小二沟地区初、终霜日及无霜期特征变化分析
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摘 要：利用小二沟1957—2010年的初、终霜日及无霜期资料，采用气候统计学方法，对小二沟地区初、终霜日气候特征及其气候变化进行分析。结果表明：20世纪80年代以来，小二沟地区初霜日平均为9月9日，终霜日平均为5月26日，无霜期平均为104 d。小二沟地区终霜日有所提前，初霜日变化不明显。无霜期延长主要是该地区温度升高引起的，其中月平均最低气温和平均最低地面温度的贡献较其他温度项大。研究霜期的变化特征旨在为农牧业生产和布局提供参考。
关键词：初霜日;终霜日;无霜期;异常分析;绝对变率
文章编号：1004-7026（2020）18-0098-02 中国图书分类号：S425 文献标志码：A
霜冻是指在植物生长季节中，因土壤表面和植株温度降至0 ℃或以下引起的植物冻害。霜冻多发生在春秋季节，是非常普遍的农业气象灾害。秋季第一次出现的霜冻称初霜冻，其发生越早，对作物危害越大。春季最后1次出现的霜冻称终霜冻，其发生越晚，作物抗寒能力越弱，对作物危害越大。
终霜冻至初霜冻之间的日期为无霜期。当温度低于0 ℃时，大多数作物就会遭受霜冻，若初霜日提前或终霜日推迟，农作物遭受霜冻危害，将不能正常发育，影响作物产量。因此，分析初、终霜日及无霜期的气候变化特征对农牧业经济发展尤为重要。分析了小二沟地区1957—2010年初、终霜日及无霜期的分布规律和变化趋势，为农牧业生产提供参考。
1 资料来源及方法
利用小二沟地区1957—2010年初、终霜日及无霜期资料，用统计、线性倾向估计法、5 a滑动平均法（气候波动是造成霜期变化的重要因素，为了显示霜期的气候波动，用5 a滑动平均法滤去时间尺度较短的变化趋势），分析小二沟近53 a的初、终霜日及无霜期变化趋势。小二沟初霜日平均出现在9月9日，最早可提前到8月21日，会造成晚播种作物减产;终霜日平均出现在5月26日，最晚可推迟至6月8日，可造成喜温类作物受冻。
2 霜冻危害分区
衡量一个地区霜冻危害程度的大小，可用霜冻指数表示。计算公式为：K=100（A-B）/A。K为霜冻指数，A为日平均气温≥10 ℃的生长期日数，B 为一个地区的无霜期。
霜冻危害有不同的标准。微霜冻区K为1～10：生长期内霜冻发生的可能性小，大部分作物能正常成熟，但晚熟作物有时遇到秋霜冻危害，成熟不好。轻霜冻区K为10～20：生长期内霜冻发生的可能性约为10%～20%，春秋均会发生不同程度的霜冻，高粱等作物常出现部分成熟情况差的现象。重霜冻区K为20～40：生长期内霜冻发生的可能性较大，霜冻可减产20%～30%，豆类、瓜类等常被毁种，个别年份春小麦也会受霜冻危害。分析霜冻指数可预防小二沟大豆等农作物受霜冻影响，避免大豆等农作物因霜冻减产。严重霜冻区K为40～60：生长期内气温极不稳定，霜冻危害时有发生，春小麦常受低温影响，导致灌浆效果差，籽粒不饱满，空壳率高，瓜、菜受霜冻威胁也很大。
分析小二沟1961—2010年的霜冻指数可知，平均霜冻指数为8.9。小二沟属于微霜冻地区，生长期内发生霜冻的可能性小，大部分作物能正常成熟，晚熟的作物可能受到秋霜冻的影响，成熟情况差。1976年为偏冷年，无霜期为异常偏少年，年霜冻指数最大，为34，达到重霜冻的标准。1982年为无霜期显著偏少年，霜冻指数为22，因霜冻减产20%～30%左右，大豆类植物常毁种。1996年为无霜期偏少年，霜冻指数为21。根据5 a滑动平均曲线可以看出，20世纪70年代中后期至80年代初霜冻指数有明显波动，霜冻指数超过1961—2019年的平均值，20世纪90年代后期的霜冻指数呈平稳变化趋势。近些年，小二沟地区无重霜冻发生。分析霜冻指数对预防一个地区的霜冻危害有一定积极作用，便于农民种植农作物。
2007年和2008年为无霜期异常偏多年，1976年为异常偏少年，1983年和2010年为显著偏多年，1982年为显著偏少年，1963年、1984年、1993年为偏多年，1969年、1978年、1996年、2003年为偏少年。从无霜期异常可判断霜日在同一年的变化程度。从温度异常年的变化分析1976年为偏冷年，这1年为无霜期异常偏少年，霜冻指数为34，达到了重霜期的标准，无霜期为82 d的保证率为80%，2 a一遇90 d，5 a一遇111 d，10 a一遇128 d。
3 初终霜日的统计特征
小二沟初霜日的绝对变率（5.6/d）小于终霜日的绝对变率（6.4/d），这表明初霜日较终霜日稳定，年际差异相对较小，终霜日年际差异较大，稳定性差，对喜温类作物的苗期生长不利。小二沟初终霜日提前的概率为19.6%，推迟的概率为35.2%，这说明小二沟受终霜危害的概率大于初霜危害的概率。
