冀中南极端天气对林果冻害的影响及防御对策

魏丽欣，张良玉*，王蓉蓉，李春强，王 欢

(1.河北省保定市气象局，河北 保定 071000；2.河北省气象科学研究所，河北 石家庄 050021；3.河北省徐水区气象局，河北 徐水 072550)

河北省属温带季风气候，适合林果种植。据统计，全省果树种植面积和年产量分别居全国第1位和第2位[1]。近年来，河北林果产业发展按照推进精准扶贫、服务供给侧结构改革要求，优化产业结构、加快科技创新，全面提升果品产业化经营水平。十三五规划也强调了水果特色产业发展重点，推进果园标准化建设，提高果品质量水平。随着全球气候变暖[2-3]，气象灾害频繁发生，果树抗寒能力变得越来越弱，春季低温冻害发生几率越来越高。李健等[4]研究了陕西果树花期低温冻害特征及防御对策；王琪珍等[5]研究了2009年冬莱芜果业低温霜冻灾害的成因及防御对策；李海燕等[6]对2000年以来库尔勒市果树冻害气象条件进行了综合分析。果树花期越提前，遭遇霜冻危害的可能性就越大[7]。2018年4月3～7日出现了极端寒潮降温天气，通过灾后实地踏勘果园，河北省中南部果树花期受灾较重，有的果园几乎绝收。本文研究了此次极端天气对林果生长季产生冻害的影响和防御对策，旨在为果树生产适应气候变化、提高果品的产量和品质提供科学依据，以及对现代果树生产防灾减灾、趋利避害提供参考[8]。

1 资料与方法

选取河北省顺平县和武安市气象站数据，分别代表河北省中南部林果生产地区的资料进行分析。历年同期选取1988～2017年的气象资料序列。气象要素包括：气温、降水、风速、地温、冻土等。物候花期、灾情及影响资料来源于河北农大专家、河北省气象科学研究所的实地调查。

运用数理统计方法分析逐旬、日、时的温度变化特征。利用Excel 2003软件制作24 h降温幅度差值线；利用持续低温指数分析冻害的程度[9]，持续低温指数=最低气温×最低温持续时间；对历年4月上旬的最低气温进行了线性气候倾向趋势分析。综合考虑冻害过程中各种气象环境因子的影响[10],结合实地调查，对比分析果树的受冻情况。

2 结果与分析

2.1 实况及灾情

2018年4月3～7日，正值果树开花的生长季节，河北省出现了大范围雨雪、大风寒潮极端天气，河北省中南部受灾较重。雨雪出现在4月4～5日，气温剧烈下降；6日出现大风，气温有所回升，7日又有所下降；中南部降水量均在10 mm以下；7～9级大风主要出现在4月3日和6日。据农情调查，4月9日至11日，河北省林业厅组织果树专家赴河北中南部调查雨雪寒潮降温天气的重灾区。调查中发现，河北中南部沿太行山部分地区梨、核桃、苹果、花椒等林果正处于开花期，均遭受了不同程度的冻害。受灾轻的新芽、花瓣冻伤；重的嫩芽、花器全部冻死，严重影响了正常开花授粉和坐果，造成严重减产甚至绝收。根据受冻情况，4月13日至18日，河北省部门联合开展了核桃低温冻害指标修订试验工作。表1为几种林果花期冻害的临界温度[11]。

表1 几种林果冻害的临界温度℃

2.2 温度对果树生长的影响

2.2.1 极端天气前期旬、积温变化与物候期的关系 由图1看出，中南部前期气温变化趋势基本一致，南部比中部地区各旬气温上升较快。中、南部地区旬距平最大值(5.6 ℃、7.4 ℃)均出现在3月下旬，3月下旬日最高气温分别为31.6 ℃、33.0 ℃。其中，2018年南部地区有7个旬气温偏高，其中2～3月有连续5个旬气温偏高1.2～7.4 ℃，温度异常偏高，反常的高温使果树迅速生长。许多研究表明，开花前一定时期内温度高则开花早[11]。气温距平最小值(-3.2 ℃、-1.9 ℃)出现在1月下旬，其次是2月上旬，温度偏低，有利于满足果树需冷量，锻炼果树越冬抗寒能力，提前解除休眠期。

