貴州農(nóng)業(yè)氣候資源配置系數(shù)研究

楊樂心，谷曉平，趙天良＊

（1．南京信息工程大學(xué) 中國氣象局氣溶膠－云－降水重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京210044；

2．貴州省山地環(huán)境氣候研究所，貴州 貴陽550002）

農(nóng)業(yè)氣候資源中的光、熱、水等要素的分布和配置很大程度上決定一個(gè)地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的類型和生產(chǎn)潛力［1］。光、熱、水等農(nóng)業(yè)氣候資源對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)缺一不可，且三者之間存在著相互依存、相互制約的關(guān)系，一個(gè)要素發(fā)生變化，其他要素也會(huì)隨之發(fā)生變化，可能還會(huì)由此影響到氣候資源總體功能的發(fā)揮。同時(shí)，不同農(nóng)業(yè)對象對農(nóng)業(yè)氣候資源要求也不一樣［2］?？茖W(xué)地對農(nóng)業(yè)氣候資源配置規(guī)律進(jìn)行研究，并對配置狀況合理區(qū)劃，可以很好地評價(jià)各地區(qū)農(nóng)業(yè)氣候資源的優(yōu)劣，為各地區(qū)農(nóng)業(yè)氣候資源的合理開發(fā)利用、避免和減輕不利氣象條件的影響和為決策者制定農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

前人對氣候資源進(jìn)行了量化評價(jià)，針對不同對象，研究手段不盡相同。田志會(huì)等［3］采用模糊綜合分析法，分析北京山區(qū)農(nóng)業(yè)氣候資源系統(tǒng)。陳海等［4］運(yùn)用GIS與RS技術(shù)評判了北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶農(nóng)業(yè)氣候資源適宜度。胡利平等［5］采用農(nóng)業(yè)生態(tài)氣候適宜度的動(dòng)態(tài)模型，對天水地區(qū)農(nóng)業(yè)氣候資源進(jìn)行了量化分析和分類評價(jià)。王江山等［6］分類評價(jià)青海省的農(nóng)業(yè)生態(tài)氣候資源。王永平［7］利用西北地區(qū)（甘、寧、青3省區(qū)）165個(gè)氣象臺站的多年平均氣候資料分類評價(jià)當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生態(tài)氣候資源。劉明春等［8］用多年釀葡萄不同生育階段平均效能指數(shù)的模糊聚類將甘肅省武威市河西地區(qū)劃分為4種生態(tài)氣候資源并進(jìn)行分類評價(jià)。紀(jì)瑞鵬等［9］用特爾斐法綜合評價(jià)指標(biāo)分析了遼寧省農(nóng)業(yè)氣候資源特點(diǎn)。劉引鴿［10］分析關(guān)中西部山區(qū)光、熱、水農(nóng)業(yè)氣候變量的特征，并建立了山區(qū)氣候資源的農(nóng)牧分層發(fā)展模式。上述研究主要是針對不同生產(chǎn)對象的氣候適應(yīng)性進(jìn)行的。對宏觀農(nóng)業(yè)而言，光、熱、水同期在某種程度上可表征農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的風(fēng)調(diào)雨順。為此，筆者等提出了氣候資源配置系數(shù)，用于描述光、熱、水是否同期，并針對光、熱、水同期的氣候資源配置進(jìn)行分析，以貴州為例，分析各地區(qū)氣候資源的配置規(guī)律及其年際變化趨勢，以期為貴州農(nóng)業(yè)氣候資源高效利用提供參考。

1 資料及方法

1．1 數(shù)據(jù)來源

選取貴州省84個(gè)氣象臺站1982—2010年的年日照時(shí)數(shù)、年平均氣溫和年降水量觀測數(shù)據(jù)，并進(jìn)行歸一化處理。

1．2 配置系數(shù)計(jì)算

光、熱、水同期是農(nóng)業(yè)上風(fēng)調(diào)雨順的好年景，本研究中的配置系數(shù)是基于統(tǒng)計(jì)上的變異系數(shù)，用來定量描述光、熱、水變化趨勢的一致性，表達(dá)式為：

式中，A（i）為第i個(gè)站的配置系數(shù)，用于對各區(qū)域氣候資源配置情況進(jìn)行區(qū)劃對比分析，反映在各種條件共同作用的氣候資源配置，其值越大，各氣候資源要素匹配越好，反之越差。B（i，j）為第i站第j年所對應(yīng)的配置系數(shù)（共29 年）。CV（i，j）為光、熱、水資源變異系數(shù)；σ（i，j）為全省光、熱、水氣候資源數(shù)據(jù)分別歸一化處理后第i站第j 年光、熱、水3要素的標(biāo)準(zhǔn)偏差，表示各因子的差異程度；x（i，j）為第i站光、熱、水氣候資源數(shù)據(jù)分別歸一化處理后第j年的平均值；（3）式也可以用來單獨(dú)計(jì)算某一氣候資源的變異系數(shù)，以表征其多年來的穩(wěn)定程度。

