畢節霜凍特征及對農業影響分析

姚浪　趙春霞　蘇婭　羅騰　劉麗　劉健平

摘 要：利用畢節市8個縣區測站霜凍觀測資料對近30a霜凍日數和終霜凍分布特征分析，發現近30a畢節市霜凍日數呈現穩定下降趨勢，氣候傾向率呈3d·10a-1減少。終霜凍年代際變化較大，1990—2000年間表現為平均態上下波動，2001—2010年表現為終霜凍明顯偏晚，2011年至今表現為終霜凍明顯偏早。通過突變檢驗分析，發現畢節市霜凍日數在2001年存在突變點，終霜凍年際變化突變特征不明顯。分析霜凍對畢節農業影響發現秋霜凍和春霜凍對農業產生破壞最大，秋霜凍常造成部分作物減產，春霜凍會導致春播秧苗、果樹花朵受凍害，在2005—2010年畢節連續6a出現特晚終霜凍，其中一次典型大范圍強終霜凍影響為2005年4月13日。

關鍵詞：畢節市;霜凍;終霜凍;特征分析;農業災害

中圖分類號：S16 文獻標識碼：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201130034

引言

畢節市位于貴州省西北部，境內以山地地形為主，東西海拔高差達2500m，平均海拔高度1500m，是典型的低緯度高海拔山區。同時畢節有戶籍人口900余萬人，部分縣區人口達百萬，由于人口密集、經濟發展程度不高、貧困程度較深。近年來，在黨和國家的大力幫扶下，畢節市大力發展農村經濟，立足產業發展八要素，深耕農村產業結構調整，集中優勢力量發展壩區農業產業。截至2020年全市共建成樣板壩區10個，示范壩區69個，主要壩區集中分布在市西部威寧和東部金沙、黔西、織金。由于海拔較高，畢節市每年受霜凍影響，低溫條件下農作物細胞原生質通透性增大，植物體內水分不斷向外滲出，最終使植物缺水死亡。霜凍對玉米、棉花、大豆等秋收作物影響較大，同時危害部位和程度與霜凍持續時間、降溫幅度有關。霜凍災害給農業生產和壩區發展帶來影響，特別是晚霜凍對畢節市春播春種影響最為嚴重，春季畢節市由寒冷冬季向春季過度。氣溫開始回升，是春播作物生長初期，也是冬季作物返青期，晚霜凍對作物出苗、果樹開花會造成較大影響，終霜凍時間越晚，影響強度和范圍越大，對植物產生的凍害越嚴重。本文擬通過對畢節市近30a霜凍日數、年際變化和終霜凍特征以及天氣學上特晚霜凍的天氣環流特征進行分析，總結霜凍發生規律和經驗，淺談霜凍對畢節農業生產發展的影響[1-5]。

1 資料與方法

1.1 資料

本文選取1990—2019年畢節市8個國家地面觀測站霜凍觀測資料和NCEP再分析資料對畢節市霜凍日數變化、終霜凍特征和特晚終霜凍環流進行分析。

1.2 方法

按照各縣區臺站霜凍觀測資料，將年初最后一次霜凍定義為終霜日。為了方便統計和描述，將終霜日采用自1月1日起的日序列來表示，即1月1日的日序為1，1月2日的日序為2，以此類推[6]。同時將霜凍序列按距平百分率排序，距離平均態10%以內為正常終霜日，10%20%為特晚終霜日，T<-20%為特早終霜日。霜凍時間變化特征采用氣候傾向率、距平百分率分析和Mann-Kendell檢驗分析。氣候傾向率可以反映氣象要素的年際變化特征，用一元線性回歸方程表示，用回歸系數×10作為氣候傾向率，表示氣象要素10a的變化特征。

2 霜凍日數特征

1990—2019年畢節市平均受霜凍影響14d，其中威寧霜凍影響最重達39d·a-1，金沙霜凍影響最輕為6d·a-1。對畢節市近30a霜凍日數進行線性趨勢擬合，求出年霜凍日數變化的線性趨勢方程：

y=-0.3028x+614.36（R²=0.2864）

通過圖1中畢節霜凍日數變化特征發現，畢節市整體霜凍日數呈下降趨勢，波動峰值由1992年26d遞減到1995年、1999年、2004年13d，2006—2019年中峰值遞減為10d，遞減趨勢明顯。通過一元線性擬合可見氣候傾向率呈3d·a-1的減少，通過相關性檢驗0.01信度檢驗。通過距平百分率分析發現畢節市霜凍日數波動特征明顯，異常年份霜凍日數距平百分率偏差超過50%，其中1992年、1993年畢節市霜凍日數距平百分率超過80%，在偏少年份中峰值為2010年的-50%，較偏多年份波動幅度較小。

3 晚霜凍分布

表1為畢節市8個縣區平均晚霜凍發生日期，近30a中畢節市平均晚霜凍發生日期為3月1日，其中威寧平均晚霜凍日期最晚為4月3日，影響次大的為納雍縣3月6日，七星關和大方為3月4日，赫章、金沙、黔西和織金平均晚霜凍發生在2月份。分縣區分析發現，晚霜凍影響最嚴重在威寧縣，其在1990年、1997年、2004年、2006年、2007年、2009年晚霜凍均發生在5月份，其余縣區最晚霜凍主要出現在4月份。對近30a晚霜凍序列進行距平百分率分析發現，按照本文標準劃分，近30a中畢節市出現8次特晚霜凍，3次偏晚霜凍，7次特早霜凍，4次偏早霜凍，8次正常霜凍，結果表明，畢節市近30a中晚霜凍出現時間中早與晚次數基本持平，但階段趨勢表現明顯。畢節終霜凍偏晚以上量級主要出現在1994—2010年，2005—2010年間更是連續出現6a特晚霜凍。近10a中畢節市終霜凍出現時間集中表現偏早，出現4a特早，2a偏早。這表明畢節市霜凍年際變化特征明顯，進一步研究霜凍年際突變特征十分必要。

