塔里木河流域農(nóng)業(yè)氣候資源變化特征分析

賈然云 趙靜 康順光

摘 要：利用塔里木河流域1993—2012年29個(gè)氣象站點(diǎn)的氣象數(shù)據(jù)，采用線性趨系數(shù)法對(duì)全年、四季的氣溫、降水、日照時(shí)數(shù)等主要農(nóng)業(yè)氣候資源的變化特征進(jìn)行分析。研究結(jié)果表明：1）塔里木河流域平均氣溫呈線性上升，升溫速率為0.25℃/10年，并且該流域的春、夏、秋、冬平均溫度的溫度傾向率分別為0.41℃/10年、0.261℃/10年、0.612℃/10年、-0.249℃/10年；2）該流域的降水量呈現(xiàn)波動(dòng)勢(shì)的遞增趨勢(shì)，遞增速率為36.91/10年，四季降水量變化差異明顯，其中秋季是降水量增加的最大貢獻(xiàn)者，冬季降水量呈弱增加趨勢(shì)；3）該流域近20年來(lái)日照時(shí)數(shù)呈明顯線性減少趨勢(shì)，減少速率為692.04h/10年，并且該流域的春、夏、秋、冬日照時(shí)數(shù)的氣候傾向率分別為-11.86h/10年、100.261h/10年、-545.61h/年和-55.67h/10年。

關(guān)鍵詞： 塔里木河流域；農(nóng)業(yè)氣候資源；線性趨系數(shù)法

【中圖分類號(hào)】 DF413.1 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2236-1879（2017）05-0266-04

1 前言

農(nóng)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(diǎn)及其相互配合的情況等，形成各種農(nóng)業(yè)氣候資源類型。在一定程度上決定著某一地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)類型的構(gòu)成、產(chǎn)量的高低、品質(zhì)的優(yōu)劣。農(nóng)業(yè)氣候資源作為一種特殊的自然資源，具有無(wú)限的循環(huán)性和單位時(shí)段的有限性、波動(dòng)性和相對(duì)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 [1]。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(wàn)平方公里。流域內(nèi)有 5 個(gè)地（州）的 42 個(gè)縣（市）和兵團(tuán) 4 個(gè)師的 55 個(gè)團(tuán)場(chǎng)，全流域總?cè)丝?902 萬(wàn)人，耕地 2044 萬(wàn)畝[2]。該流域地理上相對(duì)封閉，導(dǎo)致暖濕氣流無(wú)法進(jìn)入，降水偏少，水資源匱乏，生態(tài)環(huán)境也十分脆弱，經(jīng)濟(jì)以農(nóng)業(yè)為主體，種植業(yè)占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的 82.94%，是新疆主要的糧食生產(chǎn)基地、國(guó)家級(jí)棉花生產(chǎn)基地、著名的干鮮果品產(chǎn)區(qū)，但農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平不高，廣大農(nóng)牧民生活水平低，是新疆貧困人口最多、最集中的地區(qū)。以往，塔里木河流域氣候資源的研究主要集中于對(duì)近半個(gè)世紀(jì)來(lái)的觀測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析[3-4]。隨著近幾年氣候的變化，本文通過(guò)采集了最近幾年塔里木河流域的氣象數(shù)據(jù)，重新分析該流域農(nóng)業(yè)單氣候資源的質(zhì)量及其分布特征，對(duì)進(jìn)一步評(píng)估該流域農(nóng)業(yè)氣候資源提供材料。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)材料

本文利用的塔里木河流域1993—2012年23個(gè)氣象站點(diǎn)的氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于新疆維吾爾族氣象信息服務(wù)中心。

2.2 研究方法

本文主要運(yùn)用趨勢(shì)方程擬合法對(duì)農(nóng)業(yè)氣候資源的變化特征進(jìn)行分析，該方法的基本原理是通過(guò)采用最小二乘法，以時(shí)間t為解釋變量，所考察指標(biāo)為被解釋變量的回歸方程來(lái)測(cè)定現(xiàn)象的長(zhǎng)期趨勢(shì)。此方法采用回歸分析方法的原理，即最小二乘法。其基本思路是： 擬合一條趨勢(shì)線，使原數(shù)列各點(diǎn)到該趨勢(shì)線的距離平方和最短。

