寒露风

一、定义

9、10月间,在我省晚稻的抽穗开花时期冷空气南下使气温下降到一定程度并可能影响晚稻的生长发育,农业气象上把这种低温冷害过程称为寒露风过程。由于我省南北纵跨5个纬距左右,晚稻的品种可有不同,其抽穗开花时间略有早迟,故寒露风过程的出现时期也略有不同。为便于统计和叙述,根据长期的经验积累,将每年的9月21日至10月20日期间,出现日平均气温≤23℃,且持续≥3天的天气过程视为一次寒露风过程。

二、时空分布特征

(1)最早出现时期

根据历史资料分析,我省北部的连州最早可于9月17日出现,南部的徐闻最早在9月30日出现。其它地区的最早出现时期介于9月17日和9月30日之间。

(2)出现次数
A、年平均次数

北部1.2~2.1次,南部沿海0.3~0.6次,其余地区0.6~1.2次。

B、年最多次数

北部偏北7~8次,北部其余地区6次左右,雷州半岛2~4次,其它地区3~6次。

(3)出现天数
A、年平均天数

北部偏北地区14~17天,北部其余地区6~15天,雷州半岛1~2天,其余地区2~6天。

B、年最多天数

北部偏北地区40~70天,北部其余地区35~50天,中部15~30天,南部9~30天。

(4)类型

冷空气入侵时,若当地的天气气候环境不同,所形成的寒露风类型也不一样。通常分为干型、湿型和混合型等三种类型。

湿型寒露风,由于阴雨连绵,日照少,光合作用微弱甚至停顿,对晚稻抽穗开花影响较大。 干型寒露风对晚稻抽穗开花也有影响或危害,但由于天气晴朗,光照充足,白天气温较高 ,其白天的气温大多不会对晚稻抽穗开花造成太大的影响;在一定条件下,充足的日照对热量不足有补偿作用。

干湿相间的寒露风过程,由于时晴时雨,其危害程度一般稍重于干型寒露风,而轻于湿型寒 露风。为了方便统计,我们按寒露风害过程的雨日为依据,统计指数如下:

湿型寒露风统计指数=降雨日数/过程日数(降雨日数指日雨量≥0.1mm), 凡指数≥0.6时即为湿型寒露风。

干型寒露风统计指数=无雨日数/过程日数,凡指数≥0.6时即为干型寒露风。

混合型寒露风统计指数:即上述两种指数均<0.6时为混合型寒露风。

据资料显示,全省各地均以干型寒露风最多,约占寒露风害总次数的70%~80%;湿型 寒露风约占寒露风害总次数的15%~25%之间;混合型寒露风占寒露风总次数的10% 以下。

(5)强度

广东各地寒露风害的轻重程度差异较大,总的趋势是粤北以重级寒露风害为主,粤中、南以 轻级寒露风为主;无寒露风出现的机率,以雷州半岛最高、粤中次之、粤北最低。

三、阶段性变化特征

(1)逐年月平均气温的变化

对广州1908~2002年的9月、10月的平均气温作5点平滑处理后,绘制相应的9月、10月逐年平均气温变化曲线,从中可以看出秋季冷暖的变化趋势。

9月的主要冷期出现在20世纪40年代后期至80年代中期,长约40年之久;相对暖期分别出现在10~20年代后期、30年代中期至40年代中期、80年代中期至90年代前期。90年代末至21世纪初的前两年平均气温较历史平均气温大幅度偏低。

10月的第一个冷期出现于20世纪20年代,第二个大冷期出现于50年代前期至70年代后期,是20世纪的最冷阶段,大约持续了30年之久,40年代中期也曾出现一个小谷。相对暖期分别出现于20世纪10年代的中期、30年代中期至40年代前期、80年代前期至90年代中期(其 中1992年前后出现小谷),40年代后期至50年代前期也曾出现一个小峰期。20世纪末和21世纪头两年的平均气温有上升的趋势。

(2)代表站点的年均发生次数的阶段性变化
A、韶关(北部)

