塔里木河流域農業(yè)氣候資源的調查分析與利用對策

賈 佳 康順光

(塔里木大學信息工程學院，新疆 阿拉爾 843300)

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塔里木河流域農業(yè)氣候資源的調查分析與利用對策

賈 佳 康順光

(塔里木大學信息工程學院，新疆 阿拉爾 843300)

以塔里木河流域農業(yè)氣候資源為研究對象，對該流域主要站點的光能資源、熱量資源、水分資源進行了時空分布規(guī)律分析。提出了塔里木河流域農業(yè)氣候資源的合理利用對策，以期為政府進行農業(yè)生產決策提供指導。

塔里木河流域；農業(yè)氣候資源；利用對策；農作物

塔里木河流域是環(huán)塔里木盆地的九大水系114條源流和塔里木河干流的總稱，流域總面積102萬平方公里. 流域內有 5 個地(州)的 42 個縣(市)和兵團 4 個師的 55 個團場，全流域總人口 902 萬人，耕地 2044 萬畝[1]。 該流域地理上相對封閉，導致暖濕氣流無法進入，降水偏少，水資源匱乏，生態(tài)環(huán)境也十分脆弱，經濟以農業(yè)為主體，種植業(yè)占農業(yè)總產值的 82.94%，是新疆主要的糧食生產基地、國家級棉花生產基地、著名的干鮮果品產區(qū)，但農業(yè)生產水平不高，廣大農牧民生活水平低，是新疆貧困人口最多、最集中的地區(qū)。

圖1：塔里木河流域示意圖

農業(yè)氣候資源通常概括為光照、熱量、水分三大資源，這些資源數(shù)量的多少、分配的特點及其相互配合的情況等，形成各種農業(yè)氣候資源類型。在一定程度上決定著一地區(qū)農業(yè)生產類型的構成、產量的高低、品質的優(yōu)劣. 農業(yè)氣候資源作為一種特殊的自然資源，具有無限的循環(huán)性和單位時段的有限性、波動性和相對穩(wěn)定性、區(qū)域差異性和相似性以及相互依存性和可改造性等特征[2]。 以往，塔里木河流域氣候資源的研究主要集中于對近半個世紀來的觀測數(shù)據的統(tǒng)計分析[3/4]。因此，為了合理利用該流域農業(yè)氣候資源，課題研究組從2015年3月至2016年1月先后4次對該流域多個氣象站點進行調查和考察，取得了大量的直接和間接的氣候及農業(yè)種植情況資料，在總結與分析的基礎上，結合該流域主要農作物對氣候條件的基本要求，對如何合理利用農業(yè)氣候資源，為區(qū)域發(fā)展種植業(yè)提出一些初步意見。

一、塔里木河流域農業(yè)氣候資源評述

(一)光資源豐富

太陽光是植物進行光合作用的唯一能源，而日照時間決定著光合作用的時間長短，在農業(yè)氣候資源狀況分析中，可以通過研究日照時間分析光資源的分布情況。因此，掌握一個地區(qū)光能資源的數(shù)量分布規(guī)律及生產潛力，對充分利用和提高光能利用率，進一步挖掘生產潛力有一定的幫助。

1. 日照時數(shù)統(tǒng)計分析

塔里木河流域地處歐亞大陸中心，遠離海洋，空氣干燥，晴天多云量少，光資源十分充裕。全年日照時數(shù)達2400-3250小時，且日照時數(shù)隨著經度的增加而增加，見圖1所示。其中，4-9月是作物的生長季節(jié)，其日照時數(shù)為1347-1868小時。

圖2：塔里木河流域全年日照時數(shù)特征分布圖

一般稱大于等于某一臨界溫度值的日平均氣溫的總和為活動積溫，常用的臨界溫度值有≥0℃，≥5℃，≥10℃和≥15℃，從其強度和作用時間兩個方面表示溫度對農作物生長發(fā)育的影響，是進行農業(yè)氣候區(qū)劃、合理配置農作物、作物田間管理的重要依據。對調查的數(shù)據分析發(fā)現(xiàn)，該流域各界限溫度期間的日照時數(shù)隨緯度和海拔的增加而減小，具體如表1所示。

表1：塔里木河流域主要站點日照時數(shù)(h)

