2018和2020年銅川核桃晚霜凍害分析

楊亞利，鄭合清，張淑敏，吳 寧，周曉麗，董亞龍

(1.銅川市氣象局，陜西銅川 727031；2.銅川市中草藥氣象服務研究中心，陜西銅川 727031；3.宜君縣氣象局，陜西宜君 727203)

近年來隨著氣候變暖的影響，災害性天氣對生態系統及經濟帶來極大影響，尤其是對農業生產的影響更為明顯。馬柱國等人研究表明氣候變暖在冬季和早春表現得較為明顯[1]。隨著氣候變暖，進入春季，氣溫快速回升，各種作物物候期提前，抗寒鍛煉不足，致使抗寒力下降，使農業遭受晚霜凍害的危險性增大。李建平等人研究表明，晚霜凍害已成為經濟林果產業發展的限制因子[2]。有一些學者對春茶、蘋果、核桃等作物的凍害開展了一些研究[3-9]。銅川地處關中平原與陜北黃土高原的過渡地帶，境內地形復雜，山地、丘陵、殘垣、溝壑縱橫交錯，受大陸性季風氣候影響，冬長夏短、雨熱同季，災害性天氣種類多，致災嚴重。隨著鄉村振興戰略落地生根，銅川市政府提出打造一鄉一品經濟產業，核桃成為全市經濟林果的支柱產業。春季晚霜凍害往往使核桃花芽、葉芽和花蕊及新生枝條受凍，造成全市核桃減產甚至絕收，影響了核桃產業發展。對2018年和2020年銅川核桃4月晚霜凍害天氣進行分析，旨在總結核桃晚霜凍害特征，為降低災害損失和科學防御晚霜凍害提供依據。

1 資料和方法

晚霜凍：是指在春季氣溫回暖時，受北方強冷空氣南下影響，短期內近地面氣溫驟然降低至0 ℃以下，使作物遭受凍害或死亡的一種嚴寒現象[10]。銅川核桃種植面積5.80萬hm2,主要分布于北部、東部和西北部山區。核桃一般在4月初萌芽展葉，4月中旬—下旬為花期，5月為幼果期，4、5月是核桃萌芽、開花、坐果關鍵期，因此研究銅川4、5月晚霜凍害十分重要。因為5月全市氣溫沒有出現低于0 ℃的情況，不存在凍害風險，所以分析4月氣溫變化及晚霜凍天氣具有重要的現實意義。將4月日最低氣溫<0 ℃記為一個凍害日。

銅川市有3個國家氣象站，分別為宜君國家一般氣象站、銅川國家一般氣象站、耀州國家基本氣象站，印臺區和王益區共用銅川國家一般氣象站；有76個區域自動站，分布在宜君縣、印臺區、王益區、耀州區，分區縣數據分析將銅川國家站劃分到王益區。本文采用宜君、銅川、耀州3個國家氣象站及76個區域自動監測站2018年和2020年的4月氣溫觀測資料，以及相應的高空探測資料，運用統計學方法和農業氣象原理等，對銅川市核桃晚霜凍害進行分析。

2 2018年和2020年核桃晚霜凍災害分析

2.1 災害概況

2018年4月4—7日，受強冷空氣影響，銅川市出現大范圍強寒潮和降水天氣過程。日平均氣溫下降12～16 ℃，北部宜君最低氣溫-1.8 ℃，出現在6日；中南部銅川、耀州最低氣溫分別為-4.2、-1.4 ℃，均出現在7日，宜君縣棋盤鎮彌家河區域觀測站日最低氣溫達到-8.7 ℃，出現在7日。與歷史同期比較，銅川為建站以來同期第4低值，耀州區為建站以來同期第3低值。由于前期溫度偏高，果樹物候期提前，抗寒能力下降，致使核桃等干雜果大面積受災。據各區縣果業部門初步統計，全市干雜果受災面積18.37 hm2。

2020年4月10—12日，受強冷空氣影響，銅川市出現了明顯降溫天氣過程，日平均氣溫下降了6～10 ℃。北部宜君最低氣溫1.1 ℃，出現在11日；中南部銅川、耀州最低氣溫分別為0.3、2.0 ℃，均出現在12日，宜君縣棋盤鎮彌家河區域觀測站日最低氣溫達到-4.7 ℃，出現在12日。晚霜凍害造成全市核桃等經濟林果受災面積528.946 7 hm2，其中宜君縣核桃受災面積194.466 7 hm2，經濟損失225.06萬元。

