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霜冻

霜冻

(一种较为常见的农业气象灾害)
霜冻(frost-freezing)指在秋、冬、春季节,空气温度突然下降,在短时间内使植被表面或地面的温度降至0℃或0℃以下,使农作物遭受冻害的现象。[1][2]
霜冻资料
  • 中文名:霜冻
  • 英文名:frost-freezing[1]拼音
  • 发生时间:秋、冬、春[1] 关键信息形成原理基本类型分布区域霜、霜冻、冻害的区别影响危害预防措施霜冻预警参考资料
    霜冻时可以有霜也可以无霜。当近地面空气中的水汽含量较多,气温低于0°C,水汽直接在地面或物体上凝华,形成白色的冰晶现象,称为白霜。有时地面温度降到0°C以下,但近地面空气中水汽含量少,地面没有结霜,称为黑霜。白霜和黑霜都会造成农作物的冻害,统称为霜冻。[1][2]霜冻主要分布在北半球的温带地区,其发生的强度和持续时间与地形、土壤、植被、农业技术措施及作物本身等条件密切相关。[3][4]霜冻会给农作物带来不同程度的伤害,当农作物尚未成熟、抗寒能力较弱时发生霜冻,农作物易受到冻害,会造成严重的经济损失。[1][5]形成原理成因引发霜冻的原因较多,由于较强冷空气入侵,气温降低至0°C或0°C以下,或晴朗无风的夜间,近地空气由于辐射散热,造成地面冷却,温度降到0°或0°C以下,都能引发霜冻。由较强冷空气入侵且夜间天气晴朗、地面辐射散热共同作用下发生的霜冻最为常见,此种霜冻影响比较严重,常造成作物整株死亡或颗粒不收。[6]形成条件1.低温。当低温达到一定程度并维持一定时间,就可能发生霜冻。[7]通常,当温度低于2.2°C时会发生霜冻,尤其是在农村地区;当温度降至 0°C以下时,霜冻会更加普遍,可能会结冰;当温度低于-2.2°C 时,会发生硬冻。[8]2.天气条件。晴朗无云或少云,无风或微风,湿度不大的夜间或早晨,最容易发生霜冻。没有云层覆盖在大气表面,热量会很快辐射回大气中,使气温迅速下降。[2][9]3.局部地形条件。北向比南向的坡地容易发生霜冻,由于冷空气比暖空气密度大、重量更重,冷空气趋于下沉,所以霜冻容易出现在低洼地和山谷底部,而不易出现在高处的山坡上,“雪打山顶霜打洼”就说明低洼地形容易遭受霜冻的危害。[3][2][10]4.土壤条件。干燥疏松的土壤比潮湿严实的土壤容易发生辐射霜冻。[2]5.植被条件。无植被覆盖的地表比有茂密植被的地表更容易发生霜冻。地表植被的类型和数量对霜冻的形成产生很大影响,悬垂的植被可以直接干扰地表的辐射热损失,防止地表结霜。[11]基本类型划分依据基本类型释义根据霜冻发生的季节划分[7]春霜冻
  • 霜冻时可以有霜也可以无霜。当近地面空气中的水汽含量较多,气温低于0°C,水汽直接在地面或物体上凝华,形成白色的冰晶现象,称为白霜。有时地面温度降到0°C以下,但近地面空气中水汽含量少,地面没有结霜,称为黑霜。白霜和黑霜都会造成农作物的冻害,统称为霜冻。[1][2]

    霜冻主要分布在北半球的温带地区,其发生的强度和持续时间与地形、土壤、植被、农业技术措施及作物本身等条件密切相关。[3][4]霜冻会给农作物带来不同程度的伤害,当农作物尚未成熟、抗寒能力较弱时发生霜冻,农作物易受到冻害,会造成严重的经济损失。[1][5]

    形成原理

    成因

    引发霜冻的原因较多,由于较强冷空气入侵,气温降低至0°C或0°C以下,或晴朗无风的夜间,近地空气由于辐射散热,造成地面冷却,温度降到0°或0°C以下,都能引发霜冻。由较强冷空气入侵且夜间天气晴朗、地面辐射散热共同作用下发生的霜冻最为常见,此种霜冻影响比较严重,常造成作物整株死亡或颗粒不收。[6]

    形成条件

    1.低温。当低温达到一定程度并维持一定时间,就可能发生霜冻。[7]通常,当温度低于2.2°C时会发生霜冻,尤其是在农村地区;当温度降至 0°C以下时,霜冻会更加普遍,可能会结冰;当温度低于-2.2°C 时,会发生硬冻。[8]

    2.天气条件。晴朗无云或少云,无风或微风,湿度不大的夜间或早晨,最容易发生霜冻。没有云层覆盖在大气表面,热量会很快辐射回大气中,使气温迅速下降。[2][9]

