李世成，李斌，董有波，黃丕忠，林文根，周云，唐吉昌，段紹玲

（1.臨滄市氣象局，云南臨滄 677099；2.臨滄市甘蔗技術(shù)推廣站，云南臨滄 677099；3.廣西洋浦南華糖業(yè)集團(tuán)股份有限公司，廣西南寧 530022；4.臨滄南華糖業(yè)有限公司，云南臨滄 677099）

云南是世界甘蔗發(fā)源地之一，甘蔗種植面積約占全國的18.5%，產(chǎn)量約占全國的15.2%，是僅次于廣西的全國最重要食糖生產(chǎn)基地之一［1］。云南蔗區(qū)主要分布在臨滄、德宏、普洱等8個(gè)州市。臨滄市是云南省最大的甘蔗產(chǎn)區(qū)，甘蔗產(chǎn)量約占全省的28%［2］。蔗糖產(chǎn)業(yè)已成為臨滄市農(nóng)民增收、支撐地方財(cái)政的重要產(chǎn)業(yè)，在當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會發(fā)展中具有舉足輕重的地位和作用。

臨滄甘蔗主要種植于亞熱帶地區(qū)。低溫霜凍是影響甘蔗生產(chǎn)的主要?dú)庀鬄?zāi)害之一。它每年都會發(fā)生，不僅影響當(dāng)季甘蔗產(chǎn)量和糖分含量，而且還影響下一榨季甘蔗的萌發(fā)生長［3］。因其地理環(huán)境和氣候條件與全國多數(shù)蔗區(qū)明顯不同，臨滄市低溫氣候特點(diǎn)和甘蔗霜凍害指標(biāo)亦有差別。因此，進(jìn)行甘蔗霜凍害發(fā)生規(guī)律和指標(biāo)研究，對臨滄甘蔗生產(chǎn)防災(zāi)減災(zāi)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

《作物霜凍害等級》（QX／T 88-2008）將甘蔗霜凍害等級分為3級［4］。王鑒明［5］、羅文質(zhì)［6］亦將甘蔗霜凍害程度劃分為3級，即輕度霜凍、中度霜凍、重度霜凍。國內(nèi)甘蔗霜凍害指標(biāo)如表1所示。觀察和試驗(yàn)表明，當(dāng)臨滄市氣溫大于0.0℃時(shí)，甘蔗并未出現(xiàn)霜凍害，以上指標(biāo)不完全符合臨滄市實(shí)際情況。因此，有必要對甘蔗霜凍害溫度指標(biāo)進(jìn)行進(jìn)一步研究［7］。

表1 國內(nèi)甘蔗霜凍害的最低氣溫指標(biāo)℃

1 資料與方法

歷年氣候資料選用臨滄市8個(gè)國家級氣象觀測站1961—2020年數(shù)據(jù)，并通過試驗(yàn)采集田間氣溫和甘蔗霜凍害癥狀數(shù)據(jù)。采用相關(guān)分析（顯著性采用t檢驗(yàn)）［8］、線性回歸分析（顯著性采用F檢驗(yàn)）等［9］方法，建立臨滄市甘蔗霜凍害的溫度指標(biāo)并創(chuàng)建甘蔗霜凍害的預(yù)警方法。

1.1 試驗(yàn)田選取

選取耿馬縣四排山鄉(xiāng)農(nóng)文（海拔1 298 m，山坡中下部平地）、耿馬縣勐撒鎮(zhèn)箐門口村忙見（海拔1 340m，小盆地）、滄源縣巖帥鎮(zhèn)團(tuán)結(jié)村壩嶺（海拔1 523 m，小盆地）、滄源縣巖帥鎮(zhèn)團(tuán)結(jié)村農(nóng)壩嶺（海拔1 609m，壩區(qū)邊緣坡腳）、滄源縣糯良鄉(xiāng)翁不老村（海拔1 646 m，山坡中下部平地）等5個(gè)霜凍害典型易發(fā)地［10］作為試驗(yàn)點(diǎn)。

1.2 觀測時(shí)間、要素和內(nèi)容

在所選5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)甘蔗田（地）中間安裝自動(dòng)氣象觀測站，主要觀測氣溫要素，觀測頻次為每小時(shí)1次。觀測時(shí)間為2021年11月至2022年2月，連續(xù)觀測氣溫要素，日最低氣溫從當(dāng)天每小時(shí)最低氣溫中挑取。