2020年4月22—24日，受冷空氣影響，銅川市出現了降溫天氣過程，日平均氣溫下降了1.4～2.3 ℃。北部宜君最低氣溫2.4 ℃，出現在23日；中南部銅川、耀州最低氣溫分別為0.6、2.1 ℃，均出現在24日。宜君縣棋盤鎮彌家河區域觀測站最低氣溫達到-6.1 ℃，出現在24日。晚霜凍害造成全市大部分區縣核桃等經濟林果不同程度受災，受災面積約3 159.473 hm2，經濟損失約8 143.76萬元。

經分析，2018年4月4—7日、2020年4月10—12日、22—24日3次晚霜凍害，冷空氣都是自北向南影響銅川市，宜君極端最低氣溫出現時間比銅川和耀州提前1 d，全市區域觀測站極端最低氣溫大都出現在宜君縣棋盤鎮彌家河觀測站，出現時間與中南部銅川、耀州國家站極端最低氣溫出現時間一致。

2.2 晚霜凍害分析

為了對核桃晚霜凍害進行精細化分析，進一步掌握各鄉鎮核桃晚霜凍害特征，根據各鄉鎮以及村核桃種植面積、生長狀況，一個鄉鎮選取一個代表站，共選出26個鄉鎮代表站。由于銅川地形復雜，山地、丘陵、殘垣、溝壑縱橫交錯，分別對國家站、區域站資料進行分析，全面掌握全市及各鄉鎮晚霜凍害特點，有針對性地為災害防御提供技術支撐。對2018年和2020年的晚霜凍害等進行分析(見表1)，表中宜君、耀州、銅川為國家站，其余為代表各鄉鎮的區域觀測站。

2.2.1 國家站晚霜凍害分析 從表1可以看出，2018年4月3個國家站均出現晚霜凍害，其中宜君縣2 d，銅川和耀州各1 d，宜君縣發生晚霜凍害風險較大。核桃晚霜凍害程度不僅與極端最低氣溫有關，還與≤0 ℃持續時間相關。分析2018年4月各區縣逐小時最低氣溫，宜君縣極端最低氣溫-1.8 ℃(6日)，≤0 ℃持續時間5 h；銅川站(王益區和印臺區)極端最低氣溫-4.2 ℃(7日)，≤0 ℃持續時間9 h；耀州區極端最低氣溫-1.4 ℃(7日)，≤0 ℃持續時間5 h。2020年4月國家站未出現晚霜凍害日。

分析國家氣象站資料，并結合實際調研發現，2018年銅川出現晚霜凍害，屬于輕度。晚霜凍害使核桃樹的花芽、葉芽、花蕊及幼果略受凍，造成全市核桃略減產，宜君縣發生晚霜凍害風險較大，與楊亞利等研究成果[5]結論一致。雖然2020年4月國家站未出現晚霜凍害日，但經實地查看災情、調研，一些川道、溝壑的低洼地帶出現了晚霜凍害，顯然只分析國家站資料不能如實反映各鄉鎮實際情況，故對區域站資料進行分析，以便更準確、更精細化了解銅川各鄉鎮的晚霜凍害情況。

2.2.2 區域站晚霜凍害分析 從表1可以看出，2018年全市26個鄉鎮均出現了晚霜凍害，共出現晚霜凍害42站次,其中宜君19站次，占45.2%；耀州14站次，占33.3%；印臺7站次，占16.7%；王益2站次。全市每個鄉鎮晚霜凍害日均大于或者等于年均晚霜凍害日[6]。2020年全市12個鄉鎮出現晚霜凍害，共出現晚霜凍害32站次，其中宜君16站次，占50%；耀州14站次，占43.8%；印臺2站次，占6.3%；王益未出現晚霜凍害。

表1 2018、2020年4月銅川核桃晚霜凍害和氣溫統計

2018年全市有26個鄉鎮日最低氣溫≤0 ℃，持續時間為2～13 h,低溫持續時間最長為宜君縣棋盤鎮彌家河，并且該站出現極端最低氣溫-8.7 ℃(7日)；低溫持續時間>3 h的有21個鄉鎮，其中宜君有8個，耀州有7個，印臺5個，王益1個；低溫持續時間≥10 h有6個觀測站，分別為宜君縣棋盤鎮彌家河、哭泉鎮哭泉、耀州區瑤曲鎮的瑤曲、廟灣鎮陳家山、照金鎮柳林、石柱鎮石柱觀測站。日最低氣溫≤-2 ℃的且持續時間>2 h有16個鄉鎮，其中宜君有6個，耀州有6個，印臺3個，王益1個。

2020年全市有12個鄉鎮出現日最低氣溫≤0 ℃，持續時間1～9 h，低溫持續時間最長為宜君縣棋盤鎮彌家河、耀州區瑤曲監測站；日最低氣溫≤-2 ℃且持續時間> 2 h的有3個監測站，其中宜君有1個，耀州有2個。極端最低氣溫-6.1 ℃(24日)，出現在棋盤鎮彌家河。

