1981—2018年新疆英吉沙縣農(nóng)業(yè)熱量資源變化特征分析

買爾艷·麥麥提明

摘要 利用1981—2018年英吉沙縣國家氣象站逐日平均氣溫資料，依據(jù)應(yīng)用氣候?qū)W原理，分別對(duì)各站≥0、5、10、15、20℃的初、終日期、持續(xù)日數(shù)及積溫進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)計(jì)算。在此基礎(chǔ)上，對(duì)各界限溫度的分布特征和變化規(guī)律進(jìn)行了詳盡的分析。結(jié)果表明：英吉沙縣≥0、5、10、15、20℃積溫增加趨勢(shì)明顯，傾向率分別為144、127、151、208、116℃·d/10年，其中≥15℃的熱量資源變幅最大;≥0℃初日平均提前1.5 d/10年，終日平均延后0.3 d/10年，持續(xù)天數(shù)平均延長4.0 d/10年;≥5℃初日平均提前3.0 d/10年，終日平均延后2.3 d/10年，持續(xù)天數(shù)平均延長8.8 d/10年;≥10℃初日平均提前3.1 d/10年，終日平均延后2.6 d/10年，持續(xù)天數(shù)平均延長5.7 d/10年;≥15℃初日平均提前6.8 d/10年，終日平均延后1.9 d/10年，持續(xù)天數(shù)平均延長5.2 d/10年;≥20℃初日平均提前3.5 d/10年，終日平均延后0.4 d/10年，持續(xù)天數(shù)平均延長1.8 d/10年;英吉沙縣≥0、5、10、15、20℃積溫及持續(xù)天數(shù)普遍增加是受起始日期提前和終止日期廷后共同影響。

關(guān)鍵詞 界限溫度;初終日期;積溫;持續(xù)天數(shù);變化特征

全球變暖背景下，氣候變化已成為了熱門話題。氣候增暖引起熱量資源時(shí)空分布的變化[1]，對(duì)中國農(nóng)業(yè)產(chǎn)生了很大的影響：一方面改善了農(nóng)作物生長所需的熱量條件，增加了作物復(fù)種指數(shù);另一方面，氣溫升高特別是冬季氣溫的升高，使越冬害蟲的存活率上升，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來不利影響[2]。增溫使作物生長季內(nèi)熱量增加，生長期延長[3]。以氣候變暖為主的變化趨勢(shì)勢(shì)必會(huì)引發(fā)熱量資源時(shí)空分布改變，進(jìn)而對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成強(qiáng)烈影響[4]。因此，研究近幾十年來熱量資源時(shí)空變化特征及對(duì)氣候變化的響應(yīng)，具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

農(nóng)業(yè)熱量資源是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)資源之一，農(nóng)業(yè)熱量資源的各氣象要素變化組合形成了不同的熱量資源類型，決定了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和布局、種植方式、種植制度等，最終影響農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的高低和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣[5]。通常將氣溫穩(wěn)定通過0，5和10℃等的初、終日期，持續(xù)天數(shù)和相應(yīng)積溫作為主要的熱量指標(biāo)[6]。20世紀(jì)90年代初，在氣候顯著增暖背景下，新疆英吉沙縣氣候明顯變暖，積溫增加，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)利弊共存。揚(yáng)長避短、趨利避害是開發(fā)利用熱量資源的首要準(zhǔn)則，該研究結(jié)果可為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)建設(shè)、調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)和品種布局等農(nóng)業(yè)措施提供農(nóng)業(yè)氣候資源依據(jù)。研究新疆英吉沙縣積溫的變化規(guī)律，以期為當(dāng)?shù)刈魑锖侠砝脽豳Y源，挖掘高產(chǎn)潛力，合理布局糧食作物及適應(yīng)未來氣候變化提供理論指導(dǎo)。

1資料與方法

1.1資料來源

采用1981—2018年英吉沙國家氣象觀測(cè)站逐日平均氣溫資料進(jìn)行分析。

1.2研究方法

1.2.1確定穩(wěn)定通過界限溫度的方法為了消除日平均氣溫逐日變化的不穩(wěn)定波動(dòng)，顯示氣溫變化的平穩(wěn)性，一般采用5日滑動(dòng)平均法[7]來確定某一年份穩(wěn)定通過某界限溫度的起止日期。以生長期為例，生長期起始日期定義為5日滑動(dòng)平均氣溫≥0℃的日期，終止日期定義為5日滑動(dòng)平均氣溫<0℃的日期?；瑒?dòng)平均具體算法為：一年中，任意連續(xù)≥界限溫度持續(xù)最長的一段時(shí)期內(nèi)，第一個(gè)5日的日平均氣溫中，挑取最先一個(gè)日平均氣溫≥該界限溫度出現(xiàn)的日期，即為起始日期;同樣可得終止日期[8]。