从1951~2002年逐年变化趋势看,在52年中,有5年未曾出现,占总年数的9.6%,但年际间变化较大,平均每年出现1.7次寒露风害过程。从趋势模拟变化看,50年代和70年代较多,年平均2次左右,其次是60年代和90年代稍多,80年代较少。21世纪的前三年平均1.3次,少于历史平均数。

B、梅县(东北部)

从1952~2002年逐年变化趋势看,在51年中有11年未曾出现,占总年数的21.6%;年际间变化较大,平均每年出现1.3次寒露风害过程。从趋势模拟变化看,50年代至70年代略有增加, 80年代中最少,年平均约0.8次,但90年代又增加至年均1.3次。21世纪的前三年平均1次,少于历史平均数。

C、广州(中部)

从1952~2002年逐年变化趋势看,在52年中有25年未曾出现,占总年数的48.1%;年际变化较大,平均每年出现0.7次寒露风害过程。从趋势模拟变化看,70年代最多,年均出现1次左右,80年代为寒露风害次数最少期,年均仅0.4次左右。21世纪的前三年平均1次,多于历史平均数。

(3)代表站点的年均发生天数的阶段性变化
A、韶关(北部)

年平均寒露风害过程天数为9.2天,年际变化较大。从趋势模拟变化看,从50年代至90年代中期,有三峰:即50年代中期,60年代后期至70年代前期,90年代前中期;二谷:即60年前中期和整个80年代。21世纪前三年的平均天数为5天,少于历史平均天数。

B、梅县(东北部)

寒露风害过程年平均天数为6.2天,年际变化较大。从50年代至90年代中期的趋势模拟变化看,有3峰:即50年代中后期,60年代中后期,90年代前期;二谷:即60年代前中期和80年代。21世纪前三年的平均天数为4.3天,少于历史平均天数。

C、广州(中部)

年平均天数为2.6天,年际变化大。从5 0年代至90年代中期的趋势模拟变化看,有三峰:即50年代中期,60年代中后期,90年代前中期,二谷:即50年代后期至60年代前中期和80年代。21世纪前三年的平均天数4.3天,多于历史平均天数。

(4)代表站点的各年代的阶段性变化

本省各年代寒露风的阶段性变化有所差异,总的趋势是:从年均出现次数看,以50年代、 60年代和70年代较多,80年代和90年代较少;从年均出现天数看,以50年代、60年代和70年代较多、90年代次之、80年代最少;从寒露风强度看,50年代、60年代、70年代寒露风出现的强度较强,80年代和90年代相对较轻。21世纪前三年的年均次数和年均天数显示,代表北部的韶关和梅县的寒露风次数和天数在减少,而代表中部的广州的寒露风次数和天数在增加。

表1、各年代寒露风出现的次数、天数和强度

地点 年代 出现年份 总次数 年均次数 总天数 年均天数 年均强度 无寒露风年数
韶关 1951~1959 1952、1954、1955、1956、1957、1958、1959 18 2 93 10.3 3 2
  1960~1969 1960、1961、1962、1963、1964、1965、1966、1967、1968、1969 19 1.9 107 10.7 3 0
  1970~1979 1970、1971、1972、1973、1974、1975、1976、1977、1978、1979 20 2 109 10.9 3.3 0
  1980~1989 1980、1981、1984、1985、1986、1987、1988、1989 12 1.2 51 5.1 1.4 2
  1990~1999 1991、1992、1993、1994、1995、1996、1997、1998、1999 17 1.7 105 10.5 2.6 1
  2000~2002 2000、2001、2002 4   15   2 0
梅县 1952~1959 1954、1955、1956、1957、1958、1959 11 1.4 57 7.1 2.6 2
  1960~1969 1960、1961、1962、1963、1965、1966、1967、1968、1969 15 1.5 70 7 1.7 1
  1970~1979 1970、1971、1972、1973、1975、1976、1977、1978、1979 16 1.6 73 7.3 2.5 1
  1980~1989 1981、1984、1985、1986、1988、1989 8 0.8 32 3.2 0.9 4
  1990~1999 1990、1991、1992、1993、1994、1996、1997、1999 13 1.3 69 6.9 2.1 2
  2000~2002 2000、2002 3   13   1.3 1
广州 1951~1959 1954、1955、1957、1958、1959 8 0.9 31 3.4 1.4 4
  1960~1969 1960、1963、1965、1967、1968、1969 7 0.7 27 2.7 0.8 4
  1970~1979 1970、1971、1972、1973、1974、1975、1978、1979 10 1 39 3.9 1.3 2
  1980~1989 1981、1984、1989 4 0.4 13 1.3 0.4 7
  1990~1999 1992、1997、1999 4 0.4 13 1.3 0.4 7
  2000~2002 2000、2002 3   13   1 1

