黑龍江省近50 a 農(nóng)業(yè)界限溫度變化特征分析

李 瑤，于宗辰，高璐迪，李浩然，許佳琦，孫千然，孫彥坤

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150030）

1 引言

溫度與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系非常密切， 直接影響作物的分布、生長和產(chǎn)量；溫度同時影響作物的發(fā)育速度， 從而影響作物全生育期的長短及各發(fā)育期出現(xiàn)的早晚；溫度還影響作物病蟲害的產(chǎn)生和發(fā)展。 農(nóng)業(yè)界限溫度是具有普遍意義的， 春季日平均溫度穩(wěn)定通過0 ℃,土壤開始解凍,標(biāo)志著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的開始-農(nóng)耕期。 穩(wěn)定通過10 ℃后,喜溫作物開始生長，喜涼作物進(jìn)入積極生長期。 研究農(nóng)業(yè)界限溫度為合理安排農(nóng)業(yè)生產(chǎn)季節(jié)、充分利用熱量資源、提高土地利用效率提供科學(xué)依據(jù)。 積溫是重要的氣候資源，積溫的多少不僅影響作物生長發(fā)育、 產(chǎn)量和質(zhì)量以及作物本身全部生命過程， 而且也影響作物的分布界限種植制度和栽培方式。

本文選用黑龍江省典型地區(qū) （哈爾濱、 齊齊哈爾、佳木斯、牡丹江、伊春、漠河）1961-2010年的日平均氣溫數(shù)據(jù)，通過5 d 滑動平均法，計算各地區(qū)穩(wěn)定通過0 ℃、10 ℃農(nóng)業(yè)界限溫度的起止日期持續(xù)日數(shù)、積溫的年際變化、年代際變化，分析各指標(biāo)近50 a 的變化規(guī)律， 以增進(jìn)對該地區(qū)農(nóng)業(yè)氣候條件變化的了解，從而為農(nóng)耕生產(chǎn)提供氣象條件參考依據(jù)。

2 研究區(qū)域概況

黑龍江省位于歐亞大陸東部、太平洋西岸、中國最東北部， 氣候?yàn)闇貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候。 從1961-1990年30 a 的平均狀況看， 全省年平均氣溫多在-5-5 ℃之間，由南向北降低，大致以嫩江、伊春一線為0 ℃等值線。

3 資料與方法

3.1 資料來源

本文所采用的氣溫資料為哈爾濱、齊齊哈爾、佳木斯、牡丹江、伊春、漠河共6 個氣象站點(diǎn)1961-2010年的日平均氣溫數(shù)據(jù)。 為了計算方便，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)把3月1日定為第一天， 則3月2日為第二天。 以此類推。

由于哈爾濱、齊齊哈爾、佳木斯、牡丹江、伊春和漠河六個城市依此分布在黑龍江省的南、西、東、東南、東北、北六個方位，囊括了黑龍江省大部分的氣候情況， 所以可以用這六個站點(diǎn)的數(shù)據(jù)來概括整個省份的農(nóng)業(yè)界限溫度變化的情況。

3.2 分析方法

5 d 滑動平均法是一個求算界限溫度起止日期、持續(xù)日數(shù)和活動積溫的客觀方法， 減少了主觀的影響。 起止日期的確定方法是從春季第一次出現(xiàn)高于某界限溫度之日起，向前推動4 d，按日序依次計算出每連續(xù)5 d 的平均溫度，并從其中選出第一個在某日后不再出現(xiàn)平均氣溫低于該界限溫度的連續(xù)5 d，從這個連續(xù)5 d 中挑出第一個日平均氣溫大于該界限溫度的日期，此日即為起始日期（又稱初日）。 終止日期的確定方法是從秋季第一次出現(xiàn)低于某界溫度之日起，向前推動4 d，按日序依次計算出每連續(xù)5 d的平均溫度， 并從其中選出第一個出現(xiàn)小于該界限溫度的連續(xù)5 d 的上一個連續(xù)5 d， 從此連續(xù)5 d 中挑出最后一個日平均氣溫大于該界限溫度的日期，此日即為終止日期（又稱終日）。 持續(xù)日數(shù)是穩(wěn)定通過某界限溫度起止日期之間的天數(shù)之和。 活動積溫是把起止日期之間各天的日平均溫度累加之和。