图1 2018年1～3月旬气温距平的变化

花期的早晚与温度条件关系密切。由表2看出，2018年花期前≥0 ℃、≥3 ℃积温与历史同期对比，均偏多；与2017年同期对比，中部地区偏少。≥5 ℃积温比历年偏高，造成了果树花期提前。据调查，2018年果树花期比历年同期偏早2～4 d。由于河北省中南部终霜日在4月上中旬，此次极端天气正发生在4月上旬，花期的提前和春季变暖增加了果树冻害的风险。

2.2.2 4月上旬逐日温度变化 从图2、图3可以看出，中、南部地区各气温的变化趋势基本一致，日平均气温均在0 ℃以上，最低气温在4月4～7日期间波动较大。中、南部地区最高气温(30.7 ℃、34.1 ℃)均在4月2日达到顶峰；中部地区最低气温(-2.3 ℃)在7日达到最低点，其次是5日(0.2 ℃)。南部地区最低气温(-0.5 ℃)在5日达最低点，其次是7日(1.3 ℃)。晚霜冻致使果树花期受冻。果树休眠期解除后所遭遇的冻害，主要表现为花期冻害或冷害，其与果树的发育期和极端最低气温密切相关。当日最低气温≤0 ℃时，会发生低温冻害；≤-2 ℃时，会发生严重低温冻害。果树花期冻害在河北中南部沿太行山发生较多。

表2 2018年林果花前不同积温与历史同期积温距平对比℃·d

近年来，春季气温多变，特别是高低温出现异常，会对植物的正常生长发育有较明显的影响[12]，此次极端天气自4月3日冷空气逐渐侵入，气温稍有下降，4～5日出现雨雪天气，4～7日最高气温出现了低-高-低-高趋势，日最低气温出现高-低-高-低，趋势正好相反。气温日较差大，天气忽冷忽热，从24 h变温差值线看出，均在4日和7日下降幅度明显。次日白天气温升温快，又会加重果树的冻害。

图2 中部地区的气温日变化

图3 南部地区的气温日变化

由表3得出，中、南部地区在4月4日均达到了气象标准的寒潮降温天气。中、南部地区24 h降温幅度基本持平，48 h降温幅度较大。气温的骤降严重破坏了果树的生理规律[13]。强寒潮发生在春季，会造成大面积的农作物受冻，灾害程度会因冷空气入侵范围不同而有较大差异。

2.2.3 逐时温度、最低温度、最低温度持续时间的变化分析 由图4可知，中部地区≤0 ℃的温度出现在7日凌晨3：00～7：00，长达5 h。其中≤-2 ℃的温度达2 h；南部地区≤0 ℃的温度出现在5日凌晨2：00～8：00，长达7 h，但未出现≤-2 ℃的温度。据农情调查，中部地区的梨树正处于盛花期，南部地区的核桃和苹果、花椒正处于盛花期。春季开始果树的耐冷性逐渐减弱，开花至果实成熟前耐冷性最低。不同的果树花蕾期、开花期对冷冻的承受力各异，花期受冻会导致坐果率低、较多畸形果，降低果品的品质和产量。此次雨雪过后出现持续降温，处于盛花期的果树都受到了严重伤害。

图4 各地区的逐时温度变化对比

项目日最低气温/℃24 h降温幅度/℃48 h降温幅度/℃达标日期/(月/日)寒潮降温标准≤4.0>8.0>10.0/中部地区-2.38.015.94/4南部地区-0.58.122.34/4

不同地区的果树受冻程度不仅与最低温度有关，还与最低温度持续时间有关，最低温度与最低温度持续时间具有相乘的叠加效应。由表4可知，中部持续低温指数比南部低，据受冻情况的调查，中部比南部受冻程度严重。

表4 不同地区的最低气温及林果的受冻情况

2.2.4 历年4月上旬最低气温变化特征 由图5可知，历年4月上旬最低气温出现在1991年，达-3.5 ℃，最高出现在2014年，达6.7 ℃。最低气温呈明显的上升趋势[14]，上升速率为1.3 ℃/10 a,并通过了显著性检验。20世纪80～90年代最低气温偏低；21世纪以来上升趋势更加明显。2018年4月上旬最低气温在近20年出现了最低点。气候变暖，春季低温的出现极易发生冻害。

图5 历年4月上旬最低气温的变化趋势

2.3 降水、大风对林果生长的影响

4月4～5日出现了雨雪天气，中部降水量为0.7～7.5 mm，最大出现在平山；南部地区的降水量为1.8～5.0 mm，最大出现在内丘。在果树生长期，春季出现的低温冻害多表现为由冷平流引起的“平流霜冻”，俗称“风霜”[15]，常伴随强风和阴雨天气过程，雨雪天气增加了空气湿冷，果树花期在湿冷的环境里耐冷性弱，湿冷会加重冻害。据调查，有的雪堆积在花朵上，温度低，不易融化，对花朵有直接的伤害，冻害程度进一步加重。受害果树树冠上部受害较轻，下部较重，自上而下发展，迎风坡面和暴露的丘陵上部受害最重。