    3.局部地形条件。北向比南向的坡地容易发生霜冻,由于冷空气比暖空气密度大、重量更重,冷空气趋于下沉,所以霜冻容易出现在低洼地和山谷底部,而不易出现在高处的山坡上,“雪打山顶霜打洼”就说明低洼地形容易遭受霜冻的危害。[3][2][10]

    4.土壤条件。干燥疏松的土壤比潮湿严实的土壤容易发生辐射霜冻。[2]

    5.植被条件。无植被覆盖的地表比有茂密植被的地表更容易发生霜冻。地表植被的类型和数量对霜冻的形成产生很大影响,悬垂的植被可以直接干扰地表的辐射热损失,防止地表结霜。[11]

    基本类型

    划分依据

    基本类型

    释义

    根据霜冻发生的季节划分[7]

    春霜冻

    又称晚霜冻,是春播作物苗期、果树花期越冬作物返青后发生的霜冻。随着温度的升高,晚霜冻发生的频率逐渐降低,强度也减弱,但是发生得越晚,对作物的危害越大

    秋霜冻

    又称早霜冻,是秋收作物尚未成熟,露地蔬菜还未收获时发生的霜冻。随着季节推移,秋霜冻发生的频率逐渐提高,强度也加大

    根据霜冻的成因划分

    平流霜冻

    由较强的冷空气入侵引发的霜冻,中国常见于长江以北的早春和晚秋,以及华南和西南的冬季,气象学上叫做平流霜冻,又称为“风霜”。[1][12]这种霜冻侵袭范围广,降温幅度大,持续时间长,危害面广。[6]

    辐射霜冻

    在晴朗无风的夜晚,地面因强烈辐射散热而出现低温,美国常见于印第安纳州、密歇根州的冬季和春季,气象学上叫做辐射霜冻,又称为“静霜”或“地霜”[1][12][10]这种霜冻发生的范围相对较小,常是局部地区,持续时间较短,通常2~4小时,经常处在冷空气易侵入而不易流出的低洼地。[6]

    平流辐射霜冻

    先因较强冷空气入侵,气温急降,而风停后夜间晴朗,辐射散热强烈,气温再度下降,造成霜冻,这种霜冻被称为混合霜冻或平流辐射霜冻,也是最为常见的一种霜冻。一旦发生这种霜冻,往往降温剧烈,空气干冷,很容易使农作物和园林植物枯萎死亡。所以这类霜冻应特别引起注意,以免造成严重的经济损失[1]

    根据霜冻的损害程度划分[9]

    轻度霜冻

    0°C,损害取决于霜冻的持续时间、地形、湿度等

    中度霜冻

    -1.67°C 至 0°C,嫩植物被杀死,其他植物几乎没有影响

    -3.89 °C至 -2.2°C,大多数植物会受到损害,果花和嫩植物的损害会更大

    严重霜冻

    -4.44°C 或更低,除了最坚韧的植物外,所有植物都会受到严重损害

    分布区域

    霜冻主要分布在北半球的温带地区,即北美洲、亚洲、欧洲的中高纬度地带。从地理分布上看,高纬度地区受南下冷空气的影响频率较大,发生霜冻的频率较高,范围广;中低纬度地区受冷空气的影响频率较小,在强寒潮爆发情况下才出现霜冻,范围相对较小。受全球气候变暖趋势的影响,无霜期延长,全年霜冻日数整体减少,但霜冻灾情并未因此而减轻。[7][4]

    霜、霜冻、冻害的区别

    霜是由近地面空气中的水汽在温度低于0℃的地面或近地面物体上凝华而成的白色冰晶或由露滴冻结而成的冰珠,是一种天气现象。[13]霜冻是指植物生长季节里气温降到0℃或0℃以下,使作物遭受冻害的一种气象灾害。[5]霜和霜冻是两种不同的概念,霜着眼于物理现象,霜冻则着眼于作物冻害现象。有霜时常伴有霜冻,霜本身对农作物无直接影响,但结霜时的低温却会引起农作物冻害。[1][5]

    霜冻的关键在于“冻”,不在于“霜”。当气温突然下降,地表温度骤降到0℃以下,使农作物受到损害或者死亡,都叫霜冻。有霜出现时,抗寒能力较强的作物不一定会受到冻害。没有霜出现时,农作物也可能会受到冻害。一是因为抗寒能力较弱的作物在温度不是很低的情况下就会受到冻害;二是发生黑霜的情况下,虽然地面无霜,但也会造成农作物的冻害。[5]

    总之,霜冻并不是因为有霜出现才对农作物产生冻害,而是出现霜冻时气温低于农作物所能耐受的最低气温限度,从而使农作物受害。[5]