當(dāng)田間自動(dòng)站氣溫下降到接近0℃或0℃以下甘蔗可能受到霜凍害時(shí)，觀測甘蔗生長狀況和受害癥狀。甘蔗觀測包括經(jīng)度、緯度、海拔高度、甘蔗品種、受害癥狀等。

霜凍害觀測，先在田塊中隨機(jī)抽取8根蔗莖，沿蔗莖橫截面直徑線剖開，再拍攝蔗莖垂直剖面照片，觀察生長點(diǎn)和蔗莖形狀、顏色等；最后根據(jù)甘蔗受害特征，依據(jù)《甘蔗霜凍災(zāi)害調(diào)查規(guī)范》（DB45／T 1253-2015）［11］，結(jié)合《糖料甘蔗收購技術(shù)規(guī)程》（DB53／T 763-2016）［12］中的判定標(biāo)準(zhǔn)，評判樣本的霜凍害等級。

2 結(jié)果與分析

2.1 臨滄市低溫霜凍氣候特征

臨滄市地處云南西南部，境內(nèi)地形地貌復(fù)雜，全市8個(gè)國家級氣象站海拔1 044.1～1 636.1 m，屬低緯高原山地季風(fēng)氣候區(qū)（有6個(gè)氣候帶）。受北部的高原大地形和東北部的哀牢山等山脈阻滯，冬季南侵的冷空氣影響臨滄較小，又因冬春季為干季，其霜凍害幾乎為輻射型低溫造成的［13］。

統(tǒng)計(jì)全市8個(gè)國家級氣象站1961—2020年最低氣溫≤0.0℃的低溫霜凍頻次（表略）可知，近60年來，全市共出現(xiàn)≤0.0℃的低溫霜凍天氣過程73站次（平均1.22站次／年），其中頻次數(shù)最多的是滄源站（平均0.38次／年），最少是永德站（平均0.03次／年）。≤0.0℃的低溫霜凍天氣過程一般持續(xù)1～8 d，全市站點(diǎn)平均為5.63 d，平均0.68 d／年，都出現(xiàn)在冬季3個(gè)月；霜凍過程無降水天數(shù)占68%，微量降水天數(shù)占23%，有降水量天數(shù)僅占9%。8個(gè)站點(diǎn)歷年極端最低氣溫為-0.5～-4.3℃?！?.0℃的低溫霜凍天氣過程中，各站點(diǎn)歷年平均的日照時(shí)數(shù)為4.9～9.2 h／d，全市站點(diǎn)平均為8.3 h／d，以上統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，臨滄市霜凍天氣普遍為多點(diǎn)分散的輻射型霜凍，多發(fā)生在多日照的晴天。

事實(shí)上，當(dāng)國家級氣象站最低氣溫≤3.0℃時(shí)，田間近地面溫度就可能降低至≤0℃［14］，所以當(dāng)?shù)馗收崴獌龊Φ念l率遠(yuǎn)高于上述氣象站點(diǎn)≤0.0℃的低溫頻率。

試驗(yàn)期為2021／2022年冬季（12月至2022年2月）。分析該冬季臨滄市氣溫、降水量和日照時(shí)數(shù)等（常年數(shù)據(jù)為1991—2020年），結(jié)果顯示全市站點(diǎn)平均值中，冬季平均氣溫比常年同期偏低0.2℃，降水量偏多30%，日照時(shí)數(shù)偏少15%。因此，臨滄市2021／2022冬季氣溫略低、降水偏多、日照偏少；但該冬季全市站點(diǎn)平均日照為6.2 h／d、降水量為0.6 mm／d，冬季“多光少雨”氣候特點(diǎn)［15］仍然突出。

2.2 甘蔗霜凍害田間溫度指標(biāo)

2021／2022年冬季臨滄市試驗(yàn)點(diǎn)共出現(xiàn)6個(gè)較明顯的低溫過程，持續(xù)天數(shù)分別為5、7、3、7、8和3 d，過程最低氣溫0.0～-2.9℃。而臨滄市國家級站點(diǎn)中歷年極端最低氣溫為-4.3℃。結(jié)合前述試驗(yàn)期氣候背景分析，可判定2021／2022年冬季臨滄市蔗區(qū)低溫霜凍氣候?yàn)橐话悖ㄖ械龋┠晷汀?/p>

