2019/2020年冬春季長白山區(qū)氣象條件對人參越冬及幼苗影響分析

袁福香 穆 佳 晏曉英 高 巖，2

（1.吉林省氣象科學研究所，吉林長春 130062；2.長白山氣象與氣候變化吉林省重點實驗室，吉林長春 130062）

1 引言

人參為五加科多年生宿根草本植物，主要分布在中國東北地區(qū)、朝鮮半島、日本北部和俄羅斯遠東地區(qū)。中國東北長白山脈的低山丘陵區(qū)是聞名世界的人參主產區(qū)，栽培面積、單產、總產量均居世界首位。野生人參多生長于吉林省境內海拔1 100m以下的山地緩坡、針闊葉混交林或雜木林中，環(huán)境濕潤，晝夜溫差小。由于氣象條件不穩(wěn)定，人參生長期間時有氣象災害發(fā)生，在東北長白山區(qū)較常見的包括干凍、緩陽凍、高溫熱害、倒春寒等，災害會造成一定的經濟損失，有時十分嚴重。

有關學者已開展氣象條件對人參生長影響的研究工作。馬樹慶等[1]研究發(fā)現(xiàn)長白山區(qū)人參栽培氣候生態(tài)適宜性差異很大。張其書等[2]研究表明，種植高度700～800m，年降水量700～800mm，年相對濕度70%，最熱月溫度20～21℃，無霜期155d以上為人參最佳生態(tài)氣候環(huán)境指標。邢云章等[3]研究發(fā)現(xiàn)，人參在平均氣溫10℃以上出苗，12℃以上進入展葉期，16℃以上進入開花期，18℃以上進入結果期，氣溫降到12℃人參枯萎。畢伯鈞[4]研究了人參氣候生態(tài)及適宜栽培地的選擇。李繼寶[5]分析了2002/2003年靖宇縣人參、西洋參出現(xiàn)凍害的原因，冬季氣溫異常偏暖，積雪融化，部分陽坡已無積雪覆蓋，春季出現(xiàn)倒春寒，導致已經萌發(fā)的人參芽苞遭受凍害。在人參病害發(fā)生與氣象條件關系方面，趙日豐等[6-7]研究了人參黑斑病、人參疫病發(fā)生的適宜溫度指標。

本文在已有研究的基礎上，基于現(xiàn)有的人參生育氣象指標，結合人參生長狀況，評估了2019/2020年冬春季氣象條件對人參越冬、出苗及幼苗的影響，為深入研究氣象條件與人參生長發(fā)育的關系、修訂人參生長發(fā)育氣象指標和開展人參氣象業(yè)務服務提供科技支撐，以期提升東北長白山區(qū)人參特色氣象服務能力。

2 資料來源

2.1 氣象資料來源及研究區(qū)域

氣象資料來源于中國氣象cimiss數(shù)據(jù)系統(tǒng)，氣象要素有氣溫、降水量、土壤溫度、凍土化凍深度、積雪深度等。分析研究區(qū)域為中國東北長白山區(qū)所覆蓋的各縣（市），主要包括：黑龍江省東部雙鴨山市的寶清縣、七臺河市、雞西市和牡丹江市各縣（市）；吉林省東部的延邊州、白山市、吉林市、通化市的各縣（市）；以及遼寧省東北部鐵嶺市的西豐縣、撫順市的清源縣和新賓縣、丹東市的各縣（市）、鞍山市的岫巖縣。

2.2 人參生長發(fā)育期及災害資料來源

人參主要發(fā)育期為出苗期、展葉期、開花期、綠果期、紅果期和枯萎期，各期有不同程度的氣象災害和病害。本文監(jiān)測時段為2019年11月下旬至2020年6月上旬，監(jiān)測區(qū)域為長白山區(qū)人參種植區(qū)。3月在氣候學意義上屬于春季，但在東北長白山區(qū)大部區(qū)域3月仍處于冰封期，最大凍土深度多出現(xiàn)在3月上旬，人參處于休眠越冬期。因此本文人參越冬期氣象條件分析時段為11月1日至翌年3月31日。4月開始長白山區(qū)氣溫開始快速回升，土壤開始化凍，春季氣象條件分析時段為4月1日至5月31日。

3 冬季氣象條件對人參安全越冬的影響

3.1 2019年人參越冬期氣象條件

2019年冬季（2019年11月1日至2020年3月31日），長白山人參主產區(qū)氣溫高，降水多且降水過程頻繁。期間冬季平均氣溫多為-2.0～-10.0℃，由南到北溫度遞減，多比常年同期高0.8～1.6℃；降水量多在60～170mm，比常年同期多50%～120%。降水呈現(xiàn)西南部多、東北部少的分布特征，與常年同期相比，長白山主峰周邊區(qū)域降水量比常年多1倍以上，其他大部區(qū)域比常年多50%以上。

