近30年山東省日光溫室番茄低溫冷害發(fā)生規(guī)律研究

李楠 陳辰 張繼波 薛曉萍

摘要：基于1984年10月-2014年4月山東省自動氣象觀測站資料及2007-2014年日光溫室小氣候自動觀測站資料，結(jié)合日光溫室內(nèi)番茄低溫冷害農(nóng)業(yè)氣象等級指標(biāo)，利用80%保證率方法，統(tǒng)計分析得到了日光溫室外番茄低溫冷害農(nóng)業(yè)氣象等級指標(biāo)；應(yīng)用該指標(biāo)，對近30年山東省日光溫室番茄生長季內(nèi)低溫冷害發(fā)生規(guī)律進行時間及空間的統(tǒng)計分析，結(jié)果表明山東省日光溫室番茄生長季內(nèi)低溫冷害主要出現(xiàn)在冬季，年平均輕度低溫冷害發(fā)生天數(shù)最多，主要出現(xiàn)在12月；1月是中度和重度低溫冷害的高發(fā)期；魯西北、魯中東部及半島內(nèi)陸部分地區(qū)是發(fā)生低溫冷害的主要區(qū)域。

關(guān)鍵詞：日光溫室；番茄；低溫冷害；山東省

中圖分類號：S426文獻標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2016）09-0110-06

AbstractBased on the auto-meteorological observation data from October，1984 to April，2014 in Shandong Province and the greenhouse auto-micro-climate observation data from 2007 to 2014， the outside grade indexes of chilling injury to greenhouse tomato were obtained using the inside grade indexes and the method of 80% guarantee rate in meteorology. Using the outside grade indexes of chilling injury to greenhouse tomato， the temporal and spatial statistic analysis was conducted to study the occurrence rules of the chilling injury in Shandong Province in recent 30 years. The results showed that the chilling injury of greenhouse tomato mainly happened in winter in Shandong Province. The grade light was the most common， and mainly happed in December. The grade medium and heavy mainly occurred in January. The regions of chilling injury appeared mainly in the northwest Shandong， the east of middle Shandong， and part of the inland of Shandong peninsula.

KeywordsGreenhouse； Tomato； Chilling injury； Shandong Province

設(shè)施農(nóng)業(yè)具有高投入、高產(chǎn)出等特點，但由于結(jié)構(gòu)相對簡陋，抵御自然災(zāi)害等逆境的能力較弱，對外界氣象條件依賴性較大[1-3]，尤其是在氣候變化背景下，各種極端天氣事件發(fā)生頻率增大、強度增強，嚴(yán)重影響了設(shè)施作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，制約了設(shè)施生產(chǎn)的經(jīng)濟效益[4-8]。低溫是制約設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要因素之一，科學(xué)分析低溫冷害發(fā)生規(guī)律，對采取正確防災(zāi)措施，降低災(zāi)害損失，提高社會和經(jīng)濟效益具有十分重要的意義[9-11]。

本研究基于1984年10月-2014年4月山東省氣象觀測站資料，根據(jù)日光溫室番茄低溫冷害等級界定標(biāo)準(zhǔn)，對近30年全省日光溫室番茄生長季不同月份不同等級低溫冷害的發(fā)生規(guī)律進行統(tǒng)計分析，并給出番茄低溫冷害氣象服務(wù)的對策建議，為開展面向日光溫室的精細(xì)化專業(yè)氣象服務(wù)提供有效的技術(shù)支持。

1數(shù)據(jù)來源與技術(shù)方法

1.1數(shù)據(jù)來源

本研究所用氣象數(shù)據(jù)來源于1984-2013年設(shè)施番茄生產(chǎn)季內(nèi)（當(dāng)年10月至翌年4月）山東省自動氣象觀測站（共122站，不含泰山站）逐日最低氣溫數(shù)據(jù)資料和2007-2014年臨淄、萊蕪、東營三個日光溫室小氣候自動觀測站逐小時最低氣溫數(shù)據(jù)資料。

省級區(qū)域邊界圖層數(shù)據(jù)來源于地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享網(wǎng)。

1.2數(shù)據(jù)處理

基于日光溫室內(nèi)番茄低溫冷害農(nóng)業(yè)氣象等級指標(biāo)[6，12-18]，將日光溫室內(nèi)小氣候逐日觀測數(shù)據(jù)資料與相同地區(qū)的自動氣象站觀測數(shù)據(jù)資料進行匹配提取，利用80%保證率分別計算不同等級低溫發(fā)生時溫室內(nèi)、外氣象資料對應(yīng)關(guān)系，最終確定低溫冷害的外界氣象等級指標(biāo)。