注:寒露风强度—3代表强,2代表中等,1代表轻,0代表无。将各年代的寒露风强度的和除以年代中的年数即得各年代的年平均强度。

四、典型年份

以下总结了1951至2002年出现寒露风的典型年份,即寒露风持续时间较长、气温较低、影响范围较广、对晚稻的产量影响较大的年份。主要有14年,即1954、1957、1959、1965、1967、1970、1971、1975、1976、1978、1979、1981、1997和2002年。

(1)1954年

9月26~29日东北部连平一带出现寒露风过程。10月7日强冷空气入侵本省,致使全省自北向 南直至雷州半岛均出现一次强寒露风过程,其中粤北和粤中至10月底均出现日平均气温持续 ≤23°C,粤北≤20°C的低温达10天以上。这时正值大面积晚稻抽穗开花,在寒露风较长过 程影响下,晚稻普遍出现包颈现象,开花、授粉、受精不良,结实率低而影响产量。

(2)1957年

寒露风出现早,新会、清远、广州、东莞等中部地区尤为明显,均在9月25日出现低温天气,信宜于9月24日,这些均为当地建国以后最早出现≤23℃的时期。

低温持续时间长,如粤北20~30天,粤中、粤东14~19天,粤西约20天。

气温低,空气湿度小,如10月上旬西部沿海最低气温15℃,相对湿度小于30%,全省自南向北均受影响。

(3)1959年

寒露风出现早,粤北9月25日开始;持续时间长,粤北20~30天,粤中、粤东14~19天,粤西约20天;气温低,冷空气带来平流降温后又即转为辐射型降温,其辐射冷却作用加强了低温程度。全省大部分地区在10月5日和6日先后出现极端最低气温,其中粤北的连州低达11.2℃,粤中的广州为14.1℃;而且相对湿度普遍降到30%~40%以下,吹北到东北风。

由于这次低温天气过程正是本省晚稻大面积抽穗扬花期,所以低温出现的地区,水稻受害比较严重。

(4)1965年

10月中旬初,强冷空气入侵本省后,除雷州半岛外,全省大部分地区均出现一次强寒露风天气过程,日平均气温≤20°C,这时正是大面积晚稻抽穗开花期,严重影响晚稻开花结实,导致结实率和千粒重普遍降低。

(5)1967年

寒露风出现早,如粤东北部的蕉岭、平远等地9月14日便有寒露风的影响;珠江口及其以东地区,都在9月23日以前出现,出现时间之早为建国后罕见。寒露风及低温过程次数多,自9 月中旬至10月底,共有4次低温影响过程,分别出现在9月12~18日、21~25日、10月1~1 2日和15~31日。低温影响过程的总天数,粤北为30~40天,其余地区10多天,粤中、南最低气温低于15°C~17°C。影响波及全省大陆地区,全省晚稻产量受到较大影响。

(6)1970年

寒露风影响明显,9月底至10月初,有一次影响遍及全省的强寒露风过程。除粤东南沿海地 区外,全省几乎都受寒露风影响。据花都、珠海、湛江、徐闻等地的资料反映,本次过程集中出现于9月29~30日,属建国后出现较早的一次。珠江三角洲较常年提早一周左右、粤西南约提早2~3周。10月中旬后期,台风与冷空气共同作用,形成湿型的强寒露风,风大、气温低,部分山区晚稻失收,全省晚稻减产。