寒潮降温期间，4月3日和6日均出现7～9级大风天气。中部地区在6日0：00～20:00连续出现大风天气，最大风速为24.4 m/s；南部地区在6日8：00～20:00连续出现大风天气，最大风速为23.6 m/s。中部比南部地区的大风持续时间长，风速大，造成的冻害较严重。在果树开花期，遇到大风，还会影响昆虫活动、传粉。风不直接造成冷冻害，但在低温条件下会影响冷冻害的发生和发展。在低温强度相似的条件下，风速越大冻害越严重。

2.4 土壤环境对林果生长季的影响

在雨雪、大风天气之后，7日气温下降，中、南部地区地面温度下降到0 ℃以下。地面最低温度分别达到了-6.3～-6.6 ℃，部分县出现了浅层冻土。5 cm地温接近0 ℃，土壤温度较低，阻碍了根系吸收水分，并使根系呼吸速率降低，代谢减弱，生长缓慢，然后影响根系生长，从而影响果树的生长。

3 防御对策

3.1 冻害防御

提高防范意识[16]。北方春季寒潮天气频繁，不同地区程度差别较大，根据多年经验，对于可能造成灾害的强寒流要提高防患意识，不能存在侥幸心理，应多渠道获取气象台发布的预报、预警信息和针对强寒潮天气对果树影响的服务产品，及时采取防低温冻害的应对措施。

采取防御措施。每个果园应在树体加挂温度计，及时了解冻害的临界温度，并采取应对措施；冬春应加强水肥管理，增强树势，提高树体自身的防冻能力；花期灌水和喷水，延迟花期，土壤降温慢，预防冻害；树冠喷白，减少对太阳光能的吸收，延迟开花日期；降温夜间对果园进行熏烟提高果园温度，降低灾害的程度[17]；根据果树的受冻情况，考虑地形，对果树品种进行更新换代，选取抗冻性强的果树。

3.2 冻害补救

摘除残花冻枝，延迟疏花疏果：通过摘除受冻残花、剪除受冻树枝、喷施生长调节剂、推迟疏花疏果时间等措施减轻灾害损失。加强辅助授粉：对处于初花和盛花的果园，适时开展果园放蜂、人工辅助授粉。追肥促树势：加强果园肥水管理，通过地面和树上喷施相结合的方法补施肥料，利于树势恢复，促进树体生长和幼果发育。加强病虫监测防治：受冻果树抗逆能力差，易发生病虫害，应及时喷洒农药，加强病虫害综合监测防治。

4 结论

通过分析河北中南部春季极端天气变化特征和果树生长季物候期的关系，得出中部比南部地区受冻严重。针对实地调查冻害发生情况，影响冻害发生的因素存在交互和叠加效应。冻害程度是由多个因素相互作用。2018年春季极端天气对果树的主要影响因素包括最高气温、最低气温、持续低温指数、风速、降水量、地温、冻土等。具体表现如下。

(1)3月气温异常偏高，花前≥5 ℃积温均比历史偏高，气温持续偏高，2018年花期提前2～4 d，花期提前增加了果树冻害的风险。(2)4月上旬最低气温波动较大，降温剧烈，4月4～7日气温日较差大，天气忽冷忽热，加重了果树的冻害。(3)逐时温度分析得出，最低温度与最低温度持续时间具有相乘的叠加效应，计算值和实地灾情调查相吻合，中部地区的灾情偏重。(4)历年4月上旬最低气温呈上升趋势，气候变暖，2018年春季气温明显下降易发生冻害。(5)4月4～5日中南部地区的降水量均在10 mm以下，雨雪天气增加了空气湿冷，雪对花朵造成了直接的冻害；3日和6日出现了7～9级大风，中部大风持续时间较长，极大风速较大，影响了果树花期的授粉和坐果。7日地面温度最低下降到了0 ℃以下，部分县出现了浅层冻土，土壤的低温影响了果树根部的生长。

根据以上研究，果树在发生低温冻害时应采取必要的措施，减小冻害的损失。在气候变暖背景下，春季天气多变，需关注由于气温回升快、果树花期提前，遇到剧烈降温后易发冻害。