4 突變檢驗

從畢節市霜凍日數的年際變化和終霜凍年際變化特征可見，20世紀90年代畢節霜凍日數呈明顯偏多趨勢;21世紀00年代畢節霜凍日數呈明顯減少趨勢，且出現異常偏少年份;21世紀10年代畢節霜凍日數繼續維持減少趨勢，且霜凍日數距平百分率偏離平均態差值越來越大。從晚霜凍的分布特征看主要表現為20世紀90年代畢節晚霜凍特征呈平均態上下波動，離差值總體不大;21世紀00年代開始則表現為晚霜凍偏晚明顯，階段性特晚霜凍年份持續6a;21世紀10年代開始則迅速反轉表現為晚霜凍偏早，即春霜凍時間和強度明顯減弱。通過突變檢驗分析，圖3中1990—2019年畢節霜凍日數的M-K檢驗曲線UF和UB在2001年出現突變，這也表明霜凍日數在21世紀開始后出現下降趨勢的明顯增大。1990—2019年畢節終霜凍序列的M-K檢驗曲線在2018年作用存在交點（圖略），且能通過顯著性檢驗，這表明近30a中畢節市晚霜凍呈現年代際變化趨勢，在21世紀10年代末期存在突變的可能。

5 霜凍對農業生產影響

對近30a畢節市霜凍特征分析發現，畢節市受地處低緯度高海拔影響，每年均有霜凍天氣發生。隨著近年來壩區農業的發展，農業生產產業結構也得到很好的調整，分析達標壩區和示范壩區主要產業結構發現，蔬菜、煙草、中藥材、食用菌和經果林是主要產業。結合霜凍發生時間和主要產業作物生育期影響發現，冬季畢節市作物較少，受霜凍影響不大;秋霜凍期過早，會對辣椒、蔬菜等秋收成熟作物造成凍害，致使作物遲熟或停止生長，使得作物產量減少;春季霜凍對作物育苗、經果林開花有較大影響，處于苗期的作物怕凍害，春霜凍會使得春播作物脫水死亡，果樹開花受凍害。春霜凍出現時間越晚、強度越強對作物的損害越大。在終霜凍發生特征中發現2005—2010年畢節市出現連續6a連續特晚終霜凍，其中2005年全市平均終霜凍日為3月29日，縣區中威寧、赫章、納雍、織金終霜凍出現在4月13日，為近30a中全市大范圍典型特晚終霜凍過程，終霜凍發生時天氣由陰雨轉為晴好，地面濕度較大，夜間轉晴后畢節市出現晴空輻射，當日畢節市最低氣溫分布為威寧（-5.4℃）—金沙（4.4℃），全市平均最低氣溫1.3℃，當日畢節市地面最低氣溫分布為威寧（-4.8℃）—金沙（3.2℃），全市平均地面最低氣溫為-0.9℃，其中7個縣區地面最低氣溫低于0℃。由于畢節市屬于典型喀斯特地貌，地形高低錯落起伏，城區觀測站多位于海拔較低的凹地，所以當日畢節市全市大范圍出現霜凍天氣，加之4月中旬畢節市春播工作已大范圍開展，經果林作物正處于開花期，部分移栽秧苗和冬季返青植物遭受嚴重凍害，造成農業影響大。

6 小結

通過對畢節市近30a霜凍日數特征和重霜凍分布特征進行年變化趨勢分析，得出以下結論：近30a畢節市霜凍日數呈現穩定下降趨勢，氣候傾向率呈3d·10a-1減少;畢節平均終霜凍主要出現在2—3月，威寧出現在4月。但終霜凍的年際變化較大，1990—2000年間表現為平均態上下波動為主，2001—2010年表現為終霜凍明顯偏晚，2011年至今表現為終霜凍明顯偏早，終霜凍的年代變化特征明顯;通過突變檢驗分析，發現畢節市霜凍日數年際變化特征在2001年存在突變點，終霜凍年際變化突變特征不明顯;分析霜凍對畢節市農業影響發現畢節市受霜凍影響嚴重，其中秋霜凍和春霜凍對農業產生破壞最大，秋霜凍常造成部分作物減產，春霜凍會導致春播秧苗、果樹花朵受凍害，在2005—2010年畢節連續6a出現特晚終霜凍，其中一次典型大范圍強終霜凍影響為2005年4月13日。

參考文獻

[1]張波，于飛，吳戰平，等.貴州霜凍氣候變化特征[J].浙江農業學報，2020，32（04）：685-695.

[2]葉殿秀，張勇.1961—2007年我國霜凍變化特征[J].應用氣象學報，2008，19（06）：661-665.

[3]吳姍.畢節市近46a氣溫變化特征及對旅游發展的影響[J].內蒙古氣象，2018（06）：10-13.

[4]秦國杰，牛艷.果樹花期晚霜凍特征分析及防御措施[J].農業與技術，2019，39（21）：159-160.

[5]陳帆.慶陽市霜凍時空分布特征及預報方法淺析[J].農業與技術，2017，37（22）：242.

[6]陳靜，白慧，潘徐燕.貴州省霜凍天氣的時空分布與氣候變化特征[J].貴州氣象，2016，40（03）：66-69.

（責任編輯 李媛媛）

收稿日期：2020-11-04

基金項目：貴州省氣象局科研登記項目資助（項目編號：黔氣科登[2020]06-10號）

作者簡介：姚浪，男，工程師。研究方向：氣象服務與應用。