將日光溫室的種植季分為三季，即秋季（10-11月）、冬季（12月-翌年2月）、春季（3-4月）。根據(jù)日光溫室番茄發(fā)生低溫冷害的外界氣象等級指標(biāo)，統(tǒng)計分析1984-2013年當(dāng)年10月至翌年4月不同月份內(nèi)發(fā)生不同等級低溫冷害的日數(shù)。

1.3技術(shù)方法

低溫冷害發(fā)生區(qū)域分布的等級劃分采用自然斷點法。自然斷點法是基于數(shù)據(jù)中固有的自然分組進行類別劃分的方法，通過識別分類間隔，可對相似值進行最恰當(dāng)?shù)胤纸M，并可使各個類之間的差異最大化[19]。利用該方法，要素可被劃分為多個類，對于這些類，會在數(shù)據(jù)值差異相對較大的位置設(shè)置其邊界。

網(wǎng)格點插值采用反距離加權(quán)插值（IDW）法。IDW法基于“地理第一定律”的基本假設(shè)，即兩個物體的相似性隨它們間的距離增大而減少，以插值點與樣本點間的距離為權(quán)重進行加權(quán)平均，離插值點越近的樣本賦予的權(quán)重越大，該方法簡單易行，直觀并且效率高，在已知點分布均勻的情況下插值效果好，插值結(jié)果在插值數(shù)據(jù)的最大值和最小值之間[19]。

2結(jié)果與分析

2.1日光溫室外番茄低溫冷害指標(biāo)

將臨淄、萊蕪、東營三個日光溫室小氣候自動觀測站數(shù)據(jù)與對應(yīng)三個地區(qū)的自動氣象觀測站數(shù)據(jù)匹配提取，并按80%保證率方法求算，得到日光溫室外番茄低溫冷害氣象等級指標(biāo)，見表1。

2.2.1低溫冷害年度變化規(guī)律通過對1984-2013年日光溫室番茄生長季（當(dāng)年10月至次年4月）全省122個自動氣象監(jiān)測站逐日最低氣溫觀測資料的統(tǒng)計，近30年日光溫室番茄生長季內(nèi)發(fā)生重度冷害平均天數(shù)為20.2天，中度冷害為16.4天，輕度冷害為57.7天。

近30年平均發(fā)生情況

從122個觀測站累計的低溫冷害發(fā)生天數(shù)年變化圖可以看出，全省以輕災(zāi)為主，發(fā)生天數(shù)明顯高于重度冷害和中度冷害；重度冷害與中度冷害多年平均發(fā)生天數(shù)接近；單站平均各等級冷害發(fā)生情況逐年變化不大。

從122個觀測站累計的日光溫室番茄生長季低溫冷害各月發(fā)生天數(shù)的逐年變化圖可以看出，11月、2月和3月日光溫室番茄低溫冷害的年際變化整體呈下降趨勢，其他月份整體變化趨勢不明顯。各月份間比較，1月份冷害發(fā)生天數(shù)最多，其他各月由多至少依次為12月、2月、3月、11月、10月和4月。

2.2.2低溫冷害月變化規(guī)律將日光溫室番茄各等級低溫冷害發(fā)生天數(shù)按月分別統(tǒng)計，從30年平均結(jié)果來看，生長季內(nèi)輕度冷害發(fā)生天數(shù)最多，且從10月至12月呈逐漸升高趨勢，1月略有下降，2月又有小幅回升，之后遞減；中度與重度冷害變化趨勢一致，均呈單峰曲線變化，但重度冷害1月平均發(fā)生天數(shù)高于中度冷害。1月重、中、輕度冷害全省累計平均發(fā)生天數(shù)分別為1 208、768、1 522天。

2.3日光溫室番茄低溫冷害空間分布變化規(guī)律

從山東省日光溫室番茄近30年生長季低溫冷害平均發(fā)生天數(shù)分布圖可以看出，重度冷害魯西北及魯中大部、半島內(nèi)陸部分地區(qū)在24～38天之間，其中魯西北中部、魯中東部及半

島局部在29天以上；魯西南大部、魯南南部及半島沿海局部地區(qū)在3～13天之間；其他地區(qū)在14～23天之間。中度冷害與重度冷害全省分布情況基本一致，魯西北東部、魯中東部及半島內(nèi)陸部分地區(qū)平均發(fā)生天數(shù)較多，在18天以上；魯西南西部、魯南南部及半島東部沿海局部地區(qū)在13天以下，其他地區(qū)在14～17天之間。輕度冷害發(fā)生天數(shù)較多的區(qū)域主要分布在魯西南大部、半島大部及魯西北局部地區(qū)，一般在61～66天；魯中大部、魯南、魯東南部分地區(qū)在49～56天之間；其他地區(qū)在57～60天之間。

