青海省海南地區(qū)近30年≥0 ℃積溫變化趨勢(shì)分析

許正福，顏亮東，馬扶林,3，馬玉芳,3,4

(1.青海省海南州同德縣氣象局，青海 同德 813200；2.青海省氣象防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧810001；3.青海省海北牧業(yè)氣象試驗(yàn)站，青海 西海鎮(zhèn) 810200；4.青海省海南州氣象局 青海 共和 813000)

農(nóng)作物的生長(zhǎng)、發(fā)育和產(chǎn)量形成需要一定的熱量條件[1]。衡量某地區(qū)農(nóng)業(yè)熱量資源的主要指標(biāo)是大于等于某一界限溫度的積溫及其相應(yīng)的持續(xù)日數(shù)。此熱量總和通常是用該時(shí)期逐日氣溫的累積值表示，這個(gè)累積值就叫作積溫。通常積溫又可區(qū)分為活動(dòng)積溫和有效積溫兩種。在生產(chǎn)實(shí)踐中，有效積溫可作為農(nóng)業(yè)規(guī)劃、引種、作物布局和預(yù)測(cè)農(nóng)時(shí)的重要依據(jù)，可以用來預(yù)測(cè)一個(gè)地區(qū)某種害蟲可能發(fā)生的時(shí)期和世代數(shù)以及害蟲危害猖獗區(qū)的分布等。積溫是熱量資源的主要指標(biāo)之一，可以根據(jù)積溫的多少，確定某作物在某地區(qū)能否成熟，并預(yù)計(jì)能否高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。0 ℃是一切高等生物生命活動(dòng)的起始溫度。在全球氣候變暖的大背景下,中國(guó)西北地區(qū)氣溫持續(xù)攀升，氣候變暖導(dǎo)致環(huán)境發(fā)生變化,并且對(duì)農(nóng)作物的熟制、布局、結(jié)構(gòu)均產(chǎn)生了影響;氣象災(zāi)害頻繁,尤其是重大極端氣候事件頻發(fā),對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了負(fù)面影響,這使得人們對(duì)氣候變化及其影響的認(rèn)識(shí)愿望日益迫切[2]。對(duì)于青海省海南州地區(qū)的多數(shù)研究主要集中在氣溫、降水等氣候特征方面[3-7]。因此，研究由于氣候變化引起的積溫變化對(duì)于農(nóng)牧業(yè)的影響意義重大。

1 資料來源

選取青海省海南藏族自治州共和、興海、貴南、同德、貴德5縣氣象站1981―2007年地面氣象觀測(cè)資料，共和1981-2009年、貴德1980-2000年、貴南1990-2009年春小麥(Triticumaestivum)的農(nóng)業(yè)氣候觀測(cè)資料及同德1988-1998年牧草觀測(cè)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 地理氣候概況

海南藏族自治州(簡(jiǎn)稱海南州)位于青海省東部，東與海東地區(qū)和黃南州毗連，西與海西州接壤，南與果洛州為鄰，北隔青海湖與海北州相望，因地處著名的青海湖南部，故名海南。海南州面積為44 500 km2，占青海省總面積的6.18%。境內(nèi)地形以山地為主，四周環(huán)山，盆地居中，高原丘陵和河谷臺(tái)地相間其中，地勢(shì)起伏較大，復(fù)雜多樣。全州平均海拔在3 000 m以上，最高海拔5 305 m，最低海拔2 168 m。因高寒土地面積廣闊，草地資源豐富，可利用耕地面積少，是青海省重要的畜牧業(yè)基地之一。全州共有可利用草地面積32 981.5 km2，占土地總面積的74.00%，占全省可利用草地面積的10.40%。年產(chǎn)飼草資源(干物質(zhì))總量為31.34億kg。

海南州屬典型的高原大陸性氣候，全州年均氣溫-4～7 ℃，海拔較低的黃河下段谷地年均氣溫達(dá)7 ℃；共和盆地年均氣溫約3 ℃；年較差為2～26 ℃。年均溫的年際變化南部小于北部，南部同德為1.3 ℃，北部共和為1.9 ℃。夏季溫涼且短暫，無高溫。海拔較低的黃河下段谷地最熱月(7月)平均溫度只有18.2 ℃。均溫>10 ℃的時(shí)間長(zhǎng)度均小于100 d，≥10 ℃積溫在1 410 ℃·d 以下。 冬季寒冷漫長(zhǎng)。除黃河下段谷地最冷月(1月)平均氣溫為-6.7 ℃，日均溫<0 ℃的時(shí)間為100 d外，其他地區(qū)冬季時(shí)間在130～160 d，<0 ℃積溫在980 ℃·d以上。降水量少，各地分布不均，且集中于5-9月，形成明顯的雨季和干季。全州年均降水量為250～450 mm，南部和湖濱地區(qū)年均降水量最多，為400～450 mm。共和盆地和興海子科灘等地在300～360 mm，東部地區(qū)不足260 mm。雨季一般從5月中、下旬開始，至9月下旬或10月上旬結(jié)束，其間降水量占年總降水量的72%～78%，雨熱同季，對(duì)農(nóng)作物及牧草的生長(zhǎng)發(fā)育有利。太陽輻射長(zhǎng)，日照時(shí)數(shù)多，年日照時(shí)數(shù)在2 690 h以上，最高達(dá)3 040 h，為可照時(shí)數(shù)的61%～69%。冬春季節(jié)多大風(fēng)。

