山西省阳泉市春播期气象要素变化及对农业生产的影响①

岳凯杰 马星芬 袁 杰 李润春

(山西省阳泉市气象局 山西阳泉 045000)

阳泉市地处黄土高原东缘，太行山中段西侧，地形复杂，雨热同季，属暖温带大陆性季风气候。以玉米、谷子、杂粮等大田作物为主，多数年份春季降水不能满足农作物的需求，固有“十年九旱”之说[1]。春耕春播是农业生产的重要时期，其气象条件适宜与否对粮食丰收起着重要作用。本文通过研究阳泉市春耕春播期气象要素变化特点，合理安排当地农业生产，对做好农业气象服务具有重要的指导意义。

1 资料和方法

利用阳泉市3个地面气象观测站1989～2018年近30 a春季逐日气象资料，通过滑动平均、距平统计等方法，对阳泉市春季4—5月春耕春播期气温、降水、地温、极端天气等气象要素进行了分析，了解其变化特征及对农业生产的影响。

2 春耕春播期气温变化及影响

2.1 平均气温变化特征

阳泉市市域面积较小，各站平均气温变化较一致。为便于分析，选取有代表性的平定气象站观测资料对阳泉市春播期气温变化趋势进行分析(图1)。阳泉市春播期平均气温变化具有年代际变化特点，20世纪90年代为波动上升期，21世纪前10 a平均气温有所下降，2010年以后平均气温进入明显回暖时段。

图1 平定站1989～2018年春播期气温距平

从月份看，4月年际变化剧烈，其中2010年4月异常，偏冷3.9 ℃，创4月平均气温历史极小值。5月气温呈现缓慢上升的特征。4～5月平均距平变化与4月较一致，说明4～5月距平主要是由4月份温度距平贡献的。近年来春播期4～5月平均最高气温上升速率明显小于平均最低气温的上升速率， 说明平均气温的升高主要是由最低温度升高造成的，并导致了气温日较差减小，最低气温回升有利于春耕春播的开展。

2.2 入春时间变化特征

按照气候季节划分规定，当滑动平均气温连续5 d≥10 ℃，则以其所对应的当年气温序列中第一个≥10 ℃的日期作为春季起始日。以阳泉市常年入春时间3月30日为0，以日为单位，晚于3月30日为正距平，早于3月30日为负距平，给出了阳泉市近30 a各年份入春时间日序，见图2。阳泉市南部平定站最早于3月15日入春，出现在2009年；北部盂县站最晚于4月30日入春，出现在2010年；这与2009年3月阳泉市中旬气温异常偏高和2010年4月气温异常偏低相一致。由30年平均入春时间看，盂县站平均入春时间为4月6日，南部平定站接近阳泉市常年均值3月30日。30年间阳泉市南部平定站入春时间均提前于北部盂县站，这主要与盂县站纬度偏北、海拔较高有关。从线性趋势看盂县站入春时间逐渐提前，且近几年盂县站入春时间正逐渐接近南部的平定站，说明受全球变暖影响，春季盂县气温变暖速度要较南部更为明显[2]。

图2 1989～2018年阳泉市入春时间日序(以3月31日为1)

2.3 地温变化特征

地温是指与各层土壤接触的温度[3]。5 cm地温稳定通过10 ℃(即5 cm地温5 d滑动平均≥10 ℃)的日期是决定阳泉市大田播种期的重要参考指标。对1989～2018年阳泉市5 cm地温资料进行计算，得到5 cm地温稳定通过10 ℃日期资料，阳泉市30 a平均5 cm地温稳定通过10 ℃出现在4月19日，与阳泉市春播平均开始于4月中下旬时间上较吻合。近年来随着气温变暖，地温回升明显，使得春季适宜播种期逐渐提前。

2.4 终霜冻及最低气温变化特征

终霜冻指春季最后一次出现霜冻的日期。对1989～2018年近30 a阳泉站终霜冻日期进行统计，并以阳泉站平均终霜冻日期3月30日为距平参照点，晚于为正距平，早于为负距平(图3)。可以看出阳泉站终霜冻日期越来越晚，特别是2003年以后，大多数年份偏晚。最晚出现在2010年4月28日，晚于阳泉春播开始时间，造成了阳泉2010年春播期推迟。终霜冻日期推后使得出苗作物更容易受到冻害影响，对农业生产造成不利影响。

