河北省冬小麥越冬凍害風險分析

李晴 甄文超

摘要 利用河北省10站點34年的氣象資料，采用越冬凍害因子權(quán)重法分析了冬小麥越冬凍害發(fā)生風險及時空變化規(guī)律。結(jié)果表明，河北平原南部的邯鄲、邢臺南部一帶為凍害發(fā)生風險低值區(qū)，河北冬麥區(qū)北部偏東的廊坊、滄州一帶為高值區(qū)，保定、石家莊、衡水等河北平原中部地區(qū)為中值區(qū)，20世紀80年代凍害發(fā)生風險最高，70年代次之，90年代及2000年以后凍害發(fā)生風險依次降低。20世紀80年代以后所選的全部站點其凍害發(fā)生風險的線性趨勢都呈下降態(tài)勢。各地34年中越冬期負積溫、極端最低溫度均呈明顯上升趨勢。黑龍港區(qū)中度以上越冬凍害發(fā)生的風險概率明顯高于山前平原區(qū)。山前平原區(qū)冬小麥發(fā)生重度凍害的平均風險概率為4年1遇，黑龍港區(qū)為3年1遇；2個生態(tài)類型區(qū)冬小麥發(fā)生極重度凍害的平均風險概率約10年1遇。

關(guān)鍵詞 冬小麥；越冬凍害；風險分析；河北省

中圖分類號 S426 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）28-0175-04

Abstract Based on the meteorological data of 10 locations over 34 years in Hebei Province，the risk and temporal and spatial variation of winter freezing injury were analyzed by winter wheat freezing injury factor weight method.The results showed that：the southern plains of Hebei such as the south parts of Handan and Xingtai were the lowrisk area of freezing injury； the northeast part of Hebei such as Langfang and Cangzhou area were highrisk areas；the central plain regions of Hebei such as Baoding，Shijiazhuang and Hengshui were middlerisk area.In the 1980′s，freezing injury occurred at its highest risk，followed by 1970′s，after 1990′s and 2000 freezing injury risk reduced gradually.After 1980′s，the freezing injury risk of all the selected sites declined in a linear trend.During the 34years time，negative accumulated temperature in winter and extreme minimum temperature showed a clear upward trend.The occurrence probability of moderate freezing injury in Heilonggang was significantly higher than the probability of Piedmont Plains.The average risk probability of severe freezing injury occurred once among 4 years in the Piedmont Plains，the area of Heilonggang occurred once among 3 years； the average risk of very severe freezing injury occurred once among 10 years at the two ecotype areas.

Key words Winter wheat；Freezing injury；Risk analysis；Hebei Province

近年來，河北省冬小麥連續(xù)發(fā)生越冬期凍害[1-6]。尤其是干旱年份與大幅度降溫的交互作用影響[7-10]，使得冬小麥越冬凍害發(fā)生愈加嚴重。有資料記載，自1992年后，近20年河北省連續(xù)出現(xiàn)暖冬天氣，很多足墑播種的地塊放棄長期以來灌越冬水的措施，加之某些年份播期、播量不當造成冬前苗情偏旺（或偏弱），越冬期如遇較大幅度降溫，則出現(xiàn)嚴重越冬凍害[11-18]。筆者針對性地系統(tǒng)分析近34年河北省冬小麥越冬凍害風險，為制定相應(yīng)的趨利弊害策略提供風險理論依據(jù)，對保證河北省小麥糧食安全生產(chǎn)具有重要意義。

1 資料與方法

1.1 資料選取 選取山前平原區(qū)（徐水、定州、藁城、辛集、趙縣）、黑龍港區(qū)（固安、河間、深州、景縣、曲周）共10個站點34年（1973年11月—2007年3月）的逐日平均氣溫、逐日最低氣溫等氣象資料。

1.2 方法

1.2.1 影響越冬凍害氣象因子的選擇。

根據(jù)前人實地調(diào)查及研究經(jīng)驗，選取抗寒鍛煉天數(shù)、冬季負積溫、入冬最大降溫幅度、冬季極端最低溫度以及返青期最低溫度5個氣象因子來綜合評價河北省冬麥區(qū)小麥的凍害風險[9]。

