黃驊大棚蔬菜主要氣象災害特征

劉金玉,孫愛良,董航宇

(1.南京信息工程大學公共管理學院,南京 210044; 2.滄州市氣象局,河北滄州 061001;3.黃驊市氣象局,河北黃驊 061100; 4.河北省氣象科學研究所,石家莊 050021)

黃驊大棚蔬菜主要氣象災害特征

劉金玉1,2,孫愛良3,董航宇4

(1.南京信息工程大學公共管理學院,南京 210044; 2.滄州市氣象局,河北滄州 061001;3.黃驊市氣象局,河北黃驊 061100; 4.河北省氣象科學研究所,石家莊 050021)

根據河北省黃驊市設施蔬菜種植物候期及管理特點,對1990—2012年23a間的大風、溫度、天氣現象等氣象資料進行統計分析,得出了影響黃驊市大棚蔬菜生產的大風、強降溫造成的凍害、大霧、連陰天、大雪等主要氣象災害的天氣特征,并對這些氣象災害的防御提出了合理性建議。

設施蔬菜;氣象災害;黃驊

黃驊市位于河北省東部,瀕臨渤海,屬于暖溫帶季風氣候區。隨著種植結構的調整和高效農業的快速發展,黃驊市近年來設施農業發展很快,共有各類溫室大棚、拱棚18000多座,年產各類瓜果、蔬菜12萬t,是京津地區重要的菜籃子供應地。在種植方面,春秋棚占85%以上,其他則相對較少,占15%左右。在大棚蔬菜種植過程中,大風、低溫冷害、寡照、大雪等各類氣象災害發生較多,每年都給設施大棚蔬菜生產造成較大損失。研究影響黃驊市設施大棚蔬菜生產的氣象災害的特征,在此基礎上提出防御措施,為促進當地設施農業發展提供參考和依據。

1 資料來源及研究方法

使用黃驊市國家基本氣象觀測站1990—2012年23a大風、強降溫、能見度、天氣現象等氣象資料,采用數理統計方法,對本市設施大棚蔬菜生長主要季節(10月至翌年3月)的氣象資料進行統計分析,得出影響黃驊市設施大棚蔬菜生產期間氣象災害的基本特征。并根據相應時段大棚蔬菜生產對氣象條件的要求,提出了相應的防御建議。

圖1 黃驊市1990—2012年(10月至翌年3月)大風日變化圖 (直線為趨勢線,下同)

2 主要氣象災害

2.1 大風

大風災害在黃驊市冬、春季節對設施蔬菜生產影響最大,主要是對設施造成破壞,若防御不當,輕者刮飛、刮破棚膜和草苫,嚴重者將整個設施徹底破壞造成經濟損失。通常,冬、春季節大風常與降溫相伴,往往還會使棚內蔬菜遭受凍害,甚至絕產。

圖1為黃驊市1990—2012年(10月份至翌年3月份)大風日變化圖。大風日總體呈明顯減少趨勢,1996、2001年出現兩個峰值,分別為8d和9d,2004—2008年連續5a大風日為零。3月大風日最多,共34d;其次是2月和11月,分別為17、11d;其余月份均少于10d(見表1)。

表1 黃驊市1990年—2012年大風日累計月分布

2.2 強降溫

大幅度的降溫,會使設施內的溫度降到蔬菜生長的適宜溫度以下,發生冷害和凍害。按照強降溫的統計標準[1],以日最低氣溫≤5℃,且該日最低氣溫24h內下降≥8℃或者48h內最低氣溫下降≥10℃作為一次強降溫過程進行統計。1990—2012年,黃驊市共發生強降溫14次,平均每年發生0.6次;1990年代共發生9次, 2000年至2012年僅發生5次,總體呈明顯減少趨勢。從月分布來看,1月最多,5次,其次為12月,4次,10月未發生強降溫過程。

2.3 低溫冷害

極端最低氣溫的高低是決定設施整體布局、結構及種植品種的重要參考指標[2],極端最低氣溫的高低,持續時間的長短對設施內蔬菜生產及管理措施影響極大[3]。1990年以來,黃驊市年極端最低氣溫呈逐年升高的趨勢 (見圖2),其間極端最低溫度值為-18.2℃,出現在1990年,其余大部分年份在-10.0～-16.0℃之間變動,占78%,小于-16.0℃的年份占13%,大于-10.0℃的年份占9%。年極端最低氣溫逐年升高,一方面降低了因溫度過低而造成的冷害、凍害的發生次數及危害程度,另一方面也減少了設施內人工加溫的次數,有利于生產成本的降低,對發展設施大棚蔬菜生產有利。

圖2 黃驊市1990—2010年年極端最低溫度變化趨勢圖

2.4 寡照

按照魏瑞江[4]對寡照天氣的確定標準,以連續3d無日照,或4d中有3d無日照,且另外一天日照時數≤3h為輕度寡照災害;連續4～7d無日照或連續7d日照時數≤3h為中度寡照災害;超過7d無日照,或連續10d以上日照時數≤3h為重度寡照災害。造成寡照的天氣過程主要有大霧和連陰 (雨、雪)天氣。

