¹贵州省都匀市气象局，贵州 都匀

²贵州省黔南州气象局，贵州 都匀

收稿日期：2020年11月5日；录用日期：2020年11月19日；发布日期：2020年11月26日

摘要

本文利用都匀国家基本气象站1971~2018年的初、终霜日的观测资料及无霜期统计资料，采用线性回归法、M-K突变检验方法、滑动T检验法，分析都匀市近48年来初、终霜日与无霜冻期的变化特征，并提出预防霜冻的几点措施。结果表明：近48a来，都匀市初霜日日序以6.67 d/10a的变化速率呈明显推迟，终霜日日序以0.50/10a的速率呈一定的推迟趋势，无霜期以7.52 d/10a的速率呈明显的延长变化趋势；突变分析表明，都匀市初霜日、终霜日、无霜期均出现了突变；霜冻灾害发生时往往会对农作物及人体健康产生严重危害，因此应当及时采取覆盖、熏烟或喷洒适量的化学试剂等多种方法，以达到有效预防霜冻的目的。同时霜冻灾害发生时民众一定要注意防风保暖，并及时添加衣物，以确保自身的身体健康安全。

关键词

初霜日，终霜日，无霜期，特征分析，霜冻预防

Analysis on Change Characteristics of First Frost Day in Dujun City and Effective Preventive Measures of Frost

Qingjian Li¹, Hong Luo², Shasha Lu¹

¹The Meteorological Observatory of Duyun, Duyun Guizhou

²The Meteorological Observatory of Qiannan Prefecture, Duyun Guizhou

Received: Nov. 5^th, 2020; accepted: Nov. 19^th, 2020; published: Nov. 26^th, 2020

ABSTRACT

Based on the observation data of the first frost date, the last frost date and the frost-free days at Duyun National meteorological stations from 1971 to 2018, linear regression method, Mann-Kendall mutation test method, and moving T test method are used to analyze the change characteristics of the first and last frost date and frost-free days in Duyun, and some measures to prevent frost are proposed. The results show that in the past 48 years, the first frost date sequence in Duyun has been significantly delayed at a rate of 6.67 d/10a, the final frost day sequence has been delayed at a rate of 0.50 d/10a, and the frost-free days have been delayed by 7.52 d/10a, which shows a significant prolonged trend. The mutation analysis indicates that there were mutations in the first frost date, last frost date and frost-free days in Duyun; Frost disasters often cause serious damages to crops and human health. Therefore, methods such as covering, smoking, or spraying appropriate amounts of chemical reagents should be adopted timely to effectively prevent frost. At the same time, public must pay attention to the wind to keep warm, and add clothing in time to ensure their own health and safety when a frost disaster occurs.

Keywords:First Frost Day, Last Frost Day, Frost Free Period, Feature Analysis, Prevention Frost

Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc.

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1. 引言

霜冻指的是农作物在生长发育过程中由于土壤表面、植株体温度低于0℃而出现的植物冻害 [1]。霜冻灾害主要集中在春秋季节，是较为常见的农业气象灾害之一，同时也是制约农户生产潜力的一项重要因素 [2]。一旦初霜日提前或者终霜日推迟，都将导致农作物由于遭受霜冻灾害而无法正常发育，最终导致农作物的产量显著下降。多年以来，众多学者对贵州省霜冻变化进行了研究，郜红娟 [3] 等对1960~2013年贵州省霜冻日数时空变化特征进行分析，结果表明贵州省绝大部分地区霜冻日数呈下降趋势，陈静 [4] 等利用贵州省1961~2015年气象资料，对贵州省霜冻天气的时空分布与气候变化特征进行详细研究，得出贵州省霜冻天气主要出现在10月~翌年4月，全省初霜冻日呈推迟趋势，终霜冻日呈提早变化趋势，无霜冻期呈延长的变化趋势。本文选用都匀国家基本站1971~2018年的初、终霜日历史资料，分析该地区初、终霜日及无霜期的变化特征 [5]，并在此基础上针对霜冻的危害及如何做好霜冻灾害的有效预防工作提出几点科学、有效的应对处理措施，以期能够为减少霜冻对当地农作物的影响、保障当地农业安全生产，进而为促进农业增产、农民增收等提供一定的借鉴与参考。

