估计冰冻对美国玉米的损害

过去一周，美国大平原和上中西部大部分地区2019年的种植季节突然结束，北达科他州出现了剧烈的初季暴风雪，而不寻常的寒冷蔓延到许多州。

北达科他州的积雪累积高达36英寸，同时伴有非常强的风，大约一半的州被至少12英寸的雪覆盖。

南达科他州北部也受到了影响，北部平原大部分地区以及爱荷华州和明尼苏达州部分地区的气温都降到了零度以下。

尽管中西部地区的10月天气经常变化无常，而在北部平原，10月中旬的首次冰冻也并不罕见，但由于作物开发的严重延误，今年降雪和寒冷对农业的影响可能要大得多。

自从春季种植季节的过度降雨和洪水以来，整个玉米种植带的作物进度被大大推迟，因此，相对于早期(甚至正常)霜冻，作物一直处于脆弱的位置。

的CropProphet产量和产量预测包括了一个与不寻常的春季天气和晚播种有关的长达一季的“风险溢价”，不幸的是，最近的结果证实了这种担忧。

虽然北达科他州的暴风雪和更广泛的冰冻至少对美国的作物状况和随后的产量和生产产生了一些影响，这是无可争辩的，但损害的程度是相当不确定的。

通常在生长季节，CropProphet天气回归模型提供了异常天气造成的产量和生产影响的定量估计，但CropProphet的设计不用于修改其在收获季节的预测，2019年的预测已经停止更新。

这份文件试图根据美国农业部的作物进展信息和农作物先知的县级气象数据，来估算玉米的潜在产量和产量损失，而不是新的作物先知预测。

分析的第一步是记录天气状况。如上图所示，北达科他州有大量的降雪，很可能是湿雪的沉重负担加上大风的压力(高达65英里每小时)对玉米植株造成了一些物理损害。

掉落的玉米穗或破碎的玉米秸秆会造成产量损失，即使在冰雪融化后，在水饱和的农田里，收获可能是非常困难或不可能的;一些土地可能被完全放弃。

很难说这些损失会有多大，我们也不试图对积雪的影响做任何定量的估计。

对冷冻对未成熟玉米的影响进行更详细的分析是可能的。如下图所示，主要玉米种植区发生了两轮冻结温度。

首先，10月11日至12日，北平原和爱荷华州大部分地区遭遇风寒，与强烈低压系统有关，该低压系统集中在明尼苏达州北部;该环流将冷空气从加拿大带到南方，然后向东输送到密西西比河流域。

其次，在10月13日至14日的晚上出现了更传统的伴有轻风的严寒，在这第二轮中，南达科他东部、明尼苏达州西南部和爱荷华州西北部的最低气温显著降低。

根据农作物先知每天的县级天气数据和我们最新的县级产量预测，美国35%的玉米至少有一天达到了这一标准，通常认为冻死的门槛是28°F(-2°C)。

对经历28°F或更低温度的县的识别，被用作以下潜在玉米损失的首次估算的基础(“情景a”)。

然而，另一种不同的估计(“情景B”)也被开发出来，认为在10月11日至12日的多风条件下，温度稍高的情况下，极有可能发生致命冰冻。

特别是，爱荷华州东北部、中部和南部的部分地区从未达到28华氏度，但在10月12日上午，30华氏度的温度持续了数小时并伴有强风，这可能对玉米产生了与更严重的无风冰冻相同的致命影响。

有趣的是，北达科他州东部的情况也是如此，那里广泛的云层和大风使整个事件期间温度保持在28华氏度以上，但受风驱动的寒冷可能仍然是致命的玉米。

玉米产量损失也可能发生在造成非致命损害的更边缘温度。我们假设这发生在所有其他温度降至31华氏度的国家;另外26%的美国玉米生产也发生了这种情况，总共有61%的玉米可能遭受霜冻损害(见下图)。