地點經度緯度全年4-9月日平均氣溫≥0℃日平均氣溫≥10℃日平均氣溫≥15℃總量日平均值總量日平均值總量日平均值總量日平均值總量日平均值于田81.6336.8628707.815368.423678.218178.515058.6皮山78.2937.0627537.515108.222808.118278.415238.5民豐82.6337.0729718.115598.524098.519238.715948.7和田79.9437.1226947.415488.523607.818648.516468.5塔什庫爾干75.2237.7628787.916989.320819.110829.757910.7莎車77.2538.4524296.613807.520297.316437.714097.8麥蓋提77.6238.9529228.116819.223988.619339.216939.4喀什75.9839.4729808.1168210.225449.1215010192510.3烏恰75.1839.727327.516028.821908.516429.211009.5阿圖什76.1239.7325717.115908.722007.918968.616818.9巴楚78.5939.7827877.616418.922878.318938.916799.1阿拉爾81.2840.5528627.815998.721768.517498.715308.8柯平79.0640.5524096.613477.420827.115507.613397.5阿克蘇80.2941.1528717.817029.322808.519299.316929.5沙雅82.9141.2529328.116178.823218.618748.816248.9庫爾勒86.0641.6831528.6184010.125579.420909.9185710.1庫車82.9741.6829978.216709.123338.818679.215829.1輪臺84.2541.7729318.116649.122908.718699.116089.1拜城81.8441.8231558.618059.923569.518909.815589.9阿合奇78.4241.9128467.815478.520798.415468.911209.4焉耆86.5542.0532148.8186810.224949.7192210.2171410.2

2. 太陽總輻射的分布

塔里木河流域年輻射總量為5200-6200MJ/m2，其中該流域北部山區(qū)的年輻射總量大概在5200-5800MJ/m2之間，塔里木盆地及其邊緣區(qū)域的年輻射總量大概為5800-6200MJ/m2?？傒椛淞考竟?jié)差異比較大，在冬季(12-2月)總輻射量的分布狀況主要受地理緯度的影響，由南到北逐漸減少，均勻變化，變化范圍為900-750MJ/m2左右；在春季(3-5月)太陽輻射量受風沙影響較大，尤其塔里木盆地西北緣及皮山一帶，加上云量相對較多，總輻射量為1500-1600MJ/m2左右，該流域其他區(qū)域為1600-1800MJ/m2左右；夏季(6-8月)的日照時間全年最長，總輻射量占全年的35%左右，分布狀況主要也是受風沙及云量的影響，但區(qū)域差別不大，種植區(qū)域的總輻射量為2000-2200MJ/m2左右；在秋季(9-11月)風沙及云量都較少，日照時間也縮短，所以太陽總輻射量減少且受地理緯度影響，由南到北在1450-1200MJ/m2均勻減少。

(二)熱量資源豐富多樣

1. 界限溫度初、終日與積溫

日平均氣溫穩(wěn)定通過0℃初日，土壤化凍，持續(xù)的日數(shù)稱為農耕期，這個時期的積溫稱為可利用積溫，可以代表農業(yè)生產需要的熱量資源。相反，日平均氣溫穩(wěn)定通過0℃終日，土壤凍結，農耕結束。塔里木流域日平均氣溫≥0℃初日，由南到北，由盆地到山區(qū)推遲，其中和田一帶最早，大概在2月中旬左右，持續(xù)日數(shù)280天左右，積溫可以達到5173℃。阿合奇一帶最晚，大概在3月中旬左右，持續(xù)日數(shù)235天左右，積溫為3263℃。

日平均氣溫≥10℃是喜溫作物開始播種及生長的溫度，其持續(xù)期的長短和積溫可以反映該期間的熱量狀況。塔里木河流域日平均氣溫≥10℃初、終日的分布和≥0℃的地理變化趨勢一致，初日時間從3月中旬持續(xù)到該月下旬底，部分山區(qū)可以推遲到5月初，而山區(qū)終日時間在9月中旬就出現(xiàn)了，持續(xù)大概130天左右，其他地區(qū)終日大都出現(xiàn)在10月中上旬，一般可以持續(xù)200天左右。除部分山區(qū)外，≥10℃積溫多為1943-4288℃，積溫懸殊較大，具體如表2所示。