1）第1次低溫過程（2021年12月16—20日）。

滄源縣壩嶺12月16—18日、20日最低氣溫低于0℃，過程最低氣溫-1.7℃，甘蔗受霜凍害程度為輕度；滄源縣翁不老僅17日最低氣溫略低于0℃，甘蔗受霜凍害程度為輕度；農(nóng)文和忙見未出現(xiàn)低于0℃的最低氣溫，甘蔗無受害癥狀。

2）第2次低溫過程（2022年1月5—11日）。

滄源縣壩嶺最低氣溫連續(xù)3 d低于0℃，過程最低氣溫-1.2℃，甘蔗受害程度為輕度；耿馬縣農(nóng)文1月5—7、10—11日最低氣溫≤0℃，過程最低氣溫-1.9℃，甘蔗受霜凍害程度為輕度；滄源縣農(nóng)壩嶺有1 d日最低氣溫低至-0.1℃，甘蔗受害程度為輕度；耿馬縣忙見和滄源縣翁不老未出現(xiàn)≤0℃的低溫，甘蔗無凍害癥狀。

3）第3次低溫過程（2022年1月17—20日）。

滄源縣壩嶺和農(nóng)壩嶺各有1 d日最低氣溫≤0℃，過程最低氣溫分別為-0.1和0.0℃，甘蔗受害程度均為輕度；耿馬縣農(nóng)文、忙見和滄源縣翁不老未出現(xiàn)≤0℃的低溫，甘蔗無凍害癥狀。

4）第4次低溫過程（2022年1月30日—2月5日）。

滄源縣壩嶺最低氣溫有3 d低于0℃，過程最低氣溫-0.6℃，甘蔗受害程度為輕度；耿馬縣農(nóng)文有6 d日最低氣溫≤0℃，過程最低氣溫-1.8℃，甘蔗受害程度為輕度；耿馬縣忙見有1 d日最低氣溫≤0℃，過程最低氣溫-0.4℃，甘蔗受害程度為輕度；滄源縣農(nóng)壩嶺過程最低氣溫-1.6℃，甘蔗受害程度為輕度；滄源縣翁不老過程最低氣溫-0.4℃，甘蔗受害程度為輕度。

5）第5次低溫過程（2022年2月9—16日）。

滄源縣壩嶺最低氣溫有2 d低于0℃，過程最低氣溫-0.8℃，甘蔗受害程度為輕度；耿馬縣農(nóng)文有8 d日最低氣溫≤0℃，過程最低氣溫-2.7℃，甘蔗受害程度為中度；耿馬縣忙見有3 d日最低氣溫≤0℃，過程最低氣溫-1.1℃，甘蔗受害程度為輕度；滄源縣農(nóng)壩嶺過程最低氣溫-2.9℃，甘蔗受害程度為中度；滄源縣翁不老過程最低氣溫-0.8℃，甘蔗受害程度為輕度（表2）。

表2 第5次過程甘蔗試驗(yàn)點(diǎn)日最低氣溫及霜凍害等級℃

6）第6次低溫過程（2022年2月23—25日）。

滄源縣壩嶺最低氣溫有1 d低于0℃，過程最低氣溫-0.5℃，甘蔗受害程度為輕度；耿馬縣農(nóng)文過程最低氣溫-1.8℃，甘蔗受害程度為輕度；耿馬縣忙見過程最低氣溫-0.4℃，甘蔗受害程度為輕度；滄源縣農(nóng)壩嶺過程最低氣溫-2.5℃，甘蔗受害程度為中度；滄源縣翁不老過程最低氣溫-0.6℃，甘蔗受害程度為輕度。

7）甘蔗霜凍害程度與氣溫的相關(guān)性。

將5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)6次霜凍天氣過程共22站次霜凍害觀測結(jié)果構(gòu)成一組樣本序列，使用甘蔗霜凍害程度（致災(zāi)等級）與對應(yīng)的過程最低氣溫觀測值作相關(guān)分析［16］。受害程度量化：未受害為0、輕度霜凍為1、中度霜凍為2、重度霜凍為3。過程最低氣溫使用原值作計(jì)算，計(jì)算結(jié)果為，甘蔗霜凍害程度與對應(yīng)過程最低氣溫的相關(guān)系數(shù)為-0.86（相關(guān)顯著性P＝0.01），表明最低氣溫可作為判定甘蔗霜凍害等級的指標(biāo)。