2. 资料与方法

本文选取都匀市1971~2018年近48年来的初、终霜日与无霜期统计资料，着重采用线性回归法，针对初、终霜日与无霜期的变化特征进行分析，采用M-K突变检验法、滑动T检验法检验都匀市霜的突变特征。

其中初霜冻日指的是后半年首次出现地面最低温度不高于0℃的日期；而终霜冻日指的是前半年最后一次出现地面最低温度不高于0℃的日期 [6]。以原始数据为依据，对每年初、终霜日日期重建数据序列，用公历日对日期进行定义。

都匀国家基本气象站1971~2018年近48年的观测资料统计中1997年、2011年、2018年未出现霜。在计算初霜日时，可以将11月1日的日序定为1，11月2日的日序定为2，依次类推。例如，2017年初霜日为11月27日，则该年份初霜冻日的日序为27；2018年初霜日为12月19日，则该年份初霜日的日序为49。在计算终霜日时，也将11月1日的日序定为1，则2017年终霜日为11月27日，则该年份终霜日的日序为27；2018年终霜日为3月10日，则该年份终霜日的日序为131。

3. 初、终霜日的变化特征分析

3.1. 初霜日的变化特征

3.1.1. 年代际变化特征(表1)

表1. 都匀市1971-2018年初霜日统计

对各年代初霜日进行对比可见，最早初霜日均出现在11月份，其中日序最小为2 d，出现在11月2日，最大为27 d，出现在11月27日；最晚初霜日在12月、1月和2月份均有分布，其中日序最小值为43 d，出现在12月13日，最大值为101 d，出现在2月9日。从年际变化来看，20世纪70年代都匀市平均初霜日较早，平均日期为11月26日。20世纪80~90年代平均初霜日保持相对稳定，平均日期为12月3日，与70年代相比，平均初霜日有所推迟。自21世纪以来都匀市平均初霜日明显推迟。

3.1.2. 年际变化特征

图1. 1971~2018年都匀市初霜日变化特征分析(单位：d)

对近48年来(1971~2018年)都匀市初霜日进行统计分析得出，都匀市平均初霜日日序为38 d，即12月8日。由上图1可见，1971~2018年都匀市初霜日日序呈现出明显的起伏变化，其中1971~1990年之间都匀市初霜日日序变化较为平稳，自1991年之后都匀市初霜日日序表现出明显的起伏变化。整体而言，近48年来都匀市初霜日日序以6.6693 d/10a的速率呈一定的推迟趋势，最早日序为2 d (11月2日)，出现在1993年；最晚日序为101 d (2月9日)，出现在2003年，最早与最晚日序之间的差值为99 d。

3.2. 终霜日的变化特征

3.2.1. 年代际变化特征(表2)

表2. 都匀市1971~2018年终霜日统计

对各年代终霜日进行对比可见，最早终霜日主要出现在11月至1月份，其中日序最小为58，出现在12月28日，最大为90 d，出现在1月29日；最晚终霜日主要集中在3月份，其中日序最小值为91 d，出现在1月30日，最大值为109 d，出现在2月17日。从年际变化来看，20世纪70年代平均终霜日相对较晚，出现在2月6日；20世纪80~90年代平均日保持相对稳定，与70年代相比，平均终霜日有所提前。21世纪最初10年平均终霜日最晚，出现在2月17日，到2011~2018年平均终霜日又有所提前。

3.2.2. 年际变化特征

图2. 1971~2018年都匀市终霜日变化特征分析(单位：d)