(7)1971年

寒露风来得早,粤北于9月20日开始出现。10月上旬寒露风影响遍及全省大陆地区,比常年偏早10~15天。该年寒露风虽较明显、气温较低、持续时间长,但由于日照充足、光能补偿了热量的不足,故晚稻仍取得了较好收成。

(8)1975年

10月13~20日台风(7514号台风,未登陆)与冷空气遭遇而产生一次典型的湿冷型寒露风天气过程。其特点一是冷空气南下速度快。10月13日冷空气进入本省北部偏北地区,14日到达中部地区,15日扫过南部沿海地区。二是影响范围广。据统计,全省只有饶平、惠来、潮阳、南澳4个县、市未达到寒露风标准,全省受寒露风影响的县市共有 81个。三是持续时间长。本次过程持续7天以上的有36个县,5~6天的有23个县,其余县持续3~4天。四是出现大风、暴雨的范围大。全省出现8级以上大风的有25个县,出现暴雨的有16个县。

本次冷空气过程日平均气温本省北部和西部地区大致是18℃~20℃,东部地区大部20 ~22℃。最低气温北部偏北地区13℃~14℃,全省大部地区都在16℃~18℃之间,平均日照时数只有2小时左右,过程雨日普遍有3~4天。

由于伴随出现大风和暴雨天气,所以导致广东中、南部地区有201万亩稻田受浸,倒伏205万亩。水稻剑叶被风雨打烂、撕裂,小枝梗和颖花被刷伤,禾胎严重受伤,诱发白叶枯病。由于低温、阴雨、大风共同危害,晚稻出现了全省性减产。

据原佛山地区调查,该年晚稻中迟熟品种结实率多在65%~75%之间,比常年降低10%~15%,千粒重比常年减少1.5~3克。

(9)1976年

从9月21日开始至10月7日是一次较为典型的湿冷型寒露风过程。9月20日冷空气开始入侵粤北的连州、连山、连南三市、县,随后波及到全省,又接连受到新的冷空气补充,使这次过程持续到9月底至10月上旬,持续时间北部部分地区长达17天之久,东部地区也有3~5天。最低气温北部为14℃~16℃,中部地区17℃~20℃。月平均气温比常年偏低0.5°C~3°C,其中9月下旬平均气温偏低3°C左右;10月中下旬中南部出现日平均气温连续3天或以上低于20°C。雨日多,日照少,如连平、和平、新丰、连山在持续的17天寒露风过程中,平均日照时数才3小时左右,连续阴雨多日。致使全省晚稻产量损失较为严重。梅州市部分市、县的中迟熟品种不抽穗,全市实收亩产比上年同期少收湿谷40公斤。河源市的连平、和平、龙川、东源四县、市共减产4550万公斤。

(10)1978年

寒露风重,10月中旬北方冷空气与7820号热带气旋遭遇,自15日起气温急剧下降,出现5~7天的湿型寒露风天气,雷州半岛连续3天以上日平均气温降至23°C以下。全省大面积晚稻抽穗开花受到严重危害,颖壳普遍变黑褐色,植株长势迅速衰老,抽穗扬花的1300多万亩晚稻结实率下降10%~15%,造成大幅度减产。

(11)1979年

9月14日冷空气开始入侵我省,其后仍不断有冷空气补充,北部的乐昌、仁化、连南、连 山、广宁、始兴、和平、新丰、翁源、连平等地从9月24日、25日开始一直持续到10月20日以后,出现一次长达26~27天≤23°C的低温过程,实为历史所罕见。开始出现低温的日期,粤东地区多数在9月28日,珠江三角洲地区大部分在10月上旬初。影响范围广,除了珠海、吴川、遂溪、湛江、茂名、雷州等市、县没有出现低温天气外,全 省共有79个市县均出现了低温过程。