    冻害是农业气象灾害的一种,是指植物受0°C以下低温环境影响,部分器官或整个植株体温下降到其生存所能忍耐的下限温度而造成的灾害。冻害分为作物生长时期的霜冻害和作物休眠时期的寒冻害两种。[14][5]

    影响危害

    危害机理

    植物内部由许多细胞组成,当植物体温降到0℃以下时,细胞间隙的水分就会结冰,体积膨胀,细胞受到机械损伤、内部的水分被迫向外渗透出来,细胞会失掉过多的水分。霜冻过后,如果气温逐渐上升,细胞慢慢解冻,还可能恢复生命活动;如果气温突然回升,作物渗出来的水分很快变成水汽散失掉,细胞失去的水分没法复原,作物便会死去。[2][15]

    危害特点

    ● 霜冻强度越大,降温越快,作物受害越严重;[7]

    ● 霜冻持续时间越久,即一定强度的低温持续时间越长,作物受害也越重;[7]

    ● 当霜冻发生之后,如果温度迅速上升并且与阳光同时作用于受冻作物时,植物受害更重。[7]

    对园林植物的危害

    霜冻对园林植物的危害,主要是使植物组织细胞中的水分结冰,导致生理干旱,而使其受到损伤或死亡,给园林生产造成巨大损失。[7]

    对作物的危害

    霜冻害主要发生在春、秋两季,春霜冻对春季返青生长的越冬作物、早稻、棉花、玉米等春播作物以及茄果类作物的苗期影响极大。春霜冻时间太迟会影响小麦的发育生长,春霜冻来得越迟、势力越强,作物受害就越严重。秋霜冻对迟熟的秋熟作物影响较大,秋霜冻往往使作物不能成熟,严重影响产量。过早地出现秋霜冻对秋季作物,如玉米、高粱、棉花等造成减产、影响品质、损失较大,秋霜冻来得越早,强度越强,危害就越大。[16]

    预防措施

    霜冻会给农作物带来不同程度的伤害,霜冻灾害的防御主要是根据无霜期的长短,合理安排种植期,培育耐寒能力强的作物品种。适时早播、加强抗寒锻炼、培育壮苗,提高植株抗寒力,对种植的种子采取加强镇压、培土、合理施肥或喷施促成熟药剂等促早熟措施,使敏感期避开霜冻。[17]具体防御措施如下:

    物理防霜

    通过隔绝能量的传导、辐射和对流,减少能量损失,或通过能量交换,从热能高的地方获得热能,以提高局地温度,达到作物免受霜冻危害的一种防霜方法。主要包括遮盖、灌水、加热、空气扰动、施肥、烟熏等方法。[7]

    1.遮盖法:利用麦秆、稻草、草木灰等覆盖植物,防止冷空气袭击同时又减少地面热量向外散失,一般可提高气温1-2℃。此方法优点是防冻时间长,缺点是只能预防小面积的霜冻。[3]

    2.灌水法:灌水可保护地面热量,增加近地面空气湿度,提高空气温度2℃左右。小面积的园林植物采用喷水法,利用喷灌设备在霜冻来临前1小时对植物不断喷水,防霜冻效果较好。[3]

    3.施肥法:寒潮来临前提早施有机肥,有利于改善土壤结构,提高土温,增强保暖性能。用暖性肥料壅培林木植物,可提高防冻效果。此方法简单易行,在霜冻来临前3~4天施用。入冬后,用石灰水将树木、果树的树干刷白,可减少散热。[3]

    4.熏烟法:将锯木、柴草、牛粪、赤磷、废机油等尘烟物质点燃,可产生大量烟雾,这些烟雾不仅自身携带热量还能阻挡地面热量散失,可使近地面气温提高1℃~2℃。此方法需具备一定的天气条件,在霜冻来临前半小时或1小时点燃,但因成本较高且污染大气,只适合短时霜冻的防止,不适合普遍推广。[3]

    化学防霜

    通过施用化学药剂,提高作物防寒抗冻能力,调节作物发育期等,以减轻或规避霜冻危害的一种防霜方法。主要有三类措施:1.利用药剂复壮作物长势,提高作物自身抗寒能力;

    2.利用化学药剂推迟作物发育期的避霜方法;

    3.利用具有杀灭冰核细菌和破坏冰蛋白成冰活性功能的药剂防除冰核细菌。[7]

    霜后补救技术

    霜后及时采取补救措施,可减少损失,主要措施有:喷药提高作物抗逆能力;保花保果,提高坐果率;加强综合管理,复壮树势;适时防治病虫害,控制旺长等措施。[7]

    霜冻预警

    中国大陆地区

    霜冻预警信号分三级,分别以蓝色、黄色、橙色表示。[18]