2019年入冬以來，雨雪天氣較多，降雪量大，積雪較深。長白山人參主產區(qū)冬季最大積雪深度均在10cm以上（圖1），大部在20cm以上，其中長白山主峰周邊的白山、臨江、長白、撫松和安圖較深，為48～68cm。2019年冬季長白山區(qū)的積雪覆蓋日數(shù)，除西南部丹東一帶、中部的和龍及北部的林口、勃利以外，大部在100d以上；最長積雪覆蓋日數(shù)出現(xiàn)在撫松，為140d（圖2）。

圖1 長白山區(qū)2019年冬季最大積雪深度（cm）

圖2 長白山區(qū)2019年冬季積雪覆蓋日數(shù)（d）

長白山區(qū)冬季凍土深度通常在3月上旬達到最大值。2019年冬季長白山東北部凍土較深（圖3），最大凍土深度多在120cm以上；東南部凍土深度相對較淺，最大凍土深度多在90cm以下，其中長白山主峰西側和南側凍土最淺，多在50cm以下，臨江僅為13cm。

圖3 長白山區(qū)2019年冬季最大凍土深度（cm）

3.2 冬季氣象條件對人參安全越冬的影響

冬季氣溫、降水量對人參安全越冬有較大影響，尤其是降雪量和積雪覆蓋時間的長短影響很大。人參的根部一般位于土壤5～15cm處，越冬芽一般處于5cm左右，因此5cm、10cm、15cm地溫對人參安全越冬影響很大。入冬后氣溫逐漸降低，地溫自上而下也隨之降低，但地溫的降溫幅度受積雪覆蓋深度的影響更大，前冬（11—12月）無積雪或積雪較淺，土壤溫度降低幅度大，降雪后地溫會上升。以延吉為例，2019年前期積雪淺，多在1～3cm；12月5日地溫達到最低 （圖4），地面 溫度為-14.6℃，5cm、10cm、15cm地溫分別為-12.8℃、-11.6℃、-10.0℃；之后隨著氣溫上下波動，直至2月15日出現(xiàn)14.1mm降雪，地面積雪超過10cm之后，5cm地溫在-2～-5℃波動。此時凍土層仍在繼續(xù)加深，但積雪覆蓋下的人參越冬層土壤溫度比無積雪覆蓋時偏高，且土壤溫度相對穩(wěn)定。

圖4 延吉積雪深度與5cm地溫變化

2019/2020年冬季東北長白山人參主產區(qū)總體氣溫偏高，降水偏多，積雪較深，且積雪覆蓋時間長，人參休眠土層地溫波動越小，對人參安全越冬有利。

3.3 冬季氣象條件對人參菌核病的影響

人參菌核病是危害參根的一種病害，也可危害莖基部和蘆頭，主要危害3年生以上參根，發(fā)生在春、秋兩季，低溫高濕容易發(fā)病，發(fā)病溫度范圍0～30℃，42℃菌絲死亡，47℃菌核死亡[8]。

2019年冬季長白山大部地區(qū)降雪早、積雪深。以撫松為例，11月14日后地面持續(xù)有積雪存在，直到2020年3月3日積雪融化，積雪覆蓋時長140d，積雪深度最深達52cm，整個冬季地面溫度、5cm地溫、10cm地溫最低都在-2.3℃以上。11月14日地面積雪深度為9cm，此后積雪多在10cm以上，此時5cm、10cm和15cm地溫分別為0.8℃、1.4℃和2.1℃。5cm地溫直到12月4日才降到0℃以下（此時凍土深度為6cm）；10cm地溫12月7日降到0℃（此時凍土深度為11cm）。此溫度條件下，人參已經休眠，但耐低溫的人參菌核病病菌（0～30℃生長），從大雪封地到土壤溫度降到0℃以下的20多天里仍可以侵染人參根部，造成危害或使病菌數(shù)量增加。據(jù)觀測，撫松、通化、延邊等地部分地塊人參有菌核病發(fā)生。

4 春季氣象條件對人參出苗的影響

4.1 2020年春季人參出苗期氣象條件

2020年春季（4月1日至5月31日）平均氣溫多在7～11℃，比常年同期略低0.1～0.9℃；降水量多為80～130mm，分布不均，大部分地區(qū)偏少10%～40%；日照時數(shù)多為400～630h，多數(shù)地區(qū)偏多150h左右。4月中旬氣溫異常偏高，大部分地區(qū)偏高2.0～4.5℃。4月20—26日出現(xiàn)明顯的低溫雨雪時段。5月16—24日出現(xiàn)低溫多雨寡照時段。