把統(tǒng)計得到的黑龍江省各地區(qū)穩(wěn)定通過0 ℃和10 ℃積溫和持續(xù)日數(shù)資料作為研究對象,計算各地區(qū)研究對象不同氣候期和近50 a 的算術(shù)平均值, 對各研究對象進(jìn)行線性和多項(xiàng)式趨勢分析,采用相關(guān)統(tǒng)計分析方法，以探討黑龍江省農(nóng)業(yè)界限溫度變化趨勢。

4 結(jié)果與分析

4.1 農(nóng)業(yè)界限溫度的起止日期變化特征分析

4.1.1 穩(wěn)定通過≥0 ℃起止日期變化特征分析

根據(jù)黑龍江省6 個城市50 a 的日平均氣溫數(shù)據(jù)，利用5 d 滑動平均法求算出穩(wěn)定通過≥0 ℃的起始日期和終止日期。

黑龍江省農(nóng)業(yè)界限溫度≥0 ℃的起始日期有提前趨勢，最大值為46 即4月15日，最小值為18 即3月18日，平均值為35 即4月4日，平均每10 a 提前1.9 d。 各區(qū)域與全省整體變化趨勢一致，都呈提前趨勢，但各區(qū)域提前的時間存有差異。 其中變化最大的是南部地區(qū)，平均每10 a 減少2.3 d，變化最小的是北部地區(qū)，平均每10 a 減少1.1 d。黑龍江省≥0 ℃終止日期的總體趨勢為推遲， 最大值為249 即11月4日，最小值為228 即10月14日，平均值為239 即10月25日，平均每10 a 推遲1.2 d(表1)。各區(qū)域與全省的變化趨勢是一致的，都呈推遲趨勢。 其中推遲時間最長的是北部地區(qū)，平均每10 a 推遲1.6 d，最短的地區(qū)在南部地區(qū)，平均每10 a 推遲0.9 d。

表1 穩(wěn)定通過≥0 ℃起止日期變化特征分析

4.1.2 穩(wěn)定通過≥10 ℃起止日期變化特征分析

根據(jù)黑龍江省6 個城市50 a 的日平均氣溫數(shù)據(jù)，利用5 d 滑動平均法算出穩(wěn)定通過≥0 ℃的起始日期和終止日期。 黑龍江省≥10 ℃初日的總體趨勢為提前，波動范圍較大，最大值為87 即5月26日，最小值為60 即4月29日， 平均值為71 即5月10日，平均每10 a 提前1.3 d。 各區(qū)域與全省變化趨勢一致，都呈提前趨勢。 變化最大的是西部地區(qū)，平均每10 a 提前1.8 d，變化最小的東部地區(qū)平均每10 a提前0.6 d。 黑龍江省≥10 ℃終日的總體趨勢為推遲， 最大值為215 即10月1日， 最小值為199 即9月15日，平均值為207 即9月23日，平均每10 a 推遲0.6 d，推遲趨勢不明顯(表2)。 除最北區(qū)域呈提前趨勢（平均每10 a 提前0.9 d）外，其余區(qū)域均與整體變化趨勢一致，東南部地區(qū)推遲最多，平均每10 a 推遲1.4 d。

表2 穩(wěn)定通過≥10 ℃起止日期變化特征分析

4.2 穩(wěn)定通過農(nóng)業(yè)界限溫度的積溫與持續(xù)日數(shù)分析

4.2.1 穩(wěn)定通過≥0 ℃積溫與持續(xù)日數(shù)分析

黑龍江省穩(wěn)定通過≥0 ℃積溫的歷年平均值為2 961.7 ℃，呈遞增趨勢，傾向率為39.0 ℃/10a。 多項(xiàng)式趨勢分析表明， 近50 a 黑龍江省穩(wěn)定通過≥0 ℃年積溫呈上升趨勢； 20 世紀(jì)60年代初期小幅度波動向下后， 在60年代中期開始一致保持著明顯增幅。1961-1990年（第一個30 a）、1971-2000年（第二個30 a）、1981-2010年 （最近30 a） 黑龍江省穩(wěn)定通過≥0 ℃歷年平均積溫分別為2 839.5、2 941.1 和3 016.1 ℃，呈遞增趨勢，其傾向率分別為29.1、75.1 和85.7 ℃/10a， 表明黑龍江省穩(wěn)定通過≥0 ℃積溫一直呈現(xiàn)遞增趨勢， 但和后兩個30 a 相比， 第1 個30 a增勢較緩。 1961-2010年黑龍江省穩(wěn)定通過≥0 ℃持續(xù)日數(shù)歷年平均為204 d，呈遞增趨勢，傾向率為3.1 d/10a。 多項(xiàng)式趨勢分析表明，近50 a 黑龍江省穩(wěn)定通過≥0 ℃年持續(xù)日數(shù)呈波動上升態(tài)勢，60年代初期-中期小幅波動向上，60年代中期-70年代中期小幅波動向下，之后一直小幅度震蕩遞增，21 世紀(jì)以來又向下波動，2008年持續(xù)日數(shù)達(dá)到峰值。 第1 個、第2 個和最近30 a 黑龍江省穩(wěn)定通過≥0 ℃持續(xù)日數(shù)分別是200.7、203.5 和207.7 d(表3)，傾向率分別為3.1、4.7 和2.8 d/10a， 表明黑龍江省穩(wěn)定通過≥0 ℃持續(xù)日數(shù)呈先急后緩趨勢。