这次过程日平均气温不低,但最低气温较低,北部山区最低气温在12℃以下,其中连山低 达9.7℃,省内其他地方在13℃~14℃之间;但雨日少,光照条件较好,光能补偿了热量的不足,全省中、南部地区晚稻仍取得了丰收。但对粤北晚稻影响比较大,晚稻早衰比较严重,叶片提早干枯,普遍出现包颈穗,成穗率低、穗小,个别山区晚稻不能抽穗。据报导,原韶关地区损失稻谷约2500万公斤,原惠阳地区有110万亩晚稻每亩损失约75 公斤,原梅县地区有20多万亩晚稻亩产只有100多公斤。

(12)1981年

10月8日强冷空气开始入侵本省,导致10月8日和9日全省各地出现一次湿型寒露风过 程,粤北偏北山区至10月16日才结束。

此次过程的特点是强度大,影响范围广,但持续时间不长。北部的连州、连山、连南、始兴 、仁化、乐昌、乳源、韶关、南雄、翁源、连平、和平等地持续7~9天,省内其余各地持续3~4天。过程日平均气温南部沿海地区大多数在20℃以上,其余地区在17℃~20 ℃之间。过程的最低气温比较低,北部10℃~11℃,中部14℃~15℃,南部16℃ ~19℃。雨日普遍是1~2天。但以阴天为主,所以平均日照时数多数在3小时左右,沿海地区4~6小时。

灾情方面,由于本次寒露风过程低温强度大,影响范围广,所以本省晚稻受到较严重的危害,减产严重,其中原佛山、汕头地区亩产比上年分别减产87公斤和70公斤。据推算,全 省因寒露风而引起稻谷损失将近1.5亿公斤,加上当年遭遇两次严重的灌浆结实期冷害, 全省比上年总减产12多亿公斤。

(13)1997年

1997年9月下旬粤北地区接连出现两次严重的湿冷型寒露风,其主要特点是:出现早、 气温低、持续时间长,与粤北晚稻大面积抽穗开花的时间相遇。据韶关市所属县、市统计, 第一次寒露风出现在9月20~23日,比历年平均开始日提早了12~13天,过程平均 气温在20.0℃~21.1℃,极端最低气温降至13.7℃(乐昌,9月22日),为 历史最低值;第二次寒露风出现在9月25~30日,过程平均气温在19.3℃~20.0℃,极端最低气温14.9℃(始兴,9月27日)。由于9月下旬出现了连续两次的湿 冷型寒露风过程,旬平均气温仅20.2℃~21.2℃,比历史同期平均值偏低3.6℃~4.4℃,粤北最北部(大瑶山以北)从9月14~30日,日平均气温在23°C以下。韶关市所属各市、县的旬日照时数只有19.1~23.4小时,比历年同期偏少31.7~36.2小时。此时正处粤北晚稻大面积抽穗开花期,低温寡照对晚稻抽穗开花造成严重危害。主要表现在抽穗 期延长,包颈率增加、结实率明显降低;迟播迟插的晚稻,颖花退化也很明显。

据韶关市气象局等单位调研,韶关市所属县、市在9月20日前齐穗的平均结实率为84.2%,随着齐穗期推迟、结实率有规律地下降,10月10日后齐穗的平均结实率只有60.2%;包颈率随着抽穗期推迟而上升,至10月11日后齐穗的包颈率最为严重;同一时期抽穗的晚稻,海拨500米的田块比海拨200米的稻穗包颈明显增加,结实率明显下降,表明高海拨山区较之低海拨的垌田,受寒露风影响程度明显加重。

