2020/2021年度咸陽冬季氣象條件對農業生產的影響

劉 帆，高 萌，劉 艷，呂 陽

（1咸陽市氣象局，陜西咸陽 712000；2陜西省氣象局秦嶺和黃土高原生態環境氣象重點實驗室，西安 712034）

0 引言

20 世紀90 年代以來，陜西省平均氣溫不斷升高，尤其是冬季溫度增長最為顯著，且關中地區暖冬特征突出[1]。隨著氣溫升高，某些極端天氣發生的頻率或強度也會不斷增加或增強[2]，對農業生產和發展造成不利影響，因此應加強農業生產應對極端氣候事件的研究，減少損失，保持可持續發展。國內外許多專家從農業生產的角度對氣象條件、氣象變化進行研究，并提出應對措施。陳少勇等[3]研究認為陜西主要影響農業生產的氣象災害分別為干旱、風雹、洪澇和霜凍。秦佩[4]研究認為溫度過低不利于冬小麥生長，日照主要影響糧食作物的成熟期。葛徽衍等[5]研究發現陜西關中地區降水資源整體不能滿足秋糧生產的需求，需進行灌溉和開展人工增雨。王東霞等[6]研究發現低溫寡照時間過長會造成大棚蔬菜營養物質缺乏，出現爛棵、爛果現象。

咸陽市是陜西省的農業大市，是中國最大的優質蘋果生產基地，同時也是陜西最大的無公害精細蔬菜生產基地，但農業生產大多基礎設施較為薄弱，抵抗氣象災害的能力也相對較弱；因此，開展氣候變化、極端天氣等對農業生產的影響方面的研究顯得尤為重要。冬季是咸陽大棚蔬菜生產的主要時期，也是小麥、果樹的越冬期，該時段易發生寒潮、大風、雨雪、低溫寡照、霧霾等災害性天氣。2020/2021 年冬季咸陽地區一方面氣溫異常偏高，多站平均氣溫、日極端最高氣溫接近氣象記錄以來的極值；另一方面冷空氣活動頻繁，強降溫過程較多，無日照日也較多，對當地農業生產有很大影響。因此，筆者通過對2020/2021年冬季咸陽市農業氣象條件進行分析，根據農田調查結果，結合主要農業氣象災害資料及農事活動特點，總結冬季氣象條件對農業生產的影響，提出相應的農業生產建議，以期為咸陽地區優化農業生產管理和氣象防災減災提供理論參考。

1 研究資料和方法

1.1 研究區概況

咸陽地處陜西關中平原腹地，屬于溫帶半濕潤大陸性季風氣候，光照充足、四季分明、雨熱同季，年平均氣溫9.2～13.6℃，北部氣溫低于南部，西部氣溫低于東部。多年平均年降水量在486.9～591.1 mm之間，雨量分布不均，多集中在7—9月。全市土地面積10189.4 km2，約占陜西省總面積的5.0%，南北長度149.4 km，東西長度139.7 km[7]。咸陽下轄2區、2市、9縣，其中北部縣（市）包括長武縣、彬州市、旬邑縣、淳化縣、永壽縣，南部縣（市、區）包括秦都區、渭城區、武功縣、三原縣、興平市、涇陽縣、禮泉縣、乾縣，轄區內主要的農業氣象災害有干旱、暴雨、洪澇、大風、冰雹、霜凍、低溫凍害等。

1.2 數據來源與處理方法

氣象資料由咸陽市氣象局提供。選用2020/2021年冬季（2020 年12 月—2021 年2 月）咸陽市12 個國家氣象觀測站日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、降水量、日照時數等氣象資料進行分析，并與1959—2019年冬季各氣象要素的氣候標準值進行統計對比。

2 結果與分析

2.1 氣象條件分析

對咸陽市2020/2021 年度冬季各區縣的氣象條件進行分析，并與1959—2019年的氣候統計值進行對比（見表1），可以看出，2020/2021 年度冬季咸陽平均氣溫為1.3℃，較常年同期偏高1.7℃，為1959年以來冬季平均氣溫第6 高值。各區縣的平均氣溫均較高，歷史排名均位于前十位，且秦都區、興平市平均氣溫分別達到歷史第2、3高值。2月下旬平均氣溫持續偏高，2月20—21日長武縣、涇陽縣、禮泉縣、乾縣、咸陽市、興平市的日最高氣溫突破歷史極值。2020/2021 年度冬季共出現3 次明顯的降溫天氣過程，其中，12 月28—30日、1月6—7日的平均氣溫下降幅度明顯，過程降溫幅度分別為6.7、5.7℃，12月12—14日的降溫幅度相對較小，為4.4℃。