連續的寡照天氣過程,一方面使植株得不到光照,長勢緩慢,同時由于較長時間得不到太陽輻射也會使棚室內的溫度不能回升,產生冷害或凍害;另一方面,除直接造成危害外,在寡照天氣情況下,由于長時間不能進行揭苫,使得設施內通風換氣不良,有害氣體積聚而產生氣害,造成各種低溫病害發生流行[5]。

2.4.1 大霧 按照有效能見度小于1000m的標準[6]且造成寡照,統計黃驊市1990—2012年(10月至翌年3月)造成寡照的大霧日 (見圖3),從圖中可明顯看出,大霧日呈明顯下降趨勢,且斜率高達-0.4457。另外通過統計黃驊市1990—2012年大霧日月分布(見表2)發現,在設施大棚蔬菜生長季節內,以12月出現大霧日最多,為93d,平均每年4～5d,其次為11月和1月,分別為66d和52d。

圖3 黃驊市1990—2012年(10月至翌年3月)造成寡照的大霧日變化

表2 黃驊市1990—2012年造成寡照的大霧日累計月分布 d

2.4.2 連陰天 統計黃驊市1990—2012年由連陰天引起的寡照災害的發生情況 (見表3),可以看出,除10月和3月相對較少外,其余月份寡照災害均出現次數較多,重度寡照災害12月較多,平均每年0.2次,輕度災害除3月較少外,其余月份出現次數相差不大,平均每年發生2～3次。從年度分布來看,2000年以后,各種程度的寡照災害有增多趨勢,這與近年來黃驊境內大量引進化工企業有關。通常情況下,連續陰天寡照天氣都伴隨著強降溫天氣過程,使設施內的蔬菜長勢進一步減弱,抗逆性降低,更容易遭受冷害和凍害。

表3 黃驊市1990—2012年(10月至翌年3月)由連陰天引起的不同等級寡照災害 次

2.5 降雪

大雪對設施大棚蔬菜的影響,主要體現在兩個方面[7],一是對大棚的破壞作用,二是遮擋作用。由表4可以看出,黃驊市降雪主要出現在11月至翌年3月,占92.4%,其余月份占7.6%,其中又以12月至翌年2月最多,以降水量大于1mm的統計標準,對1990—2012年23 a的年降雪日進行統計(見圖4),可以看出,年降雪日最多20d,最少為2d,其余年份多在5～15d之間,從變化趨勢看大體可分為兩個階段,1990—1999年呈下降趨勢,2000年以后則降雪日有增加趨勢。

表4 黃驊市1990—2012年超過1mm降雪日累計月分布 d

圖4 黃驊市1990—2012年(10月份至翌年3月份)超過1mm降雪日變化趨勢

3 結論

3.1 設施蔬菜生長季內,極端最低氣溫呈緩慢升高的趨勢,其年際間波動較大,多數在-16.0～-10.0℃之間波動,由極端低溫對設施蔬菜造成的冷害和凍害也有所減輕;強降溫天氣過程發生次數呈明顯減少趨勢,年代間差異較大;大風天氣過程發生次數減少趨勢明顯;由大霧造成的寡照災害有逐年減少的趨勢,由連陰天造成的寡照災害有增多的趨勢,年內以12月最為嚴重;大雪天氣過程進入21世紀的前10年較20世紀90年代有增加的趨勢。

3.2 針對影響黃驊市設施蔬菜發展的大風、強降溫造成的冷害或凍害、極端低溫、寡照、大雪等主要氣象災害的變化特征,對黃驊市設施蔬菜發展進行合理規劃,可以最大程度地利用氣候資源,減少災害損失。一是調整種植結構、主動規避各類災害性天氣的影響,例如,針對寡照天氣增多的趨勢,可以增加短日照的蔬菜品種或綠葉蔬菜種植面積,或者增加各類食用菌的種植等措施。二是增加設施投入,建設高質量的溫室,增強抗擊風災和雪災的能力;增加必要的補光、加溫設備,當遇到寡照、強降溫天氣到來時,能夠及時的進行補光增溫。三是建立預警機制,在各種災害性天氣將要到來之前,及時將這些信息傳達到設施大棚蔬菜管理者手中,使之有針對性的采取各類防御措施,最大程度減少災害損失。

[1] 河北省氣象局.河北省天氣預報手冊[M].北京:氣象出版社,1987:40.

[2] 白青,張亞紅,傅理.極端低溫條件下日光溫室保溫性能分析[J].西北農業學報,2010,19 (11):154-160.

[3] 徐鳳霞,王琪珍.低溫寡照對溫室大棚蔬菜的影響及其防御對策討論 [J].現代農業科技, 2007(21):15-16.

[4] 魏瑞江.日光溫室低溫寡照災害指標[J].氣象科技.2003,31(1):50-53.

[5] 趙培寶,任愛芝,秦永紅.災害性天氣對日光溫室蔬菜的危害及應對措施 [J].農村科技開發, 2003(3):17.

[6] 中國氣象局.地面氣象觀測規范[M].北京:氣象出版社,2003:38.

[7] 王步興,李英梅,陳志杰,等.冬春日光溫室蔬菜常見自然災害及其應對策略 [J].西北園藝,2011(03):6-7.

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1006-4354(2013)06-0031-04

2013-09-16

劉金玉(1967—),女,河北泊頭人,學士,高工,從事大氣科學、科技服務、氣候變化和政策研究。