修文縣氣候資源對農(nóng)業(yè)的影響

任廣紅，易守坤，羅 梅，王立林，王 剛

(1.貴州省修文縣氣象局，貴州 修文 550200；2.貴陽市氣象局，貴州 貴陽 550000；3.貴州省氣象局農(nóng)經(jīng)網(wǎng)，貴州 貴陽 550000)

1 引言

農(nóng)業(yè)氣候資源是指一個(gè)地區(qū)氣候?qū)r(nóng)業(yè)生產(chǎn)所能提供的自然物質(zhì)和自然能量，主要包括作物生長發(fā)育所必需的光、熱、水等資源，在數(shù)量、程度上決定一個(gè)地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和布局、作物種類和品種、種植方式和栽培管理措施等，最終體現(xiàn)為氣候條件對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的潛在能力[1]。

修文縣位于貴州省中部，地處東經(jīng)106°22′～106°53′，北緯26°45′～27°12′，地勢東高西低，東西長51.8 km，南北寬48.5 km[2],為喀斯特地貌，地形復(fù)雜，西部邊緣河谷地帶切割破碎。全縣大部分地區(qū)海拔1200～1400 m，常年雨水充沛、年降水量1158.8 mm，屬于南溫帶、北亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，具有高原季風(fēng)濕潤氣候特點(diǎn)。本文通過修文縣氣象局1963～2010年的氣象觀測數(shù)據(jù)資料進(jìn)行了綜合分析,提出了農(nóng)業(yè)發(fā)展趨利避害措施，為修文縣發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和資源利用等提供科學(xué)的氣象決策依據(jù)。

2 熱量資源

熱量資源是重要的氣候資源之一，與人類生活息息相關(guān)，研究熱量資源的變化與空間分布對農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)種植業(yè)布局、農(nóng)村農(nóng)林牧漁業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展等具有重要意義[3]。

修文縣具有低緯度、高海拔的地理特點(diǎn)，各地的氣溫受地形和季節(jié)變化影響，熱量分布也不同，不同的作物品種和生育期需要不同的熱量，且積累到一定數(shù)量后，才能完成其生育期而獲得產(chǎn)量，在運(yùn)用中把它作為農(nóng)業(yè)資源的主要指標(biāo)，所以，了解修文縣溫度的時(shí)空分布，無疑對當(dāng)?shù)匕才呸r(nóng)業(yè)生產(chǎn)是否恰當(dāng)有著重要的意義和作用。

2.1 氣溫的地理分析

一般在近地面層空氣中氣溫是隨地勢的升高而下降的(該縣境內(nèi)的溫度遞減率是海拔高度每升高100 m，氣溫約下降0.5 ℃)。所以，從上述論點(diǎn)得知：地勢高的地方，氣溫低，地勢低的地方，氣溫高。修文縣年平均氣溫在13.0～16.0 ℃之間，見表1。

表1 修文縣各代表點(diǎn)個(gè)月、年平均氣溫值 ℃

氣溫分布的總趨勢是西北高于東南，平坦、緩沖、河谷、槽地的氣溫高于山地。因而溫度的等值線嚴(yán)重受到地形、緯度、海拔高度的綜合影響，突出的影響表現(xiàn)于海拔高度。從表2中看出氣溫的垂直分布很明顯。地勢低凹的地區(qū)，即海拔高度低于1000 m以下有六廣鎮(zhèn)、大石鄉(xiāng)年平均氣溫在14.0 ℃以上，是修文縣氣溫的高值區(qū)。海拔高度在1000～1200 m左右的龍場鎮(zhèn)、小箐鎮(zhèn)、扎佐鎮(zhèn)年平均溫度在13.4～14.0℃左右，海拔高度在1250 m以上的六屯鎮(zhèn)、久長鎮(zhèn)年平均氣溫在13.4 ℃以下是修文縣氣溫的低值區(qū)。

表2 修文縣各代表點(diǎn)溫度隨高度的變化

積溫，指某一段時(shí)間內(nèi)逐日平均氣溫≥10℃持續(xù)期間日平均氣溫的總和，即活動(dòng)溫度總和，簡稱積溫。積溫代表可能提供農(nóng)業(yè)利用的熱量，是評價(jià)某一地區(qū)熱量資源的重要指標(biāo)之一[4]。修文縣積溫在4700～6000 ℃之間，平均為4970.1 ℃，年總積溫在各界溫間的分配見表3。綜上所述，修文縣的熱量條件比較優(yōu)越，對發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、挖掘生產(chǎn)潛力較為有利，對農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供決策依據(jù)。

