农业气象灾害及防御

农业气象灾害及防御_气象与生活（上）

第六节　农业气象灾害及防御

作物生长发育要求一定的气象条件，当其生长发育所要求的气象条件不能满足时，就会影响作物的正常生长和成熟。由不利的气象条件所造成的作物减产歉收，我们称为农业气象灾害。如低温冷害、霜冻、干热风以及因气象条件引起的病虫害等所造成的对作物的危害，都属于农业气象灾害。

一、冷害

1.冷害的概念和类型

冷害是指在作物生长季节内，由于温度下降到低于作物当时所处的生长发育阶段的下限温度时（不一定低于零度），使作物生理活动受到障碍，严重时可使作物某些组织受到危害而最终导致严重减产。

冷害对不同作物、品种、发育期的危害是不同的。一般作物在苗期和生育后期对冷害抗御能力较强；而在生殖器官开始分化到抽穗、开花、受精及灌浆初期对冷害最为敏感。

根据冷害对作物危害时期的不同，可分为三种类型。

（1）延迟型冷害。是指作物营养生长期，在较长时间内遭受比较低的冷害危害，使作物发育廷迟，以致在初霜到来之前不能正常成熟，而导致产量降低。

（2）障阻型冷害。是指作物的生殖生长期内，（主要是从颖花分化到抽穗开花期）遭受短时间（一般仅几天）异常的低温，使生殖器官的生理机制受到破坏，造成颖花不孕，空壳很多而减产。

（3）混合型冷害，又称兼发型冷害。是在作物生育初期遇低温延迟生育和抽穗，到孕穗期又遇低温危害，使部分媚花不育发生空壳秕粒，给作物产量带来严重影响。

2.冷害对作物的危害

当作物遭到冷害时，一般认为作物体内细胞中具有生命的细胞质流动减慢，并逐渐停止流动，作物养分的吸收和输送也就因细胞质的停止流动而受到障碍。如果低温冷害持续时间短，温度回升后，细胞内细胞质仍能恢复正常流动，作物也继续正常的生长发育；若低温冷害持续时间较长，作物就会因细胞质的停止流动而停止生长，而遭受冷害。冷害的轻重取决于低温的强度、持续日数的长短及气温回暖的快慢。

对水稻危害的延迟型冷害，在东北地区发生的机率较大。主要发生在颖花分化前的营养生长期，此时期最低气温小于16～18℃，水稻分蘖延迟、代谢机能紊乱、抽穗延迟而影响产量。

对水稻危害的障碍型冷害，是我国南北方水稻受害的主要类型。该类型冷害多出现在副热带高压减弱南撤，北方冷空气活动加强时，在地面图上为一冷高压随着高空冷槽东移，冷高压前沿的冷风使它经过的地区产生阴雨天气，冷风过后引起温度的急降和偏北风，所以冷害又称为“寒露风”、“秋季低温”。水稻生殖生长阶段对低温敏感有三个时期：幼穗分化期（抽穗前25～30d）、花粉母细胞减数分裂期（抽穗前10～15d）、抽穗开花期。我国水稻在抽穗开花期受冷害危害的机率较大，低温抑制了花粉粒的正常生长和代谢活动，受害的花粉粒有的虽然也可完成发芽受精过程，但受精后的谷粒不能进一步发育，而形成空壳。

3.冷害危害指标

由于水稻不同品种类型对冷害的抵抗能力不同，因而危害指标也有差异。

（1）粳稻：在抽穗开花期连续三天以上日平均气温＜20℃，则受害；日平均气温＜20℃的日数愈长，危害愈重；若伴有阴雨、大风、低湿，则将加重危害。在花粉母细胞减数分裂期日平均气温＜20℃一天或一天以上，14时降温强度≥6℃则受害。

（2）籼稻：受害指标一般比粳稻高2℃。

4.防御措施

在长江流域普遍采用灌水法（日排夜灌）可提高土温1.5～2.0℃，但以水增温必须考虑水源温度。另外喷水和根外追肥、喷施营养剂（氮、磷、钾、微量元素等）、用水面增温剂、赤磷造雾增温等措施均有一定增温效果。

二、霜冻

1.霜冻的概念

霜冻是指在温暖时期内，土壤表面、植物表面以及近地面空气的温度，迅速降到足以引起农作物遭受损伤或者死亡的短时间低温冻害（通常在0℃或0℃以下）。霜冻与冷害、越冬期冻害等农业气象灾害以及大气中的水分凝结现象“霜”的概念是不同的。

2.霜冻的类型

（1）按霜冻发生的季节，通常可分为秋霜冻和春霜冻两种。秋霜冻又称为早霜冻，在秋季的第一次霜冻称为初霜冻；春霜冻又称为晚霜冻，在春季的最后一次霜冻称为终霜冻。春季终霜冻日期到秋季初霜冻日期之间的天数（不包括初、终霜冻日在内），称为无霜冻期。

