畢節(jié)霜凍特征及對(duì)農(nóng)業(yè)影響分析

姚浪　趙春霞　蘇婭　羅騰　劉麗　劉健平

摘 要：利用畢節(jié)市8個(gè)縣區(qū)測(cè)站霜凍觀測(cè)資料對(duì)近30a霜凍日數(shù)和終霜凍分布特征分析，發(fā)現(xiàn)近30a畢節(jié)市霜凍日數(shù)呈現(xiàn)穩(wěn)定下降趨勢(shì)，氣候傾向率呈3d·10a-1減少。終霜凍年代際變化較大，1990—2000年間表現(xiàn)為平均態(tài)上下波動(dòng)，2001—2010年表現(xiàn)為終霜凍明顯偏晚，2011年至今表現(xiàn)為終霜凍明顯偏早。通過突變檢驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)畢節(jié)市霜凍日數(shù)在2001年存在突變點(diǎn)，終霜凍年際變化突變特征不明顯。分析霜凍對(duì)畢節(jié)農(nóng)業(yè)影響發(fā)現(xiàn)秋霜凍和春霜凍對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)生破壞最大，秋霜凍常造成部分作物減產(chǎn)，春霜凍會(huì)導(dǎo)致春播秧苗、果樹花朵受凍害，在2005—2010年畢節(jié)連續(xù)6a出現(xiàn)特晚終霜凍，其中一次典型大范圍強(qiáng)終霜凍影響為2005年4月13日。

關(guān)鍵詞：畢節(jié)市;霜凍;終霜凍;特征分析;農(nóng)業(yè)災(zāi)害

中圖分類號(hào)：S16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201130034

引言

畢節(jié)市位于貴州省西北部，境內(nèi)以山地地形為主，東西海拔高差達(dá)2500m，平均海拔高度1500m，是典型的低緯度高海拔山區(qū)。同時(shí)畢節(jié)有戶籍人口900余萬人，部分縣區(qū)人口達(dá)百萬，由于人口密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度不高、貧困程度較深。近年來，在黨和國家的大力幫扶下，畢節(jié)市大力發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，立足產(chǎn)業(yè)發(fā)展八要素，深耕農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，集中優(yōu)勢(shì)力量發(fā)展壩區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)。截至2020年全市共建成樣板壩區(qū)10個(gè)，示范壩區(qū)69個(gè)，主要壩區(qū)集中分布在市西部威寧和東部金沙、黔西、織金。由于海拔較高，畢節(jié)市每年受霜凍影響，低溫條件下農(nóng)作物細(xì)胞原生質(zhì)通透性增大，植物體內(nèi)水分不斷向外滲出，最終使植物缺水死亡。霜凍對(duì)玉米、棉花、大豆等秋收作物影響較大，同時(shí)危害部位和程度與霜凍持續(xù)時(shí)間、降溫幅度有關(guān)。霜凍災(zāi)害給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和壩區(qū)發(fā)展帶來影響，特別是晚霜凍對(duì)畢節(jié)市春播春種影響最為嚴(yán)重，春季畢節(jié)市由寒冷冬季向春季過度。氣溫開始回升，是春播作物生長初期，也是冬季作物返青期，晚霜凍對(duì)作物出苗、果樹開花會(huì)造成較大影響，終霜凍時(shí)間越晚，影響強(qiáng)度和范圍越大，對(duì)植物產(chǎn)生的凍害越嚴(yán)重。本文擬通過對(duì)畢節(jié)市近30a霜凍日數(shù)、年際變化和終霜凍特征以及天氣學(xué)上特晚霜凍的天氣環(huán)流特征進(jìn)行分析，總結(jié)霜凍發(fā)生規(guī)律和經(jīng)驗(yàn)，淺談霜凍對(duì)畢節(jié)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的影響[1-5]。

1 資料與方法

1.1 資料

本文選取1990—2019年畢節(jié)市8個(gè)國家地面觀測(cè)站霜凍觀測(cè)資料和NCEP再分析資料對(duì)畢節(jié)市霜凍日數(shù)變化、終霜凍特征和特晚終霜凍環(huán)流進(jìn)行分析。

1.2 方法

按照各縣區(qū)臺(tái)站霜凍觀測(cè)資料，將年初最后一次霜凍定義為終霜日。為了方便統(tǒng)計(jì)和描述，將終霜日采用自1月1日起的日序列來表示，即1月1日的日序?yàn)?，1月2日的日序?yàn)?，以此類推[6]。同時(shí)將霜凍序列按距平百分率排序，距離平均態(tài)10%以內(nèi)為正常終霜日，10%20%為特晚終霜日，T<-20%為特早終霜日。霜凍時(shí)間變化特征采用氣候傾向率、距平百分率分析和Mann-Kendell檢驗(yàn)分析。氣候傾向率可以反映氣象要素的年際變化特征，用一元線性回歸方程表示，用回歸系數(shù)×10作為氣候傾向率，表示氣象要素10a的變化特征。

