近40年廊坊市冬小麥凍害時空分布規律分析

馬春平 趙博宇

（香河縣氣象局 河北 香河 065400）

農業是以露天生產為主的高風險性產業，中國又是世界上易災、多災與災情嚴重的國家。嚴重的災害給人類社會、經濟活動，特別是農業生產帶來巨大的損失。在我國自然災害災情構成中，農業災情是最重要的，作物又是最主要的承災體。冬小麥是廊坊市重要的糧食作物，每年凍害都會給冬小麥生長帶來不同程度影響。

冬小麥低溫凍害一直是國內外研究的一個重要方面，這主要是由冬小麥生長季的氣候特點所決定的。國內在20世紀50年代初期北方出現了嚴重的冬小麥霜凍害，此后持續到80年代。有關研究主要集中在凍害指標、發生類型及對策，如80年代，于玲分析了河北省冬小麥的凍害指標。20世紀90年代以來，隨著氣候變暖、氣溫升高，低溫凍害有所減少，但并沒有消失，相反，其發生后影響更加嚴重。馮玉香等對我國冬小麥發生霜凍害的生長發育時段、最低氣溫、地區分布規律和變化趨勢進行了研究，2000年馮玉香等利用人工霜箱控制試驗研究了冬小麥拔節后霜凍害與葉溫的關系；李茂松等對2004～2005年黃淮海地區冬小麥凍害成因進行了分析；巴特爾·巴克、鄭大瑋等采用運籌學決策樹法建立了北京地區冬小麥凍害預報系；王永華等對冬小麥凍害類型、凍害致死原因進行了分析。李晴、代立芹等對河北省冬小麥冬季不同類型凍害氣候指標、發生風險、變化進行了分析，與災害管理要求相比，這些研究仍然處于風險分析的起步階段，還有許多工作要進一步探索。

在氣候變暖背景下，近45年華北地區年平均氣溫呈明顯上升趨勢，增溫速率為0.22℃/10 a，且冬季氣溫升高最為明顯，但由于氣候要素波動變率增大而導致極端天氣氣候事件也不斷增加和增強(第二次氣候變化國家評估報告編寫委員會，2011)，就廊坊地區來看，階段性低溫仍然存在，例如2000年的三河、2005年的文安，冬季出現異常低溫造成冬小麥等越冬作物發生嚴重凍害，損失慘重。因此，開展廊坊地區冬小麥干旱和低溫凍害的時空分布具有重要的現實意義，以期為災害監測預警與防御提供支持。

1 研究區概況

廊坊市位于河北省中部偏東，地處中緯度地帶，屬暖溫帶大陸性季風氣候，全市年平均日照時數在2 660 h左右，光熱條件可滿足冬小麥生長需求；年平均降水量為554.9 mm，降水季節分布不均，6～8月降水量一般可達全年總降水量的70%～80%。

2 材料與方法

2.1 資料來源。數據來自1981～2017年廊坊地區9個氣象站資料，霸州市、三河市農業氣象觀測站資料，中國氣象災害大典(河北卷)。

2.2 凍害指標及檢驗

2.2.1 凍害種類。一般情況下，冬小麥冬季凍害主要包括3種類型：初冬劇烈降溫型、冬季長寒型、融凍型。初冬劇烈降溫型凍害指麥苗停止生長前后因氣溫驟然大幅度下降而發生的凍害，常發生在冬小麥抗寒鍛煉尚不充分、抗寒能力還比較弱的時候；冬季長寒型凍害指冬季持續嚴寒造成的冬小麥受凍現象；融凍型凍害指冬小麥越冬休眠期或未完全解除休眠狀態時，氣溫回暖，冬小麥生長錐萌動生長，抗寒能力下降，再遇凍融交替或冷暖驟變，造成冬小麥受凍。

2.2.2 凍害檢驗指標。根據災害數據分析，廊坊市冬小麥冬季凍害以冬季長寒型為主，但有極個別年份因氣溫回暖后又劇烈降溫引起融凍型凍害。根據各類型凍害成因，結合專家經驗，統計凍害影響因子。冬季長寒型凍害，統計了越冬期天數(日平均氣溫＜0℃天數)、平均氣溫、日最低氣溫低于某一界限溫度的天數及其累積負積溫(分別計算了日最低氣溫在-12℃以下的天數及其累積負積溫)；融凍型凍害，統計了越冬期異常溫度波動，主要指氣溫回升到0℃以上后又遇強低溫的過程，統計了期間日平均氣溫＞0℃的天數，高溫過后降溫幅度、過程最低氣溫等。

