2020 年山西運城果樹晚霜凍害成因分析*

劉婉莉，李冬梅，張倩倩，魏海茹，黃雪娜

（1 山西省運城市氣象局， 044000）（2 運城市果業發展中心）

晚霜凍害是影響果樹春季生產的主要氣象災害，國內外許多專家學者對果樹晚霜凍災害做了大量研究和探索[1-17]。氣象業務中把春季最低地溫降到0 ℃以下作為晚霜凍預警指標，而植物霜凍害取決于植物的最低葉溫，馮香玉[1]、張養才[2]等認為日最低葉溫比最低地溫高2 ℃左右；馬樹慶等[3]提出在氣象分析和氣象服務中，把最低氣溫降到2 ℃或以下定為霜日，段旭等[4]對最低氣溫、最低葉溫、最低地溫的關系進行研究，把4 月最低氣溫降到2 ℃以下作為晚霜凍指標。

關于出現霜凍是否造成果樹凍害的臨界氣溫，馬樹慶[3]、張建光[5]等認為，果樹花期及幼果期抗寒力越到后期越弱，蘋果花蕾期可忍耐短時間的-3.8 ℃的低溫，而開花期和幼果期氣溫降到-2.2 ℃就會發生凍害；梨樹花蕾期能忍耐-2.2 ℃左右的低溫，盛花期能忍耐-1.7 ℃左右的低溫，幼果期只能忍耐-1.0 ℃左右的低溫。根據上述研究結論，結合霜凍害發生時的實際情況，文中對日最低氣溫降到2 ℃以下的區域站氣象資料進行分析。

2020 年4 月24 日，山西省運城市處于幼果期的甜櫻桃、桃、梨遭受了嚴重的晚霜凍害，且花后有些果樹已定果，晚霜凍害造成的損失較花期更重，低凹地帶的一些果園絕收。筆者分析了此次果樹幼果期凍害的成因及受災程度，并對如何防御晚霜凍害提出建議，以提高防災減災能力。

1 果樹晚霜凍害概況

2020 年4 月24 日凌晨，山西省運城市12 個國家站地面最低溫度低于0 ℃，其中6 個站最低溫度≤-3 ℃（圖1），受霜凍影響，部分果園出現凍害。據農業部門統計，受災面積占掛果園面積的6.7%，絕收面積占掛果園面積的0.9%；受災樹種有桃、甜櫻桃、梨、蘋果、葡萄等。災情調查發現，果樹受災嚴重區域呈點狀或帶狀分布，主要位于汾河、涑水河兩岸的谷地及平川地區的低凹地帶；在樹體1.5 m 以下凍害發生較重，但個別果樹受凍程度上部重于下部，上風方重于下風方；甜櫻桃幼果凍害最嚴重，其次為桃、梨、蘋果等幼果。凍害幼果表現為幼胚變褐、果肉呈水漬狀、果面呈綠褐色；凍害發生時葡萄處于花序分離期，新梢、葉片、花蕾變黑死亡。此次霜凍害范圍還涉及晉陜豫黃河金三角臨汾、渭南、三門峽等地。

圖1 2020 年4 月24 日運城市最低地溫觀測實況

霜凍發生時，運城市13 個國家站最低氣溫為-3.4～4.0 ℃（圖2），統計境內144 個區域自動觀測站的日最低氣溫，2 ℃以下的有40 個站，占區域站總數的27%；0 ℃以下的有12 個站，占區域站總數的8.3%。最低氣溫出現在位于凹地的夏縣，其最低值為-3.4 ℃。根據凍害調查結果，分析最低地溫、最低氣溫及災情嚴重程度得出，發生晚霜凍害的果園分布與最低氣溫≤2 ℃范圍基本一致。

2 果樹晚霜凍害成因分析

2.1 早春氣溫持續偏高，果樹生育期提前

圖2 2020 年4 月24 日運城市最低氣溫觀測實況

果樹晚霜凍害與樹種、花前積溫、物候期等有關。當春季日平均氣溫超過5 ℃時，果樹開始萌動，其生育期耐低溫能力隨著貯存能量消耗而降低，盛花期、幼果期最不耐凍。2020 年2 月下旬至3 月31 日，山西省運城市平均氣溫10.4 ℃，較常年同期偏高3.2 ℃。2 月19 日大部分縣日平均氣溫已穩定通過5 ℃，較歷年提前20 d 左右，2 月23—25 日，運城市最高氣溫達21.4 ℃，果樹萌芽期提前7～14 d；3 月12 日部分縣日平均氣溫已穩定通過10 ℃，較歷年同期提前13 d。由于早春氣溫持續偏高，果樹發育普遍提前，花序分離進程加快，杏、甜櫻桃、桃、梨、蘋果等花期比常年偏早7～10 d，4 月初杏、桃、梨、甜櫻桃花期已過，進入幼果期，蘋果處于始花至盛花期。4 月24 日霜凍發生時，杏已進入果實膨大期，霜凍對其影響不大；甜櫻桃處于硬核期，凍害對果實影響較大；桃、梨種仁、果面均受凍，后萎蔫脫落；‘富士’蘋果因抗凍能力較強，花期較晚，災害相對較輕（表1）。

