無霜期對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響
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摘要：在氣象為農(nóng)服務(wù)中經(jīng)常用到無霜期資料，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)很需要它。但在服務(wù)中發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中所指的“無霜期”與氣象部門提供的無霜期資料存在出入。結(jié)合霜、霜凍、初霜日期、終霜日期、無霜期定義，通過葫蘆島市連山區(qū)氣候資料和相關(guān)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行客觀分析，得出結(jié)論：用“無霜凍期”作為無霜期更為準(zhǔn)確，用地面最低溫度低于0℃作為霜凍的溫度特征值，用5日滑動(dòng)平均法確定其初終日期；初霜日期推遲，終霜日期提前以及無霜期延長(zhǎng)都主要是由于溫度的升高而引起的，變化趨勢(shì)與氣候變暖理論相一致，其中平均最低地面溫度、平均最低氣溫是重要的影響因素；對(duì)霜的預(yù)報(bào)及霜凍的氣象服務(wù)應(yīng)該有重新認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)，并建議修訂無霜期氣象標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞：初終霜日期；無霜期；無霜凍期；農(nóng)業(yè)影響
0引言
隨著全球氣候變暖，霜作為一個(gè)重要的天氣現(xiàn)象也受氣候變暖影響［1］。初終霜的出現(xiàn)日期及無霜期長(zhǎng)短，對(duì)合理安排農(nóng)事活動(dòng)至關(guān)重要。遼寧氣候變暖的速度大于全球變暖速度。近50a遼寧省初霜日期推遲近10d，終霜日期提前約17d，無霜期日數(shù)增加了大約26d。遼寧省初終霜日期和無霜期日數(shù)在20世紀(jì)90年代初發(fā)生突變［2］。無霜期是一個(gè)重要農(nóng)業(yè)氣候熱量條件特征量。
1無霜期概念
1.1無霜期定義
氣象定義無霜期［3］：一年中入冬前出現(xiàn)的第一個(gè)霜日為初霜日，第二年初春最后一個(gè)霜日為終霜日，初霜日到終霜日為霜期，終霜日的次日到初霜日的前日為無霜期。各年的無霜期差異很大，通常以其多年平均值表示。
1.2霜定義
霜是一種天氣現(xiàn)象，《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》對(duì)霜是這樣定義的［4］：水氣在地面和近地面物體上凝華而成的白色松脆的冰晶，或由露凍結(jié)而成的冰珠，地面溫度在0°C以下。霜是由于貼近地面的空氣受地面輻射冷卻的影響而降溫到霜點(diǎn)。即氣層中地物表面溫度或地面溫度降到零度以下，所含水汽的過飽和部分在地面一些傳熱性能不好的物體上凝華成的白色冰晶。其結(jié)構(gòu)松散。
1.3霜凍定義
溫度低于0℃的地面和物體表面上有水汽凝結(jié)成白色結(jié)晶的是白霜，水汽含量少?zèng)]結(jié)霜稱黑霜對(duì)農(nóng)作物都有凍害，稱霜凍。作物內(nèi)部都是由許許多多的細(xì)胞組成的，作物內(nèi)部細(xì)胞與細(xì)胞之間的水分，當(dāng)溫度降到0℃以下時(shí)就開始結(jié)冰，從物理學(xué)中得知，物體結(jié)冰時(shí)，體積要膨脹。因此當(dāng)細(xì)胞之間的冰粒增大時(shí)，細(xì)胞就會(huì)受到壓縮，細(xì)胞內(nèi)部的水分被迫向外滲透出來，細(xì)胞失掉過多的水分，它內(nèi)部原來的膠狀物就逐漸凝固起來，特別是在嚴(yán)寒霜凍以后，氣溫又突然回升，則作物滲出來的水分很快變成水汽散失掉，細(xì)胞失去的水分沒法復(fù)原，作物便會(huì)死去。春秋季節(jié)，白天氣溫高于0℃，夜晚降至0℃以下，并使作物受到危害。這才是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最為關(guān)注的。