趨勢(shì)方程擬合法的運(yùn)用前提是要對(duì)時(shí)間序列的圖形進(jìn)行分析，當(dāng)時(shí)間序列的折線圖大致呈直線形狀，或當(dāng)時(shí)間序列的逐期增長(zhǎng)量大致相同時(shí)，表明現(xiàn)象的發(fā)展呈現(xiàn)線性趨勢(shì)，可擬合適當(dāng)?shù)内厔?shì)直線來(lái)描述，即可用線性模型

Yt=a+bt.

其中，Yt表示時(shí)間序列Yt的趨勢(shì)值，a是當(dāng)t=0時(shí)Yt趨勢(shì)值，b為趨勢(shì)線的斜率，并且

a=Y--bt-，

b=n∑tY-∑t∑Yn∑t2-（∑t）2.

其中，時(shí)間變量t取值可以人為設(shè)定，對(duì)于連續(xù)時(shí)間等隔的時(shí)間數(shù)列，t值呈等差數(shù)列即可，t最常用的取值方式為1-n的自然數(shù)，此方法稱為普通法。

3 結(jié)果與分析

3.1 平均氣溫變化分析

3.1.1 各地區(qū)變化

由圖1見(jiàn)，然同為塔里木河流域地區(qū)，但各個(gè)地區(qū)溫度差異較大，尤其是巴音布魯克和吐?tīng)栨靥貎傻貐^(qū)，平均溫度為零下，不宜發(fā)展農(nóng)業(yè)。

3.1.2 全年變化

由圖2見(jiàn)，1993-2012年，塔里木河流域平均溫度為10.04℃，最高值為10.08℃（2007年），最低溫度為9.02℃（1995年），兩者相差1.78℃.進(jìn)二十年來(lái)平均溫度呈線性上升，升溫速率為0.25℃/10年，平均每年升溫0.02℃。自1995-2012年平均溫度上升0.09℃，1995-2012年平均溫度上幅度更大，較1993-1995年上升0.12℃。從平均溫度多項(xiàng)式擬合曲線來(lái)看，在近20年里，1993-2004年為溫度上升時(shí)段，2004-2012年為溫度偏低時(shí)段。

3.1.3 四季變化

由圖3知，春季、夏季和秋季平均溫度均呈增加趨勢(shì)，冬季則呈下降趨勢(shì)，四季變化差異不顯著。其中，春季平均溫度為5.93℃，最高值為7.89℃（2007年），最低溫度4.04℃（1996年），升溫速率為0.41℃/10年，平均每年升溫0.41℃，1993-1996年為春季溫度較低時(shí)段，1996-2012年為偏高時(shí)段；夏季平均溫度為21.58℃，最高值為22.80℃（2007年），最低溫度20.05℃（1996年），

升溫速率為0.261℃/10年，平均每年升溫0.26℃，1993-1994年和2008-2012年為夏季溫度較低時(shí)段，1994-2008年為偏高時(shí)段；秋季平均溫度為16.84℃，最高值為18.23℃（2007年），最低溫度15.67℃（1996年），升溫速率為0.612℃/10年，平均每年升溫0.61℃，1993-1996年和2003-2005年為秋季溫度較低時(shí)段，1993-2003年和2005-2012年為偏高時(shí)段；冬季平均溫度為-4.04℃，最高值為-3.03℃（2007年），最低溫度-6.19℃（1996年），升溫速率為-0.249℃/10年，平均每年升溫-0.249℃，1993-1997年和2011-2012年為冬季溫度較低時(shí)段，1997-2011年為偏高時(shí)段。

