無(wú)霜期對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響
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摘要：在氣象為農(nóng)服務(wù)中經(jīng)常用到無(wú)霜期資料，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)很需要它。但在服務(wù)中發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中所指的“無(wú)霜期”與氣象部門(mén)提供的無(wú)霜期資料存在出入。結(jié)合霜、霜凍、初霜日期、終霜日期、無(wú)霜期定義，通過(guò)葫蘆島市連山區(qū)氣候資料和相關(guān)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行客觀分析，得出結(jié)論：用“無(wú)霜凍期”作為無(wú)霜期更為準(zhǔn)確，用地面最低溫度低于0℃作為霜凍的溫度特征值，用5日滑動(dòng)平均法確定其初終日期；初霜日期推遲，終霜日期提前以及無(wú)霜期延長(zhǎng)都主要是由于溫度的升高而引起的，變化趨勢(shì)與氣候變暖理論相一致，其中平均最低地面溫度、平均最低氣溫是重要的影響因素；對(duì)霜的預(yù)報(bào)及霜凍的氣象服務(wù)應(yīng)該有重新認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)，并建議修訂無(wú)霜期氣象標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞：初終霜日期；無(wú)霜期；無(wú)霜凍期；農(nóng)業(yè)影響
0引言
隨著全球氣候變暖，霜作為一個(gè)重要的天氣現(xiàn)象也受氣候變暖影響［1］。初終霜的出現(xiàn)日期及無(wú)霜期長(zhǎng)短，對(duì)合理安排農(nóng)事活動(dòng)至關(guān)重要。遼寧氣候變暖的速度大于全球變暖速度。近50a遼寧省初霜日期推遲近10d，終霜日期提前約17d，無(wú)霜期日數(shù)增加了大約26d。遼寧省初終霜日期和無(wú)霜期日數(shù)在20世紀(jì)90年代初發(fā)生突變［2］。無(wú)霜期是一個(gè)重要農(nóng)業(yè)氣候熱量條件特征量。
1無(wú)霜期概念
1.1無(wú)霜期定義
氣象定義無(wú)霜期［3］：一年中入冬前出現(xiàn)的第一個(gè)霜日為初霜日，第二年初春最后一個(gè)霜日為終霜日，初霜日到終霜日為霜期，終霜日的次日到初霜日的前日為無(wú)霜期。各年的無(wú)霜期差異很大，通常以其多年平均值表示。
1.2霜定義
霜是一種天氣現(xiàn)象，《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》對(duì)霜是這樣定義的［4］：水氣在地面和近地面物體上凝華而成的白色松脆的冰晶，或由露凍結(jié)而成的冰珠，地面溫度在0°C以下。霜是由于貼近地面的空氣受地面輻射冷卻的影響而降溫到霜點(diǎn)。即氣層中地物表面溫度或地面溫度降到零度以下，所含水汽的過(guò)飽和部分在地面一些傳熱性能不好的物體上凝華成的白色冰晶。其結(jié)構(gòu)松散。
1.3霜凍定義
溫度低于0℃的地面和物體表面上有水汽凝結(jié)成白色結(jié)晶的是白霜，水汽含量少?zèng)]結(jié)霜稱黑霜對(duì)農(nóng)作物都有凍害，稱霜凍。作物內(nèi)部都是由許許多多的細(xì)胞組成的，作物內(nèi)部細(xì)胞與細(xì)胞之間的水分，當(dāng)溫度降到0℃以下時(shí)就開(kāi)始結(jié)冰，從物理學(xué)中得知，物體結(jié)冰時(shí)，體積要膨脹。因此當(dāng)細(xì)胞之間的冰粒增大時(shí)，細(xì)胞就會(huì)受到壓縮，細(xì)胞內(nèi)部的水分被迫向外滲透出來(lái)，細(xì)胞失掉過(guò)多的水分，它內(nèi)部原來(lái)的膠狀物就逐漸凝固起來(lái)，特別是在嚴(yán)寒霜凍以后，氣溫又突然回升，則作物滲出來(lái)的水分很快變成水汽散失掉，細(xì)胞失去的水分沒(méi)法復(fù)原，作物便會(huì)死去。春秋季節(jié)，白天氣溫高于0℃，夜晚降至0℃以下，并使作物受到危害。這才是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最為關(guān)注的。