表1 2020/2021年度咸陽冬季各縣氣象要素及排名

冬季低于0℃的日平均氣溫的累加稱為負積溫，表示嚴寒程度，用于分析越冬作物凍害[8]。負積溫是重要的農業氣候生態指標之一[9]。2020/2021年度冬季咸陽平均負積溫達-154.7℃，與歷年同期平均負積溫基本持平，但南北分布明顯不均，南部負積溫為-143.4℃·d，較歷年同期偏多67.8%；北部負積溫為-170.6℃·d，較歷年同期偏少29.8%，其中永壽縣負積溫最少，為-107.9℃·d。

冬季平均降水量為27.1 mm，較歷年同期偏多44.6%，為歷史第11高值。從各縣區分布來看，涇陽縣降水量最多(35.3 mm)，武功縣降水量最少(16.4 mm)。冬季日最大降水量出現在2021年2月24—26日，淳化縣、涇陽縣、乾縣日最大降水量分別為14.8、14.1、11.3 mm，達到了歷史同期第3 高值，同時這次降水過程也是咸陽2021年的首場透熵雨，為冬小麥返青后啟動旺盛生長提供良好條件。

冬季平均日照時數為433.4 h，較歷年同期偏少5.3%，表明光照持續偏少，無光照日數達13 天。北部日照時數較歷年同期偏少2.4%，無光照日數11 天；南部日照時數較歷年同期偏少6.3%，無光照日數達15天，分別為12月上旬（達7天）、1月下旬（3天）和2月下旬（5天）。

整體而言，咸陽市2020/2021 年度冬季氣溫偏高，北部負積溫不足，降水偏多，光照偏少。冬季前期光照偏少，寡照日數多，中期出現多次強降溫天氣，且時段相對集中，后期日極端氣溫偏高，降水偏多。從空間分布上看，平均氣溫和負積溫均呈南多北少，而降水量分布為東多西少，日照時數為北多南少。咸陽市2020/2021年度冬季氣象條件對農業生產有利有弊，但低溫寒潮、寡照等天氣對農業生產的影響弊大于利。

2.2 氣象條件對農業生產的不利影響

2.2.1 低溫寒潮的影響2020年12月28—30日和2021年1 月6—7 日遭遇了2 次橫槽型寒潮天氣，主要以劇烈降溫為主，降溫幅度大，最低氣溫分別下降了9.6、10.4℃，且南部-7.0℃以下的低溫持續了3 天（見表2）。氣溫突降，低溫持續時間長，蔬菜大棚內的溫度低，蔬菜呼吸作用減弱，營養物質缺乏，抗病能力低。涇陽縣、三原縣、武功縣、興平市、秦都區的大棚蔬菜（主要是辣椒、茄子、黃瓜、西紅柿等）出現爛棵、爛果現象，造成了部分區域的絕收。由于冬季前期氣溫較高，使得冬小麥和蔬菜沒有經過抗寒鍛煉，抗凍能力減弱[10]，遇到大幅降溫后，造成嚴重凍害，產量和品質下降。

表2 2020年12月30日—1月1日及1月7—9日咸陽各縣（區）日最低氣溫 ℃

2.2.2 低溫寡照的影響 低溫寡照是指秋冬季節受強冷空氣影響導致氣溫大幅下降，同時天空云層較厚，太陽光線極少或全無（每天日照時數≤3 h），并持續幾天而造成的災害[8]。咸陽2020/2021年度冬季各縣12月—2月均出現了2～4 次連續3 天以上無日照現象，其中，1月1—7日咸陽各縣普遍無日照，2月24—28日全市無日照，三原縣12月1—9日出現的無日照日數最長（見表3）。設施生產是通過人類制造的局地小氣候使作物反季節生長，一般在冬季進行，對環境溫度以及光照的依賴性極強[9]，光照不足時，設施大棚白天吸收太陽能少，棚內溫度低，熱量儲存少，棚內蔬菜的光合作用下降，呼吸作用增強，處于養分消耗狀態。設施棚室內連續3天無日照，黃瓜、辣椒、西紅柿等光、溫敏感蔬菜的抗旱能力減弱，出現生長減緩、落花落果等現象；連續7天以上無日照時出現受凍、脫水等嚴重災害，損失嚴重。同時，持續的寡照天氣對油菜、露天蔬菜的生長也不利。