表1 運城市各縣2 月下旬及3 月平均氣溫、距平及穩定通過5、10 ℃日期

2.2 4 月冷空氣活動頻繁，氣溫持續偏低

2020 年4 月山西省運城市平均氣溫14.6 ℃，較歷年同期偏低0.7 ℃。以運城市單站為例（圖3），日平均氣溫小于15 ℃的天數長達15 d，氣溫偏低造成果樹生育進程減緩，同時低溫對授粉昆蟲的活躍度造成一定影響。受2 次較強冷空氣影響，4 月9—11 日運城市72 h 內最低氣溫下降11.6 ℃，4 月10 日出現小雨，4 月11 日夜間轉晴，4 月12 日凌晨平均最低氣溫降至1.7 ℃，全市最低氣溫、地溫均出現在芮城，分別為-1.4、-1.8 ℃，由于低溫剛達到幼果冰點溫度且持續時間短，造成低凹地帶的個別桃樹、梨樹、葡萄樹出現輕到中度凍害；4 月21—24 日山西省4 個站出現西北大風，運城市72 h內最低氣溫下降7.1 ℃，4 月23 日夜間風力減小，天空無云，輻射降溫明顯，4 月24 日凌晨最低氣溫降至0.8 ℃，全市最地氣溫出現在夏縣，為-3.4 ℃，最低地溫出現在萬榮，為-4.5 ℃。由此可見，4 月下旬冷空氣帶來的持續降溫幅度雖沒有4 月中旬強，但最低氣溫值遠低于4 月中旬，造成低凹地帶部分果樹出現中到重度霜凍害。說明干冷空氣較濕冷空氣而言，因濕度小，氣溫下降速度快，地面輻射增強，產生的晚霜凍害嚴重。

圖3 運城市4 月逐日平均氣溫、最低氣溫變化情況

2.3 凍害發生時溫度低且持續時間長

4 月24 日運城市出現的晚霜凍較歷年平均終霜日偏晚28 d，較2018 年花期霜凍偏晚16 d，6 個縣站地面最低溫度在-3 ℃以下，達到重度霜凍標準；3 個縣站、9 個鄉鎮站最低氣溫在0 ℃以下，夏縣最低為-3.4 ℃。據作物凍害行業標準（QX/T 88—2008），當最低氣溫為-2～-1 ℃可使桃、甜櫻桃、梨、蘋果等幼果產生中到重度凍害（表2）。

表2 果樹幼果期凍害臨界氣溫值

分析霜凍發生時最低地溫、最低氣溫可知，萬榮站0 ℃以下地溫持續時間8 h，-2 ℃以下地溫持續時間5 h；夏縣站0 ℃以下氣溫持續時間8 h，-2 ℃以下氣溫持續時間5 h（圖4）。由于最低地溫、最低氣溫在后半夜很快降到0 ℃以下且持續時間長，而植物蒸散作用使實際樹體溫度比氣溫要低，果樹幼果表面溫度迅速降至0 ℃以下，體內每個細胞之間水分被凍結成細小冰晶，使幼果脂肪細胞凝固，組織損傷。

2.4 凍害發生后氣溫回升快

霜凍災害發生后，4 月24 日白天天氣晴朗，夏縣9：00 氣溫較8：00 升高7.5 ℃，氣溫迅速回升，全市境內日極端最高氣溫升至20.5～23.5 ℃，受凍幼果很快融化脫水變黑，細胞組織死亡。快速升溫加重了果樹霜凍害程度。

圖4 4 月24 日最低地溫（萬榮縣）和最低氣溫（夏縣）隨時間變化情況

3 霜凍害發生天氣背景

霜凍發生前500 hPa 為兩槽一脊型，4 月20 日8：00 東北冷渦溫度中心達-40 ℃，隨著冷渦東移加深，冷渦后部的冷空氣沿橫槽擺動向南小股下滑；4 月23 日8：00 冷渦后部溫度中心為-28 ℃，上游指標站延安、西安500 hPa 溫度分別為-23、-19 ℃，24 h 變溫分別為-4.2、-2.4 ℃，700、850 hPa 24 h 均為正變溫，0.6～1.4 ℃。沿東經110°作冷平流垂直剖面可以看出，北緯35°上空500 hPa以上有≤-16×10-5K/s 的冷平流，但700、850 hPa很弱。在高空弱冷平流作用下，運城市境內最低氣溫持續下降，并在地面低凹處堆積。