1.4霜與霜凍
霜與霜凍共同點(diǎn)是近地面溫度在0°C以下，主要區(qū)別在于空氣濕度大時(shí)形成霜，空氣濕度較小時(shí)，可能出現(xiàn)霜凍但沒(méi)有結(jié)霜。無(wú)霜期反映溫度特征，而霜既反映溫度特征還反映濕度、風(fēng)等其它要素特征。人們習(xí)慣認(rèn)為，霜比霜凍輕，初（終）霜日期比初（終）霜凍日期溫度高，這樣初霜日期要比初霜凍日期來(lái)得早，終霜日期要比終霜凍日期去的晚，實(shí)際并非如此。無(wú)霜期是指沒(méi)有霜時(shí)間段還是指沒(méi)有霜凍的時(shí)間段？筆者認(rèn)為，從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)角度出發(fā)，沒(méi)有霜凍的時(shí)間段（即無(wú)霜凍期）作為無(wú)霜期更為準(zhǔn)確。
1.5準(zhǔn)確定義無(wú)霜期
氣象上只有記錄霜，沒(méi)有記錄霜凍。霜凍的溫度特征為地面最低溫度低于0℃或草面最低溫度低于0℃。一般情況下草面最低溫度要比地面最低溫度低，根據(jù)近幾年連山區(qū)氣象資料分析，地面最低溫度在0℃左右時(shí)，初春3-4月草面平均最低溫度為1-2℃左右，秋末10-11月草面平均最低溫度為4-5℃。草溫傳感器距離地面高度6cm，這也正是農(nóng)作物幼苗高度，這個(gè)高度的最低溫度一般為近地面層最低值。因此，用草面最低溫度低于0℃作為霜凍的特征值最為適宜。然而，草溫資料觀測(cè)時(shí)間太短，不宜作氣候值。綜合分析，用地面最低溫度低于0℃作為霜凍的溫度特征值，用5日滑動(dòng)平均法確定其初終日，由此計(jì)算“無(wú)霜凍期”作為無(wú)霜期更為準(zhǔn)確。
2無(wú)霜期氣候分析
2.1初終霜日與初終霜凍日比較
采用葫蘆島市連山區(qū)1981-2010年30年整編氣候資料進(jìn)行分析。葫蘆島市連山區(qū)初霜日期平均為10月17日，最早初霜日期為9月8日（1981年），最晚初霜日期為11月18日（2009年）；初霜凍日期平均為10月15日，最早初霜凍日期為9月27日（1982年），最晚初霜凍日期為10月26日（2004年、2010年）；平均初霜日期較初霜凍日期晚2天。終霜日期平均為3月27日，最早終霜日期為3月6日（1997年），最晚終霜日期為4月26日（1987年）；終霜凍日期平均為4月19日，最早終霜凍日期為3月28日（1981年），最晚終霜凍日期為4月18日（2009年）；平均終霜日期較終霜凍日期早23天。平均初霜日期晚于平均初霜凍日期，說(shuō)明已經(jīng)出現(xiàn)霜凍了卻還沒(méi)有出現(xiàn)霜；平均終霜日期早于平均終霜凍日期，說(shuō)明霜已經(jīng)結(jié)束了卻還有霜凍。這就充分表明霜凍的初終日期對(duì)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更有意義。
2.2無(wú)霜期與無(wú)霜凍期年際變化
采用葫蘆島市連山區(qū)1981-2010年30年整編氣候資料進(jìn)行分析。葫蘆島市連山區(qū)“無(wú)霜凍期”日數(shù)（178d）較無(wú)霜期日數(shù)（201d）少23d，且“無(wú)霜凍期”日數(shù)和“無(wú)霜期”日數(shù)均呈平穩(wěn)上升趨勢(shì)，這正說(shuō)明隨著氣候變暖初霜期推遲，終霜期提前，無(wú)霜期延長(zhǎng)。初霜日期推遲，終霜日期提前以及無(wú)霜期延長(zhǎng)都主要是由于溫度的升高而引起的，變化趨勢(shì)與氣候變暖理論相一致［5］，其中平均最低地面溫度、平均最低氣溫是重要的影響因素。
2.3無(wú)霜期與無(wú)霜凍期年代際變化