4 年、月霜日数变化特征
月霜日数最多的月份出现在1月份，共有26.8 d，7月份无霜，月平均霜日为16.7 d，1—4月、10—12月的霜日高于月平均霜日，其他月低于月平均霜日。从1957—2019年霜年总日数曲线图可以看出，霜年总日数变化趋势波动下降，下降倾向率为-0.45 d/10 a，平均年霜日数为194 d;最多为223 d，出现在1989年;其次为216 d，出现在1987年。最少年霜日数为172 d，出现在1979年，其次为173 d，出現在1972年。1989年、1987年出现了波峰期，1972年、1979年出现了波谷期。20世纪60年代霜日数平均为203 d;20世纪70年代霜日数平均为189 d，比20世纪60年代少14 d;80年代霜日数平均为205 d，比20世纪70年代多16 d;20世纪90年代霜日数平均为199 d，比20世纪80年代少6 d。2000—2010年霜日数平均为189 d，比20世纪90年代少10 d。除2000—2010年为减少趋势，其他各年代均呈增多趋势，特别是20世纪80年代增长速度最快。 5 无霜期变化特征
由数据统计分析可知，小二沟地区62 a的平均无霜期为104 d，最长无霜期为131 d，出现在2007年，最短无霜期为75 d，出现在1976年，日极差为29 d。无霜期呈缓慢上升趋势，上升倾向率为1.6 d/10 a，无霜期逐渐变长。这与初霜日线性倾向呈微弱上升（日期推后）和终霜日线性倾向呈微弱下降（日期提前）趋势一致，无霜期序列绝对变率为7.5 d。
小二沟地区53 a平均无霜期为104 d，最长无霜期为131 d，最短无霜期为75 d，差值为29 d。无霜期随初终霜日的变化而变化。因小二沟地区的初终霜日变化幅度较小，无霜期变化趋于平稳，缓慢变长。由5 a滑动平均曲线可以看出，20世纪50年代后期无霜期时间长、波动大，1959年无霜期为120 d，达到最大值。20世纪60年代呈下降趋势，1965年无霜期时间最短，为93 d，20世纪70年代初期的无霜期缓慢延长。20世纪70年代中后期至80年代初期无霜期普遍小于平均值，20世纪70年代无霜期变化较大，1976年无霜期为75 d，1971年无霜期为108 d，出现先增长后缩短的变化。20世纪80年代至90年代的无霜期缓慢变长，长短变化波动不大，围绕平均值上下波动。2001—2010年的无霜期虽有细微缩短，但从5 a滑动平均线性倾向可以看出，无霜期逐渐变长，这与初霜日线性倾向呈微弱上升和终霜日线性倾向呈微弱下降趋势一致。从无霜期日数距平图可以看出：20世纪70年代无霜期日数偏少，为负距平，其他年代正距平和负距平交替出现，表明无霜期日数变化不稳定。20世纪80年代出现最大正距平，出现了历史最多日数，20世纪70年代出现最大负距平，出现了历史最小日数。无霜期是82 d的保证率为80%，2 a一遇90 d，5 a一遇111 d，10 a一遇128 d，20 a一遇为147 d（研究期内没有达到标准）。
从气候资源利用角度分析，无霜期越长，热量资源越丰富，越有利于作物生长。无霜期的变化范围越大，热量资源的稳定性越差，可利用的程度受到的限制也越大。从防御灾害的角度分析，无霜期变化越不稳定，农业生产躲避霜冻的难度越大，遭灾的危险性越高。小二沟地区无霜期相对比较稳定，且线性倾向呈明显上升趋势，即无霜期逐渐变长，这将促使热量资源趋于稳定，有利于农业生产。同时，无霜期变长有利于增加干物质积累，进而提高农产品产量。
6 结论
（1）1957—2010年，小二沟地区初霜日线性倾向呈微弱上升趋势，历年平均日为9月9日，终霜日线性倾向呈微弱下降趋势，历年平均日为5月26日。
（2）分析小二沟1961—2019年的霜冻指数可知，平均霜冻指数为8.9，小二溝属于微霜冻地区，生长期内发生霜冻的可能性小，大部分作物能正常成熟，晚熟的作物可能受到秋霜冻的影响，成熟情况较差。
（3）初霜日5 a滑动平均曲线显示，20世纪60年代小二沟地区初霜日呈下降趋势，70年代初期呈平缓上升趋势，20世纪70年代后期呈波动下降趋势，20世纪80年代呈波动上升趋势，20世纪90年代初期呈平稳上升趋势，20世纪90年代中后期呈平稳下降趋势，但不明显，后期平缓上升。21世纪初呈先降后升的趋势，初霜日整体呈平稳上升的趋势，尤其是20世纪90年代后期至21世纪初，趋势线均在平均线之上，说明初霜日在缓慢向后推迟，对作物生长有积极影响。
（4）无霜期呈现缓慢上升的趋势，上升倾向率为1.6 d/10 a，反映出无霜期在逐渐变长。这与初霜日线性倾向呈微弱上升（日期推后）和终霜日线性倾向呈微弱下降（日期提前）趋势一致。
（编辑：郭 颖）
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