8）臨滄市甘蔗霜凍害等級指標(biāo)。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果：最低氣溫忙見為0.2℃、翁不老為0.1℃（2次）時(shí)甘蔗無霜凍癥狀；農(nóng)壩嶺0.0℃、壩嶺-0.1℃時(shí)甘蔗輕度受害，據(jù)此確定甘蔗霜凍害發(fā)生的臨界溫度為0.0℃。壩嶺第1次過程最低氣溫為-1.7℃，第2次過程最低氣溫為-1.2℃，兩次受霜凍害程度都為輕度；農(nóng)文第2次低溫過程最低氣溫為-1.9℃，甘蔗受霜凍害程度都仍為輕度；農(nóng)文最低氣溫-2.7℃、農(nóng)壩嶺-2.9℃、農(nóng)壩嶺-2.5℃時(shí)，甘蔗受害程度都為中度，據(jù)此確定甘蔗輕度霜凍害下限溫度指標(biāo)為-2.0℃，發(fā)生中度霜凍害的臨界溫度＜-2.0℃。

在本試驗(yàn)中，未觀測到甘蔗重度霜凍害發(fā)生，因此，中度霜凍害的下限指標(biāo)和重度霜凍害指標(biāo)采用文獻(xiàn)指標(biāo)（表1）代替，從而得到臨滄市甘蔗霜凍害最低氣溫指標(biāo)如表3所示。

表3 臨滄市甘蔗霜凍害最低氣溫指標(biāo)℃

2.3 臨滄市甘蔗霜凍害的預(yù)警指標(biāo)

使用距離蔗區(qū)最近的國家級氣象站或區(qū)域自動(dòng)站作為參考站（海拔有差別），與各試驗(yàn)點(diǎn)田間自動(dòng)站數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，確立勐省站為滄源縣壩嶺和農(nóng)壩嶺的參考站；依此類推可確定霜凍害易發(fā)區(qū)各代表點(diǎn)的參考站。計(jì)算各試驗(yàn)點(diǎn)臨時(shí)田間觀測站與對應(yīng)參考站最低氣溫的相關(guān)系數(shù)，均達(dá)到顯著性水平P＝0.01，如圖1所示。

使用四排山站作為農(nóng)文的參考站，當(dāng)四排山站12月某日最低氣溫即將接近1.0℃、1月接近4.1℃、2月接近5.2℃時(shí)可考慮發(fā)布農(nóng)文蔗區(qū)輕度霜凍預(yù)警；2月最低氣溫接近3.7℃時(shí)可考慮發(fā)布中度霜凍預(yù)警。依此類推，蔗區(qū)各代表點(diǎn)甘蔗霜凍害預(yù)警指標(biāo)結(jié)果見表4。

表4 臨滄市各蔗區(qū)代表點(diǎn)低溫霜凍害的預(yù)警指標(biāo)℃

3 結(jié)論

1）臨滄市甘蔗霜凍災(zāi)害主要發(fā)生在12月至次年2月，絕大多數(shù)為冬季輻射型低溫天氣造成。冬季夜間多晴，盆地上空常有逆溫，山間盆地和谷地冷空氣容易堆集，霜凍發(fā)生頻率高，坡地少見發(fā)生。

2）霜凍害典型易發(fā)區(qū)5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)甘蔗霜凍害癥狀等級與其田間最低氣溫觀測值呈高度負(fù)相關(guān)。據(jù)此確立臨滄市甘蔗霜凍害等級指標(biāo)（日最低氣溫）：輕度0.0～-2.0℃、中度-2.1～-5.0℃、重度＜-5.0℃。

3）低溫霜凍過程中常年霜凍易發(fā)區(qū)的田間觀測氣溫與距離其較近的參考站（區(qū)域自動(dòng)站，海拔不同）的氣溫值呈高度正相關(guān)?；谶@樣的關(guān)系，依據(jù)確立的甘蔗霜凍害等級溫度指標(biāo)，建立了臨滄市霜凍易發(fā)區(qū)甘蔗霜凍害的預(yù)警指標(biāo)，有重要應(yīng)用價(jià)值。