塔城盆地霜冻灾害分析及防御

摘要：根据1960-2010年新疆塔城地盆地4个气象观测站相关要素资料的统计分析，研究了初、终霜冻和无霜期的特征及年际变化趋势，找出霜冻出现的气候特征，并提出防御霜冻危害的措施.以避免或减轻霜冻给农作物生长带来的影响或损失。结果表明：塔城盆地自东向西随地势的升高终霜冻结束时间逐渐提前，初霜冻开始时间逐渐推迟，无霜期逐渐延长；塔城盆地虽然终霜冻出现的频率明显低于初霜冻，但终霜冻对农作物的影响较初霜冻大的多。

关键词：塔城盆地 初、终霜冻 变化特征

中图分类号：P426 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）09（c）-0156-02

塔城盆地位于新疆维吾尔自治区的西北部欧亚大陆腹地，属于中温带干旱和半干旱气候区，也是地区灾害性天气的多发区域。据历史资料统计，盆地主要气象灾害按发生频次的多少排列为：风灾（包括大风、沙尘天气等）、冰雹、干旱、雪灾（包括白、黑雪灾和暴风雪）、寒潮、霜冻（白霜、黑霜）、洪灾（包括暴雨和融雪）、雷击等，气象灾害发生的总次数为：1191.0次。其中，霜冻出现的总次数为：137次，仅占气象灾害发生总次数的11.5%。但却对农作物生长、品质和产量有着很大的影响。霜冻通常是指在一年的温暖（秋或春季）季节里，即作物生长旺盛末期或生长初期，土壤和植物表面的温度下降到足以引起植物受伤害甚至死亡的短时间低温冻害[1]。表现为在地面温度骤然降到0℃以下，且已低于作物所能承受的最低温度时，造成作物植株体细胞脱水结冰，茎叶受冻发黑坏死。是危害北疆地区农业生产的重要灾害性天气之一。塔城盆地受其影响的农作物主要是玉米、小麦、甜菜和油菜等，其中玉米是塔城盆地的主要粮食作物，在塔农经济中占有相当重要的地位。据不完全统计：塔城盆地粮食作物共约126万亩，其中，玉米约47万亩，占盆地粮食作物总面积的37%。2009年4月中、下旬至5月上旬冷空气活动频繁，为了避开晚霜的侵害盆地玉米普遍播种较晚，加上一部分播种较早的玉米出苗后因受到冻害后又重播，使得塔城盆地玉米减产严重，并有三分之一以上的玉米未能成熟而绝收。本文通过对塔城盆地霜冻灾害的分析研究，找出其规律、强度和分布情况，为本地粮食生产防霜减灾提供科学的依据和有效的防御信息。

1　选用的资料和气象因子

选用塔城盆地三县一市1960-2010年间的相关气象资料，以一年中，发生在春季的最后一次霜冻为终霜冻（晚霜冻），发生在秋季的第一次霜冻为初霜冻（早霜冻）；从终霜冻以后到初霜冻之前这一时段的日数称为无霜期，即为农作物生育期等因子，来讨论和研究霜冻出现的频率、年际变化以及地理分部情况。

2　塔城盆地霜冻形成、分布及年际变化

2.1　霜冻的形成及分类

霜冻是对塔城盆地农作物危害较大的自然灾害之一。霜冻按发生的季节可分为：秋霜冻和春霜冻，即秋季的第一次霜冻和春季的最后一次霜冻，气象上又称为初霜冻和终霜冻。按形成的原因又可分为以下三种：

平流霜冻——多是由于北方冷空气侵入而引起的，常见于早春和晚秋。其主要特点是：风力较大，乱流交换强，气温和地温的温差较小， 只有最低气温反映明显，因此小气候差异反映微弱；但在一天中任何时间内都可以出现，影响范围广，持续时间也较长，往往可造成区域性灾害。由于通常平流霜冻发生时风力强劲，故又叫做“风霜”，这种“风霜”塔城盆地出现较少。

辐射霜冻——主要是由于下垫面辐射降温，主要是夜间辐射冷却，使地表或植物表面降温而引起的。因此这种霜冻大多发生在晴朗无风或微风的夜间至清晨，又被称为“静霜”或“晴霜”。这种霜冻发生时，天气晴朗，风力较小，形成的强降温，气温与地温的温差较大，不仅气地温差明显，最低地面温度也反映明显。但持续时间较短，通常是2～4h，因此，在同样的条件下，低洼地带的冻害更为严重。

