近30年山東省日光溫室番茄低溫冷害發生規律研究

李楠 陳辰 張繼波 薛曉萍

摘要：基于1984年10月-2014年4月山東省自動氣象觀測站資料及2007-2014年日光溫室小氣候自動觀測站資料，結合日光溫室內番茄低溫冷害農業氣象等級指標，利用80%保證率方法，統計分析得到了日光溫室外番茄低溫冷害農業氣象等級指標；應用該指標，對近30年山東省日光溫室番茄生長季內低溫冷害發生規律進行時間及空間的統計分析，結果表明山東省日光溫室番茄生長季內低溫冷害主要出現在冬季，年平均輕度低溫冷害發生天數最多，主要出現在12月；1月是中度和重度低溫冷害的高發期；魯西北、魯中東部及半島內陸部分地區是發生低溫冷害的主要區域。

關鍵詞：日光溫室；番茄；低溫冷害；山東省

中圖分類號：S426文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2016）09-0110-06

AbstractBased on the auto-meteorological observation data from October，1984 to April，2014 in Shandong Province and the greenhouse auto-micro-climate observation data from 2007 to 2014， the outside grade indexes of chilling injury to greenhouse tomato were obtained using the inside grade indexes and the method of 80% guarantee rate in meteorology. Using the outside grade indexes of chilling injury to greenhouse tomato， the temporal and spatial statistic analysis was conducted to study the occurrence rules of the chilling injury in Shandong Province in recent 30 years. The results showed that the chilling injury of greenhouse tomato mainly happened in winter in Shandong Province. The grade light was the most common， and mainly happed in December. The grade medium and heavy mainly occurred in January. The regions of chilling injury appeared mainly in the northwest Shandong， the east of middle Shandong， and part of the inland of Shandong peninsula.

KeywordsGreenhouse； Tomato； Chilling injury； Shandong Province

設施農業具有高投入、高產出等特點，但由于結構相對簡陋，抵御自然災害等逆境的能力較弱，對外界氣象條件依賴性較大[1-3]，尤其是在氣候變化背景下，各種極端天氣事件發生頻率增大、強度增強，嚴重影響了設施作物的產量和品質，制約了設施生產的經濟效益[4-8]。低溫是制約設施農業可持續發展的主要因素之一，科學分析低溫冷害發生規律，對采取正確防災措施，降低災害損失，提高社會和經濟效益具有十分重要的意義[9-11]。

本研究基于1984年10月-2014年4月山東省氣象觀測站資料，根據日光溫室番茄低溫冷害等級界定標準，對近30年全省日光溫室番茄生長季不同月份不同等級低溫冷害的發生規律進行統計分析，并給出番茄低溫冷害氣象服務的對策建議，為開展面向日光溫室的精細化專業氣象服務提供有效的技術支持。

1數據來源與技術方法

1.1數據來源

本研究所用氣象數據來源于1984-2013年設施番茄生產季內（當年10月至翌年4月）山東省自動氣象觀測站（共122站，不含泰山站）逐日最低氣溫數據資料和2007-2014年臨淄、萊蕪、東營三個日光溫室小氣候自動觀測站逐小時最低氣溫數據資料。

省級區域邊界圖層數據來源于地球系統科學數據共享網。

1.2數據處理

基于日光溫室內番茄低溫冷害農業氣象等級指標[6，12-18]，將日光溫室內小氣候逐日觀測數據資料與相同地區的自動氣象站觀測數據資料進行匹配提取，利用80%保證率分別計算不同等級低溫發生時溫室內、外氣象資料對應關系，最終確定低溫冷害的外界氣象等級指標。

將日光溫室的種植季分為三季，即秋季（10-11月）、冬季（12月-翌年2月）、春季（3-4月）。根據日光溫室番茄發生低溫冷害的外界氣象等級指標，統計分析1984-2013年當年10月至翌年4月不同月份內發生不同等級低溫冷害的日數。

1.3技術方法

低溫冷害發生區域分布的等級劃分采用自然斷點法。自然斷點法是基于數據中固有的自然分組進行類別劃分的方法，通過識別分類間隔，可對相似值進行最恰當地分組，并可使各個類之間的差異最大化[19]。利用該方法，要素可被劃分為多個類，對于這些類，會在數據值差異相對較大的位置設置其邊界。

網格點插值采用反距離加權插值（IDW）法。IDW法基于“地理第一定律”的基本假設，即兩個物體的相似性隨它們間的距離增大而減少，以插值點與樣本點間的距離為權重進行加權平均，離插值點越近的樣本賦予的權重越大，該方法簡單易行，直觀并且效率高，在已知點分布均勻的情況下插值效果好，插值結果在插值數據的最大值和最小值之間[19]。

2結果與分析

2.1日光溫室外番茄低溫冷害指標

將臨淄、萊蕪、東營三個日光溫室小氣候自動觀測站數據與對應三個地區的自動氣象觀測站數據匹配提取，并按80%保證率方法求算，得到日光溫室外番茄低溫冷害氣象等級指標，見表1。

2.2.1低溫冷害年度變化規律通過對1984-2013年日光溫室番茄生長季（當年10月至次年4月）全省122個自動氣象監測站逐日最低氣溫觀測資料的統計，近30年日光溫室番茄生長季內發生重度冷害平均天數為20.2天，中度冷害為16.4天，輕度冷害為57.7天。

近30年平均發生情況

從122個觀測站累計的低溫冷害發生天數年變化圖可以看出，全省以輕災為主，發生天數明顯高于重度冷害和中度冷害；重度冷害與中度冷害多年平均發生天數接近；單站平均各等級冷害發生情況逐年變化不大。