2 霜凍日數(shù)特征

1990—2019年畢節(jié)市平均受霜凍影響14d，其中威寧霜凍影響最重達(dá)39d·a-1，金沙霜凍影響最輕為6d·a-1。對(duì)畢節(jié)市近30a霜凍日數(shù)進(jìn)行線性趨勢(shì)擬合，求出年霜凍日數(shù)變化的線性趨勢(shì)方程：

y=-0.3028x+614.36（R²=0.2864）

通過圖1中畢節(jié)霜凍日數(shù)變化特征發(fā)現(xiàn)，畢節(jié)市整體霜凍日數(shù)呈下降趨勢(shì)，波動(dòng)峰值由1992年26d遞減到1995年、1999年、2004年13d，2006—2019年中峰值遞減為10d，遞減趨勢(shì)明顯。通過一元線性擬合可見氣候傾向率呈3d·a-1的減少，通過相關(guān)性檢驗(yàn)0.01信度檢驗(yàn)。通過距平百分率分析發(fā)現(xiàn)畢節(jié)市霜凍日數(shù)波動(dòng)特征明顯，異常年份霜凍日數(shù)距平百分率偏差超過50%，其中1992年、1993年畢節(jié)市霜凍日數(shù)距平百分率超過80%，在偏少年份中峰值為2010年的-50%，較偏多年份波動(dòng)幅度較小。

3 晚霜凍分布

表1為畢節(jié)市8個(gè)縣區(qū)平均晚霜凍發(fā)生日期，近30a中畢節(jié)市平均晚霜凍發(fā)生日期為3月1日，其中威寧平均晚霜凍日期最晚為4月3日，影響次大的為納雍縣3月6日，七星關(guān)和大方為3月4日，赫章、金沙、黔西和織金平均晚霜凍發(fā)生在2月份。分縣區(qū)分析發(fā)現(xiàn)，晚霜凍影響最嚴(yán)重在威寧縣，其在1990年、1997年、2004年、2006年、2007年、2009年晚霜凍均發(fā)生在5月份，其余縣區(qū)最晚霜凍主要出現(xiàn)在4月份。對(duì)近30a晚霜凍序列進(jìn)行距平百分率分析發(fā)現(xiàn)，按照本文標(biāo)準(zhǔn)劃分，近30a中畢節(jié)市出現(xiàn)8次特晚霜凍，3次偏晚霜凍，7次特早霜凍，4次偏早霜凍，8次正常霜凍，結(jié)果表明，畢節(jié)市近30a中晚霜凍出現(xiàn)時(shí)間中早與晚次數(shù)基本持平，但階段趨勢(shì)表現(xiàn)明顯。畢節(jié)終霜凍偏晚以上量級(jí)主要出現(xiàn)在1994—2010年，2005—2010年間更是連續(xù)出現(xiàn)6a特晚霜凍。近10a中畢節(jié)市終霜凍出現(xiàn)時(shí)間集中表現(xiàn)偏早，出現(xiàn)4a特早，2a偏早。這表明畢節(jié)市霜凍年際變化特征明顯，進(jìn)一步研究霜凍年際突變特征十分必要。

4 突變檢驗(yàn)

從畢節(jié)市霜凍日數(shù)的年際變化和終霜凍年際變化特征可見，20世紀(jì)90年代畢節(jié)霜凍日數(shù)呈明顯偏多趨勢(shì);21世紀(jì)00年代畢節(jié)霜凍日數(shù)呈明顯減少趨勢(shì)，且出現(xiàn)異常偏少年份;21世紀(jì)10年代畢節(jié)霜凍日數(shù)繼續(xù)維持減少趨勢(shì)，且霜凍日數(shù)距平百分率偏離平均態(tài)差值越來越大。從晚霜凍的分布特征看主要表現(xiàn)為20世紀(jì)90年代畢節(jié)晚霜凍特征呈平均態(tài)上下波動(dòng)，離差值總體不大;21世紀(jì)00年代開始則表現(xiàn)為晚霜凍偏晚明顯，階段性特晚霜凍年份持續(xù)6a;21世紀(jì)10年代開始則迅速反轉(zhuǎn)表現(xiàn)為晚霜凍偏早，即春霜凍時(shí)間和強(qiáng)度明顯減弱。通過突變檢驗(yàn)分析，圖3中1990—2019年畢節(jié)霜凍日數(shù)的M-K檢驗(yàn)曲線UF和UB在2001年出現(xiàn)突變，這也表明霜凍日數(shù)在21世紀(jì)開始后出現(xiàn)下降趨勢(shì)的明顯增大。1990—2019年畢節(jié)終霜凍序列的M-K檢驗(yàn)曲線在2018年作用存在交點(diǎn)（圖略），且能通過顯著性檢驗(yàn)，這表明近30a中畢節(jié)市晚霜凍呈現(xiàn)年代際變化趨勢(shì)，在21世紀(jì)10年代末期存在突變的可能。