塔里木盆地緯度偏南，加上天山山脈的走向，冷空氣部不易直接侵入，所以該流域熱量資源豐富。通過上述分析，發(fā)現(xiàn)各界限溫度的地理分布總體趨勢為：由南到北，由盆地到山區(qū)初日提前，終日提前，積溫減少，并且根據積溫可以劃分為暖溫帶、中溫帶和寒溫帶三種氣候特征。

2. 無霜期

無霜期的長短也是鑒定一個地區(qū)熱量資源的重要指標之一。塔里木盆地腹地、東部及東南部邊緣，初霜來的早去的遲，無霜期較短，所以無霜期都在200天以內；塔里木盆地周邊其他地帶的無霜期均在200天以上，其中盆地的西南地帶可以達到240天左右。另外，山區(qū)的無霜期更短。

表2：主要站點≥0℃與≥10℃的初、終日(d/月)及其積溫(℃)

地點≥0℃初日≥0℃終日≥0℃積溫(1)≥10℃初日≥10℃終日≥10℃積溫(2)(1)與(2)之差于田23/221/11463316/35/104288345皮山21/221/11488019/38/1031331747民豐20/221/11490024/34/1028982002和田12/222/11517317/316/1029432230塔什庫爾干16/321/1023616/516/913091052莎車22/222/11473617/319/1029131823麥蓋提22/220/11462417/316/1031391485喀什22/222/11483617/319/1028132023烏恰28/29/1133231/46/1019431380阿圖什28/221/11498618/321/1027702216巴楚20/210/11479917/325/1031381661阿拉爾23/26/11436119/38/1031801181柯平21/29/11444015/37/1029361504阿克蘇22/29/11455917/316/1031141445沙雅22/28/11477018/315/1030361734庫爾勒21/29/11501215/315/1035341478庫車22/29/11446128/37/1031311330輪臺22/28/11475520/318/1029921763拜城2/36/11386031/36/1028151045阿合奇13/36/11326331/323/920281235焉耆22/28/11409831/37/1028641234

3. 水分資源缺乏且分布不均勻

水分資源包括大氣降水、冰雪融水、地表水及地下水。塔里木河流域多年平均天然徑流量 398.3億立方米(國外入境水量63億立方米)，主要以冰川融雪補給為主，不重復地下水資源量為30.7億立方米，流域水資源總量為429億立方米[5]。該流域在遠離海洋及高山環(huán)列的綜合影響下，降水稀少，降水量地區(qū)分布差異較大。即，廣大平原一般無降水徑流發(fā)生，盆地中部存在大面積荒漠無流區(qū)；降水量總的分布趨勢是北部多于南部，西部多于東部，山地多于平原，其中山地降水量為200-500mm左右，盆地邊緣為50-80mm左右，東南緣為20-30mm左右，盆地中心為10mm 左右。全流域多年平均年降水量為116.8mm，受水汽條件和地理位置的影響，該流域各個地區(qū)及各個季節(jié)的降水量均有明顯的差異，其全年特征分布圖見圖3。

根據季節(jié)降水量統(tǒng)計分析可以發(fā)現(xiàn)，降水以夏季最多，其次是春季，秋季最少，但細分之，各地略有差異。具體見表3。

圖3：塔里木河流域全年降水量的特征分布圖

表3：主要站點四季降水量(mm)及其占年降水量的百分比(%)

地點春(3-5月)夏(6-8月)秋(9-11月)冬(12-2月)降雨量百分比降雨量百分比降雨量百分比降雨量百分比降雨總量于田2.5535.9770.517.516145.4皮山19.74020.5412.147.114148.4民豐5.61336.5810.202.56144.8和田10.52327.1610.726.414144.7塔什庫爾干31.63335.19616.71713.314256.7莎車12.52029.9484.3715.225161.9麥蓋提29.34624.8691.937.312193.3喀什22.72136.73410.51039.236210.1烏恰105.132123.13851.41644.214423.8阿圖什43.72942.12813.9952.835253.5巴楚17.52739.8620.916.210164.4阿拉爾9.11741.1791.220.82152.2柯平19.21779.9695.5510.99215.5阿克蘇21.22844.5592.847.210176.7沙雅7.11728.9692.882.87142.6庫爾勒2.3358.1826.194.36170.8庫車14.22134.2519.7158.413166.5輪臺11.32321.1448.7187.115148.2拜城15.11189.96718.11410.18233.2阿合奇64.224143.75330.11132.912370.9焉耆8.31826.3573.587.817145.9

