臨潁大棚蔬菜低溫凍害指標(biāo)確立及服務(wù)初探

宋玉民，陳佩英

臨潁縣氣象局，河南 漯河 462600

0 引言

隨著人民生活水平的不斷提高和臨潁大棚蔬菜種植面積的逐年增加，大棚蔬菜已成為我縣高效農(nóng)業(yè)一個(gè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。但由于氣候的變化，近10年來(lái)低溫凍害呈頻發(fā)重發(fā)態(tài)勢(shì)，而低溫凍害是影響大棚蔬菜生產(chǎn)的主要?dú)庀鬄?zāi)害，嚴(yán)重影響了大棚蔬菜產(chǎn)量、品質(zhì)和效益。如2008年12月下旬至2009年1月中旬的持續(xù)低溫、強(qiáng)降溫天氣致使全縣36%大棚蔬菜凍死，40%嚴(yán)重受凍，24%輕度受凍，發(fā)育期推遲30天左右，直接經(jīng)濟(jì)損失9000萬(wàn)元；還有2009年11月份降雪降溫天氣過(guò)程，造成全縣7500畝大棚蔬菜受災(zāi)，150個(gè)大中棚被壓塌。大棚蔬菜種植投入高，成本大，一旦受災(zāi)損失也大，筆者去年在災(zāi)情調(diào)查時(shí)了解到不少棚戶因承受不了災(zāi)害損失，萌發(fā)拆棚種糧思想，這不但不利于增加農(nóng)民收入，也影響農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整進(jìn)程。而筆者同時(shí)發(fā)現(xiàn)，同樣的低溫暴雪災(zāi)害，注意收聽天氣預(yù)報(bào)事先采取了防御措施的大棚凍害相對(duì)則較輕。大棚蔬菜具有很強(qiáng)的小氣候調(diào)控能力，棚內(nèi)溫度既受大氣環(huán)境影響，又可通過(guò)一定的小氣候調(diào)控措施，降低或避免低溫凍害的危害。因此，本文試通過(guò)研究棚內(nèi)溫度對(duì)環(huán)境大氣溫度的相關(guān)關(guān)系，結(jié)合大棚主要栽培蔬菜的低溫凍害指標(biāo)，確立大棚蔬菜受凍的棚外溫度指標(biāo)，建立棚外氣象預(yù)報(bào)服務(wù)模式，以便及時(shí)啟動(dòng)氣象災(zāi)害預(yù)警機(jī)制，提醒廣大菜農(nóng)適時(shí)采取防凍升溫措施，達(dá)到避免或降低災(zāi)害損失，提高大棚蔬菜種植效益的目的。

1 資料及方法

棚內(nèi)溫度資料、蔬菜生育期觀測(cè)資料來(lái)源于龍?jiān)萍瘓F(tuán)無(wú)公害蔬菜科技示范園。實(shí)驗(yàn)大棚為水泥、鋼筋骨架結(jié)構(gòu)，棚長(zhǎng)60m，寬8m，高1.5m～3.0m，東西走向，棚內(nèi)種植黃瓜，該大棚在臨潁具有普遍代表性。棚內(nèi)自記溫度計(jì)距東墻30m，距北墻4.5m，高度0.65m，按氣象觀測(cè)規(guī)范進(jìn)行觀測(cè)。

臨潁縣地處北緯 33° 43'～33° 59'，東經(jīng) 113° 43'～114° 09'，屬于暖溫帶季風(fēng)大陸性氣候，四季分明，每年的12月～翌年2月為冬季，冬季平均氣溫2.0℃，最冷月出現(xiàn)在1月份，1月份平均氣溫0.5℃，年極端最低氣溫-20.6℃。冬季氣溫低，光照少，是大棚蔬菜生產(chǎn)最困難的時(shí)期，也是低溫凍害最易發(fā)生時(shí)期。2008年～2009年冬季及2009年11月份低溫冰凍雨雪天氣給我縣大棚蔬菜生產(chǎn)造成了嚴(yán)重?fù)p失，因此我們選取2008年12月、2009年1月、2月、11月這4個(gè)月作為研究時(shí)段。研究時(shí)段內(nèi)黃瓜發(fā)育期為苗期～開花坐果期。樣本資料涵蓋2008年～2009年冬季及2009年11月份3次寒潮降溫天氣過(guò)程。棚外氣象資料選自臨潁縣氣象局大氣溫度觀測(cè)資料，臨潁縣氣象局地處北緯33°48'，東經(jīng)113°55'，拔海高度60.0m，與龍?jiān)萍瘓F(tuán)無(wú)公害蔬菜科技示范園區(qū)直線距離5000m，拔海高度相差10m。