3 海南州≥0 ℃年積溫變化分析

對(duì)海南州5縣氣象站地面觀測(cè)的1981-2007年近30年的≥0 ℃年積溫資料進(jìn)行整理分析(圖1)。

海南州在1997-1999年≥0 ℃年積溫有明顯的增加，其中，共和、同德、貴德增加趨勢(shì)近10年非常明顯。主要原因是海南地區(qū)近30年來特別是近10年氣候變暖導(dǎo)致了年積溫增加。同德年積溫顯著增加的原因在于同德縣氣象站在2000年進(jìn)行了臺(tái)站搬遷, 新址由于較原址海拔高度降低明顯，受觀測(cè)地段地理?xiàng)l件的影響年平均氣溫升高，導(dǎo)致年積溫有顯著增加。氣候變暖后,低溫日數(shù)明顯減少，高溫日數(shù)增加，農(nóng)業(yè)積溫增加，無霜期延長(zhǎng),日照時(shí)數(shù)增加[8]。

4 春小麥及牧草發(fā)育期積溫變化及分析

利用海南農(nóng)業(yè)區(qū)共和、貴德、貴南氣象站多年觀測(cè)的農(nóng)業(yè)氣象資料，對(duì)春小麥的發(fā)育期變化進(jìn)行分析(表1)。

海南州種植春小麥的開始期明顯提前，農(nóng)作物發(fā)育的平均持續(xù)期有所縮短。春小麥發(fā)育期≥0 ℃積溫變化見圖2。

從1990-2000年的農(nóng)業(yè)氣候觀測(cè)資料分析中得出：貴德、貴南春小麥發(fā)育期積溫有所增加，貴德增加明顯，共和顯著下降。

圖1 海南地區(qū)1981-2007年≥0 ℃積溫變化

表1 春小麥發(fā)育期初終日及持續(xù)期的年代際變化

圖2 海南地區(qū)1990-2000年春小麥發(fā)育期≥0 ℃積溫變化

海南牧業(yè)區(qū)同德牧草發(fā)育期年代際的變化分析見表2。1988-1992年牧草的發(fā)育持續(xù)期均長(zhǎng)于1993-1998年，主要原因在于20世紀(jì)末同德地區(qū)升溫明顯，降水偏多，牧草的發(fā)育期明顯縮短。牧草發(fā)育期≥0 ℃積溫變化見圖3。

5 積溫與持續(xù)期的關(guān)系

以共和縣為例，通過用SPSS軟件統(tǒng)計(jì)分析得出1981-2009年春小麥逐年發(fā)育期≥0 ℃積溫和發(fā)育持續(xù)期之間一元線性回歸的關(guān)系并得出線性方程,做出兩變量的分布散點(diǎn)圖(圖4)。

春小麥發(fā)育期間的積溫與發(fā)育持續(xù)期存在明顯的正相關(guān)關(guān)系，R2=0.59，可以認(rèn)為兩變量相關(guān)性好。從線性回歸分析中得出，共和縣春小麥發(fā)育期積溫與持續(xù)期的檢驗(yàn)效應(yīng)顯著，通過了P=0.01效果檢驗(yàn)。常數(shù)項(xiàng)為475.284，回歸系數(shù)為8.832，得出直線回歸方程為y=475.284+8.832x。同理可作出海南州其他縣農(nóng)作物發(fā)育期積溫與持續(xù)期變化的回歸方程。

表2 牧草發(fā)育期初終日及持續(xù)期的年代際變化

圖3 海南同德地區(qū)1989-1998年牧草發(fā)育期≥0 ℃積溫變化

圖4 共和縣1981-2009年春小麥發(fā)育期積溫與持續(xù)期的變化散點(diǎn)圖

6 積溫變化對(duì)該地區(qū)農(nóng)牧業(yè)的影響

1)海南藏族自治州近30年來，各地農(nóng)作物發(fā)育期的持續(xù)期有所縮短，生育期內(nèi)≥0 ℃積溫有所增加，特別是進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，氣候變暖趨勢(shì)顯著，異常高溫頻繁出現(xiàn)，從而使積溫增加明顯，為該地區(qū)農(nóng)作物及牧草的生長(zhǎng)提供了充足的熱量條件，對(duì)于增加農(nóng)作物和牧草的產(chǎn)量十分有利[9]。

2)隨著氣候的變暖,海南州各地≥0 ℃積溫呈明顯增加趨勢(shì),喜溫作物面積擴(kuò)大。積溫持續(xù)日數(shù)明顯增加,有利于作物的成熟,也有利于干旱地帶農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)和植被恢復(fù)[10]。

3)由于積溫增加氣候變暖，春季作物播種出苗、返青期提前，可能會(huì)受到較嚴(yán)重的晚霜凍危害，影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)。氣候變化將使農(nóng)作物、牧草病蟲害的發(fā)育速度和繁殖增加，加重病蟲害對(duì)農(nóng)牧業(yè)的危害程度。

4)積溫變化對(duì)農(nóng)牧業(yè)影響很大，因此，合理調(diào)整農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)勢(shì)在必行，要充分掌握和利用氣候變化規(guī)律[11-12]，提高應(yīng)對(duì)氣候變化能力，趨利避害，增加農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)效益，保持地區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)又好又快發(fā)展。

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