設(shè)施農(nóng)業(yè)低溫寡照的影響

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1資料

選取吐魯番農(nóng)業(yè)氣象試驗站和鄯善氣象站30a（1981—2010）秋冬季（前一年11月至當(dāng)年2月）的逐日平均氣溫、日最低氣溫、日照時數(shù)、連續(xù)陰雪天數(shù)。吐魯番農(nóng)業(yè)氣象實驗站為吐魯番盆地火焰山以南地區(qū)代表站，鄯善氣象站是火焰山以北地區(qū)代表站，分別簡稱為吐魯番盆地山南和山北地區(qū)。降溫定義為2006年11月1日實施的國家標(biāo)準(zhǔn)《冷空氣等級》和引自《新疆氣象手冊》[1]，弱冷空氣是使某地的日最低氣溫48h內(nèi)降溫幅度＜6℃的冷空氣；中等強(qiáng)度冷空氣，使某地的日最低氣溫48h內(nèi)≤6℃降溫幅度＜8℃的冷空氣是較強(qiáng)冷空氣，使某地的日最低氣溫48h內(nèi)降溫幅度≥8℃，但未能使該地日最低氣溫下降到8℃或以下的冷空氣；強(qiáng)冷空氣，使某地的日最低氣溫48h內(nèi)降溫幅度≥8℃，而且使該地日最低氣溫下降到8℃或以下的冷空氣；寒潮，使某地的日最低氣溫24h內(nèi)降溫幅度≥8℃，或48h內(nèi)降溫幅度≥10℃，或72h內(nèi)降溫幅度≥12℃，而且使該地日最低氣溫下降到4℃或以下的冷空氣。寡照定義參照文獻(xiàn)[2]，分為輕度、中度和重度三級。輕度寡照，以連續(xù)3d無日照，或4d中有3d無日照且另外一天日照時數(shù)≤3h；中度寡照，以連續(xù)4—7d無日照或連續(xù)7d日照時數(shù)≤3h；重度寡照，以>7d無日照或連續(xù)10d以上日照時數(shù)≤3h。

2吐魯番地區(qū)近30a秋冬季溫度變化特征

2.1秋冬季平均溫度及其變化

秋冬季溫度是影響設(shè)施農(nóng)業(yè)作物生長的重要氣象要素之一。不同作物以及同一種作物在不同生長發(fā)育階段對溫度的要求是不同的。吐魯番盆地秋冬季氣溫受地形、地理環(huán)境的影響，年際間變化明顯，同一年山南山北也存在差異。1981—2010年，吐魯番盆地山南地區(qū)秋冬季平均氣溫-4.4℃，山北地區(qū)-6.2℃。其中，山南11月至次年2月的逐月平均氣溫分別為3.4℃、-6.0℃、-7.6℃和0.3℃，而山北秋冬季4個月的平均氣溫依次分別為1.4℃、-7.3℃、-9.2℃和-2.0℃。吐魯番地區(qū)山南山北秋冬季氣溫的各年代平均值見。吐魯番山南地區(qū)20世紀(jì)80年代秋冬季平均氣溫為-4.8℃，90年代為-3.6℃，2001—2010年為-4.9℃；山北地區(qū)20世紀(jì)80年代為-6.5℃，90年代為-5.5℃，2001—2010年為-6.6℃。山南與山北地區(qū)的秋冬季氣溫的年代際變化趨勢相似，20世紀(jì)90年代較80年代明顯上升，而21世紀(jì)第一個10a較前10a明顯下降，接近20世紀(jì)80年代。吐魯番盆地山南和山北地區(qū)的秋冬季平均氣溫在1981—1995年間呈上升趨勢，2001—2010年變化較為平穩(wěn)（圖1）。山南地區(qū)秋冬季最高的平均氣溫為-1.9℃（1989年），最低的秋冬季平均氣溫為-7.3℃（1984年）。山北地區(qū)冬季最高的平均氣溫為-3.7℃（1998年），最低的秋冬季平均氣溫為-8.8℃（1984年）。

