統計，此類初、終霜約有80%以上都出現在一次強冷空氣入侵之后，因此準確預測強冷空氣入侵的時間和強度，對于預防霜凍具有非常重要的意義。

3 塔城盆地初、終霜凍受地形的影響及分布

霜凍的發生及其強度與天氣條件、土壤、植被和地形有著很大的關系，其中以地形的影響最為突出[2]。主要特點：一是隨緯度的升高，霜凍出現的次數明顯減少。如塔城盆地年平均霜凍出現次數最多的是塔城市及額敏縣一帶，其霜凍出現次數分別占霜凍總次數的34%和33%；其次是裕民縣占19%；最少是托里縣，僅占13%。二是地形越閉塞，如：較閉塞的盆地、洼地，則空氣越難以流通，冷空氣無法流出，則容易出現霜凍，且霜凍產生的凍害也因迎風坡降溫較快而更嚴重；而且斜坡的面積越大，谷地霜凍的強度就越大，出現次數也越多，受災也越重。

在我國霜凍發生的時間與緯度及海拔也有一定的關系。一般緯度越高即越靠北部初霜凍日來臨越早，終霜凍日結束得越晚，緯度低則相反。塔城盆地地處新疆北部高緯地區，總的來看霜凍出現符合上述規律，海拔較高的初霜來臨較早，終霜結束較晚。

塔城盆地海拔高度越高平均終霜日結束的越晚，如南部托里縣為最晚，平均終霜日為5月2日；初霜日則是隨著海拔高度的降低而提前，以塔城市為最早，平均初霜日為4月15日。因此，平均無霜期塔城市為最長有175d，其次是額敏縣為160d，西南面的裕民縣為155d，最短是托里縣僅有145d。由于盆地內地形復雜，地勢高差大，致使霜凍出現和結束的時間在年際間變化很大。總的趨勢是終霜結束提前，初霜開始推遲，無霜期延長。

4 霜凍的危害及預防

4.1 霜凍的危害

霜凍對農作物危害的程度，主要決定于霜凍的強度和持續時間的長短，同時還與作物品種及抗霜凍的能力有關。如：麥類和蠶豆、豌豆等能忍受短時間的-8℃～-10℃的霜凍；玉米、馬鈴薯等只能忍受-2℃～-3℃的霜凍；而水稻、瓜類作物只要有輕微霜凍（0～-1℃）即可受害。另外，低溫霜凍還是果樹的重要災害，其危害程度和危害部位，除了與霜凍持續時問、降溫幅度有關外，還與果樹所處的物候期、果樹對低溫的抵抗力不同而有差異。當霜凍使果樹的葉、枝梢、主干、根系等受到傷害時，輕則引起減產，樹勢衰弱，嚴重時會整枝枯死，造成嚴重的經濟損失。

4.2 選擇適宜的作物品種和播種期是有效地防止凍害發生的要害之一

在北疆北部為了防御霜凍危害，一般應選擇抗寒力較強或生育期較短的作物品種及果樹品種。近幾年來，塔城地區經濟發展迅速，“糧食、棉花、油料、甜菜”等已成為自治區重要的生產基地。目前，塔城地區已有經過長期豐產性、適應性、抗逆性試驗鑒定的推廣品種如：優質紅花、硬粒小麥、雙低油菜和地膜甜菜等60余種[3]，這些優良品種對我區農業增產的貢獻率已超過40%，也是抵御霜凍的最有利的條件之一。

4.3 常用的傳統防霜法

由于霜凍出現時間年際間變化較大，遇有初、終霜凍出現的時間與正常值偏差很大的年份時，農作物就很可能受到凍害。在作物品種選定后，調整適宜的播種期，加強田間科學化管理，使作物在終霜后出苗，在初霜前達到成熟，以躲避霜凍的危害，才是最科學有效的措施。在此基礎上，當遇有強冷空氣入侵時，結合傳統的防霜方法，因地制宜組織防霜，往往效果顯著。

常用的傳統防霜方法，就是通過提高植株環境溫度來防止凍害發生，確保穩產高產的有效手段。如（1）熏煙法：即燃燒易形成煙霧的植物廢棄物，在作物上面形成煙幕，既能增加近地層溫度，又能形成煙幕抑制輻射冷卻和增加株間溫度，一般熏煙能達到增溫0.5～2.0℃的效果；（2）灌溉法：在霜凍發生的前一天進行田間灌溉，增加土壤的水份含量、熱容量，使土壤升、降溫幅度小，發生霜凍后危害小。據試驗，灌水后的作物葉面溫度在夜間可比不灌水的提高1～2℃。（3）覆蓋法：用草簾、席子、草灰、尼龍布、作物秸桿、紙張等覆蓋在作物表面，可使地面熱量不易散失，即抵御外來冷空氣的侵襲，又減少地面長波輻射冷卻，防凍害效果明顯。

4.4 霜凍后的補救措施

一是澆水或噴水洗霜。就是當作物受凍后，在太陽出來之前，澆水或噴清水洗霜，可減輕作物的凍害。二是及時清除已受凍害作物的殘體，操作時應選擇晴天進行。三是加強田間管理。重點是加強土肥水的科學管理，促進養苗壯苗，提高受凍害作物的抵抗力，防止病蟲害的發生，從而確保作物的品質和產量。

近年來人們還研究發現了一些能夠提高植物自身耐結冰能力的抗霜方法，如溫室蔬菜秧苗春季定植前進行低溫煉苗；人工噴施有機液肥使細胞液濃度升高等。塔城盆地預防霜凍較有效的辦法就是根據本地區無霜期不同的特點，制訂相應的種植計劃，選擇適宜的作物品種，及時采取正確的綜合性防御措施。

參考文獻

[1] 李德.陳明良.農業氣象災害防御問答[M].北京：氣象出版社，2007：21-22.

[2] 任宜勇.新疆決策氣象服務指導手冊[M].新疆大學出版社.2006：23-28.

[3] 塔城地區農科所.新疆塔城地區農作物品種區域試驗站建設可行性研究報告[R].2011.