表3 2020/2021年咸陽冬季連續3天以上低溫寡照天氣統計

連續陰天期間，光照較弱，應加強大棚的溫度控制管理，將溫度控制在較晴天低2～3℃，減少呼吸消耗，保障蔬菜的正常生長[11]。在低溫寡照天氣時，還應嚴格控制澆水，及時通風，以免降低地溫，增加空氣濕度，誘發病害[12]；要及時修補棚膜漏洞，拉緊壓膜線，及時加蓋草苫、棉被等覆蓋物，做好棚內溫度調控。冬季霧霾嚴重，灰塵微粒附著在棚膜上會嚴重影響溫室采光，因此應采用布條繩震動、擦拭等方式及時除塵，增加透光量。

2.2.3 負積溫不足的影響 冬季負積溫不足，越冬作物不能完全進入停止生長期，始終處于“似醒非醒”狀態，造成農作物根系不發達，根系貯備養分相對減少，從而導致農作物起身后難以形成健壯苗，降低了農作物抗逆性，使農作物在春季對低溫更加敏感。咸陽2020/2021 年度冬季北部負積溫不足，較歷年同期偏少29.8%。2021年3月31日—4月2日出現春季降溫、大風天氣，造成北部油菜發生嚴重凍害、大面積絕收，南部小麥出現嚴重倒伏現象。

2020/2021年度冬季北部負積溫不足，蘋果樹長時間處于樹液流動期，造成根部養分不斷向上輸送，營養物質多消耗于莖桿之上，根部養分貯備不足，導致樹勢減弱，花芽增多，坐果率降低，從而影響蘋果產量和品質。

冬季負積溫不足時，應加強對農作物病蟲害監測預測，及早開展農業病蟲害預防工作；春季適當增大農田、果樹施肥量，施肥后及時灌溉，做好農田保墑工作，田間管理提前時間以7～10天為宜。

2.3 氣象條件對農業生產的有利影響

咸陽2020/2021 年度冬季氣溫較常年偏高，熱量條件好，小麥分蘗數增加，且2月氣溫異常偏高使咸陽小麥返青提前7～10天；同時也彌補了大棚蔬菜因寡照造成的熱量偏少的問題。

2020 年12 月下旬和2021 年1 月上旬的寒潮天氣過程造成的低溫有效地殺滅田間蟲卵，減少了害蟲越冬基數，降低來年病蟲害的發生概率。

2021年2月下旬的首場透墑雨，降水及時，雨量充沛，增加了土壤含水量，有利于小麥拔節及增加有效穗[13]，為春季農業生產奠定良好的基礎。

3 結論與討論

（1）咸陽市2020/2021 年度冬季氣溫偏高、負積溫不足、降水偏多、日照偏少，期間階段性出現了大范圍低溫寒潮、寡照等農業氣象災害，其中平均氣溫、日最高氣溫、日最大降水量突破或接近歷史極值。

（2）咸陽市2020/2021 年度氣象條件對農業生產有利有弊，但寒潮、低溫寡照等天氣對農業生產的影響弊大于利。氣溫偏高，有利于冬小麥增加分蘗，但小麥也得不到抗寒鍛煉，易出現凍害。負積溫不足，使冬小麥和油菜對春季低溫更敏感，也使果樹休眠期推遲，降低蘋果坐果率。光照偏少，寡照日數多，大棚內溫度低，大棚蔬菜生長受阻，出現生長減緩、落花落果，遇到寒潮天氣時極易出現凍害，影響蔬菜產量和品質。

（3）通過對咸陽各縣區冬季氣象條件進行定量分析，結合實地調研和農業氣象災害資料，總結了冬季氣象條件對農業生產的影響。后期在此基礎上，進一步研究咸陽本地農業氣象災害指標，為農業氣象災害預報預警提供參考依據。同時，基層氣象部門在開展農業氣象服務時，可根據當地種植結構和氣象條件及時提出相應的農業生產建議。