对近48年来(1971~2018年)都匀市终霜日进行统计分析得出，都匀市平均终霜日日序为97 d，即2月5日。由上图2可见，1971~2018年都匀市终霜日日序变化相对平缓。整体而言，近48年来都匀市终霜日日序以0.497 d/10a的速率呈一定的推迟趋势，最早日序为27 d (11月27日)，出现在2016年；最晚日序为149 d (3月28日)，出现在1973年，最早与最晚日序之间的差值为122 d。

3.3. 无霜期的变化特征

3.3.1. 年代际变化特征

表3. 都匀市1971~2018年无霜期统计(单位：d)

通常情况下，随着初霜冻日与终霜日的变化，无霜期也将发生一定程度的变化。对1971~2018年各年代都匀市最短、最长无霜期及平均无霜期进行统计得出上表3。由上表3可见，无霜期最长为352 d，出现在2011~2018年；1971~1980年无霜期最短，为217 d，两者之间相差135 d。由各年代无霜期的平均值可见，20世纪70年代无霜期最短，而2011~2018年无霜期最长。

3.3.2. 年际变化特征

图3. 1971~2018年都匀市无霜期年际变化图

据统计，1971~2018年都匀市平均无霜期为303.5 d。由上图3可见，近48年来，都匀市无霜期均在平均值上下波动，但是整体以7.515 d/10a的变化速率呈一定的推迟趋势。其中2017年无霜期持续时间最长，为352 d；1976年无霜期持续时间最短，为217 d。

3.4. 初、终霜日及无霜期突变特征

采用M-K突变检验法对都匀市1971~2018年初、终霜日与无霜期的突变性检验，并结合滑动T检验，来分析各时段的突变情况。从图4可以看出20世纪80年代后初霜日呈递增变化趋势，结合滑动T检验得知，初霜日在1977年可能发生突变。如图5所示，终霜日整体呈减少趋势，UF和UB曲线有多个交点，结合滑动T检验，终霜日分别在2000年、2007年发生突变，且通过了0.01的显著性检验。由图6可知20世纪70年代无霜期呈下降趋势，20世纪80年代后无霜期呈递增趋势，结合滑动T检验，无霜期分别在1996年、2001年、2010年发生突变，且2001年通过了0.01的显著性检验。

图4. 1971~2018年都匀市初霜日M-K曲线和滑动T检验曲线

图5. 1971~2018年都匀市终霜日M-K曲线和滑动T

图6. 1971~2018年都匀市无霜期M-K曲线和滑动T检验曲线

4. 霜冻有效预防措施

4.1. 霜冻的危害

4.1.1. 霜冻对农作物的危害

霜冻灾害发生时往往会导致农作物冻结进而导致细胞脱水进而产生一定程度的危害，不仅会破坏农作物的代谢过程，损伤原生质结构，还会导致细胞内冰块遭受机械损伤。受到霜冻灾害的影响，农作物体内的水分将会被冻结为冰晶，灾害过后，气温将会明显回升，使大量水分被蒸发，最终导致农作物植株由于枯萎而死亡。都匀市霜冻灾害主要集中在春季与秋季，春季霜冻灾害往往会对玉米、棉花、早稻等越冬作物的生长产生严重影响。春霜冻推

物的正常生长发育，春霜冻出现的时间越迟，强度越强，则农作物受冻则约为严重。秋霜冻往往会对迟熟的秋熟作物产生严重影响，不仅会导致作物无法正常成熟，还会导致其产量显著下降。秋霜冻出现时间越早，强度越大，则由此对农作物的影响及危害也更为严重。

4.1.2. 霜冻对人体健康的危害

初霜冻发生时，往往会伴随着大幅的降温天气过程，此时民众一定要注意防风保暖，并及时添加衣物。如果家中有慢性疾病病人，更要对其身体健康进行密切关注。主要是由于大幅的降温天气过程不仅会对部分慢性疾病患者带来一定的冲击，严重时还会引发一些急性疾病，进而严重威胁着民众的生命健康安全。