二、塔里木河流域農業(yè)氣候資源的利用對策

農業(yè)氣候資源對整個農業(yè)生產的全過程都有影響，對農業(yè)氣候資源利用的好壞，對塔里木河流域特色農業(yè)的發(fā)展起著重要作用。塔里木河流域光熱資源比國內其他相近緯度地區(qū)豐富，而且光熱匹配，無霜期長，積溫有效性高，越冬條件也較好。但該流域降水稀少，秋季降溫快，并有春旱存在，組合條件并末理想。因此，根據該流域氣候資源分布特點，以及該流域主要農作物對氣候資源的基本要求，來探討塔里木河流域農業(yè)氣候資源的合理利用對策。

(一)主要農作物對氣候條件的要求

小麥、玉米、棉花、紅棗、蘋果，梨、核桃、石榴、葡萄、杏、哈密瓜等經濟作物以其優(yōu)良品質、穩(wěn)定的產量、較高的收益，已經成為塔里木河流域的主要經濟收入。其優(yōu)良的品質主要源自于其相適宜的氣候資源，這些優(yōu)勢經濟作物對氣候條件的基本要求如表4所示。

表4. 塔里木河流域主要農作物對氣候條件的基本要求

農作物類型生物學零度(℃)生長期(d)積溫(℃·d)能忍受的高溫(℃)低溫(℃)棉花早熟中熟晚熟長絨棉彩棉10170～1803300～3500180～2003500～3900≥200≥3900181～210≥3950145～153≥34004036～37出苗期12,苗期16,蕾期20,花鈴期15小麥冬小麥春小麥5242～2972200～2300120～1351500～220035-24玉米早熟中熟晚熟1070～1001800～220085～1202100～250096～1502300～2800380紅棗10180～2103300～380043-30蘋果早熟中熟晚熟1065～872000～240090～1332400～3000137～168≥300030-32-40梨早熟中熟晚熟香梨1085～1102000～2900110～1352900～3800135～1683800～4500220～230≥340035-25-35-35-22葡萄極早熟早熟中熟晚熟極晚熟10≤1202100～2500120～1402500～2900140～1552900～3300155～1803300～3700≥180≥37000-16-22-260核桃10160～1803300～440038-30杏早熟中熟晚熟1075～851400～150085～1001500～1700≥100≥170040-25～-30石榴10180～1903500～410040-17

(二) 農業(yè)氣候資源的合理利用對策

塔里木河流域西南部為干旱氣候地區(qū)，包括和田地區(qū)除民豐以外的6個縣市，圖木舒克市，喀什地區(qū)除塔什庫爾干以外的10個縣市和克孜勒蘇柯爾克孜自治州的阿圖什市、阿克陶縣。該區(qū)域早春溫度回升快，日平均氣溫在2月下旬穩(wěn)定通過0℃，在3月20日左右穩(wěn)定通過10℃，≥0℃積溫有3300～5200℃·d，≥10℃積溫有2800～4300℃·d，無霜期210～240d，降水量144～254mm，冬季溫度相對較高，1月份平均氣溫≥-6℃，極端最低氣溫近30年沒有超過-26℃。從氣候生態(tài)及地緣優(yōu)勢來看，本區(qū)域應該以小麥、玉米、棉花、杏、葡萄、核桃、石榴和哈密瓜為優(yōu)勢農產品來發(fā)展種植業(yè)。但是，本區(qū)域地處邊疆，距離國內主要市場及海外市場路途遙遠，并且農作物種植雜亂，難于批量生產及銷售。因此，建議該區(qū)域在小麥、玉米等糧食作物自足的前提下，每個縣市發(fā)展適合自己的一兩個優(yōu)勢產業(yè)。例如：阿圖什的熱量在本區(qū)域相對較優(yōu)，4～10月份的空氣濕度相對較小，因此可以把需求熱量較多，無霜期較長的木納格葡萄發(fā)展成為當?shù)氐闹饕N植品種；皮山種植大籽甜石榴、伽師種植鐵皮哈密瓜、喀什種植杏、喀什種植葡萄等等。另外，在我國葡萄制干地區(qū)有限的情況下，根據氣候條件可以確定和田、巴楚、阿圖什、麥蓋提、莎車和伽師等地區(qū)是發(fā)展葡萄制干的較適宜地區(qū)。