4.2 2020年4月20—26日低溫雨雪及其影響

2020年4月中旬氣溫異常偏高，但從4月19日開始，東北地區(qū)大部出現(xiàn)較明顯雨轉雪天氣，并伴有較強寒潮、大風天氣，大部地方降水量均超過10mm，多以雪的形態(tài)出現(xiàn)，積雪在地面存留1～3d。21日吉林省日平均氣溫和最高氣溫均創(chuàng)歷史同期新低。本次降雪過程為2006年以來歷史同期最強。4月中下旬出現(xiàn)大范圍降雪歷史較為罕見，吉林省平均終雪日較常年晚5d，為近10a最晚。

此次降溫過程大部地區(qū)氣溫于4月21日降到最低。分析21日長白山區(qū)最低氣溫及地溫可知，長白山區(qū)琿春一帶、集安、寬甸以南區(qū)域，日最低氣溫在0℃以上，其他區(qū)域均在0℃以下，其中，長白山主峰周邊區(qū)域多在-4℃以下，最低為-5.8℃，出現(xiàn)在撫松。21日長白山區(qū)大部地面最低溫度在0℃以下（圖5），其中白山市和通化市大部較低，最低出現(xiàn)在撫松，為-3.8℃。5cm地溫多在2℃以上（圖6），牡丹江、延邊一帶和集安等地多在5℃以上。本次降溫過程中5cm地溫最低值出現(xiàn)在22日，均在0℃以上。

圖5 長白山區(qū)4月21日地面最低溫度（℃）

圖6 長白山區(qū)4月21日5cm地溫（℃）

據(jù)邢云章等[3]研究，人參出苗后氣溫接近0℃，葉片卷縮抱成球狀，瞬間氣溫降至-4℃，植株還能恢復生長機能，持續(xù)低于-4℃，小苗就會被凍死。

集安市清河鎮(zhèn)（長白山區(qū)西南部）和靖宇縣龍泉鎮(zhèn)（長白山區(qū)中部）均為人參主產區(qū)，兩地4月中下旬氣溫變化過程見圖7。從4月15—30日逐日最高、平均和最低氣溫變化可知，受局地小氣候影響，兩地日平均氣溫于22日達到最低，分別為0.4℃和-2.5℃。清河鎮(zhèn)的日最低氣溫最低值出現(xiàn)在4月23日，為-3.5℃，26日為-3.2℃，地溫都在0℃以上。靖宇縣龍泉鎮(zhèn)的日最低氣溫最低值出現(xiàn)在4月24日，為-7.7℃。此時兩地的平均氣溫均未穩(wěn)定通過10℃。清河鎮(zhèn)處于長白山西南部，氣溫偏高，人參越冬芽已經萌動或剛剛露出地面，氣溫最低值為-3.5℃，未達到人參凍害指標，對人參出苗基本未造成影響。靖宇縣龍泉鎮(zhèn)位于長白山腹地，海拔較高，氣溫較低，雖然最低氣溫達到-7.7℃，但土壤溫度在0℃以上，且此時人參尚處于休眠期，抗低溫能力較強。5月7—9日對兩地實際考察發(fā)現(xiàn)，清河人參長勢良好，有的已經展葉；龍泉人參大部尚未出苗，有出苗的長勢也較好。此次降溫雖然猛烈，但低溫雨雪基本未造成人參凍害的發(fā)生，對人參出苗未造成較大的影響，但加重了已經染病人參的病情。撫松、通化、延邊部分地塊人參幼苗長勢較弱，部分植株在未出苗時即感染病菌，染病的人參越冬芽孢鱗片受損嚴重，嚴重的造成莖桿感染病菌而腐爛無法出苗，不嚴重的造成葉片局部黃化、褶皺。

圖7 4月15—30日集安市清河鎮(zhèn)（a）、靖宇縣龍泉鎮(zhèn)（b）逐日最高、平均、最低氣溫分布

4.3 5月中下旬低溫多雨寡照對人參生長的影響

受冷渦影響，5月16—24日出現(xiàn)低溫多雨寡照時段，長白山區(qū)平均氣溫在9.5～14.5℃，比常年低1.8～4.5℃。5月19日氣溫和地溫同時降至階段最低點，長白山區(qū)中部（主峰周邊）氣溫偏低，日氣溫多在4.5～8.0℃，長白山區(qū)東南部和西北部偏高，日氣溫多在10.0～14.0℃；19日最低氣溫以中部和東北部偏低，西南部偏高；地溫也以長白山區(qū)中部偏低。5月16—24日降水量多為30～70mm，比常年同期多100%～180%；日照時數(shù)比常年少20.0h左右。