平流辐射霜冻——则是由于平流降温和辐射冷却，这两种气象条件共同作用下降温而发生的霜冻，又称为“混合霜冻”。这种霜冻首先是由于强冷空气入侵，伴随风雨，使气温急降，风停后晴朗的夜间又有强烈的辐射冷却，使地面大量失热而形成了霜冻，又称为综合性霜冻。这种霜冻出现时，常常会造成作物的整株死亡或颗粒不收，这也是塔城盆地最常见的，且对农作物危害最严重的霜冻类型。

2.2　塔城盆地霜冻特征

据资料统计，塔城盆地年平均初霜期在9月中旬至10月上旬，年平均终霜期在4月中旬至5月上旬，年平均无霜期为140～175d左右。塔城盆地历年初、终霜冻发生的频率如图1～2：初霜冻发生的最高频率为41%，出现在9月下旬；终霜冻最高为27%，出现在4月下旬。（见图1，图2）

由于塔城盆地春、秋季冷空气活动频繁，造成每年终、初霜冻出现的时间差异很大，加上各种农作物生长的时段有不同，因此，遭受霜冻危害的概率和程度也不同。根据塔城盆地农业生产一年一熟制的情况来看，虽然终霜冻出现的频率明显低于初霜冻，但对农作物的影响更大。原因是大多数农作物如：玉米、油菜等，在出苗期间对温度条件的变化极为敏感，当此期间冷空气活动频繁，并有霜冻出现时，已出苗或已顶膜的作物均易受到冻害，造成严重的缺苗、断垄等情况，往往这样的年份都要进行大面积重播和补种。这样不仅每亩成本会增加，而且由于晚播、晚发，还会严重影响作物的产量和品级，因此，盆地内终霜冻比初霜冻的危害要大。

2.3　塔城盆地霜冻的年际变化

从塔城盆地三县一市初、终霜年迹变化曲线图中可以看出，塔城盆地每年的霜冻天气与寒潮有着密切的关系，往往是9-10月出现的第一次寒潮导致了该年度的初霜冻，而4-5月发生的最末一次寒潮造成了终霜冻。

如图3所示：塔城盆地初霜出现的历年平均日期在9月28日前后，最早8月25日出现在1978年，最晚11月9日出现在1997年，而初霜冻的高发期在9月下旬；终霜出现的历年平均日期在4月30日前后，最早3月20日出现在1997年，最晚6月8日出现在1969年，而终霜冻的高发期在4月下旬。

天气条件的差异也是造成初终霜期年际变化的重要因素，对农作物危害较大的是平均终霜日之后出现的晚终霜和平均初霜日之前出现的早初霜，据统计，此类初、终霜约有80%以上都出现在一次强冷空气入侵之后，因此准确预测强冷空气入侵的时间和强度，对于预防霜冻具有非常重要的意义。

3　塔城盆地初、终霜冻受地形的影响及分布

霜冻的发生及其强度与天气条件、土壤、植被和地形有着很大的关系，其中以地形的影响最为突出[2]。主要特点：一是随纬度的升高，霜冻出现的次数明显减少。如塔城盆地年平均霜冻出现次数最多的是塔城市及额敏县一带，其霜冻出现次数分别占霜冻总次数的34%和33%；其次是裕民县占19%；最少是托里县，仅占13%。二是地形越闭塞，如：较闭塞的盆地、洼地，则空气越难以流通，冷空气无法流出，则容易出现霜冻，且霜冻产生的冻害也因迎风坡降温较快而更严重；而且斜坡的面积越大，谷地霜冻的强度就越大，出现次数也越多，受灾也越重。

在我国霜冻发生的时间与纬度及海拔也有一定的关系。一般纬度越高即越靠北部初霜冻日来临越早，终霜冻日结束得越晚，纬度低则相反。塔城盆地地处新疆北部高纬地区，总的来看霜冻出现符合上述规律，海拔较高的初霜来临较早，终霜结束较晚。