我們把日平均總云量＜3.0成，同時(shí)日照時(shí)數(shù)＞3.0小時(shí)定為晴天，把3.0成《日平均總云量＜8.0成定為多云，把日平均總云量》8.0成定為陰天。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：2008年12月1日～2009年2月28日及2009年11月1日～30日這120天觀測(cè)資料中，晴天占33天，多云占37天，陰天占50天，包含2008年12月21日～23日、2008年12月29日～31日和2009年11月16～18日3次強(qiáng)降溫、持續(xù)低溫天氣過(guò)程，其中以2008年12月21日～23日降溫強(qiáng)度最大，48小時(shí)日平均氣溫下降14.3℃，最低氣溫降至-12.0℃，造成全縣36%大棚蔬菜凍死，部分出現(xiàn)整棚絕收現(xiàn)象，受害蔬菜以黃瓜、西紅柿最嚴(yán)重，絕收率達(dá)到了53%和32%，甜椒雖受凍較輕，但出現(xiàn)大量落花落果現(xiàn)象，生長(zhǎng)停止，病害蔓延，上市時(shí)間較往年推遲20天，這次凍害直接經(jīng)濟(jì)損失6000萬(wàn)元。

2 棚內(nèi)外最低氣溫的相關(guān)分析及檢驗(yàn)

設(shè)Y代表龍?jiān)萍瘓F(tuán)無(wú)公害蔬菜科技示范園區(qū)大棚內(nèi)觀測(cè)到的最低氣溫（簡(jiǎn)稱棚內(nèi)最低氣溫），X代表臨潁縣氣象局觀測(cè)的大氣最低氣溫（簡(jiǎn)稱棚外最低氣溫），分別建立研究時(shí)段內(nèi)晴天、陰天、多云等不同天氣條件下棚內(nèi)外最低氣溫的相關(guān)及回歸關(guān)系。為了驗(yàn)證回歸模擬效果，我們把2009年1月份的觀測(cè)數(shù)據(jù)留下，用2008年12月份和2009年2月份、11月份這3個(gè)月的數(shù)據(jù)建立不分天氣狀況下的相關(guān)及回歸方程，計(jì)算結(jié)果見圖1～圖4。

圖1 晴天棚內(nèi)外最低氣溫線性擬合圖

圖2 多云棚內(nèi)外最低氣溫線性擬合圖

圖3 陰天棚內(nèi)外最低氣溫線性擬合圖

圖4 各種天氣狀況下棚內(nèi)外最低氣溫線性擬合圖

由圖1～圖4知，無(wú)論何種天氣狀況下，棚內(nèi)外最低氣溫都有很好的相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均在0.8以上，且P＜0.001，其中以晴天和多云天氣下棚內(nèi)外的相關(guān)關(guān)系較好，相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.933和0.945，而陰天和不分天氣狀況下，相關(guān)系數(shù)為0.919和0.884，這可能與陰天時(shí)，冷空氣強(qiáng)弱不同，降溫強(qiáng)度和降溫時(shí)間不同，加蓋防寒草簾規(guī)律性被破壞等有關(guān)。大棚蔬菜凍害主要發(fā)生在強(qiáng)寒潮和持續(xù)陰天低溫的情況下，低溫凍害的危害程度與寒潮強(qiáng)度、陰天低溫的持續(xù)日數(shù)及防寒措施適時(shí)、恰當(dāng)與否等有密切關(guān)系。