2.2冬季極端最低氣溫

極端最低氣溫是設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)整體布局以及引種的重要氣候參考指標(biāo)。整個冬季吐魯番山南地區(qū)溫度高，而山北地區(qū)低，冬季平均氣溫相差1.5～2.0℃，極端最低氣溫相差1.4～3.3℃。在全球氣候變暖的背景下，也會在暖冬季節(jié)出現(xiàn)階段性低溫[3]。吐魯番地區(qū)山南和山北地區(qū)1981—2010年冬季最低溫度變化見圖2。山南地區(qū)日最低氣溫冬季平均值20世紀(jì)80年代為-17.7℃，90年代為-17.0℃，較前10年上升了0.7℃，2001—2010年為-18.5℃，較前10年下降1.5℃。1981—2010年冬季極端最低氣溫大部分在-17.0℃～-20.0℃之間波動；20世紀(jì)80年代最低值-22.7℃，90年代最低值-21.4℃，呈升高趨勢，2001—2010年最低值-21.7℃，略低于前10年的最低值。1981—2010年30a極端最低氣溫-22.7℃（出現(xiàn)在1984年12月27、28、29、30日四天，4d的最低溫度均是-22.7℃）。山北地區(qū)日最低氣溫冬季平均值在20世紀(jì)80年代為-19.3℃，90年代為-19.5℃，2001—2010年為-21.5℃，呈下降趨勢。1981—2010年冬季極端最低氣溫大部分在-18～-21℃之間波動；20世紀(jì)80年代極值-24.1℃，90年代極值-24.7℃，較前10年的極值略有下降，2001—2010年極值-24.0℃，較前10a略上升，接近20世紀(jì)80年代。1981—2010年30a極端最低氣溫-24.7℃（1998年1月21日）。

2.3強(qiáng)降溫過程

按前述冷空氣等級的統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計吐魯番盆地山南、山北地區(qū)1981—2010年11—2月出現(xiàn)強(qiáng)降溫次數(shù)（圖3）。近30a，山南和山北地區(qū)出現(xiàn)各類降溫共78和116次，平均每年出現(xiàn)2.6次和3.9次，最多年份山南5次（出現(xiàn)了3a），山北7次（2006年）；從年代際變化來看，山南：20世紀(jì)80年代20次，90年代21次，2001—2010年37次；山北20世紀(jì)80年代34次，90年代37次，2001—2010年45次，均呈增多趨勢，出現(xiàn)次數(shù)山南明顯少于山北地區(qū)。吐魯番盆地山南、山北地區(qū)11—2月出現(xiàn)各中等強(qiáng)度冷空氣出現(xiàn)次數(shù)最多，分別為30次、51次，占總次數(shù)的38.5%、44%，較強(qiáng)冷空氣出現(xiàn)次數(shù)最少，山南未出現(xiàn)，山北地區(qū)出現(xiàn)7次，占總次數(shù)6%。山南地區(qū)出現(xiàn)弱冷空氣和強(qiáng)冷空氣入侵均為20次，占總次數(shù)的25.6%。山北地區(qū)出現(xiàn)寒潮22次，占總次數(shù)的19%，弱冷空氣入侵21次，占總次數(shù)的18.1%。吐魯番盆地在11月中至下旬基本入冬，到翌年的2月上、中旬結(jié)束。由于吐魯番所處的地理環(huán)境，盆地?zé)嵝?yīng)使得與只有一山之隔的北疆溫差較大，在遇到較強(qiáng)的冷空氣自西向東、自北向南活動的過程中，在天山北坡堆積，翻山后形成對吐魯番影響范圍最廣的大風(fēng)降溫[4]。