表3 年總積溫在各界溫(80%)保證率間的分配 ℃

2.2 四季

季節(jié)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著極其密切的關(guān)系。天文上把春分、夏至、秋分、冬至分別作為春、夏、秋、冬四季的開始，但民間則在很久以前就習(xí)慣地把立春、立夏、立秋、立冬分別作為四季的開始。由于各地氣候環(huán)境，及地形、地勢、自然條件的不同，如統(tǒng)一采用上述辦法來劃分四季，顯然不符合修文縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況。為了結(jié)合修文縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需要，便采用我國氣候?qū)W家劃分四季的標(biāo)準(zhǔn)，用氣溫對修文縣的四季進(jìn)行劃分(表4)。其劃分標(biāo)準(zhǔn)：以氣溫等于10 ℃時(shí)為冷暖分界，22 ℃為暖熱的分界。即候平均氣溫小于10 ℃時(shí)為冬季，大于22 ℃時(shí)為夏季，10～22 ℃之間為春季或秋季。

表4 修文縣四季的劃分

統(tǒng)計(jì)結(jié)果得出：修文縣的冬季最長，歷時(shí)123 d，從11月14日開始，占全年天數(shù)的34%；夏季最短，僅有41 d，6月30日開始，占全年天數(shù)的11%；春秋兩季從3月16日、8月10日開始，分別歷時(shí)106 d、96 d。占全年天數(shù)的29%、26%。在各季節(jié)期間分配的積溫以春秋兩季最多；夏冬兩季最少。

為了掌握氣溫在一年中冷暖變化的氣候狀況，適時(shí)安排指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，統(tǒng)計(jì)出修文縣二十四節(jié)氣的平均溫度和積溫。從表5中得知，小暑的平均氣溫最高，是二十四節(jié)氣中最熱的階段，小寒、冬至的氣溫最低，反映出二十四節(jié)氣中最冷的時(shí)段。

綜上所述，修文縣四季的特點(diǎn)是：春遲、夏短、秋早、冬長；二十四節(jié)氣中小暑最熱，小寒、冬至最冷，具有典型的山區(qū)氣候特征。

3 水分資源

水分是農(nóng)作物發(fā)育必須的、基本的、不可代替的因子，直接供給作物生長發(fā)育以及產(chǎn)量形成的需要—作為光合作用資料及維持生理活動(dòng)所蒸騰的消耗，也是作為物體內(nèi)輸送營養(yǎng)物質(zhì)的重要媒介。且水分在植物體內(nèi)占的比重較大，一般植物體內(nèi)含水量常達(dá)整個(gè)植株重量的75%～90%，因而，水分是農(nóng)作物有機(jī)體全部生命過程正常進(jìn)行循環(huán)的保證。

3.1 降水量的地理、年際分布

3.1.1 地理分布

修文縣山體縱橫、地形復(fù)雜。境內(nèi)的水庫、河流分布、森林覆蓋不均，各地降水量差別較大。由于修文縣受偏南暖濕氣溫影響的機(jī)會(huì)較多，降水量都在1069.1 mm以上，最多是東部扎佐地區(qū)1334.7 mm，為修文縣的降水中心。西南部的貓沖、紅板橋以及西北部一帶的雨量較少(表6)。降水的變化趨勢由西向北逐漸增多。在一定區(qū)域范圍內(nèi)，暖濕氣流使迎風(fēng)面的雨量多于背風(fēng)面的雨量，海拔低的雨量少于海拔高的雨量，山麓的雨量多于壩子中心的雨量。

表6 年修文縣各雨量點(diǎn)歷年各月平均降水量 mm

3.1.2 年際分布

修文縣年平均雨量在1068.1～1330.7 mm之間,若單憑年降雨量是完全可以滿足作物的需水量。但降水的月季分配極不均勻。以龍場鎮(zhèn)為例：歷年平均降水量為1200.0 mm左右，農(nóng)耗季節(jié)的降水量最少，為18.3～325.0 mm，占年平均降水量的4.2%，對夏收作物的生長很不利，也是造成影響夏收作物產(chǎn)量的關(guān)鍵性問題。5～6月份打田栽秧季節(jié)，降水量為210.9～248.5 mm，占年平均降水量的37.2%，若不遇干旱年月，搞好農(nóng)田水利設(shè)施蓄好全年降水，其期間栽插用水是有保證的。冬半年(10月至次年3月份)降水量為272.5 mm，占年降水量的22.1%；夏半年(4～9月份)降水量962.7 mm，占年降水量的77.9%，近60年來夏、秋季呈減少趨勢，冬、春季呈增多趨勢，但均未通過顯著性檢驗(yàn)[5]。

3.1.3 季節(jié)分配

冬季降水量為80.3 mm，占年降水量的6.3%；夏季降水量最多，降水量為562.3 mm，占年降水量的44.5%；其次是春季362.2 mm，占年降水量的28.6%，秋季260.8 mm，占年降水量的20.6%。