為了檢驗(yàn)回歸模擬效果，我們用不分天氣狀況下模型對(duì)2009年1月份進(jìn)行試報(bào)檢驗(yàn)（見圖5），看出預(yù)報(bào)值和實(shí)測(cè)值變化趨勢(shì)基本一致，尤其對(duì)2009年1月11～17日的強(qiáng)降溫、持續(xù)低溫天氣過(guò)程反映明顯且和實(shí)測(cè)值接近，7天平均絕對(duì)誤差僅0.47。31天內(nèi)絕對(duì)誤差在正、負(fù)0.5 之間的數(shù)據(jù)有14個(gè)，占樣本數(shù)45%，絕對(duì)誤差在正、負(fù)1之間的數(shù)據(jù)有24個(gè)，占樣本數(shù)77%。驗(yàn)證結(jié)果如圖所示，總體來(lái)看，預(yù)報(bào)值較實(shí)測(cè)值偏高的機(jī)率較大，在天氣預(yù)報(bào)服務(wù)中應(yīng)予注意。另外值得注意的是當(dāng)棚外溫度不太低時(shí)（＞-3℃），預(yù)報(bào)值和實(shí)測(cè)值相差較大，而當(dāng)棚外溫度低于-8℃或以下時(shí)，預(yù)報(bào)值和實(shí)測(cè)值很接近。

圖5 用2009年1月份數(shù)據(jù)進(jìn)行不分天氣狀況模式驗(yàn)證圖

大棚蔬菜凍害程度除與外界環(huán)境的低溫強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間及防御措施適時(shí)與否有關(guān)外，還與作物的生理特性、抵御低溫能力及生育階段等有密切關(guān)系。我們結(jié)合臨潁大棚蔬菜主栽品種，選擇黃瓜、西紅柿、甜椒等為代表菜種確定大棚蔬菜凍害指標(biāo)。一般認(rèn)為[1]黃瓜：忍耐低溫能力較弱，健株在0℃至-2℃將會(huì)凍死，5℃易受寒害；植株未經(jīng)低溫鍛煉[2]，2℃～3℃就會(huì)受凍枯萎，5℃～10℃就會(huì)遭受寒害，2℃～3℃就會(huì)凍死。西紅柿[3]，低于 5℃易發(fā)生冷害，較長(zhǎng)時(shí)間處于 1℃～2℃環(huán)境條件下，植株會(huì)受凍致死；5℃莖葉停止生長(zhǎng)，-1℃～-2℃時(shí)出現(xiàn)凍害。甜椒：10℃以下的低溫就能影響甜椒的生育等。結(jié)合 2008年～2009 年冬季及2009年11月份3次寒潮天氣對(duì)大棚蔬菜的凍害調(diào)查（見表1），提出大棚蔬菜不同等級(jí)凍害指標(biāo)和氣象站發(fā)布不同凍害等級(jí)的氣象預(yù)報(bào)預(yù)警指標(biāo)。確定棚內(nèi)最低氣溫 5℃作為大棚蔬菜輕度低溫凍害指標(biāo)，棚內(nèi)最低氣溫 3℃作為大棚蔬菜中等低溫凍害指標(biāo)，棚內(nèi)最低氣溫低于 2℃作為大棚蔬菜低溫凍害死苗指標(biāo)。然后根據(jù)大棚內(nèi)外最低溫度的回歸模式，確定臨潁縣氣象局發(fā)布大棚蔬菜不同凍害等級(jí)的氣象預(yù)報(bào)指標(biāo)見表 2。

表1 2008年12月份及2009年11月份3次寒潮天氣棚內(nèi)外最低氣溫比較

表2 棚內(nèi)不同凍害指標(biāo)對(duì)應(yīng)不同天氣條件下的氣象災(zāi)害預(yù)警指標(biāo)

