綏化市玉米低溫冷害分析研究

王安娜 李 瑩

（黑龍江省綏化市氣象局，黑龍江 綏化 152000）

1 ．前言

近年來≥10℃活動(dòng)積溫隨著氣溫的升高而增加，玉米種植出現(xiàn)了跨積溫選種、種植面積擴(kuò)大、種植帶向北移動(dòng)的現(xiàn)象，與此同時(shí)，溫度的代際變化增大，異常的氣候事件也時(shí)常發(fā)生，這些因素增加了低溫冷害發(fā)生的概率，在一定程度上抵消了活動(dòng)積溫增加帶來的效應(yīng)，所以說即使在全球氣候變暖的情況下，發(fā)生低溫冷害的程度與頻率也有下降的態(tài)勢(shì)，但低溫冷害仍是玉米種植的主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害之一。

2.低溫冷害的定義

根據(jù)低溫冷害的風(fēng)險(xiǎn)機(jī)制，可將低溫冷害分類為以下三種類型：

（1）延遲冷害。在我國(guó)東北地區(qū)這種類型的冷害最為常見，是指農(nóng)作物在發(fā)育期發(fā)生持續(xù)性低溫并且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育延緩，初霜日到來之時(shí)無法完全成熟。

（2）障礙冷害。是指農(nóng)作物在生殖期，特別是孕穗期以及抽穗著花期，如遇低溫天氣的干擾，導(dǎo)致穎花不育、結(jié)實(shí)減少，由此產(chǎn)生減產(chǎn)。

（3）混合冷害。是指延遲型冷害和障礙型冷害同時(shí)發(fā)生或者先后發(fā)生的情況，混合型一旦產(chǎn)生，農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)以及產(chǎn)量都會(huì)受到影響。

3.數(shù)據(jù)與方法

3.1 數(shù)據(jù)來源

本文利用1981-2020年玉米生長(zhǎng)季（5-9月）的農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站氣象資料和玉米種植的農(nóng)業(yè)資料，基于連續(xù)性和完整性的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行資料篩選用于本項(xiàng)研究。玉米冷害數(shù)據(jù)以及單產(chǎn)、總產(chǎn)等資料數(shù)據(jù)來源于綏化市統(tǒng)計(jì)局。氣象資料主要有平均氣溫、積溫、最高氣溫、最低氣溫等數(shù)據(jù)。

3.2 趨勢(shì)性分析

氣候傾向率的組成方程：

其中Xi表示樣本（i＝1，2，3，．．．，n）的氣候要素變量，氣候要素的變化速率由式中t表示，以年作為單位。a為常數(shù)，b為回歸系數(shù),bx10代表氣候傾向率，b的值代表氣候要素上升或下降的速率，因時(shí)間t的增大而呈現(xiàn)升高趨勢(shì)；相反b為負(fù)數(shù)時(shí)表示下降趨勢(shì)。

3.3 玉米低溫冷害天氣指數(shù)

根據(jù)最新的玉米低溫冷害國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，選擇玉米生長(zhǎng)季 5-9 月逐月平均氣溫之和的距平（△T）為玉米低溫冷害天氣指數(shù)。

△T = Tt-T

其中，△T 為玉米低溫冷害天氣指數(shù) （℃），Tt 為當(dāng)年 5-9 月逐月平均氣溫之和（℃），T 為 5-9 月逐月平均氣溫之和的多年平均值（℃）。

3.4 玉米低溫冷害天氣指數(shù)與減產(chǎn)率的關(guān)系

玉米單產(chǎn)減產(chǎn)率的計(jì)算利用步長(zhǎng)為5a的滑動(dòng)平均法和多年的單產(chǎn)數(shù)據(jù)，模擬趨勢(shì)產(chǎn)量 Yt，從而計(jì)算相對(duì)氣象產(chǎn)量：

式中，Y 為農(nóng)作物實(shí)際產(chǎn)量。 若 Yw為負(fù)值，說明氣象條件對(duì)作物生長(zhǎng)不利，導(dǎo)致作物減產(chǎn)。將玉米低溫冷害發(fā)生明顯且玉米發(fā)生明確減產(chǎn)的樣本作為低溫冷害樣本，分析玉米減產(chǎn)率和低溫冷害天氣指數(shù)的相關(guān)性，利用線性回歸析得到如下回歸方程：

4.指標(biāo)站的低溫冷害天氣指數(shù)

