甘肃省霜冻时空分布特征及防御措施

张龙等

摘要 对霜冻形成特点、影响因子及甘肃省主要粮食作物的防霜冻注意事项进行了分析介绍，总结了甘肃省霜冻灾害的时空分布特征，并提出防御霜冻灾害的有效措施。

关键词 霜冻；时空分布；特征；防御措施；甘肃省

中图分类号 S425 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）01-0248-02

Abstract In this paper，the features of frost formation，the influencing factors and frost protection of major crops in Gansu Province were analyzed and generalized，temporal and spatial distribution characteristics of frost damage were summarized，and some effective prevention measures were proposed.

Key words frost；spatial and temporal distribution；characteristics；prevention measures；Gansu Province

农作物在生长过程中容易受到霜冻的危害，我国发生霜冻的范围广、频率高，且危害较重，同时全国各地都会受到霜冻的危害[1-3]。霜冻发生会对农作物生长发育及最终产量获得造成极大危害，诸如1972年9月甘肃省出现大范围强早霜冻，粮食作物约减产20万t。而1979年5月全省范围出现的晚霜冻造成该年全省粮食减产20万～30万t。

目前，许多学者研究了我国北方以及甘肃省部分地区的霜冻气候特征，通过不同指标分析其变化规律，也得出了许多有价值的研究结果[4-7]。在全球气候变暖大背景下，这些研究成果为提高我国北方地区以及甘肃省霜冻灾害的预测能力、有效防御霜冻灾害、提高农作物产量提供了宝贵的科学支持。

1 霜冻的概述

1.1 霜冻分类

依据不同的分类方式，霜冻可以分为不同的类型。例如霜冻可分为白霜和黑霜。白霜是指作物表面的温度低于0 ℃，且物体表面有水气凝华呈白色结晶（hoar frost）；而水汽含量少、没有结霜的称黑霜（black frost）。可见，霜冻形成的判断标准并不是霜的形成，而主要是以温度作为衡量标准。

同时，根据霜冻天气形成的原因，霜冻可分为平流霜冻、辐射霜冻、平流辐射霜冻（亦称混合霜冻）和蒸发霜冻4种类型，其中以平流霜冻影响范围大、持续时间长，危害最为严重。

如果按照季节划分，霜冻可以分为春季霜冻、秋季霜冻、冬季霜冻，其中春、秋2季的霜冻对我国北方地区影响最大。此外，依据农业气象关注的灾害危害程度划分，霜冻又可分为轻霜冻、中霜冻、重霜冻。该类划分方法根据农作物的受冻株率和粮食作物减产幅度为划分依据。

1.2 霜冻的主要影响因子

霜冻的发生主要取决于当地天气条件、自然地理环境条件和下垫面的性质。当冷空气入侵后，地面为冷高压控制，天空无云或少云、无风或微风天气条件下，地面附近冷空气与上层暖空气乱流交换小，有利于地面和接近地面气层的辐射冷却，有效辐射增大，降温剧烈，易形成较重的霜冻。自然地理环境条件对霜冻发生的影响：一是地形洼地、盆地、谷地霜冻发生严重；二是坡地情况下，一般北坡霜冻重于南坡，北坡易形成霜冻；三是土壤条件方面，疏松的土地容易发生霜冻，反之霜冻程度更轻。此外，不同的下垫面性质也会对霜冻发生造成影响，例如水面、草地等较之裸地，会减弱霜冻的发生强度[8]。

1.3 霜冻等级指标

作物抗霜冻能力用霜冻指标来反映。但是由于不同的作物在主要生育期内生物学下限温度标准不同，因而在作物的不同发育时期霜冻灾害指标不完全一致。

甘肃省主要农作物有小麦、玉米、马铃薯等。以小麦和玉米为例，霜冻是影响小麦生长的主要自然灾害。小麦生长期间冬季时间长，天气干燥寒冷，且春季气温上升快，冷暖多变，晚霜冻灾害多发生于4月下旬至5月上旬。同时，冬春季干旱多风也易诱发霜冻。甘肃省也是旱作玉米种植区，主要位于甘肃省黄河以东地区。玉米在生理成熟前时常受到秋霜危害，植株越接近生理成熟，霜对籽粒产量的影响就越小。小麦、玉米霜冻等级指标如表1所示[9]。

2 甘肃省霜冻分布特征

2.1 空间分布特征

从霜冻的空间分布情况来看，甘肃省大部分地区均有霜冻灾害的发生，除亚热气候区（文县、武都白龙江、白水江北）外。霜冻灾害危害程度各地存在差异，不同地区、不同果树与作物种类，其霜冻出现时间与强度不尽相同。总体来看，河谷川坝地带的霜冻危害轻于高山区，南部和东部地区的霜冻危害轻于北部、西部地区[10]。王媛媛等分析了甘肃陇东地理因子与霜日的相互关系[11]，说明了霜冻日数与地理因子之间存在一定的关系（表2）。研究结果表明，初霜日和无霜期分别与纬度和海拔呈负相关，与经度成正相关，表明随纬度增加和海拔升高，初霜日提前，无霜期缩短，而随经度增加，初霜日推迟，无霜期增长。终霜日则与纬度和海拔呈正相关，与经度呈负相关，即随纬度增加和海拔升高，终霜日推迟，而随经度增加，终霜日提前。

从局部环境来看，冷空气容易沉积到低洼地带，低洼地带更易遭受霜冻，因此在相同的天气条件之下，低洼地带发生霜冻的可能性及危害性要比高岗地大得多。此外，迎风坡和背风坡、林内和林外等环境条件对植物霜冻害的发生也有一定影响。