冷空氣下沉使地面加壓，在河套北部形成1 035 hPa 的冷高壓，4 月23 日白天山西省位于冷高壓前沿，風力大、濕度小，夜間天晴風靜，輻射降溫使地面氣溫迅速下降，20：00—24：00，各站氣溫下降4～6 ℃，4 月24 日0：00 果園地溫、氣溫已低于0 ℃，干冷空氣使地面長波輻射加強，氣溫迅速下降使果樹樹體溫度加速降低。5：00—7：00 夏縣最低氣溫降至-3.4 ℃，最大日較差在23 ℃以上。強的輻射降溫與弱的冷平流結合產生平流輻射霜凍，造成溫度低且持續時間長，使幼果細胞結冰發生凍害。果樹不同部位因為輻射造成失熱程度不同，霜凍危害程度不同。現場調查發現，多數果樹近地面1.5 m 以下凍害嚴重，個別樹冠凍害較重，位于上風方的果樹凍害較重。

4 霜凍害與地形

果園所處的地理環境與凍害發生輕重程度有很大關系。4 月21—23 日高空干冷空氣進入運城市后，沿東北路徑在汾河、涑水河兩岸谷地及平川地區的低凹處形成冷空氣堆，4 月23 日夜間在有利的輻射降溫形勢下，位于低凹處的果園氣溫劇降。根據凍害現場調查及谷歌地理信息數據分析：萬榮縣南張村相對四周高度低30 m 的桃園，幼果80%受凍絕收；絳縣東錄村相對四周高度低50 m 的甜櫻桃園，最低氣溫為-5 ℃，甜櫻桃幼果90%受凍絕收；絳縣西吳村的2 個甜櫻桃園，1 個位于東北處上風方，冷平流掠過，園內甜櫻桃90%受凍絕收，另1 個甜櫻桃園地頭有高3 m 的建筑物，冷平流移動受阻，園內甜櫻桃僅10%受凍；夏縣、聞喜縣、鹽湖區位于涑水河谷地，其中夏縣氣象站最低氣溫-3.4 ℃，周圍桃、葡萄80%受凍絕收；聞喜縣畖底鎮大面積小麥受凍絕收；鹽湖區泓芝驛鎮梨園90%受凍絕收，而龍居鎮梨園在霜凍發生時通過澆水、熏煙等方式進行群防群控，受凍較輕。調查表明，此次霜凍受災最重區域為平川地區相對四周高度低30～50 m 的凹地及汾河、涑水河谷地，在冷空氣移動路徑的上風方，因平流降溫，果園凍害較重。

5 結論與討論

此次霜凍害發生在桃、甜櫻桃、梨、杏等果樹幼果發育期，由于早春氣溫較歷年同期偏高3 ℃以上，果樹生育期提前，4 月冷空氣活動頻繁，4 月下旬幼果期抗凍能力最弱時段發生嚴重晚霜凍害，凍害程度因果園地勢、果樹種類、自身抗凍性不同存在較大差異，從不同樹種物候期遭受霜凍害程度來看，幼果期的杏、蘋果抗霜凍能力強于梨、桃，甜櫻桃的抗霜凍能力最弱；果樹萌芽期抗霜凍害能力強于花期，幼果期抗霜凍能力最弱。建議在早春通過對樹干涂白、果園灌溉、噴0.5%氯化鈣等農藝措施，推遲果樹花期，以降低晚霜凍害影響。

晚霜凍害由弱的冷平流與強輻射降溫疊加而成，屬平流+輻射的混合霜凍。霜凍害分布呈點狀或帶狀，已定果的果園受晚霜凍害影響損失更大，果農經濟損失較2018 年花期凍害更慘重。此類果園應做好果樹后期管理工作，及時清理果園病果殘枝，加強肥水管理和病蟲害綜合防控，盡快恢復樹勢，為下一年果樹生產打好基礎。建議在易發生晚霜凍害的地區，果農在進行疏花疏果等農藝措施時，應多留花、留果，定果推遲到4 月底或5 月初。

霜凍害發生與地形地勢、冷空氣移動路徑關系密切，果樹晚霜凍害多發生在干涸河槽兩岸的谷地、平川低凹地帶以及冷空氣移動路徑的上風方。建議新栽果園應避開地形地勢不利影響，盡量避免建在低凹地帶。已建果園，每年春季應關注當地氣象臺發布的霜凍預報預警，及時采取灌水、熏煙、葉面噴布碧護或天達2116 防凍液等綜合防霜凍措施，同時做好群防群控，以降低霜凍害造成的損失。