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霜期農(nóng)業(yè)氣候資源是農(nóng)業(yè)氣候資源的組成部分，是農(nóng)業(yè)自然資源中不可或缺的資源，是發(fā)展霜期農(nóng)業(yè)重要的物質(zhì)和環(huán)境條件[1]，利用冷涼季節(jié)光能資源和氣溫環(huán)境開展設(shè)施農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，已經(jīng)成為北方溫帶地區(qū)農(nóng)業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)之一[2-5]。氣候變暖、冬季氣溫升高突出[6-8]，使氣候變化更加不穩(wěn)定[9-10]，給霜期農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來(lái)阻礙。為了霜期農(nóng)業(yè)的發(fā)展，眾多專家學(xué)者致力于設(shè)施農(nóng)業(yè)方面的研究，如喬淑等[11]研究了設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與氣象指數(shù)保險(xiǎn)理論，建立了氣象災(zāi)害評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)；鐘巖等[12]對(duì)沈陽(yáng)地區(qū)冬半年（10月至翌年4月）日光溫室草苫的揭蓋時(shí)間進(jìn)行了模擬，并建立了模型；趙統(tǒng)利等[13]探討了晴天、多云、雨天及雪天條件下日光溫室內(nèi)外部溫度、光照強(qiáng)度等主要環(huán)境因子的日變化規(guī)律及其內(nèi)在關(guān)系；葛徽衍等[14]研究了氣候變化對(duì)關(guān)中東部冬季日光溫室生產(chǎn)的影響；孫智輝等[15]進(jìn)行了延安日光溫室冬季低溫凍害天氣分析與預(yù)報(bào)。本研究利用朝陽(yáng)地區(qū)1953—2010年氣象資料，研究了霜期、寒冷期氣候變化特征，并討論了霜期氣候變化對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)的影響及應(yīng)對(duì)策略，旨在為該地區(qū)發(fā)展霜期農(nóng)業(yè)提供農(nóng)業(yè)氣候?qū)W依據(jù)。

1材料和方法

1.1研究區(qū)概況朝陽(yáng)地區(qū)位于遼寧省西部，西鄰內(nèi)蒙古赤峰市和河北省承德市，東與遼寧省錦州市接壤，主要包括朝陽(yáng)縣、北票市、凌源市、喀左縣及建平縣的南部，大凌河、小凌河貫穿境內(nèi)。朝陽(yáng)地區(qū)屬北溫帶亞干旱氣候區(qū)，四季分明，雨熱同季，自然災(zāi)害頻繁[16]。朝陽(yáng)地區(qū)為一年一熟耕作制，4—9月為大田耕作期；9月中下旬至翌年4月為有霜期，是塑料大棚生產(chǎn)栽培期；11月至翌年3月為較寒冷期。

1.2資料選用朝陽(yáng)、北票、凌源、喀左和葉柏壽國(guó)家級(jí)氣候監(jiān)測(cè)站1953—2010年近58a資料，包括日平均氣溫、日最低氣溫、日平均最高氣溫、日照時(shí)間、降水量、風(fēng)速、云量及最大凍土深度等。

1.3方法用氣候傾向率描述氣候因子變化趨勢(shì)，用序列相關(guān)系數(shù)計(jì)算氣候因子變化趨勢(shì)顯著性，用標(biāo)準(zhǔn)偏差[16]確定極端氣候年。氣候傾向率：其可反映氣候要素變化趨勢(shì)，由一元線性趨勢(shì)方程y（x）＝a0＋a1x，dy（x）/dx＝a1獲得，其中，a1×10為氣候傾向率，方程中的系數(shù)用最小二乘法確定，y為氣象要素，x為年序列（x＝1953，1954，1955，…，2010年）。標(biāo)準(zhǔn)偏差[17]：其是量度數(shù)據(jù)分布的分散程度的標(biāo)準(zhǔn)，用以衡量數(shù)據(jù)值偏離算術(shù)平均值的程度，可確定極端事件發(fā)生幾率。S為標(biāo)準(zhǔn)偏差，Yj－Y軍為歷年值減去總體平均數(shù)，N為樣本數(shù)。

