近60年青海省东部农业区霜冻特征分析及其影响

赵海玲 杨璐 赵全宁

摘要 根据青海省东部农业区1961—2020年日最低气温资料，对青海省东部农业区的霜冻变化特征和对主要农作物的影响进行分析。结果表明：近60年来青海省东部农业区平均初霜日出现在9月9日—10月21日，平均终霜日出现在4月9日—5月27日，平均无霜期为105～194 d，平均霜冻日数为140～199 d。大部分地区初霜日推迟、终霜日提前、无霜期延长、霜冻日数减少，20世纪70年代与21世纪初最明显。气候变暖影响到初、终霜冻日数的明显变化，早霜冻对农作物的影响不大，晚霜冻的出现会对处于苗期的作物产生危害。

关键词 青海省东部农业区；霜冻；强度；农作物

中图分类号：P426 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）09–0-03

霜冻是一种重要的农业气象灾害。霜冻是指在农作物生长季节里，日最低气温下降到0 ℃以下，使植株体内水分形成冰晶，造成农作物受害，甚至死亡的短时间低温灾害。从根本上来说，农作物受到霜冻灾害影响，植株的新陈代谢功能被破坏。因此，晚霜冻使农作物过早地停止生长，降低农作物产量和品质，而早霜冻会使作物幼苗等受害[1]。霜冻温度可以用叶面温度、地面温度及气温衡量。但实际应用中难以获取叶面温度，所以通常使用地面0 cm处日最低温度0 ℃和日最低气温0 ℃作为阈值，低于这些阈值温度判断为霜冻灾害发生[2-4]。

青海省东部农业区是全省两大主要农业种植区之一，该地区土壤相对肥沃，气候温和，光、热条件好，是青海省的主要农业生产地。霜冻作为青海省东部农业区春、秋季主要农业灾害之一，霜冻灾害影响重、频率高，严重影响了作物生长季热量资源的充分利用，限制了农业生产发展[5]。分析青海省东部农业区霜冻气候特征，对做好霜冻预报和服务工作、防御霜冻灾害、作物增产增收具有重要现实意义。因此，分析该地区霜冻的基本特征、时间特征、强度变化等，为有效防御霜冻灾害提供科学依据。

1 资料与方法

以日最低气温≤0 ℃作为霜冻指标，初霜日至翌年终霜日期间日最低气温≤0 ℃的日数为霜冻日数，终霜日至初霜日的持续日数为无霜期。利用1961—2020年青海省东部农业区民和、乐都、湟中、湟源、平安、互助、大通、循化、化隆、尖扎、同仁、贵德和西宁13个地面气象站日最低气温资料统计初霜冻日期、终霜冻日期、无霜期长度，并计算其线性变化趋势。

2 结果与分析

2.1 霜冻指标的基本气候特征

对1961—2020年青海省东部农业

区霜冻指标分析表明（图1），青海省东部农业区平均初霜日出现在9月9—10月21日，自东南向西北提前，湟源出现最早、循化出现最晚，两者相差41 d。平均终霜日出现在4月9—5月27日，自西北向东南推迟，湟源最迟，民和最早。平均无霜期为105～194 d，自东南向西北递减，湟源最短，民和最长，两者相差89 d。平均霜冻日数为140～199 d，民和、循化的霜冻日数最短，化隆、湟源霜冻日数最长。

2.2 霜冻指标的变化趋势

2.2.1 年际变化 由近60年青海省东部农业区霜冻指标的气候倾向率分析（表1）结果可见，13站中大通、互助、湟源、湟中的初霜日有极显著的推迟趋势（P＜0.01），贵德、同仁、尖扎初霜日有较为显著的推迟趋势（P＜0.05）。13站中大通、互助、湟源、湟中、贵德、化隆、同仁、循化的终霜日有极显著的提前趋势（P＜0.01）。由此导致此8站的无霜期均有极显著的延长趋势（P＜0.01），其中湟源增幅最大，为12.213 d/10年。除西宁外，其余台站霜冻日数均呈显著的减少趋势，减幅达2.698～7.269 d/10年（P＜0.05），其中互助的減幅最大，为7.269 d/10年。可见，近60年（1961—2020）青海省东部农业区大部分站点具有初霜日推迟、终霜日提早、无霜期延长、霜冻日数减少的趋势。

2.2.2 年代际变化 从图2a可知， 20世纪60年代大通、湟源、化隆、乐都初霜日推迟1～28 d；其余台站提前3～29 d，其中互助最明显。20世纪70年代，东部农业区初霜日推迟2～28 d。20世纪80年代同仁、贵德、化隆初霜日提前2～8 d，尖扎无变化，其余台站推迟3～23 d。20世纪90年代，民和、贵德初霜日分别推迟4、6 d，大通无变化，其余台站提前。21世纪初，除化隆初霜日无明显变化，民和提前3 d外，其余台站均推迟5～37 d。21世纪10年代，大通、湟中、平安、乐都、民和、同仁站初霜日提前1～14 d，湟源、西宁、互助、贵德、尖扎、化隆、循化推迟3～8 d。

从图2b可知，20世纪60年代，互助、化隆、湟源、湟中、尖扎、民和、循化终霜日推迟，大通、贵德、西宁、尖扎、乐都提前。20世纪70年代，除贵德、化隆、湟中、民和终霜日推迟外，其余台站均提前，大通最明显，为24 d。20世纪80年代，除贵德、互助、化隆、湟源、尖扎、同仁、循化终霜日推迟外，其余台站均提前。20世纪90年代，除互助、化隆终霜日推迟外，其余台站均提前，其中湟中最明显，为32 d。21世纪初，民和、平安终霜日无明显变化，乐都、同仁分别推迟2、7 d外，其余台站均提前。21世纪10年代，大通、贵德、互助、化隆、湟中、平安、同仁终霜日推迟1～11 d，湟源、西宁、乐都、民和、尖扎、循化终霜日提早4～34 d。