采用葫蘆島市連山區(qū)1960-2017年58年氣候資料進(jìn)行分析。60-70年代連山區(qū)平均無(wú)霜期與平均無(wú)霜凍期相接近，進(jìn)入80年代以后，平均無(wú)霜期明顯多于平均無(wú)霜凍期；平均無(wú)霜期出現(xiàn)兩次明顯跳躍，80-90年代明顯多于60-70年代，00-10年代明顯多于80-90年代；平均無(wú)霜凍期有一次明顯跳躍，00-10年代明顯多于60-90年代；從總體趨勢(shì)看，無(wú)論是無(wú)霜期還是無(wú)霜凍期都是在逐年增加，無(wú)霜期平均每10a增加7d，無(wú)霜凍期平均每10a增加4d。再次證明無(wú)霜期延長(zhǎng)主要是由于溫度的升高而引起的，變化趨勢(shì)與氣候變暖理論相一致。
3無(wú)霜期對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響
無(wú)霜期作為重要農(nóng)業(yè)氣候熱量條件特征量，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中起到至關(guān)重要作用，尤其是北方地區(qū)更為突出。無(wú)論是種植農(nóng)作物、果樹(shù)還是引進(jìn)新品種，首先要考慮到無(wú)霜期長(zhǎng)短，無(wú)霜期長(zhǎng)表明可能生長(zhǎng)期長(zhǎng)，熱量資源豐富，可栽培產(chǎn)量較高、較遲熟的品種或者采用多熟制，作物的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的可能性就大一些；無(wú)霜期短，可能生長(zhǎng)期短，熱量條件較差，適宜栽培產(chǎn)量較低、早熟品種，或者根據(jù)作物對(duì)熱量的需求采用雙熟制、兩年三熟制甚至單熟制，農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的可能性小一些。春季天氣晴朗少雨，氣溫回升快，在強(qiáng)冷空氣影響下會(huì)形成晚霜凍、倒春寒等災(zāi)害性天氣，對(duì)農(nóng)作物危害和影響較大［6］。春播時(shí)節(jié)，乍暖還寒，幼苗出土，如遇霜凍，幼苗受到傷害，會(huì)影響到整個(gè)生長(zhǎng)期的發(fā)育，甚至影響產(chǎn)量和品質(zhì)。一到深秋，樹(shù)葉受到低溫霜凍的侵襲，葉綠素被破壞，葉子里的水分減少，不能及時(shí)輸送的淀粉變成了葡萄糖，糖分就逐漸轉(zhuǎn)化為花青素，于是綠葉就變成了紅葉［7］。對(duì)于農(nóng)作物來(lái)說(shuō)，經(jīng)受霜凍后就會(huì)枯萎。東北地區(qū)選擇適宜的收獲期很容易，但在農(nóng)事作業(yè)都適宜的情況下，應(yīng)盡量選擇偏早的適宜期，以預(yù)防冷害和秋霜凍。在實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，葫蘆島市連山區(qū)大田播種期一般在4月中下旬，平均終霜日期在3月下旬不適宜播種，平均終霜凍日期在4月中旬才適宜播種。因此用178天“無(wú)霜凍期”日數(shù)作為連山區(qū)的無(wú)霜期數(shù)據(jù)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更有意義，更靠譜。
4結(jié)束語(yǔ)
（1）以地面最低溫度低于0℃作為初終霜凍的溫度特征值，來(lái)確定初終霜日期，用“無(wú)霜凍期”作為無(wú)霜期更為準(zhǔn)確。（2）用178天“無(wú)霜凍期”日數(shù)作為連山區(qū)的無(wú)霜期數(shù)據(jù)更靠譜。（3）葫蘆島市連山區(qū)平均初霜日期較平均初霜凍日期晚，平均終霜日期較平均終霜凍日期早，表明霜凍的初終日期對(duì)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更有意義。（4）建議修訂無(wú)霜期氣象標(biāo)準(zhǔn)，以便更好地為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。
作者：潘忠義 關(guān)肖月 陳新 單位：葫蘆島市連山區(qū)氣象局