由于受到9月下旬两次较重的寒露风影响,1997年粤北地区的晚稻,在10月上中旬抽穗的田块,稻穗的颖花退化非常严重,抽出的穗子普遍只见枝梗不见谷粒的“白尾穗”。

(14)2002年

2002年9月27—30日北部和中部部分地区出现3—4天的湿冷型“寒露风”天气,10月6—10日全省大部分地区出现3—5天的干冷型“寒露风”。由于9月中、下旬受热带气旋“黑格比”和“米克拉”影响,我省在11—18日和25—30日出现了两次较长时间的降水过程,部分地区还连续几天降了暴雨、大暴雨,造成局部洪涝灾害。因此,9月中、下旬,我省气温偏低1—2℃,平均每天日照时数仅3小时左右,阴雨寡照天气不利晚稻幼穗发育,晚稻生长速度减慢。据农情资料反映,2002年晚稻孕穗至抽穗期比常年多几天,阴雨时间长导致部分稻田细菌性条斑病流行。故两次“寒露风”天气的出现对晚稻抽穗开花影响较大,不利正常开花授粉受精,空壳率上升,对产量造成不利影响。

五、寒露风害的防御对策

(1)根据安全齐穗期合理搭配品种和安排播、插期

生产实践证明,夺取晚稻高产稳产,在气候上的主要矛盾是季节问题,因此要加强季节观念,做好品种、茬口和季节安排。在品种方面,应从优质高产稳产角度考虑。在现有良种中,选用品质优,在一般年份增产,严重寒露风害年份也能成熟,而且对冬种作物生产安排有利的品种作当家种,适当搭配其它品种,争取在寒露风害出现前抽穗开花。

晚稻生产布局的原则是:既要合理利用当地的光温资源,又能使晚稻抽穗开花期基本避过寒露风危害。根据品种的生育期长短和当地的安全齐穗期,确定晚稻的播、插期。各地的适宜播种期:常规晚稻中迟熟品种为6月中、下旬;迟熟杂优稻为6月下旬至7月初,其它翻秋品种为7月上旬。粤北山区应根据当地气候特点适当提早播种。适宜移栽期:粤北山区为7月下旬至8月初,粤中、南地区为8月上旬,务必在“立秋”前后插完秧。

(2)提高科学管理水平,增强水稻自身的抗灾能力

在水稻生产的全过程中,要大力普及规范化的栽培技术,科学施肥和合理排灌;选育耐寒、优质高产的优良品种,努力改善生产条件,提高植株的抗灾能力。

(3)改善稻田的生态环境,适应水稻生理要求
A、以水调温,以水调湿,改善田间小气候

水的热容量比空气大。灌水可以提高田间温度和湿度,减少叶面蒸腾。因此,在寒露风害到来时立即深灌水,尽量避免田土散失热量,减缓降温过程,待寒露风害过后逐渐排浅。如果白天气温高,夜间气温低,则采用日排夜灌保护田间温度。实践证明,灌水可提高土温1℃ ~3℃,结实率提高5%以上。

采用人工喷雾、人工喷灌,能有效提高田间温、湿度,具体做法是在每天上午9时水稻开花前和下午3时水稻收花后向田间人工喷灌,坚持每天喷灌,至温度回升时才停止,可减少叶片干枯,防止花粉、柱头干枯而促进授粉。

B、风前增施壮尾肥和风后追施根外肥

在寒露风害入侵前,禾苗表现足肥长相的,一般比较耐寒。因此,对于长势较弱,转赤过度,回色不好的禾苗,在寒露风害入侵前几天,宜适施氮肥,这样可调整植株体内碳氮比率,提高光合作用效率,增强抗性,减少包颈现象,防止早“收尸”。但氮肥施用量必须恰当,如果用量过多,会造成叶色贪青,不仅容易遭受病虫害,而且由于碳素养分耗费多,反而降 低耐寒能力。寒露风害影响时或过后,及时喷施根外肥,每亩喷尿素或硫铵0.5~0.75公斤(加水30公斤) ,一般可提高结实率5%~8%。

C、喷施生长激素

水稻抽穗时,如果预计寒露风害将入侵时,可提前喷施“九二Ï”或“增产灵”,促进水稻提前抽穗,可降低空粒率,提高结实率。

(4)加强气象基础设施建设

为实现“气象科技兴农”,要加强气象基础设施建设,进一步完善气象灾害监测、预测、预报服务和防灾减灾系统建设,加强寒露风的机理研究,提高服务能力。

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