3.2 降水日數(shù)和降水強(qiáng)度

在氣候資源中不但要考慮降水的多寡，也要考慮降水日數(shù)和降水強(qiáng)度。如降水強(qiáng)度相同的降水量，雨日不同降水對作物影響的效果也就不同，若降水均勻，雨日分散、強(qiáng)度不同，容易被土壤吸收，作物就能充分利用，相反若以暴雨的形式降落容易造成洪澇，水土流失，給生產(chǎn)造成不利；若遇春秋兩季連續(xù)低溫陰雨天氣，也容易給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來危機(jī)。

修文縣的雨日較多，以龍場鎮(zhèn)為例：大于等于0.1 mm的降水日數(shù)(表7)4～6月份和8月份、10月份最多，平均降水日數(shù)均有8～21 d，歷年最多平均日數(shù)26 d，歷年最少日數(shù)為17 d。

表7 龍場鎮(zhèn)各月降水日數(shù)

大于等于50 mm最大暴雨日數(shù)以5～7月份雨日最多，6月份特多。而秋季出現(xiàn)暴雨的日數(shù)只有春季的26.3%，整個(gè)冬季未出現(xiàn)暴雨，因此、修文縣的暴雨大多數(shù)時(shí)間都集中在春夏兩季(表8)。

表8 龍場鎮(zhèn)大于等于50 mm降水日數(shù)

降水強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)的降水量，是降水量與降水持續(xù)日數(shù)相結(jié)合的指標(biāo)，同時(shí)也決定了當(dāng)?shù)亟邓康睦脙r(jià)值，只有降水適中時(shí)才能被土壤充分吸收利用。由于修文縣的暴雨一般在春季和夏季，因而夏季的強(qiáng)度最大，春季次之，秋季最小。一日最大降水量以春夏兩季最大(表9)。最大一次出現(xiàn)在春季，如：1980年5月25日,降水量165.2 mm，其次是夏季，1996年7月3日，降水量為194.6 mm。

表9 各月一日最大降水量

3.3 季年際雨量變化及變率

季降水量在不同的季節(jié)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著不同的意義。修文縣的年降水量在各季分配不均勻、變率大，容易產(chǎn)生旱澇天氣，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來困難。從表10可知，修文縣的封地雨量少54.3 mm，變率較大為正負(fù)52%；春雨降水量362.2 mm最大，變率最小為正負(fù)21%。

表10 各時(shí)段降水量

3.4 降水變率

降水變率可以表示降水量變化程度的大小，變率過大會(huì)引起旱澇災(zāi)害，反之則有利于作物的吸收。凡變率大的地方，旱澇發(fā)生的概率性就大，對農(nóng)作物的影響也就大。修文縣的降水變率見表11，東北部久長春季較小，西南部谷堡貓沖一帶夏季最小，谷堡鄉(xiāng)冬季最大。

表11 各雨量點(diǎn)四季降水變率 %

從各雨量點(diǎn)的降水量(表12)來看，地勢比較平坦緩沖丘陵的扎佐和低中山地勢的中寨地區(qū)變化較大，最多年降水量幾乎是最少年降水量的2倍還多，振幅變化最大的是扎佐，最多年是最少年的2.5倍，年平均降水量只有最多年雨量的55.8%。

表12 各雨量點(diǎn)(最多、最少)降水量值比較

4 光熱綜合資源

4.1 光熱綜合資源指標(biāo)-光溫度和光溫積

一般影響作物生長發(fā)育的主要?dú)庀笠蜃訙囟群凸庹?，光?指強(qiáng)度)在不大的區(qū)域里，差異并不顯著，溫度才難于改變。對于山區(qū)生產(chǎn)資源來說，光照時(shí)間的時(shí)間長短是不可忽視的問題，起著根本性的作用。修文縣各地高的差異并不大，但在耕作制度上以及作物的發(fā)育有著明顯的差異。如久長(海拔1330 m)與相鄰的扎佐(12.80 m)比較，兩地的高度和氣溫差別不大，≥10%的積溫(80%保證率)久長為3751.1 ℃，扎佐為3765.1 ℃，可是作物的生育期卻差5～10 d。因此，為了弄清和充分利用修文縣的氣候資源，引用了農(nóng)業(yè)氣候綜合指數(shù)“光溫度和光溫積”來反映修文縣的光熱條件對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的綜合作用及其潛力。

公式為：

(1)

(2)

式(1)、(2)中：T為光溫度，π為實(shí)地的日照時(shí)數(shù)(或時(shí)角W0)，T0為文可照時(shí)數(shù)(或天文時(shí)W0)，T0為平均溫度。

光溫度在某時(shí)段的逐日累計(jì)值，即光溫積，其公式可以表達(dá)為：

P=∑T

(3)