從溫度變化趨勢(shì)看，塔里木河流域春、夏、秋、冬平均溫度的溫度傾向率分別為0.41℃/10年、0.261℃/10年、0.612℃/10年、-0.249℃/10年。20年秋季溫度增加趨勢(shì)較明顯，其余季節(jié)變化趨勢(shì)較小，秋季是增溫的最大貢獻(xiàn)者。

3.2 平均降水量變化分析

3.2.1 各地區(qū)平均降水量

由圖4塔里木河流域氣候干燥，降水稀少， 年平均降水量在19.8mm～46.3mm之間且蒸發(fā)量較大。因此，降水資源對(duì)農(nóng)業(yè)供水沒(méi)有多大意義。

3.2.2 全年變化

由圖5見(jiàn)，1993-2012年，塔里木河流域各地區(qū)年降水量的歷年平均值為1040.86，降水量最多年份發(fā)生在2002年，平均值為2242.55，1997年降水量最少為684.17。近20年塔里木河流域降水量呈遞增趨勢(shì)，增長(zhǎng)速率為36.91/10年，平均每年約增加3.69，減少趨勢(shì)不明顯。從變化時(shí)段來(lái)看，1993-2001年和2003-2009年在20年中為低降水時(shí)段，在低降水時(shí)段中只有1996，1998，2005年降水量高于歷年降水量平均值。2001-2003年和2009-2012年為高降水量時(shí)段，增加趨勢(shì)明顯，在偏高階段中，只有2002，2003，2010年低于歷年降水量平均值，2001年后降水量又呈下降趨勢(shì)。

3.2.3 四季變化

由圖6知，塔里木河流域各地區(qū)四季降水量變化各有特點(diǎn)。春季降水量呈波動(dòng)減少趨勢(shì)，夏季、秋季和冬季呈增加趨勢(shì)。其中，春季降水量歷年平均值為171.73，最高值1212.45（2002年），最低值29.10（1997年），降水線性傾向率為-14.58/10年，平均每年減少1.46，1993-2001年和2004-2012年為春季降水量較低時(shí)段，2001-2004年為偏高時(shí)段；夏季降水量歷年平均值為509.24，最高值842.76（2010年），最低值289.38（20096年），降水線性傾向率為15.69/10年，平均每年增加1.57，1993-1995年和2006-2009年為夏季降水量較低時(shí)段，1994-2006和2009-2012年為偏高時(shí)段；秋季降水量歷年平均值為300.23，最高值514.55（2010年），最低值142.31（2006年），降水線性傾向率為24.05/10年，平均每年增加2.40，1996-1997年和2006-2009年和2011-2012年為秋季降水量較低時(shí)段，1993-1995年和2009-2011年為偏高時(shí)段；冬季降水量歷年平均值為59.66，最高值139.48（2006年），最低值13.10（2007年），降水線性傾向率為6.875/10年，平均每年增加0.688，1995-2001年為春季降水量較低是時(shí)段，1993-1995年和2001-2012年為偏高時(shí)段。

從降水量變化趨勢(shì)看，塔里木河流域春、夏、秋、冬降水量的氣候傾向率分別為-14.58，15.69，24.05，6.875/10年。四季降水量變化差異明顯，其中，20年中秋季降水量增加最大，說(shuō)明秋季是降水量增加的最大貢獻(xiàn)者，冬季降水量呈弱增加趨勢(shì)。

3.3 平均日照時(shí)數(shù)變化分析

3.3.1 各地區(qū)平均日照時(shí)數(shù)

由圖7得，塔里木河流域大多數(shù)地區(qū)年平均日照時(shí)數(shù)大致相同，而巴侖臺(tái)地區(qū)的平均日照時(shí)數(shù)較其他地區(qū)的大，說(shuō)明光資源豐富，適合紅棗，瓜果等農(nóng)作物的生長(zhǎng)。