（2）按霜冻发生的原因，可分为平流霜冻、辐射霜冻、平流辐射霜冻以及蒸发霜冻等。

（3）在气候统计上，为了气候统计和霜冻预报资料的计算和整理，并考虑一定的农业意义，将霜冻按降温强度进行分类，一般以日最低气温为指标，分成≤—2℃、≤0℃、≤2℃三类。

（4）在农业气象上，则以作物受危害程度来分类。

3.影响霜冻发生和强度的因素

（1）天气条件

在晴朗无风、低温条件下容易发生霜冻。因晴空少云的天气，有利于地面辐射冷却，无风则减弱了空气的涡动混台，高层的较暖空气不致传到下层。湿度低就难以形成霜或雾，可避免凝结潜热的释放，而加强了空气的冷却程度。但冷气团的风可加强平流霜冻的强度。

（2）地形及自然条件地形对霜冻强弱和持续时间影响很大（表2—10），这是因为在地势低、地形闭塞处，冷空气容易沉积，加之风小冷暖空气不易混合，因此降温快，霜冻最为严重。

表2—10　不同地形发生霜冻的危险性

在坡地的不同部位，霜冻程度不同。地坡地的不同坡向，因接受太阳辐射的差异使南坡霜冻北坡轻；因早上升温速度的差异使西坡霜冻较东坡轻。

潮湿而紧实的土壤因热容量和导热率大，并有可能获得凝结潜热，所以霜冻较轻。

在靠近江、河、湖、海岸地区，因夜间水面暖空气上升，地面冷空气身水面流动，使地面冷空气不易积聚而形成无霜冻地带。

在森林中、树幕中霜冻很少发生。林中空地直径为树高3～20倍时霜冻严重；林中空地直径小于树高3倍或大于树高20倍时，霜冻减弱。森林的向风面，当冷空气入侵时，易发生平流霜冻。

4.霜冻对作物的危害

（1）危害机制。霜冻能使作物受害，主要是由于0℃以下的低温使作物细胞间隙的水形成了冰晶，并且冰晶不断地吸收细胞的自由水使冰晶逐渐增大，这就使细胞内水分减少而导致细胞质脱水，使细胞质胶体物质发生凝固和细胞枯萎。在冰晶形成和增大的过程中，对细胞也产生机械压力而导致机械损伤。

（2）霜冻对小麦的危害。当春季气温上升，小麦返青后特别是拔节以后，已解除了抗寒能力，骤遇低温霜冻就比冬季冻害受害还重，往往几个小时或十来个小时就造成严重霜冻危害。小麦拔节到抽穗的不同时期，因抵抗低温能力不同，霜冻指标也不同（表2—11）。

表2－11　冬小麦拔节——抽穗霜冻指标

5.防御措施

可用熏烟法、灌溉法、喷雾法、防护林法、覆盖法等物理化学方法和选用抗寒品种、早熟品种、适时播种、培养壮苗、改良土壤等农业方法来防御霜冻，减轻危害。

三、干旱和水涝

干旱和水涝是我国发生普遍、分布广泛的农业气象灾害，干旱和水涝都是因大气环流活动所引起的降水反常现象。我国有的年份“南涝北旱”，而有的年份则是“南旱北涝”。干旱和水涝都会给农业生产带来损失。

1.干旱

（1）干旱的概念

干旱是指作物在生育期内，由于长期无雨或少雨，土壤水分消耗殆尽，而使作物发生凋萎或枯死的一种农业气象灾害。

干旱分大气干旱和土壤干旱两种。所谓大气干旱是指相对湿度很小，并伴有高温少雨的天气。如湖南的火南风就是一种大气干旱天气。土壤干旱是指土壤水分不能满足作物生长需要而又不能及时调节和改善所出现的干旱现象。

一般以降水量（年或季）小于或等于常年平均降水量的80%为小旱，小于或等于常年平均降水量的40%为大旱。

按干旱发生的时间，常为分春旱、夏旱和秋旱，华南和西南地区还有冬旱。

（2）干旱对农业生产的影响

干旱对作物的危害很大。在干旱天气下，由于水分不足而影响作物的生长发育，造成严重减产，甚至颗粒无收。但对于灌溉充足的农田，在干旱天气下有充足的阳光和热量，则有利作物生长发育及产量的形成。

春旱主要发生在我国北方，影响冬小麦的返青、拔节、抽穗和开花，并危害玉米、高梁和棉花等作物的播种和出苗。伏旱和秋旱发生在长江中下游地区，对水稻、棉花危害很大。秋旱和冬旱会影响秋收作物产量和越冬作物的播种与出苗。