根據(jù)最新的玉米低溫冷害國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，利用5-9 月逐月的平均氣溫之和的距平作為玉米低溫冷害的天氣指數(shù)，計(jì)算公式為△T = Tt-T。1981-2000年5-9月平均溫度整體呈上升趨勢(shì)。海倫市的氣候傾向率為0.273℃／10a，大約每年上升0.02℃，是幾個(gè)站中上升幅度最低的站點(diǎn)。慶安市的氣候傾向率為0.378℃／10a，大約每年上升0.03℃，是幾個(gè)站中上升幅度最高的站點(diǎn)。青岡市的氣候傾向率為0.323℃／10a，大約每年上升0.03℃。安達(dá)市的氣候傾向率為0.324℃／10a，大約每年上升0.03℃。肇東市的氣候傾向率為0.281℃／10a，大約每年上升0.02℃。指標(biāo)站的低溫冷害天氣指數(shù)趨勢(shì)方程：

海倫Y=0.0273x+9.0808

慶安 Y=0.0378x+9.4095

青岡 Y=0.0323x+9.6543

安達(dá) Y=0.0324x+10.359

肇東 Y=0.0281x+10.469

5.指標(biāo)站生長(zhǎng)季變化傾向率

1981-2020玉米生長(zhǎng)季(5-9)月平均氣溫（℃）及變化傾向率（℃/40 a）

海倫 青岡 安達(dá) 肇東 慶安平均氣溫17．8 18．5 19．2 19．2 18．3變化傾向率0．273 0．323 0．324 0．281 0．378

1981-1990玉米生長(zhǎng)季(5-9)月平均氣溫（℃）及變化傾向率（℃/10a）

海倫 青岡 安達(dá) 肇東 慶安平均氣溫17．2 17．8 18．5 18．5 17．7變化傾向率0．216 0．058 0．015 -0．032 0．405

綏化市40年（1981-2020年）溫度整體呈上升趨勢(shì)，但存在代際變化。綏化市80年代（1981-1990年）玉米種植區(qū)指標(biāo)站5-9月的平均溫度為17.7℃， 5-9月平均溫度最低出現(xiàn)在海倫，海倫、青岡、安達(dá)、慶安的傾向率為正值，肇東則呈下降趨勢(shì)。

1991-2000玉米生長(zhǎng)季(5-9)月平均氣溫（℃）及變化傾向率（℃/10a）

海倫 青岡 安達(dá) 肇東 慶安平均氣溫17．8 18．5 19．2 19．4 18．2變化傾向率1．735 1．833 1．669 1．749 1．476

綏化市90年代（1991-2000年）玉米生長(zhǎng)季5個(gè)氣象觀測(cè)站溫度整體繼續(xù)呈上升趨勢(shì)，玉米種植區(qū)指標(biāo)站5-9月的平均溫度為18.2℃，無論是平均溫度還是變化傾向率均是正值，表明溫度升高明顯，趨勢(shì)顯著，這與全世界溫室效應(yīng)相一致。玉米種植區(qū)5-9月平均溫度最低出現(xiàn)在海倫為17.8℃。

2001-2010玉米生長(zhǎng)季(5-9)月平均氣溫（℃）及變化傾向率（℃/10a）

海倫 青岡 安達(dá) 肇東 慶安平均氣溫18．2 18．8 19．5 19．5 18．6變化傾向率0．429 -0．128 -0．195 -0．284 0．638

21世紀(jì)初的十年里溫度繼續(xù)升高，指標(biāo)站5-9月的平均溫度為18.9℃，為歷史最高值。表中3個(gè)氣象觀測(cè)站點(diǎn)傾向率為負(fù)值，2000年左右是全球氣候變暖的峰值。傾向率為負(fù)值代表這10年中前半部分比后半部分升溫明顯。

2010-2020玉米生長(zhǎng)季(5-9)月平均氣溫（℃）及變化傾向率（℃/10a）

海倫 青岡 安達(dá) 肇東 慶安平均氣溫17．9 18．8 19．5 19．4 18．8變化傾向率-0．321 -0．015 0．182 -0．848 -0．297

21世紀(jì)的第二個(gè)十年（2010-2020），玉米種植區(qū)指標(biāo)站5-9月的平均溫度為18.8℃，呈現(xiàn)波動(dòng)下降的趨勢(shì)，變化傾向率基本為負(fù)值，安達(dá)雖為正值，但從趨勢(shì)圖上分析，也為波動(dòng)下降趨勢(shì)，只是波動(dòng)幅度小，所以變化傾向率呈現(xiàn)為正值。

6.小結(jié)

6.1 總體來說，綏化市玉米低溫冷害有逐年減少的態(tài)勢(shì)，頻率有所降低，傾向率的變化表明低溫冷害風(fēng)險(xiǎn)有提高的可能。

6.2 經(jīng)分析玉米生長(zhǎng)期內(nèi)溫度、光照、降水、積溫等氣象指標(biāo)因子，結(jié)果表明對(duì)玉米產(chǎn)量的影響最大的是溫度指標(biāo)，具有溫度主導(dǎo)性。