从图2c可知，20世纪60年代，互助、湟源、湟中、尖扎、循化无霜期日数减少11～35 d，其余台站无霜期日数延长12～34 d。20世纪70年代，除贵德、民和外，其余台站无霜期延长8～53 d。20世纪80年代，除化隆、循化、贵德、尖扎、同仁无霜期天数减少外，其余台站无霜期延长9～25 d。20世纪90年代，除互助、化隆外，其余台站无霜期均延长10～30 d。21世纪初，除民和外，其余台站无霜期延长2～54 d，其中湟源最明显，为54 d。10年代，大通、湟中、平安、同仁无霜期减少8～24 d，互助、化隆无明显变化，其余台站延长2～34 d。

從图2d可知，20世纪60～70年代，除大通、互助、化隆、湟中的霜冻日数减少外，其余台站均增加。20世纪80年代至21世纪初，东部农业区的霜冻日数均减少。21世纪10年代，大通、互助、化隆、湟源、湟中的霜冻日数增加，其余台站的霜冻日数均减少。

总之，20世纪70年代与21世纪00年代初霜日推迟，终霜日提前、无霜期延长、霜冻日数减少的特征最明显。20世纪60年代与21世纪10年代表现为初霜日无明显变化，终霜日提前，导致无霜期长，霜冻日数少。20世纪80年代初、终霜日均有不同程度推迟，导致无霜期长，霜冻日数少。而20世纪90年代由于初、终霜日不同程度提前导致无霜期长，霜冻日数少。

2.3 霜冻对农作物的影响

气候变暖会影响初、终霜冻日和无霜期的变化，陈芳等[6]通过研究表明自20世纪气候变暖后，青海大部分地区春霜冻提前，秋霜冻推迟，年平均无霜期延长，并且霜冻初日推迟、终日提前的年际变化特征在东部农业区最显著。这与本研究结论一致，20世纪80年代后，初霜日明显推迟，终霜日提前，无霜期延长，为农业生产提供了更好的基础条件，作物生长期延长、气温升高，早霜冻的危害减轻，对调整农业品种布局、稳定农业产量和改进种植结构十分有利。4—6月是青海省东部农业区主要农作物春小麦播种、出苗、分蘖、拔节的生长期，尤其是5月，极易受到较为严重的晚霜冻危害。民和、乐都、尖扎、循化、贵德一带早霜冻出现时，作物基本已收割完成，因此早霜冻对农作物的影响不大。而互助、大通、化隆等地早霜冻出现较早时也会对春小麦、青稞等作物的灌浆—乳熟期造成危害，导致作物减产。

3 结论

（1）青海省东部农业区平均初霜日出现在9月9—10月21日，平均终霜日出现在4月9—5月27日，平均无霜期为105～194 d，平均霜冻日数为140～199 d。

（2）近60年青海省东部农业区除西宁站外，其余站点具有初霜日推迟、终霜日提前、无霜期延长、霜冻日数减少的趋势。

（3）20世纪70年代与21世纪初大部分地区初霜日推迟，终霜日提早、无霜期延长和霜冻日数减少的特征最明显。

（4）气候变暖影响到初、终霜冻日和无霜期的变化，应合理调整作物、品种布局，加强农业气象监测、预测，及时掌握气候变化的信息，加快农业种植结构的调整，缩短农业对气候变化的适应时间。

参考文献

[1] 佟金鹤.气候变化条件下农业低温灾害特征分析[D].北京：中国农业科学院， 2016.

[2] 潘淑坤，张明军，汪宝龙，等.1960—2011年新疆初终霜日及无霜期的变化特征[J].干旱区研究，2013，30（4）：735-742.

[3] 程瑛，吴晶，李红，等.1961—2017年甘肃省霜冻演变特征及其对农业的影响[J].自然灾害学报，2019，28（6）：37-46.

[4] 张波，于飞，吴战平，等.贵州霜冻气候变化特征[J].浙江农业学报，2020，32（4）： 685-695.

[5] 何生录，梅朵.环青海湖地区生长季霜冻特征及其对农牧业影响[J].青海草业，2020，29（4）：34-37，50.

[6] 陈芳，汪青春，殷万秀.青海省近45年霜冻变化特征及其对主要作物的影响[J].气象科技，2009，37（1）：35-41.

Analysis of Frost Characteristics and Its Impact in the Agricultural Region of Eastern Qinghai Province in the Last 60 Years

Zhao Hai-ling et al（Key Laboratory of Disaster Prevention and Reduction in Qinghai Province， Xining， Qinghai 810001）

Abstract According to the daily minimum temperature data in the eastern agricultural region of Qinghai Province from 1961 to 2020， the characteristics of frost change and the impact on major crops in the eastern agricultural area of Qinghai Province were analyzed. The results showed that the average initial frost day in the eastern agricultural region of Qinghai Province occurred from September 9 th to October 21st， and the average final frost day occurred from April 9th to May 27 th. The average frost-free period was 105～194 days， and the average frost day was 140～199 days. In most regions， the initial frost day is delayed， the final frost day was advanced， the frost-free period was extended， and the frost days were reduced， with the most obvious in the 1970 s and early 21st century.Climate warming affects the obvious changes of the initial and final frost days， the impact of initial frost on crops was generally small， and the impact of final frost will cause harm to crops at the seedling stage.

Key words Eastern Agricultural Region of Qinghai Province; Frost; Strength; Crops