1．3 配置系數(shù)的分級指標(biāo)

考慮各條件的共同作用后，計(jì)算出的A 變化于0～1 之間。因此，將A 劃分成很差（A≤0．2）、差（0．2＜A≤0．4）、一 般（0．4 ＜A ≤0．6）、好（0．6＜A≤0．8）和很好（A＞0．85）5 個(gè)等級評價(jià)指標(biāo)。

2 結(jié)果與分析

2．1 貴州省不同區(qū)域光、熱、水資源的變異系數(shù)

變異系數(shù)可以表征某地氣候資源的穩(wěn)定程度，變異系數(shù)越大，對應(yīng)的氣候資源變化越大，反之越穩(wěn)定。由圖1a看出，日照時(shí)數(shù)變異以貴州省北部最大（0．34～0．52），其次是南部（0．26～0．34），變異最小的是西部地區(qū)（0．11～0．26）。平均溫度變異（圖1b）以貴州省西部最大（0．15～0．69），往東依次減小，中東部大片地區(qū)均在0．1左右變化，東北部和南部邊緣地區(qū)最小（0．04～0．05）。年降水量變異（圖1c），以貴州省西部地區(qū)最大（0．32～0．57），往東依次減小，中東部大片地區(qū)均在0．28左右，南部和北部地區(qū)的相對稍大（0．28～0．32）。

圖1 貴州省不同區(qū)域光、熱、水氣候資源變異系數(shù)的空間分布Fig．1 Spatial distribution of variation coefficients of sunshine duration，temperature and precipitation indifferent regions of Guizhou

2．2 貴州省光、熱、水資源配置系數(shù)的空間分布

歸一化處理后的數(shù)據(jù)計(jì)算得出的配置系數(shù)，一定程度上反映的是氣候資源光、熱、水三要素的差異程度（標(biāo)準(zhǔn)偏差）。由圖2看出，貴州省氣候資源配置的空間分布大體呈西南部和中部地區(qū)好，北部和南部部分地區(qū)次之，西北部小部分地區(qū)較差的格局，無氣候資源配置很好的區(qū)域。

氣候資源配置好的區(qū)域主要分布于西南部、中部和東部邊緣大部分地區(qū)，以及北部部分地區(qū)。其中，西南部地區(qū)年日照時(shí)數(shù)、年平均溫度和年降水量均較好；中部地區(qū)年日照時(shí)數(shù)、年平均溫度和年降水量均比西南部地區(qū)相對較小，但光、熱、水三要素之間的差異不大；東部邊緣地區(qū)年日照時(shí)數(shù)較小，但年平均溫度和年降水量較好，三要素相差不大。氣候資源配置好的地區(qū)氣候資源三要素差異較小，配合協(xié)調(diào)，配置系數(shù)較大。

圖2 貴州省氣候資源配置的空間分布Fig．2 Spatial distribution of climate resource configuration in Guizhou

氣候資源配置一般的區(qū)域主要分布在西部部分地區(qū)、南部邊緣地區(qū)和北部地區(qū)。其中，西部小部分地區(qū)年日照條件好，但年平均溫度和年降水量相對較差；南部邊緣地區(qū)年日照時(shí)數(shù)較差，但年平均溫度和年降水量條件都較好；北部地區(qū)年平均溫度較高，年日照時(shí)數(shù)和年降水條件較差?？梢钥闯?，氣候資源配置一般的地區(qū)其氣候資源三要素都存在一定差異，配置系數(shù)不高。

氣候資源配置很差和差的區(qū)域都分布于西部邊緣地區(qū)。其中，最西部氣候資源配置很差的區(qū)域?qū)偃∧昶骄鶞囟茸畹偷牡貐^(qū)，年降水量也較低，雖然年日照時(shí)數(shù)為全省最高，但三要素差異過大，得出的配置系數(shù)最?。辉偻鶘|氣候資源配置差的區(qū)域，為全省年降水量較小的區(qū)域，年平均溫度相對東部地區(qū)較低，雖然該地區(qū)年日照時(shí)數(shù)相對較高，但三要素的差異很大，配置系數(shù)很小。