塔城盆地海拔高度越高平均终霜日结束的越晚，如南部托里县为最晚，平均终霜日为5月2日；初霜日则是随着海拔高度的降低而提前，以塔城市为最早，平均初霜日为4月15日。因此，平均无霜期塔城市为最长有175d，其次是额敏县为160d，西南面的裕民县为155d，最短是托里县仅有145d。由于盆地内地形复杂，地势高差大，致使霜冻出现和结束的时间在年际间变化很大。总的趋势是终霜结束提前，初霜开始推迟，无霜期延长。

4　霜冻的危害及预防

4.1　霜冻的危害

霜冻对农作物危害的程度，主要决定于霜冻的强度和持续时间的长短，同时还与作物品种及抗霜冻的能力有关。如：麦类和蚕豆、豌豆等能忍受短时间的-8℃～-10℃的霜冻；玉米、马铃薯等只能忍受-2℃～-3℃的霜冻；而水稻、瓜类作物只要有轻微霜冻（0～-1℃）即可受害。另外，低温霜冻还是果树的重要灾害，其危害程度和危害部位，除了与霜冻持续时问、降温幅度有关外，还与果树所处的物候期、果树对低温的抵抗力不同而有差异。当霜冻使果树的叶、枝梢、主干、根系等受到伤害时，轻则引起减产，树势衰弱，严重时会整枝枯死，造成严重的经济损失。

4.2　选择适宜的作物品种和播种期是有效地防止冻害发生的要害之一

在北疆北部为了防御霜冻危害，一般应选择抗寒力较强或生育期较短的作物品种及果树品种。近几年来，塔城地区经济发展迅速，“粮食、棉花、油料、甜菜”等已成为自治区重要的生产基地。目前，塔城地区已有经过长期丰产性、适应性、抗逆性试验鉴定的推广品种如：优质红花、硬粒小麦、双低油菜和地膜甜菜等60余种[3]，这些优良品种对我区农业增产的贡献率已超过40%，也是抵御霜冻的最有利的条件之一。

4.3　常用的传统防霜法

由于霜冻出现时间年际间变化较大，遇有初、终霜冻出现的时间与正常值偏差很大的年份时，农作物就很可能受到冻害。在作物品种选定后，调整适宜的播种期，加强田间科学化管理，使作物在终霜后出苗，在初霜前达到成熟，以躲避霜冻的危害，才是最科学有效的措施。在此基础上，当遇有强冷空气入侵时，结合传统的防霜方法，因地制宜组织防霜，往往效果显著。

常用的传统防霜方法，就是通过提高植株环境温度来防止冻害发生，确保稳产高产的有效手段。如（1）熏烟法：即燃烧易形成烟雾的植物废弃物，在作物上面形成烟幕，既能增加近地层温度，又能形成烟幕抑制辐射冷却和增加株间温度，一般熏烟能达到增温0.5～2.0℃的效果；（2）灌溉法：在霜冻发生的前一天进行田间灌溉，增加土壤的水份含量、热容量，使土壤升、降温幅度小，发生霜冻后危害小。据试验，灌水后的作物叶面温度在夜间可比不灌水的提高1～2℃。（3）覆盖法：用草帘、席子、草灰、尼龙布、作物秸杆、纸张等覆盖在作物表面，可使地面热量不易散失，即抵御外来冷空气的侵袭，又减少地面长波辐射冷却，防冻害效果明显。

4.4　霜冻后的补救措施

一是浇水或喷水洗霜。就是当作物受冻后，在太阳出来之前，浇水或喷清水洗霜，可减轻作物的冻害。二是及时清除已受冻害作物的残体，操作时应选择晴天进行。三是加强田间管理。重点是加强土肥水的科学管理，促进养苗壮苗，提高受冻害作物的抵抗力，防止病虫害的发生，从而确保作物的品质和产量。

近年来人们还研究发现了一些能够提高植物自身耐结冰能力的抗霜方法，如温室蔬菜秧苗春季定植前进行低温炼苗；人工喷施有机液肥使细胞液浓度升高等。塔城盆地预防霜冻较有效的办法就是根据本地区无霜期不同的特点，制订相应的种植计划，选择适宜的作物品种，及时采取正确的综合性防御措施。

参考文献

[1]　李德.陈明良.农业气象灾害防御问答[M].北京：气象出版社，2007：21-22.

[2]　任宜勇.新疆决策气象服务指导手册[M].新疆大学出版社.2006：23-28.

[3]　塔城地区农科所.新疆塔城地区农作物品种区域试验站建设可行性研究报告[R].2011.