臨汾市近40 a日照時(shí)數(shù)變化及其對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

曹巧蓮 ，孫 悅，陳霄健，徐 鑫，趙曉麗

（1.臨汾市氣象局，山西臨汾041000；2.大同市氣象局，山西大同037010）

日照時(shí)數(shù)表示一天中日照時(shí)間的長(zhǎng)短，是太陽(yáng)輻射最直觀的表現(xiàn)，也是氣候形成的重要要素，它與人類生產(chǎn)活動(dòng)和動(dòng)植物生長(zhǎng)發(fā)育密切相關(guān)。日照時(shí)數(shù)變化是引發(fā)氣候變化的重要?dú)庀笠蜃又?，也是表征一個(gè)地方光照條件優(yōu)劣和熱量大小的重要指標(biāo)，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)至關(guān)重要。因此，研究日照的氣候特征、分布情況和變化趨勢(shì)，對(duì)于指導(dǎo)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)布局調(diào)整，合理安排種植，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 資料和方法

利用1970—2009年臨汾市逐月、逐年日照時(shí)數(shù)資料，采用線性方法對(duì)日照時(shí)數(shù)變化特征進(jìn)行分析研究[1-3]。

2 日照時(shí)數(shù)變化特征

2.1 年日照時(shí)數(shù)變化

由圖1可知，臨汾市年日照時(shí)數(shù)變化與全國(guó)其他地方基本一致，日照時(shí)數(shù)變化呈減少趨勢(shì)，傾向率為-9.675 1 h/a。2009年比1970年減少344 h，平均每年約減少8.6 h。峰值為2 422.5 h，出現(xiàn)在1972年；谷值為1 689.2 h，出現(xiàn)在2007年，峰值與谷值相差733.3 h。

2.2 年代際變化

由表1可知，臨汾市日照時(shí)數(shù)年代際變化呈減少趨勢(shì)，日照時(shí)數(shù)平均每10a減少934h。其中，20世紀(jì)80年代比70年代減少939.7 h；90年代比80年代減少923.7 h；2000—2009年比20世紀(jì)90年代減少938.6 h。每個(gè)年代減少基本持平。

表1 臨汾市1970—2009年日照時(shí)數(shù)年代際變化 h

2.3 季節(jié)變化

臨汾市日照時(shí)數(shù)變化存在明顯的季節(jié)差異。據(jù)統(tǒng)計(jì)，季節(jié)間日照時(shí)數(shù)平均值排列為夏季＞春季＞秋季＞冬季。圖2為臨汾市春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（12—2月）4個(gè)季節(jié)日照時(shí)數(shù)年變化曲線及趨勢(shì)線。

由圖2可知，日照時(shí)數(shù)季節(jié)變化傾向率均為負(fù)值，春季為-0.138 0 h/a，夏季為-2.323 9 h/a，秋季為-3.480 2 h/a，冬季為-3.733 1 h/a，其中，春季變化最小，趨于平穩(wěn)；冬季變化最大。

2.4 月變化

為了消除不同月份因日數(shù)不同而對(duì)每月多年平均日照時(shí)數(shù)的影響，統(tǒng)計(jì)了每月日照時(shí)數(shù)日平均值（圖3）。

由圖3可知，各月日平均日照時(shí)數(shù)變化為中間高兩頭低，其中，5月的日平均日照時(shí)數(shù)最高，為7.7 h；12月最低，為4.1 h，與最高值相差3.6 h。4，5，6 月的日平均日照時(shí)數(shù)較高，7，8，9月逐漸減少，這主要是因?yàn)檫@段時(shí)期降水日數(shù)增多、云量增加，使得日照突然減少。

從氣候變化趨勢(shì)來(lái)看，臨汾市各月日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)也存在較大差異，其1—12月氣候傾向率分別為：-1.823 6，-0.336 5，0.306 9，0.172 2，-0.617 1，-0.778 0，-0.711 4，-0.834 5，-0.834 4，-1.203 6，-1.442 2，-1.572 9 h/a。其中，3，4 月呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，其余均呈減少趨勢(shì)，各月減少最多的是1月，其次是12月。

3 日照時(shí)數(shù)變化成因分析

3.1 氣象因子影響

氣候因素是造成日照時(shí)數(shù)減少的主要原因。在全球氣候變暖的大背景下，日照時(shí)數(shù)年際性減少與氣象因子變化有密切關(guān)系。隨著人類活動(dòng)的頻繁和工業(yè)化進(jìn)程的加快，二氧化碳排放量增多，大氣層污染進(jìn)一步加重，大氣中的懸浮物增多，氣溶膠濃度增加，輕霧日數(shù)和低云日數(shù)增多，造成太陽(yáng)輻射衰減加劇、日照時(shí)數(shù)逐年減少。

3.2 探測(cè)環(huán)境影響

隨著城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)模擴(kuò)大，影響氣象探測(cè)環(huán)境的建筑等障礙物增多、增高，使得太陽(yáng)照射到日照計(jì)上的高度角提高，導(dǎo)致日照計(jì)記錄到的日出時(shí)間偏晚、日落時(shí)間偏早，造成觀測(cè)到的日照時(shí)數(shù)比實(shí)際日照時(shí)數(shù)逐年減少。

4 日照時(shí)數(shù)變化對(duì)臨汾市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

臨汾地處山西中南部，屬溫帶半干旱氣候，小麥、玉米、棉花是主要農(nóng)作物。日照時(shí)數(shù)變化對(duì)農(nóng)業(yè)的影響主要體現(xiàn)在日照時(shí)數(shù)減少，光照不足將會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物光合作用下降，養(yǎng)分積累減少，發(fā)育受挫，病蟲害增加，最終導(dǎo)致其減產(chǎn)[4-5]。