2．3 資源配置系數(shù)的時(shí)間變化特征

對貴州省5 個(gè)地區(qū)代表站點(diǎn)即西北部的水城縣、東北部的德江縣、西南部興仁縣、東南部的榕江縣和中部地區(qū)的平壩縣的氣候資源配置系數(shù)變化特征分析（圖3）可知，西北部水城縣年日照時(shí)數(shù)較多，但年平均溫度較低，年降水量也較小，配置系數(shù)0．6左右，氣候資源配置一般，1982—2010 年三要素之間的差異在加大，配置系數(shù)呈變大的趨勢。東北部的德江縣年平均溫度較高，年日照時(shí)數(shù)較少，年降水量適中，配置系數(shù)不高，氣候資源配置一般，但三要素的差異在加大，配置系數(shù)呈變小趨勢。西南部的興仁縣年日照時(shí)數(shù)較多，年平均溫度較高，年降水量豐富，配置系數(shù)很高，氣候資源配置好，且三要素的差異在不斷變小，配置系數(shù)有變大趨勢。東南部的榕江縣年平均溫度很高，年日照時(shí)數(shù)較少，年降水量也較小，得到的配置系數(shù)不高，氣候資源配置一般，而三要素的差異在逐漸變大，配置系數(shù)呈變小的趨勢。位于省中部的平壩縣年日照時(shí)數(shù)適中，年平均溫度較低，年降水量中等，多年配置系數(shù)平均值為0．734，氣候資源配置好，但配置系數(shù)有變小的趨勢。

圖3 貴州省5個(gè)地區(qū)代表縣氣候資源配置系數(shù)的時(shí)間變化Fig．3 Time variation of climate resource configuration coefficients in the five counties of Guizhou

圖4 貴州省1982—2010年氣候資源配置系數(shù)的變化趨勢Fig．4 Variation trends of climate resource configuration coefficients of Guizhou from 1982to 2010

2．4 氣候變化背景下資源配置系數(shù)的變化趨勢

由圖4看出，1982—2010年貴州省氣候資源配置系數(shù)呈增長趨勢的站數(shù)為22 個(gè)，占總站數(shù)的26．2%，其中，通過顯著性檢驗(yàn)的站數(shù)4個(gè)，占增長趨勢站數(shù)的18．2%。相比而言，氣候資源配置系數(shù)呈減小趨勢的站數(shù)為62 個(gè)，占總站數(shù)的73．8%。其中，通過顯著性檢驗(yàn)站數(shù)為20個(gè)，占減小趨勢站數(shù)的32．3%?？梢?，全省氣候資源配置大體呈現(xiàn)出下降趨勢，其原因需進(jìn)一步分析。

3 結(jié)論與討論

1）貴州農(nóng)業(yè)氣候資源配置系數(shù)研究結(jié)果表明，1982－2010年，貴州省境內(nèi)日照時(shí)數(shù)變異以北部最大，其次為南部，西部最??；平均溫度變異以西部最大，往東依次減小，東北部和南部邊緣地區(qū)最?。荒杲涤炅孔儺愐晕鞑孔畲?，往東變異依次減小。

2）貴州省西南部、中部和東部邊緣大部分地區(qū)以及北部部分地區(qū)氣候資源配置好，但大部分地區(qū)配置系數(shù)呈減小趨勢；西部部分地區(qū)、南部邊緣地區(qū)和北部地區(qū)氣候資源配置一般，大部分地區(qū)的配置系數(shù)也呈變小趨勢；西部邊緣地區(qū)氣候資源配置等級屬于差與很差，但配置系數(shù)有變大的趨勢。

3）在貴州省幾個(gè)典型地區(qū)中，西北部的水城縣氣候資源配置一般，但配置系數(shù)呈增大趨勢；東北部的德江縣氣候資源配置一般，且配置系數(shù)有變小趨勢；西南部的興仁縣氣候資源配置好，且配置系數(shù)有變大趨勢；東南部的榕江縣氣候資源配置一般，配置系數(shù)有變小趨勢；中部的平壩縣氣候資源配置好，但配置系數(shù)有變小的趨勢。

4）在農(nóng)業(yè)氣候資源配置系數(shù)研究分析過程中，尚未將農(nóng)作物的適宜程度考慮進(jìn)去，有待在今后的研究中加強(qiáng)。

要使貴州省的氣候資源得到充分的利用，不僅要了解全省氣候資源配置的空間分布，還要認(rèn)識其在全球氣候變化背景下的發(fā)展趨勢，以便能更好地開發(fā)利用和保護(hù)當(dāng)?shù)氐臍夂蛸Y源。

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