2.2 时间分布特征

一般来说，甘肃北部、西部及高山区早霜冻出现得越早，晚霜冻出现越迟且温度越低，所造成的霜冻灾害越重。王生林等[10]对甘肃省早霜冻日、晚霜冻日和无霜期进行了统计：甘肃省秋季早霜冻开始出现的时间是西部、北部早，南部迟，甘南高原和高山早，河谷、川坝、盆地迟。甘南高原和祁连山区是甘肃省早霜冻出现最早的地区，平均出现于8月中下旬。陇南地区是早霜冻出现最晚的地区，平均在11月出现。晚霜冻终止时间正好与早霜冻开始出现时间相反，即南部早，北部、西部迟，河谷、川坝、盆地早，甘南草原和高山迟。陇南是甘肃省晚霜冻终止最早的地区，大约在4月。甘南高原和祁连山区是甘肃省晚霜冻终止最迟的地区，平均在7月（表3）。

3 霜冻防御措施

霜冻的发生必须包含2个条件：一是内在因素，即植物对霜冻的抗御能力，农作物因种类不同，对低温的反应差异很大；二是诱导外因，即外界低温达到一定的强度，植物体温降到0 ℃以下。此外，霜冻的发生还与土壤温度、前期温度、前期的水分供应状况和管理措施等有关[12]。针对霜冻的发生与危害特点，可采取以下措施来预防[10]。

3.1 合理布局农作物，培育抗寒品种

因地因时制宜，对农作物种类和品种进行合理安排与布局，在霜冻灾害多发区应选育推广耐低温抗霜冻能力较强的品种，经济有效地防御霜冻灾害，减少作物受霜冻的风险，减轻霜冻灾害损失。

3.2 推广保温技术，促进山地暖层经济林果业的发展

研究表明，浅山逆温暖层具有气候资源优势，在寒潮入侵影响下，与河谷川坝相比，其最低气温可高0.6～3.6 ℃，因此应当在此区域大力发展经济林果。同时，推广应用地膜覆盖栽培技术，达到增温保湿、补偿热量、提高土温、调节水分、促进土壤熟化的效果，从而保证作物适时早播，促进作物生长发育提前，提高增产效益。

3.3 适时早播，延长农作物生长期

掌握适时早播，充分利用前期光热水资源，促进作物生长发育期提前，并延长作物生长期，使作物提前成熟，以避开早霜冻灾害，提高农作物产量和品质。

3.4 改善农田小气候，减轻霜冻灾害

采用不同的农业技术措施，改善农田小气候环境，提高植株表面温度，减轻霜冻危害，如风速小、逆温强、空气湿度较大情况下，燃烧发烟物质，人工制造烟雾；采用芦苇、稻草、蒿杆、树枝等作为风障挡风；采用地膜、麦草、泥盆、泥罐、瓦片、纸帽等各种覆盖物进行覆盖；在农田周围设置农田防护林网；有灌溉条件的地区实行灌水或者喷灌等[13-14]。

3.5 采用抗菌素防霜冻

植物表面有具结冰活性的细菌附生，当温度为-5～-2 ℃时，形成冰核，使植物发生结冰而受害。因此，根据此机理，充分利用噬菌体的抑制作用，便可以增强植物对低温的耐受能力，起到防御霜冻的作用。

3.6 加强霜冻灾害监测预报

加强气象部门霜冻预报服务和监测，加强对霜冻灾害的科学研究，建立霜冻灾害预警系统，及时准确地提供霜冻预报服务和监测信息，为各级领导和农业生产部门防灾减灾提供决策的依据，以便于组织防灾抗灾工作。

4 参考文献

[1] 沈能展，梁荣欣，赵秀兰，等.哈尔滨地区初、终霜冻日分布特点的研究[J].东北农业大学学报，2000，31（2）：129-136.

[2] 林良勋，薛登智，梁健，等.近二十年广东的霜冻气候特征及其变化特征[J].广东气象，2000（4）：7-9.

[3] 吴国兴，高安宁，陈业国.广西异常霜冻天气过程特征指数研究[J].广西科学，2003，10（1）：72-74，80.

[4] 马柱国.中国北方地区霜冻日的变化与区域曾暖相互关系[J].地理学报，2003，58（Z1）：31-37.

[5] 唐晶，张文煜，赵光平，等.宁夏近44a霜冻的气候变化特征[J].干旱气象，2007，25（3）：39-43.

[6] 陈少勇，孙秉强.白银市霜冻气候变化及对农业生产的影响[J].甘肃科学学报，2006，18（4）：46-49.

[7] 杜亮亮，陈晓燕，杨德堡，等.近40年甘肃河东地区大范围霜冻变化特征[J].安徽农业科学，2012，40（4）：2286-2288.

[8] 沈修美.霜冻形成及其对农作物的影响分析[J].中国农业信息，2013（3）：127-128.

[9] 尹宪志.人工防霜冻技术研究[M].北京：气象出版社，2014.

[10] 王生林，余优森.甘肃农业霜冻灾害及其防御对策研究[J].甘肃农业大学学报，2001，36（2）：226-231.

[11] 王媛媛，张勃.1971年至2010年陇东地区霜冻与积温变化特征[J].资源科学，2012，34（11）：2181-2188.

[12] 张建军，刘艳红，李晶晶.北方春霜冻的危害及防御[J].中国农业信息，2009（7）：24-25.

[13] 张养才，何维勋.中国农业气象灾害概论[M].北京：气象出版社，1991（4）：272-274.

[14] 陈纯枢，冯秀藻.中国农业百科全书（农业气象卷）[M].北京：农业出版社，1986：272-274.