4.2 光溫積與農(nóng)作物生長發(fā)育的關(guān)系

如果單從熱量上看，全縣各地的作物分布，地區(qū)差異不大，平均年總積溫除大屯5943.6 ℃較多外，大多數(shù)地區(qū)在5000 ℃左右，最低是扯泥堡4745.2 ℃，比大屯少1198.4 ℃，而喜溫作物活躍生長期≥10 ℃以上的積溫，80%保證在3653.4～4892.2 ℃之間，振幅為1238.8 ℃，初始日數(shù)在201～241 d，振幅為30 d，如果光照，熱量兩因素綜合，差異表現(xiàn)得非常明顯年總積溫紅巖4067.4 ℃最低，六廣4755.0 ℃最高，振幅為687.6 ℃。同樣用扎佐和久長比較，海拔只差50 m，而兩地的農(nóng)事季節(jié)差異卻很明顯，水稻同時(shí)可以在清明后5～10 d播種，成熟期卻要比扎佐做晚10 d左右，用小麥(或油菜加水稻加農(nóng)耗；玉米加小麥(油菜)加農(nóng)耗所需的積溫兩地只差18.4 ℃，而光溫積卻相差286.5 ℃，可見積溫差異不明顯是因?yàn)楦叨炔畈淮?，而光溫積的明顯差異是地形的遮蔽程度引起的。借以上說明久長的遮蔽比扎佐嚴(yán)重。再看全縣各地的具體數(shù)值，更進(jìn)一步說明，差值的大小與地形地貌的遮蔽程度非常有關(guān)。

農(nóng)作物在整個(gè)生育期間中對光溫條件有一定的要求，所以某地光積溫的多少，可綜合地反映出某地農(nóng)業(yè)氣候光熱資源的豐富程度，各代表點(diǎn)光熱資源的比較?？梢姽鉁胤e可用來作農(nóng)業(yè)區(qū)劃的指標(biāo)(表13)。

表13 各代表點(diǎn)光熱資源綜合比較

5 氣候資源應(yīng)用

氣候資源是指能為人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)所利用的光能、熱量、水分與風(fēng)能等，是一種可利用氣候資源的再生資源，也是我國的十大自然資源之一。它包括太陽輻射、熱量、水分、空氣，風(fēng)能等[6]。

目前修文縣熱量豐富、積溫高的地方，不等于施于農(nóng)作物的氣候條件就豐富，更不等于光熱綜合資源條件好，產(chǎn)量不一定就比積溫低而光熱綜合條件的地方高產(chǎn)，即：按熱量條件可以種植雙季稻的地方，但產(chǎn)量卻不如一季高，這是因?yàn)樯礁吖壬?，日照遮蔽?yán)重，光熱綜合條件差的緣故，這在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，是應(yīng)注意和重視的問題。

修文縣氣候資源變化特征及其對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，對實(shí)時(shí)開展當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，合理利用氣候資源優(yōu)勢，減輕和避免不利氣候條件的影響，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有一定的參考作用[4]。

6 結(jié)論

隨著氣候資源的變化,對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的正面和負(fù)面影響是同時(shí)存在的,只有適應(yīng)這種變化,通過科學(xué)技術(shù)手段達(dá)到趨利避害。修文縣各地的氣溫受地形和季節(jié)的變化影響很大，熱量分布也不同。所以，了解修文縣溫度的分布，無疑對當(dāng)?shù)匕才呸r(nóng)業(yè)生產(chǎn)是否恰當(dāng)有著重要的意義和作用。

(1)修文縣降水豐沛，但分配不均，所以要充分利用當(dāng)?shù)赜欣臍夂蜃匀粭l件，才有助于農(nóng)作物生殖生長。

(2)山體遮蔽度大，光照略有不足，導(dǎo)致光積溫分布少。

(3)氣候資源處于較大的區(qū)間，對當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展影響較大，當(dāng)?shù)夭]有完成構(gòu)建氣候監(jiān)測站，只能夠采用鄰近鄉(xiāng)鎮(zhèn)資源變化為基準(zhǔn)進(jìn)行分析，主要是針對降水、氣溫以及日照，分析氣候各項(xiàng)資源的變化，有利于修文縣整體氣候資源特征規(guī)律掌握。

農(nóng)業(yè)與氣候的關(guān)系十分密切，在較大的程度上受到天氣和氣候的制約、影響。摸清氣候規(guī)律，找出不利氣候條件的數(shù)據(jù)及其時(shí)空分布，使該縣的農(nóng)業(yè)種植、作物布局和安排等與氣候變化規(guī)律相適應(yīng)，為調(diào)整生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)布局以及農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)中因地制宜，並利用地區(qū)特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)區(qū)域化、專業(yè)化提供可靠的數(shù)據(jù)和參考[7～9]。