以上分析表明，2018年晚霜凍害范圍和強度均大于2020年，與國家站資料分析基本一致。宜君縣發生晚霜凍害的強度、范圍較大，全市晚霜凍害高發區主要分布在宜君縣、耀州區西北部山區，耀州區東南部及王益和印臺區發生晚霜凍害較少。宜君縣棋盤鎮、哭泉鎮、耀州區的瑤曲鎮、廟灣鎮、照金鎮、石柱鎮為核桃晚霜凍害防御重點鄉鎮。

3 地形對晚霜凍害影響分析

2018年和2020年晚霜凍害發生后，通過實地查災、調研發現，地勢相對較低的低洼地帶的最低氣溫較周邊偏低，核桃凍害程度明顯偏重，而且地勢越低的地方溫度越低，凍害越嚴重。于是進一步分析地形對晚霜凍害影響，掌握銅川不同地形晚霜凍害特點，為晚霜凍害預報及防御提供科技支撐。

霜凍主要有平流霜凍、輻射霜凍、混合型霜凍。分析2018和2020年4月晚霜凍害天氣環流形勢特征發現，銅川的霜凍均屬于混合型霜凍，在降溫前期存在著顯著的升溫，后期降溫為平流降溫和輻射冷卻降溫相結合。2018年4月4—7日，2020年4月10—12日、22—24日，在降溫過程前一日，氣溫顯著上升，宜君縣4月3日15時氣溫達25.7 ℃，為2018年4月最高氣溫，而后受冷平流影響，氣溫開始自北向南降低。輻射冷卻降溫往往發生在低層平流降溫結束后，2018年4月6日夜間、2020年4月11日夜間、4月23日夜間，由于受偏北氣流控制，天空晴朗少云，風速小、濕度小，導致輻射冷卻降溫。地勢相對較低的低洼地帶，如川道、溝壑受輻射降溫冷空氣堆積，最低氣溫較周邊地區偏低。統計發現宜君縣的清河村、彌家河、雷塬、西河水庫、工業園等地，印臺區的馬坊、玉華宮、金鎖、紅土、金華山等地，耀州區的柳林、瑤曲、前咀、玉門、陳家山、薛家寨、衣食等地的最低氣溫較周邊偏低4～6 ℃，最大達到了8 ℃以上(圖1)。

圖1 2018-04-04—07(a)，2020-04-10—12(b)，2020-04-22—24(c)晚霜凍害過程最低氣溫分布

4 結論和討論

(1)2018年、2020年造成銅川晚霜凍害的冷空氣均自北向南影響全市，極端最低氣溫出現時間宜君比銅川和耀州提前1 d出現。由于受地形及輻射降溫的影響，全市極端最低氣溫大都出現在宜君縣棋盤鎮彌家河觀測站，出現時間與中南部銅川、耀州國家站極端最低氣溫出現時間一致。

(2)2018年、2020年銅川核桃晚霜凍害均屬于輕度，晚霜凍害使核桃的花芽、葉芽、幼果略受凍，造成全市核桃略減產。2018年晚霜凍害范圍和強度均大于2020年，宜君縣發生晚霜凍害的強度、范圍較大，全市晚霜凍害高發區主要分布在宜君縣、耀州區西北部山區，宜君縣棋盤鎮、哭泉鎮、耀州區的瑤曲鎮、廟灣鎮、照金鎮、柳林鎮為核桃晚霜凍害防御重點鄉鎮。

(3)銅川市出現的晚霜凍害一般為混合型霜凍，地勢相對較低的低洼地帶，如川道、溝壑受輻射降溫冷空氣堆積，最低氣溫往往較周邊地區偏低4～6 ℃。宜君縣的清河村、彌家河，印臺區的馬坊、金華山，耀州區的柳林、瑤曲等地的最低氣溫較周邊偏低，要采取措施，做好低洼地帶晚霜凍害的防御。

(4)為了避免核桃晚霜凍害，可利用核桃種植基地區域觀測站，密切監測氣溫變化，并采用秦智智能網格預報系統，制作精細到鄉鎮的網格預報，及時發布核桃晚霜凍害警報，為果農提供精細化全程跟蹤服務。

(5)根據地形影響分析，建議核桃園一般建在山梁丘陵、傾斜地和陽坡地，空氣流通，凍害概率小，避開容易積累冷空氣的低洼地勢區域、閉合谷地；同時采取噴藥、灌溉、熏煙、間作綠草等措施防御晚霜凍害對核桃影響。