對日光溫室番茄生長季低溫冷害發(fā)生天數(shù)最多的冬季（當(dāng)年12月-翌年2月）分布情況進行分析， 12月，魯西北、魯中大部及半島內(nèi)陸地區(qū)均在26天以上，魯南部分地區(qū)及半島沿海局部地區(qū)在14～23天，其他地區(qū)在24～25天；1月是每年日光溫室番茄苗期發(fā)生低溫冷害最嚴(yán)重的月份，魯西北大部及魯中東部的局部地區(qū)整月均有冷害發(fā)生，魯南地區(qū)也有26～27天的冷害發(fā)生；2月冷害發(fā)生時間又有所減少，多發(fā)區(qū)仍集中在魯西北北部、魯中東部及半島內(nèi)陸地區(qū)，平均為25～26天，魯西南、魯南及魯中西北部地區(qū)出現(xiàn)天數(shù)較少，為16～20天，其他地區(qū)在21～24天。

3討論與結(jié)論

（1）根據(jù)近30年山東省122個自動氣象觀測站最低氣溫日資料統(tǒng)計分析，山東日光溫室番茄低溫冷害發(fā)生頻繁，其中，各年生長季內(nèi)冷害發(fā)生天數(shù)以輕災(zāi)最多，重度與中度冷害年平均發(fā)生天數(shù)接近，單站平均的各等級冷害發(fā)生逐年變化不大。生產(chǎn)季各月冷害累計，1月發(fā)生天數(shù)最高，因此，應(yīng)特別關(guān)注該月的日光溫室番茄冷害發(fā)生情況。

（2）12月為輕度冷害的高發(fā)期，1月為中度和重度冷害的高發(fā)期，表明，冬季是設(shè)施番茄最需要進行保溫防凍的時期。

（3）山東省的日光溫室番茄低溫冷害主要發(fā)生在魯西北、魯中東部及半島內(nèi)陸部分地區(qū)，應(yīng)作為開展氣象服務(wù)的重點區(qū)域。

（4）山東省生產(chǎn)中所用日光溫室多為非加溫型，且晴好天氣正午前后溫室內(nèi)氣溫迅速升高，考慮到生產(chǎn)實際需求，并結(jié)合前人研究結(jié)果[20]，提出以下建議措施：及時揭蓋草苫并保持棚膜潔凈；晴好天氣適當(dāng)增加通風(fēng)時間，將棚內(nèi)相對濕度控制在85%以下，可以減少病蟲為害并起到快速降溫作用；陰雨寡照常引起日光溫室內(nèi)氣溫較低，可以掛反光幕或使用補光燈等改善光照條件，從而起到提高地溫和溫室內(nèi)氣溫的作用。

參考文獻：

[1]陳思寧，黎貞發(fā)，劉淑梅.設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害研究綜述及研究方法展望[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2014，30（20）：302-307.

[2]張玄兵，宋希強，鐘云芳，等.我國溫室發(fā)展概況[J].北方園藝，2001（2）：1-2.

[3]潘錦泉.我國日光溫室的發(fā)展[J].石河子農(nóng)學(xué)院學(xué)報，1996（3）：5-8.

[4]崔建云.外部氣象條件對溫室氣溫條件影響試驗研究[D].蘭州：蘭州大學(xué)，2006.

[5]尚湘蓮. 蔬菜低溫脅迫與抗冷性研究進展[J].長江蔬菜，2002（S1）：18-20.

[6]李楠，薛曉萍，張繼波，等. 日光溫室黃瓜低溫冷害預(yù)警模型構(gòu)建技術(shù)研究[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，47（9）：106-111.

[7]于紅，黎貞發(fā)，羅新蘭，等.低溫寡照對日光溫室番茄幼苗生長的影響[J].北方園藝，2011（24）：56-60.

[8]孫智輝.冬季強低溫天氣對日光溫室作物的影響[J].氣象科技，2004， 32（2）：126-131.

[9]趙玉萍，鄒志榮，楊振超，等.不同溫度和光照對溫室番茄光合作用及果實品質(zhì)的影響[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2010，38（5）：125-129.

[10]郭泳，李天來，黃廣學(xué)，等.環(huán)境因子對番茄單葉凈光合速率的影響[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，1998，29（2）：127-131.

[11]吳治國，馬愛珍，曹愛蘭.低溫條件下日光溫室栽培秋冬茬番茄[J].