從122個觀測站累計的日光溫室番茄生長季低溫冷害各月發生天數的逐年變化圖可以看出，11月、2月和3月日光溫室番茄低溫冷害的年際變化整體呈下降趨勢，其他月份整體變化趨勢不明顯。各月份間比較，1月份冷害發生天數最多，其他各月由多至少依次為12月、2月、3月、11月、10月和4月。

2.2.2低溫冷害月變化規律將日光溫室番茄各等級低溫冷害發生天數按月分別統計，從30年平均結果來看，生長季內輕度冷害發生天數最多，且從10月至12月呈逐漸升高趨勢，1月略有下降，2月又有小幅回升，之后遞減；中度與重度冷害變化趨勢一致，均呈單峰曲線變化，但重度冷害1月平均發生天數高于中度冷害。1月重、中、輕度冷害全省累計平均發生天數分別為1 208、768、1 522天。

2.3日光溫室番茄低溫冷害空間分布變化規律

從山東省日光溫室番茄近30年生長季低溫冷害平均發生天數分布圖可以看出，重度冷害魯西北及魯中大部、半島內陸部分地區在24～38天之間，其中魯西北中部、魯中東部及半

島局部在29天以上；魯西南大部、魯南南部及半島沿海局部地區在3～13天之間；其他地區在14～23天之間。中度冷害與重度冷害全省分布情況基本一致，魯西北東部、魯中東部及半島內陸部分地區平均發生天數較多，在18天以上；魯西南西部、魯南南部及半島東部沿海局部地區在13天以下，其他地區在14～17天之間。輕度冷害發生天數較多的區域主要分布在魯西南大部、半島大部及魯西北局部地區，一般在61～66天；魯中大部、魯南、魯東南部分地區在49～56天之間；其他地區在57～60天之間。

對日光溫室番茄生長季低溫冷害發生天數最多的冬季（當年12月-翌年2月）分布情況進行分析， 12月，魯西北、魯中大部及半島內陸地區均在26天以上，魯南部分地區及半島沿海局部地區在14～23天，其他地區在24～25天；1月是每年日光溫室番茄苗期發生低溫冷害最嚴重的月份，魯西北大部及魯中東部的局部地區整月均有冷害發生，魯南地區也有26～27天的冷害發生；2月冷害發生時間又有所減少，多發區仍集中在魯西北北部、魯中東部及半島內陸地區，平均為25～26天，魯西南、魯南及魯中西北部地區出現天數較少，為16～20天，其他地區在21～24天。

3討論與結論

（1）根據近30年山東省122個自動氣象觀測站最低氣溫日資料統計分析，山東日光溫室番茄低溫冷害發生頻繁，其中，各年生長季內冷害發生天數以輕災最多，重度與中度冷害年平均發生天數接近，單站平均的各等級冷害發生逐年變化不大。生產季各月冷害累計，1月發生天數最高，因此，應特別關注該月的日光溫室番茄冷害發生情況。

（2）12月為輕度冷害的高發期，1月為中度和重度冷害的高發期，表明，冬季是設施番茄最需要進行保溫防凍的時期。

（3）山東省的日光溫室番茄低溫冷害主要發生在魯西北、魯中東部及半島內陸部分地區，應作為開展氣象服務的重點區域。

（4）山東省生產中所用日光溫室多為非加溫型，且晴好天氣正午前后溫室內氣溫迅速升高，考慮到生產實際需求，并結合前人研究結果[20]，提出以下建議措施：及時揭蓋草苫并保持棚膜潔凈；晴好天氣適當增加通風時間，將棚內相對濕度控制在85%以下，可以減少病蟲為害并起到快速降溫作用；陰雨寡照常引起日光溫室內氣溫較低，可以掛反光幕或使用補光燈等改善光照條件，從而起到提高地溫和溫室內氣溫的作用。

參考文獻：

[1]陳思寧，黎貞發，劉淑梅.設施農業氣象災害研究綜述及研究方法展望[J].中國農學通報，2014，30（20）：302-307.

[2]張玄兵，宋希強，鐘云芳，等.我國溫室發展概況[J].北方園藝，2001（2）：1-2.

[3]潘錦泉.我國日光溫室的發展[J].石河子農學院學報，1996（3）：5-8.

[4]崔建云.外部氣象條件對溫室氣溫條件影響試驗研究[D].蘭州：蘭州大學，2006.

[5]尚湘蓮. 蔬菜低溫脅迫與抗冷性研究進展[J].長江蔬菜，2002（S1）：18-20.

[6]李楠，薛曉萍，張繼波，等. 日光溫室黃瓜低溫冷害預警模型構建技術研究[J].山東農業科學，2015，47（9）：106-111.

[7]于紅，黎貞發，羅新蘭，等.低溫寡照對日光溫室番茄幼苗生長的影響[J].北方園藝，2011（24）：56-60.

[8]孫智輝.冬季強低溫天氣對日光溫室作物的影響[J].氣象科技，2004， 32（2）：126-131.

[9]趙玉萍，鄒志榮，楊振超，等.不同溫度和光照對溫室番茄光合作用及果實品質的影響[J].西北農林科技大學學報（自然科學版），2010，38（5）：125-129.

[10]郭泳，李天來，黃廣學，等.環境因子對番茄單葉凈光合速率的影響[J].沈陽農業大學學報，1998，29（2）：127-131.

[11]吳治國，馬愛珍，曹愛蘭.低溫條件下日光溫室栽培秋冬茬番茄[J].