4.2. 霜冻的有效防御

为有效防御霜冻灾害，往往在霜冻灾害发生之前采用及时浇灌、覆盖、熏烟或喷洒适量的化学试剂等多种方法，霜冻灾害发生之后还要做好田间管理工作，适当增加近地面层的空气湿度，并对地面热量进行保护，增加空气温度，减慢田间温度下降速度，进而达到有效预防霜冻的目的。另外，还要科学种田，不断对作物品种进行改良，并对当地天气变化状况进行密切关注，以提升霜冻灾害防御能力。最常用的霜冻灾害防御措施主要包括以下几种：

1) 熏烟法。在霜冻灾害发生之前，将树叶、杂草或发烟少毒的化学药剂点燃，使近地层笼罩一层烟幕，既能够有效减少地面有效辐射冷却，又能使近地面层的空气温度有所增加，进而达到减轻或预防霜冻灾害的目的 [7]；

2) 灌溉法。若条件允许，可以针对果树、麦田等进行合理灌溉，既能够显著增加土壤导热率与热容量，减缓土壤与近地面层空气温度的下降速度，又能保护土壤与近地层的温度，以达到防霜的目的；而且，条件允许情况下，在霜冻灾害发生之前应当对熏烟法与灌溉法进行综合使用，将会取得更为显著的效果；

3) 覆盖法。当植物或苗床的经济价值较高，且被保护面积也不大时，可以使用苇草或塑料薄膜进行覆盖的方法以防御霜冻灾害 [8]。这一方法能够使外界冷空气与被覆盖保护作物之间相互隔绝，既能够避免冷空气直接侵袭作物，还能确保其本身温度不会大幅下降，进而达到保温防霜的目的。虽然这一方法防霜效果较好，但是成本相对比较高，因此应当慎用。

5. 结论

本文通过分析都匀市1971~2018年的初霜日、终霜日与无霜期的变化特征，其结论如下：

1) 20世纪70年代都匀市平均初霜日较早，80~90年代平均初霜日保持相对稳定，与70年代相比，平均初霜日有所推迟。自21世纪以来，都匀市平均初霜日明显推迟。平均初霜日日序为38 d，即12月8日。近48年来都匀市初霜日日序以6.693 d/10a的速率呈一定的推迟趋势。

2) 20世纪70年代平均终霜日相对较晚；20世纪80~90年代平均终霜日保持相对稳定，与70年代相比，平均终霜日有所提前。21世纪最初10年平均终霜日最晚，到2011~2018年平均终霜日又有所提前。终霜日日序以0.497 d/10a的速率呈一定的推迟趋势。

3) 20世纪70年代无霜期最短，而2011~2018年无霜期最长。无霜期均在平均值上下波动，但是整体以7.515 d/10a的变化速率呈一定的推迟趋势。

4) 突变分析表明，都匀市初霜日、终霜日、无霜期均出现了突变，初霜日在1977年可能发生突变，终霜日分别在2000年、2007年可能发生突变，且均通过了0.01的显著性检验，无霜期在2001年可能发生突变，且通过了0.01的显著性检验。

5) 霜冻灾害发生时往往会对农作物及人体健康产生严重危害，因此应当及时采取覆盖、熏烟或喷洒适量的化学试剂等多种方法，以达到有效预防霜冻的目的。霜冻灾害发生时民众一定要注意防风保暖，并及时添加衣物，以确保自身的身体健康安全。

文章引用

李青建,罗 红,陆莎莎. 都匀市初终霜日变化特征分析及霜冻有效预防措施
Analysis on Change Characteristics of First Frost Day in Dujun City and Effective Preventive Measures of Frost[J]. 气候变化研究快报, 2020, 09(06): 752-759. https://doi.org/10.12677/CCRL.2020.96082

参考文献