由表2看出，當(dāng)氣象站最低溫度-8℃～-12℃時(shí)，大棚內(nèi)最低溫度就可能低于 5℃，棚內(nèi)蔬菜就可出現(xiàn)輕度凍害，表現(xiàn)為莖葉停止生長(zhǎng)，部分葉片遭受凍害，要通過(guò)增加棚膜、加厚草簾、延長(zhǎng)蓋草簾時(shí)間等提高棚內(nèi)溫度，緩解凍害威脅；當(dāng)最低溫度為-12℃～-14℃時(shí)，大棚內(nèi)最低溫度就可能低于 3℃，棚內(nèi)蔬菜就可遭受中等低溫凍害，表現(xiàn)為部分植株受凍枯萎死亡，要在加強(qiáng)棚膜外增溫保暖措施的同時(shí)，棚內(nèi)可采取吊電燈泡或生火爐子等措施提高棚內(nèi)溫度，減輕凍害程度；當(dāng)最低溫度為-14℃～-17℃時(shí)，大棚內(nèi)最低溫度就可能低于 2℃，棚內(nèi)蔬菜就可遭受嚴(yán)重的低溫凍害危害，出現(xiàn)大面積的低溫凍害死苗，甚至毀棚絕收，必須進(jìn)一步加大棚內(nèi)增溫力度，增加電燈泡和火爐密度，盡量減少低溫凍害死苗數(shù)量。基層臺(tái)站要根據(jù)最低溫度預(yù)報(bào)，結(jié)合20時(shí)天氣實(shí)況、云量，發(fā)出不同等級(jí)低溫凍害預(yù)報(bào)預(yù)警，指導(dǎo)廣大菜農(nóng)采取相應(yīng)措施，適時(shí)防御低溫凍害危害。

3 臨潁70年代以來(lái)大棚蔬菜低溫凍害預(yù)報(bào)指標(biāo)的時(shí)間分布分析

大棚蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵期，正值冬季冷空氣活動(dòng)最強(qiáng)時(shí)期，不同時(shí)段冷空氣活動(dòng)強(qiáng)度不同，對(duì)蔬菜的危害程度和影響也有顯著差異。適時(shí)掌握越冬時(shí)段低溫凍害預(yù)報(bào)指標(biāo)時(shí)間分布，了解不同年代大棚蔬菜低溫凍害發(fā)生情況和未來(lái)發(fā)展態(tài)勢(shì)，可有的放矢地指導(dǎo)廣大菜農(nóng)提前應(yīng)對(duì)、早做準(zhǔn)備，適時(shí)采取有效措施，防御和減輕低溫凍害給大棚蔬菜帶來(lái)的影響和損失。表3是70年代以來(lái)臨潁大棚蔬菜不同等級(jí)低溫凍害發(fā)生頻次統(tǒng)計(jì)表。

表3 不同年代臨潁大棚蔬菜不同等級(jí)低溫凍害發(fā)生頻次統(tǒng)計(jì)表

由表 3 看出，2000年以來(lái)大棚蔬菜低溫凍害呈現(xiàn)兩個(gè)特點(diǎn)，一是發(fā)生頻次高，期間共計(jì)發(fā)生各種等級(jí)凍害45次，較70、80、90年代分別偏多21次、8次和24次，其中輕度低溫凍害次數(shù)36次，中度低溫凍害次數(shù)5次，重度低溫凍害次數(shù)4 次，分別占70年代以來(lái)相應(yīng)等級(jí)總次數(shù)的33.6%、45.5%和44.4%。二是秋季發(fā)生低溫凍害頻次較其它年代明顯偏多，共出現(xiàn)2次，而70、80年代出現(xiàn)0次，90年代出現(xiàn)1次，由此知進(jìn)入2000年以來(lái)，低溫凍害較其他年代呈早發(fā)頻發(fā)態(tài)勢(shì)。