3吐魯番地區(qū)近30a日照變化特征

3.1日照時數(shù)變化特征

日照時數(shù)是表征太陽輻射強(qiáng)弱的氣象要素之一，特別是每年11—2月的日照時間的長短，對日光溫室果蔬生長有著直接影響。吐魯番盆地山南、山北地區(qū)近30a冬季平均日照時數(shù)分別為457.2h和565.4h，光照條件相對較好，最多年份和最少年份變化幅度較大，山南冬季日照時數(shù)最多598.2h，最少251h（圖4），冬季日照時數(shù)對設(shè)施農(nóng)業(yè)溫棚瓜果和蔬菜的生長影響較大。

3.2寡照變化特征

按前述寡照的統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)[2]，統(tǒng)計吐魯番盆地山南、山北地區(qū)1981—2010年寡照出現(xiàn)次數(shù)（圖5）。吐魯番盆地的寡照次數(shù)在20世紀(jì)80年代中后期較為頻繁，90年代呈減少趨勢，進(jìn)入21世紀(jì)的10年間，前期又呈增多趨勢，且強(qiáng)度較強(qiáng)，后期又略減少。吐魯番盆地秋冬季節(jié)發(fā)生的寡照等級情況（）。山南地區(qū)的輕度寡照次數(shù)最多，出現(xiàn)21次，中度、重度均出現(xiàn)了12次；山北地區(qū)以中度寡照次數(shù)最多，出現(xiàn)了12次，輕度次之。從出現(xiàn)時間看，山南和山北地區(qū)同樣以隆冬季節(jié)的12月、1月居多，11月較少，2月未發(fā)生。低溫、寡照現(xiàn)象不是單獨出現(xiàn)的。首先受較強(qiáng)的天氣系統(tǒng)影響，其次伴隨多種天氣現(xiàn)象（大風(fēng)、連續(xù)陰、降雪等）綜合影響的結(jié)果。持續(xù)時間最長的低溫、寡照事件出現(xiàn)在1990年11月28日—12月10日13d內(nèi)日照時數(shù)僅5.3h，最低氣溫由-1.4℃下降到-13.2℃，1999年12月10日—21日12d內(nèi)日照時數(shù)僅2.6h，伴有微量降雪。

4低溫寡照對吐魯番地區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)的影響

4.1溫棚蔬菜生長對溫度和光照的要求通過分析溫室蔬菜各主要發(fā)育期對熱量和光照的要求[5]，結(jié)合近幾年來走訪吐魯番地區(qū)多處溫室大棚種植戶以及地區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)科技示范園的種植專家，總結(jié)歸納了吐魯番地區(qū)溫室大棚各類蔬菜的具體溫度和日照指標(biāo)（）。

4.2近幾年吐魯番盆地秋冬季低溫、寡照典型事例及其對溫棚瓜果和蔬菜的影響

吐魯番盆地秋冬季的低溫、寡照事件時有發(fā)生，持續(xù)低溫天氣和連續(xù)陰雪天氣對當(dāng)?shù)匕l(fā)展規(guī)模迅速的設(shè)施農(nóng)業(yè)帶來了危害，造成溫棚瓜果和蔬菜不同程度凍害。以下列出了一些典型的低溫寡照事件。2010年12月16—27日吐鄯托盆地出現(xiàn)持續(xù)低溫。該次低溫陰雪過程是自2003年冬季以來持續(xù)時間最長的一次連陰雪天氣，日平均氣溫較歷年同期值偏低8～10℃，日最低氣溫吐魯番（山南）達(dá)到-11～-14℃之間，鄯善（山北）達(dá)到-14～-18℃之間，地面最低溫度吐魯番（山南）在-12.6～-21.2℃之間，鄯善（山北）在-17.9～-22.6℃之間。12月23—24日吐魯番市出現(xiàn)小雪（0.7mm），積雪厚度為1cm，鄯善出現(xiàn)中雪（4.5mm），積雪厚度達(dá)4cm；25—27日各地普遍出現(xiàn)微到小雪天氣。2011年1月3—23日吐鄯托盆地出現(xiàn)持續(xù)低溫天氣。2011年1月上、中旬吐魯番盆地平均氣溫較歷年同期值偏低5.6～7℃；日最低氣溫吐魯番（山南）在-16.8～-21.7℃之間，鄯善（山北）在-19～-24.0℃之間，地面最低溫度吐魯番（山南）在-20.7～-25.4℃之間，鄯善（山北）在-20.5～-24.4℃之間。1987年11月24—26日吐魯番盆地出現(xiàn)寒潮過程，伴隨大風(fēng)、降雪，最大風(fēng)力10級（33m/s），25—26日大雪，降雪量8.7mm，氣溫突降，日平均氣溫從1.8℃降到-16.0℃，最低氣溫從-3.9℃降到-20.5℃，地面最低溫度從-4.7℃降到-22.1℃。