塔里木河流域北部也為干旱氣候地區(qū)，包括天山南麓阿克蘇地區(qū)除拜城、烏什以外的7個縣市、阿拉爾市和巴音郭楞蒙古自治州的庫爾勒、輪臺和尉犁3個縣市。該區(qū)域早春溫度回溫相對緩慢，日平均氣溫在2月20日左右穩(wěn)定通過0℃，在3月中下旬穩(wěn)定通過10℃，≥0℃積溫有4300～5100℃·d，≥10℃積溫有2900～3600℃·d，無霜期195～220d，降水量150～200mm，冬季溫度相對其他區(qū)域較低，1月份平均氣溫-7.6℃，最低的極端溫度一般會≤-30℃。從氣候生態(tài)及地緣優(yōu)勢來看，本區(qū)域應該以小麥、玉米、棉花、梨、杏、葡萄、蘋果和紅棗為優(yōu)勢農產品來發(fā)展種植業(yè)。在日平均氣溫15～27℃的范圍內，香梨果實生長速度與氣溫呈正相關，日平均氣溫在24～26℃時，香梨果實縱橫徑增長速度達最大值，為0.45 mm/d左右，通過對庫爾勒氣象數(shù)據分析，在6月下旬至8月中旬該地區(qū)旬平均氣溫在24～27℃之間，因此建議庫爾勒地區(qū)可以大量種植香梨，尉犁也滿足香梨種植的氣候條件，也可以大量種植；另外，根據地方氣候特點和農作物對氣候條件的基本要求，建議阿克蘇、阿拉爾阿瓦提和沙雅可以大量種植長絨棉、冰糖心紅富士蘋果、葡萄和各種紅棗，而阿克蘇其他縣市可以大量種植糧食作物、普通棉花及各種紅棗；建議庫車和輪臺在大量種植小麥、玉米和棉花的情況下，可以發(fā)展油杏產業(yè)的發(fā)展。

塔里木河流域東南部是極干旱氣候地區(qū)，包括和田地區(qū)的民豐縣和巴音郭楞蒙古自治州的且末縣和若羌縣。該區(qū)域早春溫度回溫相對緩慢，日平均氣溫在2月下旬穩(wěn)定通過0℃，在4月初穩(wěn)定通過10℃，≥0℃積溫有4300～4500℃·d，≥10℃積溫有3800～4300℃·d，無霜期185～200d，降水量較少，空氣干燥，1月份平均氣溫民豐為-6℃，且末和若羌分別為-7.6℃何-8℃，極端最低溫度一般會≤-26℃。從氣候生態(tài)及地緣優(yōu)勢來看，本區(qū)域應該以小麥、玉米、棉花、紅棗和葡萄為優(yōu)勢農產品來發(fā)展種植業(yè)。根據地方氣候特點和農作物對氣候條件的基本要求，紅棗因其耐旱，耐瘠薄，耐鹽堿，該區(qū)域積溫也能夠滿足要求，因此建議該區(qū)域可以發(fā)展紅棗種植業(yè)；其中在且末縣也可以大量種植小麥和玉米等糧食作物。

焉耆盆地是溫和干旱氣候地區(qū)，包括焉耆、和靜、和碩和博湖4個縣，是天山南坡的一個盆地，冬季寒冷，年最低氣溫可達到-30℃，日平均氣溫在3月初穩(wěn)定通過0℃，在4月中旬穩(wěn)定通過10℃，≥0℃積溫有3800～4100℃·d，≥10℃積溫有2800～3400℃·d，無霜期185～186d，降水量稀少，因此該區(qū)域應該選擇較抗寒，花期晚的農作物進行種植。綜合氣候特點和農作物對氣候條件的基本要求，建議種植小麥、玉米、葡萄和蘋果，但在果樹栽植上做到防凍安排。另外，其氣候條件也適宜釀葡萄酒的產業(yè)發(fā)展。

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2016-04-09

塔里木大學校長基金青年創(chuàng)新資金項目“基于模糊數(shù)學的塔里木河流域農業(yè)氣候資源評價研究”(TDZKQN201507)階段性成果。

賈佳(1983-)，女，漢族，碩士，講師。研究方向為數(shù)學及系統(tǒng)建模?？淀樄?1983-)，男，漢族，碩士，講師，通訊作者。