1.4霜與霜凍
霜與霜凍共同點(diǎn)是近地面溫度在0°C以下，主要區(qū)別在于空氣濕度大時(shí)形成霜，空氣濕度較小時(shí)，可能出現(xiàn)霜凍但沒有結(jié)霜。無霜期反映溫度特征，而霜既反映溫度特征還反映濕度、風(fēng)等其它要素特征。人們習(xí)慣認(rèn)為，霜比霜凍輕，初（終）霜日期比初（終）霜凍日期溫度高，這樣初霜日期要比初霜凍日期來得早，終霜日期要比終霜凍日期去的晚，實(shí)際并非如此。無霜期是指沒有霜時(shí)間段還是指沒有霜凍的時(shí)間段？筆者認(rèn)為，從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)角度出發(fā)，沒有霜凍的時(shí)間段（即無霜凍期）作為無霜期更為準(zhǔn)確。
1.5準(zhǔn)確定義無霜期
氣象上只有記錄霜，沒有記錄霜凍。霜凍的溫度特征為地面最低溫度低于0℃或草面最低溫度低于0℃。一般情況下草面最低溫度要比地面最低溫度低，根據(jù)近幾年連山區(qū)氣象資料分析，地面最低溫度在0℃左右時(shí)，初春3-4月草面平均最低溫度為1-2℃左右，秋末10-11月草面平均最低溫度為4-5℃。草溫傳感器距離地面高度6cm，這也正是農(nóng)作物幼苗高度，這個(gè)高度的最低溫度一般為近地面層最低值。因此，用草面最低溫度低于0℃作為霜凍的特征值最為適宜。然而，草溫資料觀測(cè)時(shí)間太短，不宜作氣候值。綜合分析，用地面最低溫度低于0℃作為霜凍的溫度特征值，用5日滑動(dòng)平均法確定其初終日，由此計(jì)算“無霜凍期”作為無霜期更為準(zhǔn)確。
2無霜期氣候分析
2.1初終霜日與初終霜凍日比較
采用葫蘆島市連山區(qū)1981-2010年30年整編氣候資料進(jìn)行分析。葫蘆島市連山區(qū)初霜日期平均為10月17日，最早初霜日期為9月8日（1981年），最晚初霜日期為11月18日（2009年）；初霜凍日期平均為10月15日，最早初霜凍日期為9月27日（1982年），最晚初霜凍日期為10月26日（2004年、2010年）；平均初霜日期較初霜凍日期晚2天。終霜日期平均為3月27日，最早終霜日期為3月6日（1997年），最晚終霜日期為4月26日（1987年）；終霜凍日期平均為4月19日，最早終霜凍日期為3月28日（1981年），最晚終霜凍日期為4月18日（2009年）；平均終霜日期較終霜凍日期早23天。平均初霜日期晚于平均初霜凍日期，說明已經(jīng)出現(xiàn)霜凍了卻還沒有出現(xiàn)霜；平均終霜日期早于平均終霜凍日期，說明霜已經(jīng)結(jié)束了卻還有霜凍。這就充分表明霜凍的初終日期對(duì)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更有意義。
2.2無霜期與無霜凍期年際變化
采用葫蘆島市連山區(qū)1981-2010年30年整編氣候資料進(jìn)行分析。葫蘆島市連山區(qū)“無霜凍期”日數(shù)（178d）較無霜期日數(shù)（201d）少23d，且“無霜凍期”日數(shù)和“無霜期”日數(shù)均呈平穩(wěn)上升趨勢(shì)，這正說明隨著氣候變暖初霜期推遲，終霜期提前，無霜期延長(zhǎng)。初霜日期推遲，終霜日期提前以及無霜期延長(zhǎng)都主要是由于溫度的升高而引起的，變化趨勢(shì)與氣候變暖理論相一致［5］，其中平均最低地面溫度、平均最低氣溫是重要的影響因素。
2.3無霜期與無霜凍期年代際變化