5應(yīng)對措施

5.1應(yīng)對低溫的措施

遇到冷空氣入侵或連陰天時，應(yīng)對低溫可采取以下措施：（1）增設(shè)暖風(fēng)爐或火道等增溫設(shè)施，及時補(bǔ)溫。（2）上午晚揭棉被，下午早蓋棉被。（3）雪天注意及時清掃積雪，天晴后及時晾曬棉被，以便增加棉被的保暖性。（4）有條件的最好在棉被上面加蓋一層舊棚膜，不但保護(hù)棉被不被淋濕，而且也可以提高溫室內(nèi)的溫度。注意檢查溫室放風(fēng)口及出入口的密封性。（5）適當(dāng)保持土壤濕度有利于提高地溫（控制灌水）。（6）有條件的溫室可在溫室內(nèi)增加10～20盞日光燈或白熾燈，一方面增加光照另一方面可以提高溫室內(nèi)的溫度（夜間控制10h不開燈，主要在早或晚補(bǔ)光增溫）。（7）燃放煙熏劑，當(dāng)遇到極端低溫時可在室內(nèi)每隔1～15m燃放一包煙熏劑，一方面可以防治蟲害，另一方面可以防止農(nóng)作物受凍。

5.2應(yīng)對寡照的措施

連陰天注意掀放棉被，不要因為降溫和光照弱而不掀棉被，陰天也要讓菜苗見弱光，以免久陰乍晴，造成菜苗打蔫，影響蔬菜生長。

5.3加強(qiáng)田間管理

及時防治蟲害和病害，科學(xué)合理整枝，多打除底部老葉，增加地面受光面積，增加地溫和地面蓄熱能力。

6結(jié)論

吐魯番盆地山南與山北地區(qū)秋冬季平均氣溫的年代際變化趨勢相似，20世紀(jì)90年代較前10年明顯上升，21世紀(jì)第一個10年較前10年明顯下降，接近20世紀(jì)80年代。山南和山北地區(qū)秋冬季極端最低溫度的年代際變化趨勢與秋冬季平均氣溫相似。1981—2010年吐魯番盆地冬季強(qiáng)降溫過程次數(shù)21世紀(jì)第一個10a較前10a明顯增多，山北地區(qū)明顯多于山南地區(qū)。吐魯番盆地近30a秋冬季日照時數(shù)平均為460～570h，最多年份和最少年份變化幅度較大。近30a秋冬季出現(xiàn)寡照的次數(shù)以12月最多，1月次之，11月最少，2月份未發(fā)生。近30a秋冬季的寡照次數(shù)沒有明顯的趨勢變化，但是進(jìn)入21世紀(jì)以來，有一個相對高發(fā)階段。火焰山以南地區(qū)出現(xiàn)寡照次數(shù)明顯多于山北。吐魯番地區(qū)秋冬季設(shè)施農(nóng)業(yè)管理中，需做好增光、保溫，重點加強(qiáng)對低溫、寡照等極端天氣氣候事件的防御。