長白山區(qū)因緯度、海拔、地塊朝向等地理條件不同，出苗期也有差異。高海拔、北朝向地塊5月上中旬正是人參陸續(xù)出苗期，此次降溫對人參幼苗影響以高海拔的撫松為例進行分析。撫松5月1日穩(wěn)定通過10℃，5月1—24日，平均氣溫多在15℃以下波動，3次降至10℃以下；最低氣溫多在10℃以下波動；地面、5cm地溫也隨著氣溫波動，但地面溫度和5cm地溫均高于日最低氣溫，多數(shù)時段高于日平均氣溫低于日最高氣溫，土壤溫度相對穩(wěn)定。據(jù)邢云章[3]等研究，一般平均氣溫在10℃以上、土壤溫度平均穩(wěn)定上升到10℃左右，人參開始出苗，此階段白天氣溫在14～18℃，地溫12～14℃最為適宜，經過10d左右時間，可達到出苗的盛期。但2020年人參出苗期氣溫波動較大，地面溫度、5cm地溫波動幅度較氣溫小，多在10℃以上，由于出現(xiàn)低溫多雨寡照時段，造成部分地塊地溫高于氣溫現(xiàn)象，雖然土壤疏松但由于氣溫低人參不出土，出現(xiàn)出苗緩慢或假性憋芽（幼芽不出土）等現(xiàn)象。

低溫多雨寡照還易引發(fā)各種病害。人參疫病在土壤中的適宜發(fā)病溫度為20～25℃，低于5℃和高于30℃疫病停止發(fā)展[7]。造成疫病大發(fā)生的主要因素是濕度，大雨后土壤和空氣濕度增高，病菌易產生孢子囊引起侵染及蔓延。溫度高，潛育期短，再次侵染，短期內造成毀滅性為害。5月8日至6月4日長白山區(qū)大部出現(xiàn)多雨時段，參田土壤濕度較大，地溫多在10℃以上，有利于人參疫病病菌的繁殖及蔓延，長白山西南部柳河、集安、桓仁等地部分地方出現(xiàn)人參疫病。

人參立枯病菌在5℃以上開始生長，22～26℃菌落生長迅速且茂盛，溫度低于5℃或高于35℃，人參立枯病菌即停止生長及發(fā)育；土壤濕度大，5cm地溫12～16.7℃時，立枯病在土壤中蔓延、發(fā)生及危害最適宜。長白山區(qū)大部時段5月中下旬5cm地溫在11～17.5℃，溫度適宜、土壤濕度大，導致?lián)崴?、長白、靖宇、汪清等地部分地塊發(fā)生立枯病。

人參黑斑病原菌生長發(fā)育溫度幅度是5～30℃，最適溫度為20～25℃，25℃生長最快[6]。溫度驟變、冷雨對人參的生理過程影響很大，容易造成莖斑病。調查發(fā)現(xiàn)，通化縣西江鎮(zhèn)、柳河縣三源浦鎮(zhèn)等地不同程度發(fā)生黑斑病。

5 結語

（1）2019/2020年冬季東北長白山人參主產區(qū)總體氣溫偏高，降水較多，積雪較深，且積雪覆蓋時間長，土壤溫度偏高且相對穩(wěn)定，對人參安全越冬有利。但初冬土壤尚未結凍時，降下大雪，積雪覆蓋下的土壤溫度較高，容易造成來年春季發(fā)生菌核病。

（2）2020年4月下旬的強烈降溫降雪過程，未對人參造成實際凍害，總體對人參出苗影響不大，但低溫造成病害發(fā)生較重。

（3）5月中下旬低溫陰雨寡照對人參影響較大，地溫高、氣溫低，造成假憋芽，人參芽不愿長出土壤。若低溫多雨期持續(xù)時間較長，土壤濕度持續(xù)過濕，則會引起人參疫病和立枯病的發(fā)生。冷雨打到葉面上、陽光紫外線過強，還會容易導致黑斑病。

（4）由于人參是多年生草本植物，氣象條件對人參生長發(fā)育及病蟲害的影響較為復雜。本文通過已發(fā)生的冬春季氣象條件結合人參發(fā)育及受害或影響實況，分析了氣象條件對人參出苗階段影響及病蟲害發(fā)生情況，對其他發(fā)育階段的影響有待進一步深入探討。