4.1 對(duì)小麥生長(zhǎng)的影響

小麥?zhǔn)歉呒?jí)作物，不僅由于它是六倍體（3個(gè)染色體組），更是由于它的生長(zhǎng)進(jìn)程與太陽(yáng)日照時(shí)數(shù)的增加同步；并且在一個(gè)生育周期里，有2個(gè)生長(zhǎng)期（春季和秋季）和2個(gè)休眠期（幼苗的冬季休眠和種子的夏季休眠）；全生育期的天數(shù)（在北部冬麥區(qū)）可達(dá)260～270 d或更長(zhǎng)，其他多數(shù)作物難與其相比；在生長(zhǎng)發(fā)育的不同時(shí)期，對(duì)于日照時(shí)數(shù)、日照強(qiáng)度以及相應(yīng)的溫度有相當(dāng)嚴(yán)格的要求，若1個(gè)因素不能滿足，整個(gè)生育過(guò)程就會(huì)受到影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)顆粒不收。蘇聯(lián)學(xué)者研究認(rèn)為，小麥籽粒的蛋白質(zhì)含量與抽穗—蠟熟期間的總?cè)照諘r(shí)數(shù)極為相關(guān)，并證明當(dāng)抽穗—蠟熟期光照時(shí)數(shù)相差25.6 h時(shí)，小麥面筋質(zhì)量就有很大差異，光照時(shí)數(shù)多的面團(tuán)彈力能達(dá)光照時(shí)數(shù)少的近3倍[6]。臨汾小麥的抽穗—蠟熟期在5月，而5月份日照時(shí)數(shù)每個(gè)年代都有不同程度的減少，40 a來(lái)減少了158.6 h，這將嚴(yán)重影響小麥品質(zhì)，如此延續(xù)，小麥的品質(zhì)將越來(lái)越差。

4.2 對(duì)玉米生長(zhǎng)的影響

玉米是喜光作物，全生育期都要求強(qiáng)烈的光照。出苗后，在8～12 h的日照下，發(fā)育快、開花早，生育期縮短，反之則延長(zhǎng)。玉米在強(qiáng)光照下，凈光合生產(chǎn)率高，有機(jī)物質(zhì)在體內(nèi)移動(dòng)得快，反之則低、慢。臨汾市玉米生長(zhǎng)期主要集中在夏季，而夏季日照時(shí)數(shù)減少趨勢(shì)十分明顯，21世紀(jì)初的近10 a，夏季日照平均由20世紀(jì)70年代的666.58 h減至597.11 h，減少了69.47 h。沒(méi)有充足的光照進(jìn)行光合作用，就難以獲得較高產(chǎn)量，日照變化會(huì)給玉米生長(zhǎng)帶來(lái)極不利的影響。

4.3 對(duì)棉花生長(zhǎng)的影響

棉花習(xí)慣于較強(qiáng)光照，只有在晴天強(qiáng)烈光照條件下，棉花光合作用效能才能得到充分發(fā)揮。光照不足是造成蕾鈴脫落的最主要環(huán)境因子。臨汾市棉花生長(zhǎng)季節(jié)主要在夏秋季，日照時(shí)數(shù)的減少對(duì)棉花的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)都十分不利，加之夏季雨水較多，更容易造成蕾鈴脫落。

另外，臨汾市近年來(lái)各縣市大力發(fā)展蔬菜大棚產(chǎn)業(yè)，而蔬菜大棚受日照時(shí)數(shù)影響很大，低溫寡照天氣極易造成大棚蔬菜植株黃化、生長(zhǎng)停滯，重者植株受凍而死，即使能越冬，也會(huì)出現(xiàn)植株小、葉片小、節(jié)間短、花打頂?shù)痊F(xiàn)象，導(dǎo)致嚴(yán)重減產(chǎn)，這是對(duì)冬暖大棚蔬菜生產(chǎn)的最大威脅。針對(duì)冬季日照時(shí)數(shù)減少加劇的趨勢(shì)，可以通過(guò)人工補(bǔ)光措施來(lái)滿足溫室大棚反季節(jié)作物正常生長(zhǎng)的需要，提升產(chǎn)品品質(zhì)，增加市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益。

5 小結(jié)

臨汾市日照時(shí)數(shù)年際、年代際和季節(jié)變化均呈減少趨勢(shì)，氣候變化傾向率為-9.675 1 h/a，日照時(shí)數(shù)年代際變化減少為每10 a減少934 h，日照時(shí)數(shù)季節(jié)變化趨勢(shì)冬季最明顯，春季最小；3，4月呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，其余均呈減少趨勢(shì)，1月減少最快。日照時(shí)數(shù)變化由多方面原因造成，但主要由氣象因子引起，這與李君海等[7-9]在全球氣候變化和氣象探測(cè)環(huán)境方面的研究結(jié)論一致。

臨汾市日照時(shí)數(shù)變化對(duì)小麥、玉米、棉花的生長(zhǎng)都有不利影響，主要體現(xiàn)在日照時(shí)數(shù)減少、光照不足，導(dǎo)致農(nóng)作物光合作用下降，養(yǎng)分積累減少，農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育受阻，病蟲害增加，最終導(dǎo)致減產(chǎn)、品質(zhì)下降。

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