2結(jié)果與分析

2.1霜期變化塑料大棚種植期在農(nóng)閑的有霜期進(jìn)行，朝陽(yáng)地區(qū)初霜平均在9月30日；標(biāo)準(zhǔn)偏差為±8.7d。1966年初霜出現(xiàn)最早，在9月9日，1998年出現(xiàn)最晚，在10月18日。歷年初霜日氣候傾向率為2.548d/10a，序列相關(guān)系數(shù)為0.423，達(dá)到極顯著水平（P＜0.01），呈明顯后推趨勢(shì)，近20a（1991—2010年）比總平均值晚5d。終霜平均日期為4月20日；標(biāo)準(zhǔn)偏差為±11.1d。1995年霜期結(jié)束最早，在4月1日，1977年霜期結(jié)束最晚，在5月14日；氣候傾向率為0.536d/10a，序列相關(guān)系數(shù)為0.070，不顯著（P＞0.05）。歷年初霜日變化趨勢(shì)平穩(wěn)，朝陽(yáng)地區(qū)平均霜期為204d；標(biāo)準(zhǔn)偏差為±13.5d；1986年霜期最長(zhǎng)，為235d，2000年最短，為176d，極差為59d；氣候傾向率為-1.973d/10a，序列相關(guān)系數(shù)為-0.212，不顯著（P＞0.05），霜期呈縮短趨勢(shì)，近20a（1991—2010年）霜期平均為197d，前20a（1953—1972年）霜期平均為206d，近20a比前20a縮短9d。

2.2霜期氣溫朝陽(yáng)地區(qū)霜期（10月至翌年4月）平均氣溫為0.1℃，最高2.6℃（2004年），最低-2.8℃（1956年），極差為5.4℃；標(biāo)準(zhǔn)偏差為±1.2℃。由圖1可知，霜期氣溫在波動(dòng)中呈上升趨勢(shì)，氣候傾向率為0.475℃/10a，序列相關(guān)系數(shù)為0.665，達(dá)到極顯著水平（P＜0.01）。朝陽(yáng)地區(qū)霜期正常年平均氣溫為-1.1～1.3℃，高溫（＞1.3℃）有12a，其中，近20a出現(xiàn)11a，幾率為55.0%；低溫（＜-1.1℃）有9a，近20a沒有發(fā)生。霜期近20a（0.9℃）比前20a（-1.1℃）平均氣溫升高2.0℃。前20a霜期氣溫變化幅度為3.2℃，而近20a霜期氣溫變化幅度為3.4℃，氣溫變化幅度拉大對(duì)霜期農(nóng)業(yè)影響較大，給生產(chǎn)管理帶來(lái)難度。寒冷期（11月至翌年3月）平均氣溫-4.2℃，最高-1.6℃（2002年），最低-7.7℃（1956年），極差為6.1℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為±1.4℃。寒冷期氣候傾向率為0.557℃/10a，序列相關(guān)系數(shù)為0.655，達(dá)到極顯著水平（P＜0.01）。朝陽(yáng)地區(qū)寒冷期正常氣溫為-5.6～-2.8℃，高溫（＞-2.8℃）有11a，近20a出現(xiàn)9a，幾率為45.0%；低溫（＜-5.6℃）有7a，近20a沒有發(fā)生。寒冷期近20a（-3.0℃）比前20a（-5.3℃）平均氣溫升高2.3℃，大于霜期的升溫幅度。

