小二溝地區(qū)初、終霜日及無霜期特征變化分析

趙岳冀

摘 要：利用小二溝1957—2010年的初、終霜日及無霜期資料，采用氣候統(tǒng)計學方法，對小二溝地區(qū)初、終霜日氣候特征及其氣候變化進行分析。結果表明：20世紀80年代以來，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。無霜期延長主要是該地區(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較其他溫度項大。研究霜期的變化特征旨在為農牧業(yè)生產和布局提供參考。

關鍵詞：初霜日;終霜日;無霜期;異常分析;絕對變率

文章編號：1004-7026（2020）18-0098-02? ? ? ? ?中國圖書分類號：S425? ? ? ? 文獻標志碼：A

霜凍是指在植物生長季節(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)，是非常普遍的農業(yè)氣象災害。秋季第一次出現(xiàn)的霜凍稱初霜凍，其發(fā)生越早，對作物危害越大。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，對作物危害越大。

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

1? 資料來源及方法

利用小二溝地區(qū)1957—2010年初、終霜日及無霜期資料，用統(tǒng)計、線性傾向估計法、5 a滑動平均法（氣候波動是造成霜期變化的重要因素，為了顯示霜期的氣候波動，用5 a滑動平均法濾去時間尺度較短的變化趨勢），分析小二溝近53 a的初、終霜日及無霜期變化趨勢。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，會造成晚播種作物減產;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)

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

霜凍危害有不同的標準。微霜凍區(qū)K為1～10：生長期內霜凍發(fā)生的可能性小，大部分作物能正常成熟，但晚熟作物有時遇到秋霜凍危害，成熟不好。輕霜凍區(qū)K為10～20：生長期內霜凍發(fā)生的可能性約為10%～20%，春秋均會發(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：生長期內霜凍發(fā)生的可能性較大，霜凍可減產20%～30%，豆類、瓜類等常被毀種，個別年份春小麥也會受霜凍危害。分析霜凍指數(shù)可預防小二溝大豆等農作物受霜凍影響，避免大豆等農作物因霜凍減產。嚴重霜凍區(qū)K為40～60：生長期內氣溫極不穩(wěn)定，霜凍危害時有發(fā)生，春小麥常受低溫影響，導致灌漿效果差，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)，生長期內發(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，無霜期為異常偏少年，年霜凍指數(shù)最大，為34，達到重霜凍的標準。1982年為無霜期顯著偏少年，霜凍指數(shù)為22，因霜凍減產20%～30%左右，大豆類植物常毀種。1996年為無霜期偏少年，霜凍指數(shù)為21。根據(jù)5 a滑動平均曲線可以看出，20世紀70年代中后期至80年代初霜凍指數(shù)有明顯波動，霜凍指數(shù)超過1961—2019年的平均值，20世紀90年代后期的霜凍指數(shù)呈平穩(wěn)變化趨勢。近些年，小二溝地區(qū)無重霜凍發(fā)生。分析霜凍指數(shù)對預防一個地區(qū)的霜凍危害有一定積極作用，便于農民種植農作物。

2007年和2008年為無霜期異常偏多年，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年為無霜期異常偏少年，霜凍指數(shù)為34，達到了重霜期的標準，無霜期為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)計特征

小二溝初霜日的絕對變率（5.6/d）小于終霜日的絕對變率（6.4/d），這表明初霜日較終霜日穩(wěn)定，年際差異相對較小，終霜日年際差異較大，穩(wěn)定性差，對喜溫類作物的苗期生長不利。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年霜年總日數(shù)曲線圖可以看出，霜年總日數(shù)變化趨勢波動下降，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60年代霜日數(shù)平均為203 d;20世紀70年代霜日數(shù)平均為189 d，比20世紀60年代少14 d;80年代霜日數(shù)平均為205 d，比20世紀70年代多16 d;20世紀90年代霜日數(shù)平均為199 d，比20世紀80年代少6 d。2000—2010年霜日數(shù)平均為189 d，比20世紀90年代少10 d。除2000—2010年為減少趨勢，其他各年代均呈增多趨勢，特別是20世紀80年代增長速度最快。

5? 無霜期變化特征

由數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析可知，小二溝地區(qū)62 a的平均無霜期為104 d，最長無霜期為131 d，出現(xiàn)在2007年，最短無霜期為75 d，出現(xiàn)在1976年，日極差為29 d。無霜期呈緩慢上升趨勢，上升傾向率為1.6 d/10 a，無霜期逐漸變長。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）趨勢一致，無霜期序列絕對變率為7.5 d。

小二溝地區(qū)53 a平均無霜期為104 d，最長無霜期為131 d，最短無霜期為75 d，差值為29 d。無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，無霜期變化趨于平穩(wěn)，緩慢變長。由5 a滑動平均曲線可以看出，20世紀50年代后期無霜期時間長、波動大，1959年無霜期為120 d，達到最大值。20世紀60年代呈下降趨勢，1965年無霜期時間最短，為93 d，20世紀70年代初期的無霜期緩慢延長。20世紀70年代中后期至80年代初期無霜期普遍小于平均值，20世紀70年代無霜期變化較大，1976年無霜期為75 d，1971年無霜期為108 d，出現(xiàn)先增長后縮短的變化。20世紀80年代至90年代的無霜期緩慢變長，長短變化波動不大，圍繞平均值上下波動。2001—2010年的無霜期雖有細微縮短，但從5 a滑動平均線性傾向可以看出，無霜期逐漸變長，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一致。從無霜期日數(shù)距平圖可以看出：20世紀70年代無霜期日數(shù)偏少，為負距平，其他年代正距平和負距平交替出現(xiàn)，表明無霜期日數(shù)變化不穩(wěn)定。20世紀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70年代出現(xiàn)最大負距平，出現(xiàn)了歷史最小日數(shù)。無霜期是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（研究期內沒有達到標準）。

從氣候資源利用角度分析，無霜期越長，熱量資源越豐富，越有利于作物生長。無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。從防御災害的角度分析，無霜期變化越不穩(wěn)定，農業(yè)生產躲避霜凍的難度越大，遭災的危險性越高。小二溝地區(qū)無霜期相對比較穩(wěn)定，且線性傾向呈明顯上升趨勢，即無霜期逐漸變長，這將促使熱量資源趨于穩(wěn)定，有利于農業(yè)生產。同時，無霜期變長有利于增加干物質積累，進而提高農產品產量。

6? 結論

（1）1957—2010年，小二溝地區(qū)初霜日線性傾向呈微弱上升趨勢，歷年平均日為9月9日，終霜日線性傾向呈微弱下降趨勢，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)，生長期內發(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滑動平均曲線顯示，20世紀60年代小二溝地區(qū)初霜日呈下降趨勢，70年代初期呈平緩上升趨勢，20世紀70年代后期呈波動下降趨勢，20世紀80年代呈波動上升趨勢，20世紀90年代初期呈平穩(wěn)上升趨勢，20世紀90年代中后期呈平穩(wěn)下降趨勢，但不明顯，后期平緩上升。21世紀初呈先降后升的趨勢，初霜日整體呈平穩(wěn)上升的趨勢，尤其是20世紀90年代后期至21世紀初，趨勢線均在平均線之上，說明初霜日在緩慢向后推遲，對作物生長有積極影響。

（4）無霜期呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢，上升傾向率為1.6 d/10 a，反映出無霜期在逐漸變長。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）趨勢一致。

（編輯：郭? 穎）