由于春播期极端最低气温对春季播种和幼苗作物生长影响最大，通过统计1989～2018年近30 a阳泉市北部盂县站春播期4、5月份月最低气温，可以看出，2012年以来盂县站4、5月最低气温年际变化加大。4月份情况看，2016年为1.3 ℃，创30年最低气温极高值；2018年为-4.2 ℃，为2011年以来新低。5月份情况看，2014年为-0.3 ℃，创30 a最低气温极低值，2017年为6.8 ℃，为30年最低气温极高值。春播期气温偏高，易导致作物提前返青，当提前返青作物遭遇降温天气时，极易造成冻害；气温偏低，使得播种难以进行或造成出苗困难。

图3 1989～2018年阳泉站终霜冻时序(以3月31日为1)

3 春耕春播期降水变化及影响

3.1 降水变化特征

与气温相同，通过统计平定气象站1989～2018年4、5月降水资料与历史同期距平百分位(图4)。可以看出四月的降水年际变率较大，最小偏少近9成，出现在1992年；最大偏多2倍多，出现在2008年。近年来，4月份降水大多处于正距平，降水有逐渐增多的趋势；5月份降水具有年代际变化特征，20世纪90年代呈减少趋势，21世纪初有逐渐增多的趋势，2005年偏多近9成，为30年来最多，2006年5月以来降水呈先减少后增加的趋势。4～5月降水距平百分位与5月降水距平变化较一致，这主要是入春后，5月降水一般较4月明显增多，平均为4月降水的2倍多。

图4 平定站1989～2018年降水距平百分位

3.2 春旱

阳泉市春季“十年九旱”，易出现阶段性旱象。近30年有记录的较为严重的春播期干旱年份有1993、1995、1999、2000、2001和2011年。通过与平定站近30年春播期降水距平百分位对比可以看出，4月、5月持续降水偏少是造成春播期严重干旱的主要原因，特别是5月降水偏少对干旱影响更为明显。这主要是因为阳泉市春播大部分结束于4月底5月初，5月的降水多少，对作物出苗及生长影响更大。

3.3 春播第一场好雨

阳泉市春播期第一场好雨(春季4～5月日降水量≥10 mm的降水)，以阳泉历史平均出现日期4月20日为距平参考点，晚于为正距平，早于为负距平(图5)，1989～2018年有两年未出现春播期好雨，分别为1997和2000年；30 a首场好雨最早出现在2016年4月3日，最晚出现在1999年5月18日。从首场好雨出现时间看，30年间年际变化明显，从线性趋势看，整体有逐渐提前的趋势，对春播的开展有利。

图5 阳泉站1989～2018年首场好雨时序图(以4月20日为1)

4 春播期极端气候事件

4.1 低温霜冻

近年来受气候变暖影响，阳泉市春季气温回升迅速，经济林果等作物提前发芽或开花，但终霜冻日期推迟，使低温霜冻灾害发生频率明显增加，近年来主要的灾情有：2013年4月19日阳泉出现暴雪天气，降雪创历史同期降雪新高，气温下降明显，部分作物受冻。2014年5月3～5日，盂县出现降温天气，部分乡镇最低气温降到-2 ℃。果树、核桃、花椒等树木尤其是玉米作物遭受低温冷冻灾害，农作物受灾面积14 000 hm2，经济林木受灾面积约3 330 hm2。2016年5月12～13日盂县出现寒潮天气，13日盂县站最低气温3 ℃。2018年4月3～7日阳泉市出现寒潮、大风、雨雪天气，全市水果受灾802.93 hm2，中药材受灾约333.33 hm2等。

4.2 春季连阴雨

根据山西省气象业务规范，将日降雨≥0.0 mm，作为一个雨日。在4～5月中旬连阴雨日≥5 d，过程总降水量≥20 mm，5月下旬到6月中旬连阴雨日≥5 d，过程总降水量≥30 mm，定为一次连阴雨天气过程。根据1989～2018年4～5月降水资料统计分析，30年间，阳泉市共出现17次连阴雨天气，出现连阴雨最长日数为8 d，过程最大总降水量48.6 mm。连阴雨天气易导致玉米出苗慢，甚至霉烂；同时4月中下旬正值小麦开花授粉时期，如遇连阴雨天气对小麦授粉极为不利，易导致秕粒增多，同时阴雨寡照，光合作用弱，使作物生长变慢。

5 结束语

春播期4～5月阳泉市呈现出平均气温升高，入春时间提前，且在北部表现更为明显的特征。5 cm地温稳定通过10 ℃的时间提前，但极端低温天气增多，终霜冻日期推后，适宜播种期提前，但需防范低温冻害的不利影响。降水年际变化大，四月降水呈增多趋势，春旱时有发生，春播首场好雨时间有提前趋势，有利于春播的开展，但极端气候事件，寒潮、连阴雨等时有发生，且强度强，影响范围大，对农业生产有不利影响，整体而言，阳泉市近30年4～5月春播期气象要素变化对农业生产有利有弊。