从作物的生育特点来看，在以下三个时期危害最大；作物的水分临界期；各类作物的灌浆成熟期；作物播种期。

（3）干旱的指标

引起干旱的原因较复杂，从天气角度看，是由于大气环流的反常，高气压的长期控制，引起降水量偏少，此外还与土壤、地形、作物对水分要求有关，因而至今还没有一个统一的指标。目前所用的指标多为：降水量，降水与平均温度比，土壤水分和作物参数，气候指标和蒸散量估算，综合指标等类型。

由于干旱是一种和当地条件有关的气候异常现象，因此干旱指标具有明显的地区性。

（4）防御措施

可用兴修水利、搞好农田基本建设；根据干旱规律来安排农业生产；节水灌溉，如用先进的喷灌、滴灌等节水灌溉技术，提高水的利用率；培育和选用抗旱的作物品种；耕作保墒，抑制土壤蒸发；采用人工降雨等措施来减轻、防御干旱。

2.水涝

（1）涝灾的概念及类型

由于连续降雨或短期暴雨，使河水泛滥，山洪暴发，冲毁农田，淹没庄稼，造成减产或无收：平原河谷地区，降水后渍水不能及时排除，田土被淹没等现象，统称为水涝灾害，是重要的农业气象灾害之一。

按水分过多的程度，涝灾可分为洪水、涝害和湿害。

洪水即大雨、暴雨引起的山洪暴发，河水泛滥，淹没农田，毁坏农舍和农业设施的灾害。涝害是雨量过大或过于集中，造成农田积水而使作物受到危害。湿害（渍害或沥涝）是连阴雨时间过长或洪水、涝害之后排水不良引起的，使土壤水分长期处于饱和状态，作物根系因缺氧而受到危害。

按涝灾发生的季节，可分为春涝、夏涝和秋涝。春涝（或春夏涝）以湿害为主，多发生在华南及长江中下游，易引起小麦和油菜烂根，早衰和病虫害流行。夏涝以洪水为主。秋涝以西南和陕南发生较多，对秋收作物的生长发育和产量影响较大。

（2）引起涝灾的原因及其指标

涝灾发生的原因是多方面的。由于大气环流异常，使雨带在某一地区长时间停留或徘徊，是引起涝灾的主要、直接的原因。此外，地形、土壤类型及结构、水利设施、种植制度及种植的农作物种类等也影响到涝灾的发生和严重程度。

由于不同作物及其不同生育期的抗涝能力不同，加之地区的自然条件和农业生产条件也影响到涝灾的发生，因此涝灾的指标要根据地区、作物及生育期来确定。常用的指标有降水量和标准差，降水量平均值，旱涝指数，降水量及其日数等。

（3）防御措施

可用兴修水利，有计划地进行水库、堤坝、疏通河道等水利工程建设来减少洪涝，植树造林来储集土壤水分和减少地表径流及水土流失，改良土壤结构：建立合理的排灌系统，调整农业布局，在低洼易涝地区种植耐涝作物等措施来防御涝灾。

四、干热风

1.干热风的概念和类型

干热风天气是指高温、低温并伴有较大风力的大气干旱现象。它是影响北方小麦、南方水稻、棉花等作物的农业气象灾害之一。

干热风天气的危害指标，一般采用“三三”标准，即日最高气温大于30℃、日最小相对湿度小于30%，及风速在3米/秒（或3级）以上的天气，称为干热风天气。由于干热风类型和生产条件不同，各地干热风指标略有差别，但其中干热是危害作物的主要因素。

根据研究，干热风可分为以下几种类型；

（1）高温低湿型。其特点是气温高、干旱、地面吹偏南风或西南风（也有偏东风）。这种燥热天气使小麦炸芒、枯熟、秕粒，是北方麦区危害小麦的主要干热风类型。

（2）雨后枯熟型。其特点是雨后高温或雨后猛晴，使小麦发生青枯或枯熟。多发生在华北和西北的甘肃、宁夏等地区。

（3）旱风型。其特点是温度低、日最高气温不一定高于30℃，但风速较大（3～4级以上），风向西北或西南。多发生在苏北、皖北地区。

2.干热风天气的形成

北方的干热风多出现在春末夏初，雨季到来之前的季节里。当地长时间受大陆冷高压控制，天气晴朗，日照充足，气温升高，相对湿度骤降，在入海高压的后部，吹起既干又热的西南风，形成了干热风天气。南方的干热风多出现在盛夏7、8月份。它的形成是因太平洋副热带高压脊稳定控制下，连晴炎热而又干旱的天气所致。

3.干热风对农业生产的影响

北方麦区遇干热风天气，引起植株体内的水分平衡失调，代谢活动受阻，枯熟、秕粒增加而造成大幅度减产。

长江中下游地区，盛夏季节在持续的干热风吹拂下，高温干燥，使得早稻高温逼熟，影响晚稻发蔸和幼穗的形成，增加棉花蕾铃脱落，柑桔落果，导致产量降低。

4.防御措施

在干热风出现前可选用抗干热风优良品种、营造防护林带、合理施肥，适浇麦黄水、适时播种等综合农技措施，来避免干热风危害。在于热风出现时可喷洒石油助长剂、草木灰水、磷酸二氢钾、硼、腐殖酸钠等化学药剂来减轻其危害。