70年代以來(lái)大棚蔬菜凍害發(fā)生時(shí)段主要出現(xiàn)在1月份，1月份日最低氣溫≤-8℃輕度低溫凍害出現(xiàn) 48次，日最低氣溫≤-12℃中等低溫凍害出現(xiàn)5次，日最低氣溫≤-14℃重度低溫凍害出現(xiàn) 4 次，分別占相應(yīng)等級(jí)總次數(shù)的44.9% 、 45.5%和44.4%；其次為 12 月份和2月份，其中12月份發(fā)生輕度低溫凍害次數(shù) 33次，中等強(qiáng)度低溫凍害 4 次，重度低溫凍害2 次，分別占相應(yīng)等級(jí)總次數(shù)的30.8%、36.4%和22.2%；2月份發(fā)生輕度低溫凍害次數(shù) 24 次，中等和重度低溫凍害各為2 次，分別占相應(yīng)等級(jí)總次數(shù)22.4 % 、18.2 % 和22.2 %。11月份最少，中度無(wú)，輕度2次，重度1次。

從不同低溫凍害等級(jí)發(fā)生機(jī)率來(lái)看，日最低氣溫≤-8℃輕度低溫凍害占主導(dǎo)地位，達(dá) 107 次，占低溫凍害總次數(shù)的84.3%，其次為日最低氣溫≤-12℃中等低溫凍害僅 11次，占總次數(shù)的8.7%，日最低氣溫≤-14℃的重度低溫凍害僅9次，占凍害總次數(shù)的 7.0%。

4 防御措施

根據(jù)臨潁大棚蔬菜不同等級(jí)低溫凍害發(fā)生頻次統(tǒng)計(jì)，大棚蔬菜輕度低溫凍害機(jī)率達(dá) 84.3%，中度和重度低溫凍害占8.7%和7.0%。一般年份只要堅(jiān)持蔬菜的低溫鍛煉，并做好增加棚膜、草簾加厚等棚外防寒措施落實(shí)，一般情況下不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的低溫凍害損失，但也有16%左右的年份，可能出現(xiàn)中度和重度低溫凍害等級(jí)，需要在搞好棚外增溫保暖措施的基礎(chǔ)上，還應(yīng)在棚內(nèi)采用加熱、煙熏等方法改善棚內(nèi)溫度，減輕凍害威脅；在預(yù)報(bào)嚴(yán)重低溫凍害死苗時(shí)，要進(jìn)一步加大棚內(nèi)增暖力度，增加棚內(nèi)吊電燈泡、生火爐子等增暖設(shè)施密度，以減少嚴(yán)重低溫凍害損失。根據(jù)臨潁氣候特點(diǎn)，不論是暖冬氣候還是冷冬氣候，每年冬季都會(huì)有 3次～5 次不同程度的寒潮降溫天氣過(guò)程出現(xiàn)，菜農(nóng)注意收聽天氣預(yù)報(bào)預(yù)警、搞好大棚蔬菜低溫鍛煉和棚外防寒物資準(zhǔn)備勢(shì)在必行。而對(duì)“冷冬”氣候年份，則要做好棚內(nèi)增溫設(shè)施的準(zhǔn)備和落實(shí)。值得注意的是2000年以來(lái)低溫凍害呈早發(fā)頻發(fā)態(tài)勢(shì)，這就不僅需要低溫來(lái)臨時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，更需要從設(shè)施建設(shè)做好應(yīng)對(duì)，如選址應(yīng)選在地下水位較低的干燥地段，建造抗低溫抗雪災(zāi)能力強(qiáng)的單棟鋼管大棚，棚外具有排水溝，棚膜要選用具有防霧滴作用的多功能模等，另外在栽培品種上要選用發(fā)芽快、出苗迅速、幼苗生長(zhǎng)快的耐低溫品種，要加強(qiáng)對(duì)幼苗進(jìn)行低溫鍛煉和蹲苗，還有適時(shí)補(bǔ)施二氧化碳?xì)夥省姙⒅参锟购畡┑取?/p>

[1]孫秋良，王賢編著.蔬菜冬季栽培新技術(shù)[M].北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1997.

[2]吳國(guó)興主編.黃瓜保護(hù)地栽培[M].北京：金盾出版社，2002.

[3]王富，許向陽(yáng)主編.塑料大棚和日光溫室番茄栽培[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1999.