1.2.2活動(dòng)積溫計(jì)算[9-12]活動(dòng)積溫（℃·d）的計(jì)算采用5日滑動(dòng)平均法確定≥0、5、10℃界限溫度的起止日期，從而統(tǒng)計(jì)得到通過界限溫度的活動(dòng)積溫，即指某一時(shí)期內(nèi)≥生物學(xué)下限溫度的日平均溫度的總和，即：i =1 （Ti≥B）式中，Ti為時(shí)段中第i天的日平均溫度，B為生物學(xué)下限溫度，N為計(jì)算時(shí)段的天數(shù)。

采用5日平均法確定≥0、5、10、15和20℃界限溫度的起止日期，計(jì)算穩(wěn)定通過0、5、10、15、20℃的持續(xù)日數(shù)和活動(dòng)積溫等熱量要素。

1.2.3線性傾向估計(jì)用xi表示樣本量為n的某一氣候變量，用ti表示xi所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，建立xi與ti之間的一元線性回歸方程：xi=a+bti。氣溫變化速率就是采用最小二乘法估計(jì)氣溫距平序列與自然時(shí)間序列的線性回歸系數(shù)b[13]。

2結(jié)果與分析

2.11981—2018年英吉沙縣穩(wěn)定通過0、5、10、15、20℃積溫的變化特征

采用線性估計(jì)方法計(jì)算英吉沙縣國家氣象站穩(wěn)定通過0、5、10、15、20℃各熱量指標(biāo)的氣候傾向率，同時(shí)進(jìn)行傾向估計(jì)t檢驗(yàn)。由圖1可見，1981—2018年英吉沙縣穩(wěn)定通過0、5、10、15、20℃活動(dòng)積溫呈極顯著增加的趨勢(shì)，穩(wěn)定通過20℃積溫的增加趨勢(shì)未通過顯著性檢驗(yàn)，穩(wěn)定通過0、5、10、15℃積溫的增加趨勢(shì)通過α=0.01水平的顯著性檢驗(yàn)。穩(wěn)定通過0、5、10、15、20℃各熱量指標(biāo)的氣候傾向率分別為144、127、151、208、116℃·d/10年，其中穩(wěn)定通過15℃活動(dòng)積溫的增加幅度最大，穩(wěn)定通過20℃活動(dòng)積溫的增加幅度最小。近38年英吉沙縣≥0℃活動(dòng)積溫平均值為4 856.9℃·d，最高值為5 240.7℃·d（2008年），最低值為4 500.4℃·d （1996年），最高值和最低值相差740.3℃·d;≥5℃活動(dòng)積溫歷年平均值為4 724.7℃·d，最高值為5 174.4℃·d（2008年），最低值為4 398.1℃·d （1982年），最高值和最低值相差776.3℃·d;≥10℃活動(dòng)積溫歷年平均值為4 413.4℃·d，最高值為4 924.9℃·d（2008年），最低值為3 973.3℃·d （1996年），最高值和最低值相差951.6℃·d;≥15℃活動(dòng)積溫歷年平均值為3 814.7℃·d，最高值為4 360.0℃·d（2015年），最低值為2 952.3℃·d （1982年），最高值和最低值相差1 407.7℃·d;≥20℃活動(dòng)積溫歷年平均值為2 571.8℃·d，最高值為3 707.1℃·d（2007年），最低值為1 458.3℃·d （1996年），最高值和最低值相差2 248.8℃·d。

2.21981—2018年英吉沙縣穩(wěn)定通過0、5、10、15、20℃初日的變化特征

由圖2可見，1981—2018年英吉沙縣穩(wěn)定通過0、5、10、15、20℃活動(dòng)積溫的初日呈顯著的提前趨勢(shì)。穩(wěn)定通過0、5、10、15、20℃初日氣候傾向率分別為1.5、3.0、3.1、6.8、3.5 d/10年，其中穩(wěn)定通過15℃初日的提前幅度最大，穩(wěn)定通過0℃初日的提前幅度最小。近38年英吉沙縣≥0℃活動(dòng)積溫初日的平均日期為2月18日，初日最早出現(xiàn)的日期為1月30日（2007年），初日最晚出現(xiàn)的日期為3月9日（1989年），最早出現(xiàn)的日期和最晚出現(xiàn)的日期相差為38 d;≥5℃活動(dòng)積溫初日的平均日期為3月7日，初日最早出現(xiàn)的日期為2月21日（2015年），初日最晚出現(xiàn)的日期為3月24日（1998年），最早出現(xiàn)的日期和最晚出現(xiàn)的日期相差為31d;≥10℃活動(dòng)積溫初日的平均日期為3月27日，初日最早出現(xiàn)的日期為3月6日（2013年），初日最晚出現(xiàn)的日期為4月15日（2006年），最早出現(xiàn)的日期和最晚出現(xiàn)的日期相差為40 d;≥15℃活動(dòng)積溫初日的平均日期為4月21日，初日最早出現(xiàn)的日期為3月23日（2018年），初日最晚出現(xiàn)的日期為5月23日（2005年），最早出現(xiàn)的日期和最晚出現(xiàn)的日期相差為61 d;≥20℃活動(dòng)積溫初日的平均日期為5月27日，初日最早出現(xiàn)的日期為4月26日（2007年），初日最晚出現(xiàn)的日期為6月27日（2015年），最早出現(xiàn)的日期和最晚出現(xiàn)的日期相差為62 d。