1.2.2 越冬凍害風險分析方法（多因子權(quán)重法）。

1.2.2.1 分別計算出34年10個站點5個因子的值。具體方法如下[9]：①抗寒鍛煉天數(shù)。用5日滑動平均法確定滑動通過5、0 ℃的日期，算出之間間隔的天數(shù)為抗寒鍛煉天數(shù)。②冬季負積溫。將整個冬季低于0 ℃的逐日平均氣溫累加起來即為冬季負積溫。③入冬最大降溫幅度。入冬前后（滑動通過0 ℃以后）一次天氣過程降溫幅度較大的幾天，算出其最高與最低之間的差值，即為入冬最大降幅。④冬季極端最低溫度。越冬期間（滑動通過0 ℃到滑動回升至0 ℃期間）出現(xiàn)的逐日最低氣溫的極端最低值。

⑤返青期最低溫度。春季回暖以后（滑動回升到0 ℃以后，進入返青期）由于寒潮或冷空氣入侵造成的降溫幅度較大的一天，以其降到的低溫值作為返青期最低溫度。

1.2.2.2 以歷史極值（極大或極?。閮龊︼L險100%（或0風險）。假設(shè)各站點抗寒鍛煉天數(shù)、冬季負積溫、入冬最大降溫幅度、冬季極端最低溫度以及返青期最低溫度這5個因子的值分別為X1、X2、X3、X4、X5，權(quán)重分別為30%、25%、20%、15%、10%。近34年歷史極值分別為M1——34年0～5 ℃間隔日數(shù)的最大值（d）；M2——34年冬季負積溫的最小值（℃·d）；M3——34年入冬最大降溫幅度的最大值（℃）；M4——34年冬季極端最低溫度的最小值（℃）；M5——34年春季返青期溫度的最小值（℃）。計算出單個因子影響下的冬小麥凍害風險，然后將算得的5個因子的凍害風險概率分別乘以他們對應(yīng)的加權(quán)之后相加，即可得各年（i）最后的凍害綜合風險（FRi）。

2 結(jié)果與分析

2.1 冬小麥越冬凍害發(fā)生風險的年際變化

計算各站點逐年冬小麥抗寒鍛煉時間、冬季負積溫、入冬最大降溫幅度、冬季極端最低溫度以及返青期最低溫度等5個氣象因子值，并分別賦以30%、25%、20%、15%、10%的權(quán)重，計算各站點逐年冬小麥越冬凍害風險百分率，繪制逐年變化圖，擬合凍害風險百分率變化趨勢線（圖1）。從圖1可以看出，2個生態(tài)類型區(qū)的各站點冬小麥越冬凍害風險百分率年際間波動十分明顯。例如：辛集在1980—1981年度冬小麥凍害風險百分率高達89%，是山前平原區(qū)各站點34年中的最高值，辛集在2001—2002年度出現(xiàn)本區(qū)34年中的最低值，僅為24%；固安在1979—1980年度冬小麥凍害發(fā)生風險高達84%，是黑龍港區(qū)34年的最高值；而深州在2001—2002年度出現(xiàn)34年的最低值，為24%。

由表1可知，近34年河北省所有站點年代平均越冬凍害風險百分率均呈階梯狀分布，20世紀80年代均相對較高，之后凍害發(fā)生風險百分率呈明顯下降趨勢（圖1）。除固安、辛集以外，所有站點20世紀90年代凍害風險百分率均低于34年的平均值；2000年后，各站點年代平均值全部低于34年的平均值。其中，黑龍港區(qū)的景縣、曲周冬小麥越冬凍害風險百分率低于40%（表1）。