分析的第二步是估计受霜冻影响地区的作物成熟度。为此，我们使用了美国农业部的州一级作物生长进度数据，其中包括州一级作物衰退和成熟的百分比。

我们使用10月15日报告(10月13日有效)的数据来表示冻结时的成熟度，但我们也使用前几周的数据来估计有多少作物是在下降后的第一、第二或第三周。

从凹陷到完全(黑层)成熟大约3周的时间是“乳系”发展到籽粒顶端的时间，在这段时间内霜冻相关的产量损失对时间非常敏感，如下所述:
agry.purdue.edu/ext/corn/news/timeless/FrostFreezeImmatureCorn.html

基于本文，我们估计了致命冻结条件下的产量损失百分比如下:我们假定随着作物从凹陷到成熟，产量损失呈指数级下降。

尚未完全凹陷- 40%

受挫后第1周——27%

后凹陷第2周(“半乳线”)- 1%

凹陷后一周3 - 5%

成熟——0%

最后，利用经历过简单霜冻或致命冻结的每个州的产量，我们计算了所有开发阶段的总产量损失。

应该指出的是，我们使用美国农业部最新的收获面积估算将产量损失换算为产量损失。

假设只有28°F或更低的地区经历了致命冰冻，那么情景A的结果如下。

产量损失最大的是爱荷华州，我们估计该州在10月11日至14日的霜冻中损失了6400万蒲式耳(2.6%)。

在这种情况下，爱荷华州大约三分之二的损失来自致命的冻害，剩下的三分之一来自不太严重的霜冻。

内布拉斯加州、明尼苏达州、南达科他州和北达科他州各发生了约32- 3300万蒲式耳的显著霜冻损失。在全国范围内，可能的产量损失为2.3亿蒲式耳，占全国作物产量的1.7%;美国每英亩的产量减少了2.8蒲式耳。
根据另一种假设，致命的冻害在第一轮风寒中更为普遍，由于10月12日上午的边缘条件，爱荷华州的损失上升到7800万蒲式耳(3.1%，或每英亩6.0蒲式耳)。

北达科他州的损失也略有上升，美国的损失增加到2.49亿蒲式耳，这相当于每英亩产量损失3.0蒲式耳。

在这些估计中最大的不确定性是产量对成熟水平的敏感性，玉米已经完全受损但尚未成熟。

考虑到大部分受霜冻影响的玉米在黑层成熟期的7-10天内，对于在发育的最后阶段对产量影响的假设显然具有很强的敏感性。

我们假设随着成熟度的接近，敏感度呈指数级下降，但对方法的轻微改变可能会在结果中产生显著差异。

需要注意的其他事项。首先，我们只使用了10月11日至14日的霜冻数据，而忽略了10月初影响北达科他州和大平原地区一小部分玉米的霜冻。

其次，美国农业部的作物生长进度数据仅限于各州的平均水平，而且各州的作物成熟程度肯定存在差异;例如，爱荷华州中北部地区的成熟度不如该州其他地区，因此它遭受的产量损失一定要稍大一些。其他地区则高于州平均水平。

最后，我们的分析排除了南达科他州和北达科他州受积雪影响的地区的耕地废弃的潜在影响。

美国农业部估计，截至10月份的报告，北达科他州的玉米产量接近5亿蒲式耳，任何重大的遗弃都会对近期天气造成的净损失产生重大影响。

此外，如果北达科他州的生产者放弃种植面积，那么这些低产地区将被从全国产量总量中移除，最终美国的产量将略高于其他情况。

总之，10月11日至14日在美国中北部爆发的寒冷疫情估计仅因霜冻和冻害就造成了2.3 - 2.5亿蒲式耳(每英亩2.8-3.0蒲式耳)的玉米产量损失。

由于大雪和大风的影响造成随后的收获困难，在达科他州可能会发生额外的重大损失。

随着损失规模变得清晰，美国农业部可能会在未来几个月下调玉米产量和产量预估。

欲了解更多信息，请访问CropProphet．