2.31981—2018年英吉沙縣穩(wěn)定通過0、5、10、15、20℃終日的變化特征

由圖3可見，1981—2018年英吉沙縣穩(wěn)定通過0、5、10、15、20℃活動(dòng)積溫的終日呈顯著的推遲趨勢(shì)。穩(wěn)定通過0、5、10、15、20℃終日氣候傾向率分別為0.3、2.3、2.6、1.9、0.4 d/10年，其中穩(wěn)定通過10℃終日推遲幅度最大，穩(wěn)定通過0℃終日的推遲幅度最小。近38年英吉沙縣≥0℃活動(dòng)積溫終日的平均日期為11月28日，終日最早出現(xiàn)的日期為11月15日（2009年），終日最晚出現(xiàn)的日期為12月11日（2015年），最早出現(xiàn)的日期和最晚出現(xiàn)的日期相差為26 d;≥5℃活動(dòng)積溫終日的平均日期為11月10日，終日最早出現(xiàn)的日期為10月27日（2009年），終日最晚出現(xiàn)的日期為11月23日（1998年），最早出現(xiàn)的日期和最晚出現(xiàn)的日期相差為27 d;≥10℃活動(dòng)積溫終日的平均日期為10月22日，終日最早出現(xiàn)的日期為10月11日（1987年），終日最晚出現(xiàn)的日期為11月11日（2006年），最早出現(xiàn)的日期和最晚出現(xiàn)的日期相差為31 d;≥15℃活動(dòng)積溫終日的平均日期為10月5日，終日最早出現(xiàn)的日期為9月17日（2002年），終日最晚出現(xiàn)的日期為10月19日（2006年），最早出現(xiàn)的日期和最晚出現(xiàn)的日期相差為32 d;≥20℃活動(dòng)積溫終日的平均日期為9月6日，終日最早出現(xiàn)的日期為8月9日（1993年），終日最晚出現(xiàn)的日期為9月26日（2005年），最早出現(xiàn)的日期和最晚出現(xiàn)的日期相差為48 d。

2.41981—2018年英吉沙縣≥0、5、10、15、20℃持續(xù)天數(shù)的變化特征

由圖4可見，1981—2018年英吉沙縣≥0、5、10、15、20℃持續(xù)天數(shù)呈顯著的增加趨勢(shì)。持續(xù)天數(shù)氣候傾向率分別為4.0、8.8、5.7、5.2、1.8 d/10年，其中≥5℃持續(xù)天數(shù)增加幅度最大，≥20℃持續(xù)天數(shù)增加幅度最小。近38年英吉沙縣≥0℃持續(xù)日數(shù)平均值為282.8 d，最高值為305 d（2007年），最低值為265 d（1986年），兩者相差為40 d;≥5℃持續(xù)日數(shù)平均值為247.4 d，最高值為267 d（2001年），最低值為231 d（1982年），兩者相差為36 d;≥10℃持續(xù)日數(shù)平均值為209.1 d，最高值為238 d（2008年），最低值為182 d（2001年），兩者相差為56 d;≥15℃持續(xù)日數(shù)平均值為166.5 d，最高值為200 d（2018年），最低值為129 d（1982年），兩者相差為71 d;≥20℃持續(xù)日數(shù)平均值為102.5 d，最高值為150 d（2007年），最低值為57 d（1996年），兩者相差為93 d。

3結(jié)論與討論

（1）1981—2018年英吉沙縣穩(wěn)定通過0、5、10、15、20℃活動(dòng)積溫呈極顯著增加的趨勢(shì)，≥0、5、10、15℃積溫的增加趨勢(shì)通過α=0.01水平的顯著性檢驗(yàn)。穩(wěn)定通過0、5、10、15、20℃各熱量指標(biāo)的氣候傾向率分別為144、127、151、208、116℃·d/10年，該研究結(jié)論與胡琦、寧曉菊等學(xué)者研究的結(jié)論一致[12-14]，但氣候傾向率有所差異。

（2）英吉沙縣≥0、5、10、15、20℃起始日期普遍提前，終止日期以延后為主，≥0、5、10、15、20℃起始日期的提前幅度比終止日期的延后幅度大，說明≥0、5、10、15、20℃積溫及持續(xù)天數(shù)普遍增加是受起始日期提前和終止日期延后影響，而起始日期提前比終止日期延后的影響更明顯，該研究結(jié)論與劉實(shí)等學(xué)者研究的結(jié)論一致[15]。

（3）近38年英吉沙縣≥0、5、10、15、20℃持續(xù)天數(shù)呈顯著的增加趨勢(shì)。持續(xù)天數(shù)氣候傾向率分別為4.0、8.8、5.7、5.2、1.8，其中≥5℃持續(xù)天數(shù)增加幅度最大，≥20℃持續(xù)天數(shù)增加幅度最小，與繆啟龍“從20世紀(jì)80年代開始伴隨著全球變暖加劇，中國積溫和持續(xù)天數(shù)增加比較明顯”[16]的研究結(jié)論一致。

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責(zé)任編輯：李楊