塔城盆地霜冻灾害分析及防御

塔城盆地霜冻灾害分析及防御

摘要：根据1960-2010年新疆塔城地盆地4个气象观测站相关要素资料的统计分析，研究了初、终霜冻和无霜期的特征及年际变化趋势，找出霜冻出现的气候特征，并提出防御霜冻危害的措施.以避免或减轻霜冻给农作物生长带来的影响或损失。结果表明：塔城盆地自东向西随地势的升高终霜冻结束时间逐渐提前，初霜冻开始时间逐渐推迟，无霜期逐渐延长；塔城盆地虽然终霜冻出现的频率明显低于初霜冻，但终霜冻对农作物的影响较初霜冻大的多。

关键词：塔城盆地初、终霜冻变化特征

中图分类号：p426 文献标识码：a 文章编号：1674-098x（2012）09（c）-0156-02

塔城盆地位于新疆维吾尔自治区的西北部欧亚大陆腹地，属于中温带干旱和半干旱气候区，也是地区灾害性天气的多发区域。据历史资料统计，盆地主要气象灾害按发生频次的多少排列为：风灾（包括大风、沙尘天气等）、冰雹、干旱、雪灾（包括白、黑雪灾和暴风雪）、寒潮、霜冻（白霜、黑霜）、洪灾（包括暴雨和融雪）、雷击等，气象灾害发生的总次数为：1191.0次。其中，霜冻出现的总次数为：137次，仅占气象灾害发生总次数的11.5%。但却对农作物生长、品质和产量有着很大的影响。霜冻通常是指在一年的温暖（秋或春季）季节里，即作物生长旺盛末期或生长初期，土壤和植物表面的温度下降到足以引起植物受伤害甚至死亡的短时间低温冻害[1]。表现为在地面温度骤然降到0℃以下，且已低于作物所能

承受的最低温度时，造成作物植株体细胞脱水结冰，茎叶受冻发黑坏死。是危害北疆地区农业生产的重要灾害性天气之一。塔城盆地受其影响的农作物主要是玉米、小麦、甜菜和油菜等，其中玉米是塔城盆地的主要粮食作物，在塔农经济中占有相当重要的地位。据不完全统计：塔城盆地粮食作物共约126万亩，其中，玉米约47万亩，占盆地粮食作物总面积的37%。2009年4月中、下旬至5月上旬冷空气活动频繁，为了避开晚霜的侵害盆地玉米普遍播种较晚，加上一部分播种较早的玉米出苗后因受到冻害后又重播，使得塔城盆地玉米减产严重，并有三分之一以上的玉米未能成熟而绝收。本文通过对塔城盆地霜冻灾害的分析研究，找出其规律、强度和分布情况，为本地粮食生产防霜减灾提供科学的依据和有效的防御信息。

1 选用的资料和气象因子

选用塔城盆地三县一市1960-2010年间的相关气象资料，以一年中，发生在春季的最后一次霜冻为终霜冻（晚霜冻），发生在秋季的第一次霜冻为初霜冻（早霜冻）；从终霜冻以后到初霜冻之前这一时段的日数称为无霜期，即为农作物生育期等因子，来讨论和研究霜冻出现的频率、年际变化以及地理分部情况。

2 塔城盆地霜冻形成、分布及年际变化

2.1 霜冻的形成及分类

霜冻是对塔城盆地农作物危害较大的自然灾害之一。霜冻按发生的季节可分为：秋霜冻和春霜冻，即秋季的第一次霜冻和春季的最

后一次霜冻，气象上又称为初霜冻和终霜冻。按形成的原因又可分为以下三种：

平流霜冻——多是由于北方冷空气侵入而引起的，常见于早春和晚秋。其主要特点是：风力较大，乱流交换强，气温和地温的温差较小，只有最低气温反映明显，因此小气候差异反映微弱；但在一天中任何时间内都可以出现，影响范围广，持续时间也较长，往往可造成区域性灾害。由于通常平流霜冻发生时风力强劲，故又叫做“风霜”，这种“风霜”塔城盆地出现较少。