表3 穩(wěn)定通過≥0 ℃積溫與持續(xù)日數(shù)特征分析

4.2.2 穩(wěn)定通過≥10 ℃積溫與持續(xù)日數(shù)

黑龍江省穩(wěn)定通過≥10 ℃積溫的歷年平均值為2 515.3 ℃，呈遞增趨勢，傾向率為37.4 ℃/10a。 多項(xiàng)式趨勢分析表明， 近50 a 黑龍江省穩(wěn)定通過≥0 ℃年積溫呈上升趨勢；60年代初期-中期波動向下，60年代中期-70年代末期波動向上且振幅較大，80年代初期往后一直是震蕩向上的態(tài)勢，但幅度不大。 第1 個、 第2 個和最近30 a 黑龍江省穩(wěn)定通過≥10 ℃歷年平均積溫分別為2 455.8、2 501.0 和2 573.7 ℃，呈遞增趨勢， 其傾向率分別為43.9、73.1 和75.1 ℃/10a， 表明黑龍江省穩(wěn)定通過≥0 ℃積溫一直呈現(xiàn)遞增趨勢，但趨勢漸緩。 1961-2010年黑龍江省穩(wěn)定通過≥10 ℃持續(xù)日數(shù)歷年平均為135 d， 傾向率為2.0 d/10a。 多項(xiàng)式趨勢分析表明，近50 a 黑龍江省穩(wěn)定通過≥10 ℃年持續(xù)日數(shù)呈震蕩上升趨勢，60年代初期-中期波動向下幅度較大，60年代中期-80年代末期小幅震蕩向上， 之后一直到21 世紀(jì)初迅速向上，之后有向下波動趨勢。第1 個、第2 個和最近30 a 黑龍江省穩(wěn)定通過≥10 ℃持續(xù)日數(shù)分別為133.1、134.6 和137.1 d，傾向率分別為0.8、2.8 和3.1 d/10a，表明黑龍江省穩(wěn)定通過≥10 ℃持續(xù)日數(shù)增速加快，增幅減小(表4)。

表4 穩(wěn)定通過≥10 ℃積溫與持續(xù)日數(shù)特征分析

5 結(jié)論

（1）黑龍江省≥0 ℃、10 ℃起始日期均呈提前趨勢，分別為平均每10 a 提前1.9、1.3 d。 ≥0 ℃、10 ℃終止日期均呈推遲趨勢，分別為每10 a 推遲1.2、0.6 d。全省≥0 ℃起始日期總的分布自北向南逐漸提前，≥0 ℃終止日期自南向北逐漸延長。 ≥10 ℃起始日期總的分布自東向西逐漸提前，自北向南逐漸延長；≥10 ℃終止日期趨勢不明顯。

（2）近50 a 來穩(wěn)定通過≥0 ℃積溫歷年平均值為2 961.7 ℃，傾向率為39.0 ℃/10a，總體呈遞增趨勢。 近50 a 來穩(wěn)定通過≥10 ℃積溫歷年平均值為2 515.3 ℃，傾向率為37.4 ℃/10a，呈遞增趨勢。

（3）穩(wěn)定通過≥0 ℃持續(xù)日數(shù)歷年平均為204 d，傾向率為3.1 d/10a，呈遞增趨勢。穩(wěn)定通過≥10 ℃持續(xù)日數(shù)歷年平均為135 d，傾向率為2.0 d/10a，呈遞增趨勢。

（4）從穩(wěn)定通過≥0 ℃積溫和持續(xù)日數(shù)與穩(wěn)定通過≥10 ℃積溫和持續(xù)日數(shù)比較上看， 前者的遞增趨勢更為明顯，≥0 ℃的積溫比≥10 ℃高1.6 ℃/10a，≥0 ℃持續(xù)日數(shù)比≥10 ℃高1.1 d /10a。

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