采用葫蘆島市連山區(qū)1960-2017年58年氣候資料進(jìn)行分析。60-70年代連山區(qū)平均無霜期與平均無霜凍期相接近，進(jìn)入80年代以后，平均無霜期明顯多于平均無霜凍期；平均無霜期出現(xiàn)兩次明顯跳躍，80-90年代明顯多于60-70年代，00-10年代明顯多于80-90年代；平均無霜凍期有一次明顯跳躍，00-10年代明顯多于60-90年代；從總體趨勢(shì)看，無論是無霜期還是無霜凍期都是在逐年增加，無霜期平均每10a增加7d，無霜凍期平均每10a增加4d。再次證明無霜期延長(zhǎng)主要是由于溫度的升高而引起的，變化趨勢(shì)與氣候變暖理論相一致。
3無霜期對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響
無霜期作為重要農(nóng)業(yè)氣候熱量條件特征量，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中起到至關(guān)重要作用，尤其是北方地區(qū)更為突出。無論是種植農(nóng)作物、果樹還是引進(jìn)新品種，首先要考慮到無霜期長(zhǎng)短，無霜期長(zhǎng)表明可能生長(zhǎng)期長(zhǎng)，熱量資源豐富，可栽培產(chǎn)量較高、較遲熟的品種或者采用多熟制，作物的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的可能性就大一些；無霜期短，可能生長(zhǎng)期短，熱量條件較差，適宜栽培產(chǎn)量較低、早熟品種，或者根據(jù)作物對(duì)熱量的需求采用雙熟制、兩年三熟制甚至單熟制，農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的可能性小一些。春季天氣晴朗少雨，氣溫回升快，在強(qiáng)冷空氣影響下會(huì)形成晚霜凍、倒春寒等災(zāi)害性天氣，對(duì)農(nóng)作物危害和影響較大［6］。春播時(shí)節(jié)，乍暖還寒，幼苗出土，如遇霜凍，幼苗受到傷害，會(huì)影響到整個(gè)生長(zhǎng)期的發(fā)育，甚至影響產(chǎn)量和品質(zhì)。一到深秋，樹葉受到低溫霜凍的侵襲，葉綠素被破壞，葉子里的水分減少，不能及時(shí)輸送的淀粉變成了葡萄糖，糖分就逐漸轉(zhuǎn)化為花青素，于是綠葉就變成了紅葉［7］。對(duì)于農(nóng)作物來說，經(jīng)受霜凍后就會(huì)枯萎。東北地區(qū)選擇適宜的收獲期很容易，但在農(nóng)事作業(yè)都適宜的情況下，應(yīng)盡量選擇偏早的適宜期，以預(yù)防冷害和秋霜凍。在實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，葫蘆島市連山區(qū)大田播種期一般在4月中下旬，平均終霜日期在3月下旬不適宜播種，平均終霜凍日期在4月中旬才適宜播種。因此用178天“無霜凍期”日數(shù)作為連山區(qū)的無霜期數(shù)據(jù)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更有意義，更靠譜。
4結(jié)束語
（1）以地面最低溫度低于0℃作為初終霜凍的溫度特征值，來確定初終霜日期，用“無霜凍期”作為無霜期更為準(zhǔn)確。（2）用178天“無霜凍期”日數(shù)作為連山區(qū)的無霜期數(shù)據(jù)更靠譜。（3）葫蘆島市連山區(qū)平均初霜日期較平均初霜凍日期晚，平均終霜日期較平均終霜凍日期早，表明霜凍的初終日期對(duì)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更有意義。（4）建議修訂無霜期氣象標(biāo)準(zhǔn)，以便更好地為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。
作者：潘忠義 關(guān)肖月 陳新 單位：葫蘆島市連山區(qū)氣象局