辐射霜冻——主要是由于下垫面辐射降温，主要是夜间辐射冷却，使地表或植物表面降温而引起的。因此这种霜冻大多发生在晴朗无风或微风的夜间至清晨，又被称为“静霜”或“晴霜”。这种霜冻发生时，天气晴朗，风力较小，形成的强降温，气温与地温的温差较大，不仅气地温差明显，最低地面温度也反映明显。但持续时间较短，通常是2～4h，因此，在同样的条件下，低洼地带的冻害更为严重。

平流辐射霜冻——则是由于平流降温和辐射冷却，这两种气象条件共同作用下降温而发生的霜冻，又称为“混合霜冻”。这种霜冻首先是由于强冷空气入侵，伴随风雨，使气温急降，风停后晴朗的夜间又有强烈的辐射冷却，使地面大量失热而形成了霜冻，又称为综合性霜冻。这种霜冻出现时，常常会造成作物的整株死亡或颗粒不收，这也是塔城盆地最常见的，且对农作物危害最严重的霜冻类型。

2.2 塔城盆地霜冻特征

据资料统计，塔城盆地年平均初霜期在9月中旬至10月上旬，年平均终霜期在4月中旬至5月上旬，年平均无霜期为140～175d 左右。塔城盆地历年初、终霜冻发生的频率如图1～2：初霜冻发生的最高频率为41%，出现在9月下旬；终霜冻最高为27%，出现在4月下旬。（见图1，图2）

由于塔城盆地春、秋季冷空气活动频繁，造成每年终、初霜冻出现的时间差异很大，加上各种农作物生长的时段有不同，因此，遭受霜冻危害的概率和程度也不同。根据塔城盆地农业生产一年一熟制的情况来看，虽然终霜冻出现的频率明显低于初霜冻，但对农作物的影响更大。原因是大多数农作物如：玉米、油菜等，在出苗期间对温度条件的变化极为敏感，当此期间冷空气活动频繁，并有霜冻出现时，已出苗或已顶膜的作物均易受到冻害，造成严重的缺苗、断垄等情况，往往这样的年份都要进行大面积重播和补种。这样不仅每亩成本会增加，而且由于晚播、晚发，还会严重影响作物的产量和品级，因此，盆地内终霜冻比初霜冻的危害要大。

2.3 塔城盆地霜冻的年际变化

从塔城盆地三县一市初、终霜年迹变化曲线图中可以看出，塔城盆地每年的霜冻天气与寒潮有着密切的关系，往往是9-10月出现的第一次寒潮导致了该年度的初霜冻，而4-5月发生的最末一次寒潮造成了终霜冻。

如图3所示：塔城盆地初霜出现的历年平均日期在9月28日前

后，最早8月25日出现在1978年，最晚11月9日出现在1997年，而初霜冻的高发期在9月下旬；终霜出现的历年平均日期在4月30日前后，最早3月20日出现在1997年，最晚6月8日出现在1969年，而终霜冻的高发期在4月下旬。

天气条件的差异也是造成初终霜期年际变化的重要因素，对农作物危害较大的是平均终霜日之后出现的晚终霜和平均初霜日之前

出现的早初霜，据统计，此类初、终霜约有80%以上都出现在一次强冷空气入侵之后，因此准确预测强冷空气入侵的时间和强度，对于预防霜冻具有非常重要的意义。

3 塔城盆地初、终霜冻受地形的影响及分布

霜冻的发生及其强度与天气条件、土壤、植被和地形有着很大的关系，其中以地形的影响最为突出[2]。主要特点：一是随纬度的升高，霜冻出现的次数明显减少。如塔城盆地年平均霜冻出现次数最多的是塔城市及额敏县一带，其霜冻出现次数分别占霜冻总次数的34%和33%；其次是裕民县占19%；最少是托里县，仅占13%。二是地形越闭塞，如：较闭塞的盆地、洼地，则空气越难以流通，冷空气无法流出，则容易出现霜冻，且霜冻产生的冻害也因迎风坡降温较快而更严重；而且斜坡的面积越大，谷地霜冻的强度就越大，出现次数也越多，受灾也越重。

在我国霜冻发生的时间与纬度及海拔也有一定的关系。一般纬度越高即越靠北部初霜冻日来临越早，终霜冻日结束得越晚，纬度低则相反。塔城盆地地处新疆北部高纬地区，总的来看霜冻出现符合