2.2.3 凍害檢驗方法。采用秩和檢驗法進行凍害因子篩選，依據Bayes判別準則，以誤判率最低為標準，以關鍵氣象因子作為單獨因子，進行單因子判別，如果某指標的值完全將凍害發生年與不發生年兩類情況分開，則確定其為最佳臨界指標值；若不能完全分開，則以誤判率最低時的界限值作為最佳臨界指標值，最終確定冬季凍害指標和最佳指標臨界值，如表1，確定了指標臨界值，利用三河觀測站1981～2017年觀測的冬小麥凍害和非凍害年份對指標進行回代檢驗，誤判率均在8%以下，可滿足業務化應用的需要。

表1 冬季凍害指標

3 結果與分析

3.1 冬小麥凍害的時間變化特征

3.1.1 冬小麥凍害發生總站點數的年際變化。不同類型凍害發生站點數在很大程度上代表了該類型凍害的發生面積，統計歷年麥區農氣觀測站達到各類型凍害指標的站點數。結果顯示，20世紀80年代前中期凍害發生站點數較多，90年代凍害發生站點數較少，20世紀初期凍害發生站點數增多，2005年以后，凍害發生站點數又有減少趨勢(見圖1)；年際變化呈顯著下降趨勢。

圖1 1981～2017年冬小麥凍害發生總站點數的年際變化曲線

圖2 1981～2017年各類型冬小麥凍害發生總站點數的年際變化曲線

3.1.2 各類型凍害發生次數差異。由于年際間各類型凍害發生次數存在差異，因此又分析了各類型凍害的時間變化規律(見圖2)。結果表明，長寒型凍害發生站數呈顯著下降趨勢，且1990年以前，長寒型凍害發生站點數較多，之后明顯減少，但1999/2000、2004/2005年度，長寒型凍害站點數急劇增加。融凍型凍害發生站點數只出現在20世紀90年代，但2016年由于氣溫變化劇烈，又開始出現。

3.2 冬小麥凍害的空間分布特征。凍害是否發生受氣候條件、冬小麥品種抗寒能力、越冬期土壤水分狀況、苗情、農業管理狀況等多種因素共同影響，1981～2017年各站點不同類型凍害發生年數見圖3。長寒型凍害多發于固安、永清，其次為三河、霸州、香河、大城，大廠、文安為低發區。總體上呈現西多東少的特征。融凍型凍害以大城為高發區，其次為固安、三河，總體上呈現南多北少的特征。資料統計分析表明，越冬期間出現異常高溫現象，日平均氣溫回升到0℃以上持續天數呈現由北向南逐漸增多的現象，南部地區雖然氣溫較高，但波動幅度相對較大，因此，融凍型凍害發生年數相對較多。

圖3a 1981～2017年長寒型 凍害發生年數分布

圖3b 1981～2017年融凍型 凍害發生年數分布

3.3 冬小麥凍害防御對策。影響冬小麥凍害發生的原因較多，總結其主要原因有品種、氣候、播種深度、耕作質量、土壤水分狀況、田間管理等方面。

3.3.1選取優良品種。選用抗寒耐凍品種，不僅要考慮高產、優質，還要考慮品種自身抗逆性的強弱，特別是抗寒性的強弱，確保冬小麥穩產、高產。

3.3.2 培育壯苗。適時適量播種、合理運籌肥水等綜合配套技術，保證麥苗正常生長，形成冬前壯苗，壯苗是麥苗安全越冬的基礎，也是冬小麥高產和防災的重要措施。

3.3.3 采取措施防凍害。冬季來臨前，采取冬灌、麥田覆蓋糠草等保溫保墑措施，緩和地溫的劇烈變化，防止凍害死苗。

4 討論

本研究僅從導致凍害發生的溫度致災因子直接因素出發，分析了廊坊地區冬小麥冬季凍害的時空變化特征，實際生產中，冬小麥抗低溫能力不僅受氣候條件、品種、抗寒鍛煉強度等因素影響，還與播種深度、土壤墑情、苗情、冬季積雪覆蓋的厚度等多種因素有重要關系，受資料限制，分析廊坊地區冬小麥冬季凍害氣候指標時影響因素考慮的不是很全面；指標在應用過程中，判斷冬小麥是否受凍時還存在一些不足，還需今后進一步完善補充，綜合考慮多影響因子進行凍害指標研究。