5 霜凍對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響

對(duì)近30a畢節(jié)市霜凍特征分析發(fā)現(xiàn)，畢節(jié)市受地處低緯度高海拔影響，每年均有霜凍天氣發(fā)生。隨著近年來壩區(qū)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也得到很好的調(diào)整，分析達(dá)標(biāo)壩區(qū)和示范壩區(qū)主要產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，蔬菜、煙草、中藥材、食用菌和經(jīng)果林是主要產(chǎn)業(yè)。結(jié)合霜凍發(fā)生時(shí)間和主要產(chǎn)業(yè)作物生育期影響發(fā)現(xiàn)，冬季畢節(jié)市作物較少，受霜凍影響不大;秋霜凍期過早，會(huì)對(duì)辣椒、蔬菜等秋收成熟作物造成凍害，致使作物遲熟或停止生長，使得作物產(chǎn)量減少;春季霜凍對(duì)作物育苗、經(jīng)果林開花有較大影響，處于苗期的作物怕凍害，春霜凍會(huì)使得春播作物脫水死亡，果樹開花受凍害。春霜凍出現(xiàn)時(shí)間越晚、強(qiáng)度越強(qiáng)對(duì)作物的損害越大。在終霜凍發(fā)生特征中發(fā)現(xiàn)2005—2010年畢節(jié)市出現(xiàn)連續(xù)6a連續(xù)特晚終霜凍，其中2005年全市平均終霜凍日為3月29日，縣區(qū)中威寧、赫章、納雍、織金終霜凍出現(xiàn)在4月13日，為近30a中全市大范圍典型特晚終霜凍過程，終霜凍發(fā)生時(shí)天氣由陰雨轉(zhuǎn)為晴好，地面濕度較大，夜間轉(zhuǎn)晴后畢節(jié)市出現(xiàn)晴空輻射，當(dāng)日畢節(jié)市最低氣溫分布為威寧（-5.4℃）—金沙（4.4℃），全市平均最低氣溫1.3℃，當(dāng)日畢節(jié)市地面最低氣溫分布為威寧（-4.8℃）—金沙（3.2℃），全市平均地面最低氣溫為-0.9℃，其中7個(gè)縣區(qū)地面最低氣溫低于0℃。由于畢節(jié)市屬于典型喀斯特地貌，地形高低錯(cuò)落起伏，城區(qū)觀測(cè)站多位于海拔較低的凹地，所以當(dāng)日畢節(jié)市全市大范圍出現(xiàn)霜凍天氣，加之4月中旬畢節(jié)市春播工作已大范圍開展，經(jīng)果林作物正處于開花期，部分移栽秧苗和冬季返青植物遭受嚴(yán)重凍害，造成農(nóng)業(yè)影響大。

6 小結(jié)

通過對(duì)畢節(jié)市近30a霜凍日數(shù)特征和重霜凍分布特征進(jìn)行年變化趨勢(shì)分析，得出以下結(jié)論：近30a畢節(jié)市霜凍日數(shù)呈現(xiàn)穩(wěn)定下降趨勢(shì)，氣候傾向率呈3d·10a-1減少;畢節(jié)平均終霜凍主要出現(xiàn)在2—3月，威寧出現(xiàn)在4月。但終霜凍的年際變化較大，1990—2000年間表現(xiàn)為平均態(tài)上下波動(dòng)為主，2001—2010年表現(xiàn)為終霜凍明顯偏晚，2011年至今表現(xiàn)為終霜凍明顯偏早，終霜凍的年代變化特征明顯;通過突變檢驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)畢節(jié)市霜凍日數(shù)年際變化特征在2001年存在突變點(diǎn)，終霜凍年際變化突變特征不明顯;分析霜凍對(duì)畢節(jié)市農(nóng)業(yè)影響發(fā)現(xiàn)畢節(jié)市受霜凍影響嚴(yán)重，其中秋霜凍和春霜凍對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)生破壞最大，秋霜凍常造成部分作物減產(chǎn)，春霜凍會(huì)導(dǎo)致春播秧苗、果樹花朵受凍害，在2005—2010年畢節(jié)連續(xù)6a出現(xiàn)特晚終霜凍，其中一次典型大范圍強(qiáng)終霜凍影響為2005年4月13日。

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（責(zé)任編輯 李媛媛）

收稿日期：2020-11-04

基金項(xiàng)目：貴州省氣象局科研登記項(xiàng)目資助（項(xiàng)目編號(hào)：黔氣科登[2020]06-10號(hào)）

作者簡介：姚浪，男，工程師。研究方向：氣象服務(wù)與應(yīng)用。