3.3.2 全年變化

由圖8見(jiàn)，1993-2012年塔里木河流域日照時(shí)數(shù)歷年平均值為3395.63h，最高值為10177.34h，（1996年），最低值為2704.94h（2010年），兩者相差7472.40h， 近20年來(lái)日照時(shí)數(shù)呈明顯線性減少趨勢(shì)，減少速率為692.04h/10年，平均每年減少69.20h，從變化時(shí)段來(lái)看，1993-1995年和1997-2012年在20年中為低降水時(shí)段，在低降水時(shí)段中只有2005，2006，2007，2008，2009，2012年降水量高于歷年降水量平均值。1995-1997年為高降水量時(shí)段，增加趨勢(shì)明顯，在偏高階段中，只有1995，1997年低于歷年降水量平均值。

3.3.3 四季變化

圖9知，塔里木河流域四季日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)與全年日照時(shí)數(shù)變化規(guī)律一致，均呈減少趨勢(shì)，但各季節(jié)變化情況不同，其中，春季日照時(shí)數(shù)歷年平均值為678.19h，最高值947.45h（2006年），最低值570.11h（2003年），增加速率為11.86h/10年，平均每年增加1.186h，1993-2005年和2009-2012年為春季日照時(shí)數(shù)偏少時(shí)段，2006-2009年為偏多時(shí)段；夏季日照時(shí)數(shù)歷年平均值為992.15h，最高值為2387.63h（1996年），最低值為782.42h（2010年），減少速率為102.61h/10年，平均每年減少10.26h，1993-1995年和1997-2012年為夏季日照時(shí)數(shù)偏少期，1995-1997年為偏高時(shí)段；秋季日照時(shí)數(shù)歷年平均值1098.724h， 最高值6390.67h（1996年），最低值為727.33h（2010年），減少速率為545.61h/10年，平均每年減少54.56h，1993-1995年和1997-2012年為秋季日照時(shí)數(shù)偏少時(shí)段，1995-1997年是偏多時(shí)段；冬季日照時(shí)數(shù)歷年均值為617.56h，最高值939.43h（1993年），最低值497.81h（2006年），減少速率為55.67h/10年，平均每年減少 5.567h，1993-1995年和2000-2006年年為冬季日照時(shí)數(shù)偏少期，1995-2000年和2006-2012年是偏多期。從氣候變化趨勢(shì)看，塔里木河流域春、夏、秋、冬日照時(shí)數(shù)的氣候傾向率分別為-11.86h/10年、100.261h/10年、-545.61h/年、-55.67h/10年。四季日照時(shí)數(shù)減少量秋季>夏季>冬季，說(shuō)明秋季是日照時(shí)數(shù)減少最大貢獻(xiàn)者，其次冬季、夏季貢獻(xiàn)最少。

4 結(jié)論

根據(jù)以上得出的結(jié)果，結(jié)合實(shí)際情況，塔里木河氣候資源的變化對(duì)農(nóng)業(yè)的影響生產(chǎn)有利有弊。在全球氣候變化的大背景下，塔里木河流域部分地區(qū)近年來(lái)極端天氣氣候事件頻發(fā)，勢(shì)必影響農(nóng)作物生長(zhǎng)、病蟲(chóng)害、種植面積、氣候生產(chǎn)力、產(chǎn)量和品質(zhì)以及畜牧業(yè)等各個(gè)方面。近20年來(lái)，塔里木河流域平均氣溫顯著升高，塔里木河流域日照時(shí)數(shù)減少，會(huì)對(duì)農(nóng)作物光合作用不利，影響物質(zhì)積累，進(jìn)而影響作物產(chǎn)量，同時(shí)春夏季降水量的減少，可能會(huì)造成農(nóng)業(yè)水資源緊張，干旱天數(shù)增加等。因此，在氣候變化背景下，如何更好的適應(yīng)氣候資源變化，有效調(diào)整耕種制度，引進(jìn)適宜品種，是當(dāng)前塔里木河流域農(nóng)業(yè)急需解決的問(wèn)題。

作者簡(jiǎn)介：賈然云（199—）女，本科生，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè).

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