2.3霜期日照光照是霜期農(nóng)業(yè)（日光溫室）的主要熱能來(lái)源。朝陽(yáng)地區(qū)歷年平均日照時(shí)間2760h，霜期日照時(shí)間1527h，占全年的55.3%；霜期最多1731h（1953年），最少1295h（2005年），極差為436h，標(biāo)準(zhǔn)偏差為±104.4h。由圖2可知，在標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍內(nèi)朝陽(yáng)地區(qū)霜期正常日照時(shí)間為1432～1631h，在近58a里寡照年（＜1432h）有9a，幾率為15.5%，其中，近20a寡照年出現(xiàn)8a，幾率上升到40.0%。1953—2010年朝陽(yáng)地區(qū)霜期日照時(shí)間氣候傾向率為-43.322h/10a，序列相關(guān)系數(shù)為-0.695，達(dá)極顯著水平（P＜0.01），日照時(shí)間呈明顯的減少趨勢(shì)，近20a（1443h）比前20a（1602h）日照時(shí)數(shù)平均減少159h。寒冷期日照時(shí)間1046h，占全年的37.9%；最多1180h（1967年），最少900h（2010年），極差為280h，標(biāo)準(zhǔn)偏差為±72.2h，寒冷期正常日照時(shí)間為974～1118h。在近58a寡照年（＜974h）出現(xiàn)10a，幾率為17.2%，其中，近20a寡照年出現(xiàn)9a，幾率上升到45.0%。1953—2010年朝陽(yáng)地區(qū)寒冷期日照時(shí)間氣候傾向率為-30.318h/10a，序列相關(guān)系數(shù)為-0.703，達(dá)極顯著水平（P＜0.01），日照時(shí)間呈減少趨勢(shì)，近20a（987h）比前20年（1097h）平均減少110h。

2.4霜期降水量霜期降水（降雪）越多，對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)尤其對(duì)蔬菜大棚生產(chǎn)越不利，由于陰雨天增多，光照時(shí)間減少，加之風(fēng)刮雪壓影響日光溫室、塑料大棚采暖，使植物因低溫而受凍害。朝陽(yáng)地區(qū)歷年降水量平均值為476.8mm，霜期降水量為61.6mm，寒冷期降水量18.6mm。在霜期農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，11月至翌年3月寒冷期的降水（降雪）對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)影響最大。從圖3可以看出，朝陽(yáng)地區(qū)霜期降水量呈微弱增加趨勢(shì)，氣候傾向率為2.808mm/10a，標(biāo)準(zhǔn)偏差為±29.7mm，最多降水量達(dá)到165.4mm（2010年），正常降水量為31.9～81.3mm；多雨年（＞81.3mm）有7a，幾率為12.1%，其中，近20a發(fā)生4a，幾率上升到20.0%。霜期近20a（66.7mm）比前20a（60.1mm）降水量平均增加6.6mm。寒冷期降水量越大形成的災(zāi)害越嚴(yán)重，朝陽(yáng)地區(qū)11月至翌年3月平均降水量為18.6mm，最大降水量為57.6mm（2007年），標(biāo)準(zhǔn)偏差為±13.1mm，正常降水量為5.5～31.7mm；多雨年（＞31.7mm）有7a，幾率為12.1%，其中，近20a發(fā)生2a，幾率為10.0%；氣候傾向率為0.369mm/10a。

2.5霜期陰天陰天太陽(yáng)輻射能降低、光照時(shí)間縮短，使光熱資源利用受到限制。沈陽(yáng)市霜期陰天日數(shù)歷年平均為18d，其中，2010年最多，達(dá)到34d，標(biāo)準(zhǔn)偏差為±5.6d；朝陽(yáng)地區(qū)霜期正常陰天日數(shù)為13～24d，偏多有9a，幾率為15.5%，其中，近20a有3a，幾率為15.0%。1951—2010年霜期陰天日數(shù)氣候傾向率為0.241d/10a，表明陰天日數(shù)趨勢(shì)平穩(wěn)，近20a（16.9d）比前20a（18.4d）平均值略有減少。

3結(jié)論與討論

（1）朝陽(yáng)地區(qū)霜期在10月至翌年4月，平均204d，氣候傾向率為-1.973d/10a，霜期呈縮短趨勢(shì)，1991—2010年比1953—1972年平均縮短9d。霜期、寒冷期氣溫傾向率分別為0.475，0.557℃/10a，氣溫升高趨勢(shì)明顯，近20a氣溫平均升高2.0～2.3℃。霜期氣溫升高對(duì)發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)有很大的能源幫助，減少了低溫冷害對(duì)植物的影響。近年來(lái)，氣溫升高雖然明顯，但變化幅度較大，這也給設(shè)施農(nóng)業(yè)管理帶來(lái)困難。因此，氣溫存在升高趨勢(shì)并未達(dá)到穩(wěn)定程度，在生產(chǎn)上還不能放任管理。當(dāng)?shù)蜏貋?lái)臨時(shí)，應(yīng)及時(shí)加溫取暖，晴朗低溫天氣可選在午夜至凌晨時(shí)段加溫，陰雪低溫天氣可全天連續(xù)加溫。