    信号名称

    信号标志

    信号含义

    防御指南

    霜冻蓝色预警信号

    48小时内地表最低温度将要或者已经下降到0℃以下,对农业将会或已经产生影响,并可能持续

    1.政府及相关部门按照职责做好防霜冻准备工作

    2.对农作物、蔬菜、花卉、瓜果、林业育种要采取一定的防护措施

    3.农户要关注当地霜冻预警信息,采取措施加强防护

    霜冻黄色预警信号

    24小时内地表最低温度将要或者已经下降到-3℃以下,对农业将会或已经产生严重影响,并可能持续

    1.政府及相关部门按照职责做好防霜冻应急工作

    2.农村基层组织要广泛发动群众,防灾抗灾

    3.对农作物、林业育种要积极采取田间灌溉等防霜冻、冰冻措施,尽量减少损失

    4.对蔬菜、花卉、瓜果要采取覆盖、喷洒防冻液等措施,减轻冻害

    霜冻橙色预警信号

    24小时内地表最低温度将要或者已经下降到-5℃以下,对农业将会或已经产生严重影响,并将持续

    1.政府及相关部门按照职责做好防霜冻应急工作

    2.农村基层组织要广泛发动群众,防灾抗灾;

    3.对农作物、蔬菜、花卉、瓜果、林业育种要采取积极的应对措施,尽量减少损失

    参考资料:[18]

    美国

    警告名称

    发布时间

    发布条件

    防御指南

    霜冻警告

    5 月 1 日至 10 月 20 日(如有必要,可以延长)

    当温度、风和天空覆盖有利于霜冻发展时,就会发布霜冻警告。当温度小于或等于2.22°C时,这种情况最有可能发生

    在日落前将植物盖好,帮助保持植物附近的热量

    冻结警告

    5 月 1 日至 10 月 20 日

    (如有必要,可以延长)

    当预计低温为 -1.67°C~0°C 度时,会发出冻结警告。如果温度可能下降到这些阈值,可能会提前几天发布冻结监视

    将敏感植物移到室内,因为冻结可能会杀死植物,具体取决于条件的严重程度

    硬冻警告

    5 月 1 日至 10 月 20 日

    (如有必要,可以延长)

    当预计温度为-2.22°C或更低时,会发出严寒警告。如果温度有可能下降到这些阈值,可能会提前几天发布硬冷冻观察

    将敏感植物移到室内,因为冻结会杀死植物

    参考资料:[8]

    参考资料

    [1]霜冻.中国大百科全书. [2023-03-13].

    [2]霜冻的发生及防御.科普中国. [2023-03-19].

    [3]赵建林. 《灾害安全常识 插图版》. 武汉: 湖北科学技术出版社, 2017-05: 13-15. ISBN号 :978-7-5352-8150-0.

    [4]钟洋洋, 钱诚. 中国地区春霜冻的变化趋势和未来情景预估[J]. 气候与环境研究, 2022-01-20, 27(1): 50-62. [2023-03-26].

    [5]北方部分地区出现初霜冻 霜、霜冻、冻害区别.中国气象局. [2023-02-27].

    [6]孟繁胜、刘旭、祖雪梅. 霜冻的形成及对农作物的影响分析. 林业勘查设计, 2010-04, (3): 48.

    [7]宁夏科学技术协会. 养殖技术. 宁夏: 阳光出版社, 2019-09: 152-155. ISBN号 :978-7-5525-5029-0.

    [8]霜冻信息.national weather service. [2023-03-21].

    [9]霜与冻的区别.农场宅基地. [2023-03-21].

    [10]什么是辐射冻结?.密歇根州立大学扩展. [2023-03-20].

    [11]监测霜冻和冰冻温度的风险.密歇根州立大学扩展. [2023-03-20].

    [12]山地苹果节水灌溉及高效栽培技术. 石家庄: 河北科学技术出版社, 2020-09: 187. ISBN号 :978-7-5717-0545-9.

    [13]霜究竟是怎样形成的.浙江省气象局. [2023-03-22].

    [14]冻害.中国大百科全书. [2023-04-13].

    [15]霜冻.中国气象科普网. [2023-02-27].

    [16]贾海燕 高 明 王会荣 曹巧莲. 霜冻的危害及预防措施. 现代农业科技/山西省临汾市气象局, 2011, (22): 306. 1007-5739(2011)22-0306-01.

    [17]李光玉 、刘天宇 、吕 军 、王卫红. 低温冷害与霜冻灾害成因分析及防御对策. 佳木斯市气象局,黑龙江佳木斯, 2022-12: 196.

    [18]霜冻预警信号及防御指南.中国气象科普网. [2023-03-13].

    该页面最新编辑时间为 2023年10月23日

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