隨著全球氣候變暖，到20世紀90年代和2000年以后凍害發(fā)生風險明顯減弱。20世紀70年代，山前平原區(qū)凍害風險百分率平均為46.9%，黑龍港區(qū)為48.3%；20世紀80年代、90年代、2000年以后2個生態(tài)類型區(qū)凍害風險百分率平均分別為49.6%和51.8%、44.3%和44.7%、41.7%和41.9%。從整體情況來看，黑龍港區(qū)冬小麥越冬凍害風險在同一年代略高于山前平原區(qū)。

2.2 冬小麥越冬凍害風險的區(qū)域分布 根據(jù)各站點冬小麥越冬凍害風險百分率的多年平均值，利用GrADS1.8S11氣象數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)繪制河北冬麥區(qū)越冬凍害風險的等值線（圖2）。從圖2可看出，黑龍港區(qū)南部的邯鄲、邢臺東部一帶為冬小麥越冬凍害發(fā)生的風險低值區(qū)，風險百分率為43%～45%；黑龍港區(qū)北部的廊坊、滄州一帶為越冬凍害發(fā)生的風險高值區(qū)，風險百分率達48%～50%；保定、石家莊、衡水等河北平原中部地區(qū)為中值區(qū)，越冬凍害發(fā)生風險為46%～47%?？傮w來看，河北省冬麥區(qū)越冬凍害各縣區(qū)域分布隨緯度的升高而增大，但增幅并不十分顯著，全區(qū)越冬凍害風險百分率變化幅度（最大值與最小值之差）僅為5%左右。

2.3 冬小麥越冬凍害風險頻率分析

對所選的10個站點34年冬小麥越冬凍害風險百分率共340個數(shù)據(jù)，利用SPSS 13.0統(tǒng)計分析軟件進行頻數(shù)統(tǒng)計。結(jié)果表明（圖3），近34年河北省凍害風險百分率呈典型正態(tài)分布，多數(shù)年份分布在30%～60%，其中凍害風險百分率為40%～50%的出現(xiàn)頻率最高，占數(shù)據(jù)總數(shù)的43%。

一般認為，凍害風險百分率<30%為微度風險，30%～40%為輕度風險，40%～50%為中度風險；50%～60%為重度風險；≥60%為極重度風險[1]。從各站點不同凍害等級（≥某一風險百分率下限）的風險概率（表2）可以看出，黑龍港區(qū)中度以上越冬凍害發(fā)生的風險概率明顯高于山前平原區(qū)。山前平原區(qū)冬小麥發(fā)生重度凍害的平均風險概率為4年1遇，黑龍港區(qū)為3年1遇；2個生態(tài)類型區(qū)冬小麥發(fā)生極重度凍害的平均風險概率均約10年1遇。

3 結(jié)論

3.1 冬小麥越冬凍害發(fā)生綜合風險高

河北平原南部的邯鄲、邢臺南部一帶為凍害發(fā)生風險的低值區(qū)，風險百分率為43%～45%；河北冬麥區(qū)北部偏東的廊坊、滄州一帶為凍害發(fā)生風險的高值區(qū)，風險百分率高達48%～50%；保定、石家莊、衡水等河北平原的中部地區(qū)為中值區(qū)，其凍害發(fā)生風險為46%～47%。全省凍害發(fā)生風險均較高。

3.2 冬小麥越冬凍害年際波動大

20世紀80年代凍害發(fā)生風險最高，70年代次之，90年代及2000年以后凍害發(fā)生風險依次降低。年代間平均凍害發(fā)生風險均呈階梯狀分布，尤以80年代以后明顯。所選的全部站點其凍害發(fā)生風險的線性趨勢均呈下降態(tài)勢。34年中各地越冬期負積溫、極端最低溫度均呈明顯上升趨勢。

3.3 冬小麥凍害等級的發(fā)生頻率高

黑龍港區(qū)中度以上越冬凍害發(fā)生的風險概率明顯高于山前平原區(qū)。山前平原區(qū)冬小麥發(fā)生重度凍害的平均風險概率為4年1遇，黑龍港區(qū)為3年1遇；2個生態(tài)類型區(qū)冬小麥發(fā)生極重度凍害的平均風險概率均約10年1遇。

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