（2）朝陽(yáng)地區(qū)屬光照條件豐富區(qū)[16，18]，霜期、寒冷期日照時(shí)間呈明顯的減少趨勢(shì)，氣候傾向率分別為－43.322，－30.318h/10a；近20a霜期寡照年幾率達(dá)到40.0%。寒冷期近20a寡照年幾率為45.0%，寡照年增加十分明顯；霜期、寒冷期平均日照時(shí)數(shù)近20a比前20a分別減少159，110h。光照是霜期設(shè)施農(nóng)業(yè)的主要熱能來(lái)源，寒冷期光照時(shí)間的長(zhǎng)短尤為重要，朝陽(yáng)地區(qū)在寒冷期日平均日照時(shí)間為6.9h，在遼寧省屬于高值區(qū)，但日照時(shí)間的日趨減少，將給依靠自然光熱條件發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)帶來(lái)不利。因此，朝陽(yáng)地區(qū)在發(fā)展霜期農(nóng)業(yè)建設(shè)的同時(shí)，應(yīng)認(rèn)真考慮光能變化等問(wèn)題，確保霜期農(nóng)業(yè)的順利進(jìn)行。

（3）霜期農(nóng)業(yè)生產(chǎn)期朝陽(yáng)地區(qū)降水量呈微弱增加趨勢(shì)，霜期氣候傾向率為2.808mm/10a，寒冷期氣候傾向率為0.369mm/10a。霜期農(nóng)業(yè)生產(chǎn)期間降水（降雪）對(duì)生產(chǎn)不利，甚至給設(shè)施農(nóng)業(yè)帶來(lái)災(zāi)害。大到暴雪壓塌、壓毀大棚等設(shè)施時(shí)有發(fā)生，暴雪和特大暴雪對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)是毀滅性的，因此，在設(shè)計(jì)大棚結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮抗壓參數(shù)，保證設(shè)施堅(jiān)固耐用。

（4）朝陽(yáng)地區(qū)霜期陰天日數(shù)氣候傾向率為0.241d/10a，變化趨勢(shì)略顯增加，而近20a陰天日數(shù)增加不明顯。朝陽(yáng)地區(qū)霜期氣溫升高對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有利，而日照時(shí)間減少、陰天日數(shù)和降水量的相對(duì)增加對(duì)生產(chǎn)不利。

當(dāng)災(zāi)害來(lái)臨時(shí)要及時(shí)采取有效的生產(chǎn)措施使損失降到最低，預(yù)防措施應(yīng)掌握幾點(diǎn)：

A.大棚設(shè)計(jì)要考慮大風(fēng)及風(fēng)向的危害。朝陽(yáng)地區(qū)冬季多東北風(fēng)，草苫應(yīng)順風(fēng)壓茬；大風(fēng)來(lái)臨之前要加固壓膜線，關(guān)閉通風(fēng)口，大風(fēng)同時(shí)高溫要間隔放草苫壓膜。

B.大棚框架要增加負(fù)重能力，避免大雪壓塌。大棚遇雪時(shí)，白天要盡量卷起草苫讓棚內(nèi)植物接受散射光，夜間視降雪厚度要及時(shí)清掃，以防壓壞棚膜和棚架。

C.連續(xù)陰天易出現(xiàn)低溫寡照，植物根系吸收能力下降，葉片蒸騰減弱，應(yīng)增設(shè)輔助光源和加溫設(shè)施。連陰多日突然放晴，棚內(nèi)升溫迅速易造成植物蒸騰過(guò)大而萎蔫，久陰驟晴應(yīng)計(jì)劃卷苫，控制棚內(nèi)溫度緩慢上升，避免冷熱驟變帶來(lái)的傷害。光照時(shí)間日趨減少、氣溫變化幅度大是朝陽(yáng)地區(qū)霜期農(nóng)業(yè)氣候特點(diǎn)，尤其1月份的低溫寡照對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)及蔬菜大棚生產(chǎn)顯現(xiàn)能源不足，在栽培過(guò)程中盡可能躲避寒冷或增加取暖設(shè)備，確保霜期農(nóng)業(yè)順利穩(wěn)定進(jìn)行。