五、冰雹、大风和龙卷风

1.冰雹

冰雹降自强大的积雨云中，为呈半透明的冰球或冰块。隔雹时，常伴有狂风暴雨，时间短促，破坏力却很大。因此，冰雹也是农业气象灾害之一。

（1）冰雹的形成

形成冰雹需要两个条件，一是要有浓厚的积雨云（雷雨云），二是要有强烈的上升气流。

浓厚积雨云中的云滴，由水分的三种形态组成。所示，云的底部距地面很低，一般1000米左右；云的顶部约距面6000米，甚至高达10公里以上。在这样厚的积雨云中，上下层温度相差很大。云底部分的温度为0℃上，云滴为小水滴组成；云的中部温度为0～—20℃，云滴由过冷却水滴和冰晶组成；云的顶部温度降至—40℃以下，云滴由冰晶、雪花等固态水所组成。这种三态共存的云体结构，是形成冰雹的必要条件。

当云中具有强烈的上升气流时，下部的水滴随气流带到上部，很快在冰晶上冻结成雹心，雹心形成后，因上升气流忽强忽弱，使雹粒不断碰撞并增大，经几次反复升降，雹粒越来越大，只有当上升气流的作用不足以支持雹粒的重量时才降落到地面。强烈的上升气流是冰雹形成的动力条件。

暖季的局地热力对流强烈；当强冷空气南下时，迫使暖空气抬升而发展成强烈的上升气流和浓厚的积雨云，也就具备了冰雹形成的条件。

（2）冰雹的危害

冰雹伴随着狂风暴雨对水稻秧苗和作物可造成严重的损失；还可毁坏果树、林木，甚至造成人畜伤亡。因此，冰雹是农业气象灾害之一，但是，冰雹并不是年年都出现，并且只在局部地区出现。

2.大风

（1）大风的标准在气象上，瞬时风力达到8级或8级以上，或者瞬时风速等于或大于17米/秒，就称为大风。在江湖水面上风力达4～5级时，气象台即发布大风预报。在农业上，风力达5级以上，就会使作物遭受机械损伤，影响农事活动和破坏农业设施。可见，大风也是一种农业气象灾害。

（2）大风的形成对农业生产有害的大风，主要有寒潮大风、雷雨大风、热低压大风和台风等。

①寒潮大风当寒潮或强冷空气入侵时，伴随着偏北大风，一般在5～6级以上。这种大风以冬春出现最多，秋季其次，夏季最少。寒潮大风影响范围广大，持续时间1左右。

②雷雨大风盛夏，由于积雨云（雷雨云）中心部位的上升气流非常强烈，周围的水平气流向中心辐合时，其流速很大，所以形成大风，风力可达7～8级以上，破坏性大，能拔树倒屋，覆舟翻船，摧毁作物。但影响范围小，持续时间不过10～20分钟。有的地方每年夏季可出现3～4次。

③热低压大气春末夏初，由于西南暖低压或西南倒槽的发展，能使两湖地区生成气旋或低涡，并不断加强，造成偏北大风。这时，如处在副热带高压南缘的地区，气压梯度大，因而形成偏南大风，它主要出现在久晴转雨的时候，风力可达8级以上。这种大风出现次数仅次于寒潮大风。

④台风台风主要天气特征是狂风暴雨，受台风侵袭就会有大风，在陆地上往往有6～8级以上的大风。

3.龙卷风和飑线

（1）龙卷风

龙卷风是产生于强大积雨云中的一种风力极大的猛烈旋风。当它出现时，常伴有雷电交加，骤雨倾盆，狂风夹着冰雹，刹时天昏地暗，漏斗状云柱像一条蛟龙似的从云中伸向地面。由于气流剧烈旋转上升，能将大树拔起，把江湖池塘里的水和其他地物吸往空中，并抛至他处。龙卷风的持续时间一般很短，只有几分钟到半小时左右，影响范围不大，通常只有十几米到百余米宽，几公里长，但其中心风力达10～12级以上，破坏力极大。因发生突然，难于预测和防备。

（2）飑线

飑线发生时最重要的特征是：风向突变，风速突增，气温剧烈降低，气压急升。飑线突发的强风，时间短促，消失得很快，飑线是在对流性很不稳定的气团内发展起来的，一症出现在地面槽和强冷锋的前缘。飑线常带来大风（可达10级以上），且伴有暴雨和冰雹，常造成局部灾害。因此，飑线也是重要的农业气象灾害之一。