1981—2018年柴達(dá)木盆地作物生長(zhǎng)季氣象要素時(shí)空變化特征分析

許學(xué)蓮，雷玉紅，曹雪楓，許清霞，祁棟林，祝存兄，梁志勇，何生錄，李存蓮，李 璠

（1.格爾木市氣象局，青海 格爾木 816099；2.青海省防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西寧 810001；3.都蘭縣氣象局，青海 夏日哈 816100；4.海西州氣象局，青海 德令哈 817000；5.青海省氣象科學(xué)研究所，西寧 810001）

全球環(huán)境變化（特別是氣候變化）是當(dāng)前科學(xué)界和決策界的關(guān)注熱點(diǎn)［1］。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）第5次評(píng)估報(bào)告中指出，近110年（1901—2012年）全球平均地表溫度上升了0.89℃。全球變暖使水循環(huán)過程變化速度加快，對(duì)地表的水熱平衡狀況產(chǎn)生影響，使地表干濕狀況以及生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)發(fā)生改變［2］。

柴達(dá)木盆地地處西北內(nèi)陸，受夏季風(fēng)影響較弱，加之青藏高原的隆升阻擋了來(lái)自印度洋、孟加拉灣的水汽，使得該地成為青藏高原氣候變化最為敏感的地區(qū)，其氣候變化呈暖濕化趨勢(shì)，同時(shí)亦存在著一定的空間差異性［3-8］。柴達(dá)木盆地區(qū)域氣候變化不僅受全球變化、太陽(yáng)輻射特別是夏季太陽(yáng)輻射作為驅(qū)動(dòng)力的影響十分顯著［9，10］，同時(shí)也是青藏高原持續(xù)隆升，使得季風(fēng)環(huán)流不斷演變的產(chǎn)物［11，12］。農(nóng)業(yè)氣候資源在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著主導(dǎo)作用，農(nóng)業(yè)對(duì)氣候變化非常敏感，任何氣候變化都會(huì)帶來(lái)潛在的或明顯的影響，是受氣候變化影響最大、最直接的行業(yè)之一［13，14］。

柴達(dá)木盆地區(qū)域內(nèi)太陽(yáng)輻射強(qiáng)、熱量資源豐富，有利于農(nóng)作物生長(zhǎng)和發(fā)育，主要種植春小麥、油菜、青稞、馬鈴薯、豆類、枸杞等農(nóng)作物。近幾年來(lái)，柴達(dá)木盆地紅枸杞種植已接近飽和，新型經(jīng)濟(jì)作物藜麥?zhǔn)艿綇V大農(nóng)戶和企業(yè)的青睞而被大面積種植，成為柴達(dá)木盆地農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的又一支柱。針對(duì)柴達(dá)木盆地氣候變化及其影響方面的研究較多［15，16］，但多偏重于氣溫和降水等氣候變化方面的研究，對(duì)農(nóng)業(yè)氣候資源變化的相關(guān)研究卻很少［17-20］。因此，在氣候變暖的大背景下，本研究擬運(yùn)用現(xiàn)代氣候統(tǒng)計(jì)與診斷方法對(duì)1981—2018年柴達(dá)木盆地作物生長(zhǎng)季氣象要素變化特征進(jìn)行分析，對(duì)合理利用氣候資源優(yōu)勢(shì)，開發(fā)柴達(dá)木盆地作物生長(zhǎng)資源，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)展具有一定的指導(dǎo)意義。

1 研究區(qū)域概況

柴達(dá)木盆地是中國(guó)著名的內(nèi)陸干旱盆地之一，地處青海省西北部，位于中緯度西風(fēng)帶和東亞季風(fēng)系統(tǒng)的交界地帶。盆地四周被高山環(huán)抱，南部為昆侖山，東北部為祁連山，西北部為阿爾金山和祁漫塔格山，海拔高度為2 675～3 350 m。氣候干燥，降水稀少，太陽(yáng)輻射強(qiáng)，年日照時(shí)數(shù)在3 000 h以上，晝夜溫差大，冬季寒冷漫長(zhǎng)、夏季涼爽短促，屬典型的中緯度高寒、干旱大陸性氣候。降水量的地域和年內(nèi)分布不均，降水由四周向盆地中心遞減，四周山區(qū)年降水量為150～300 mm，盆地中心年降水量小于50 mm，西北部?jī)H為25 mm，降水多集中在夏季，盆地內(nèi)部年蒸發(fā)能力則高達(dá)1 800 mm以上，但地表及地下水資源相對(duì)比較豐富。柴達(dá)木盆地獨(dú)特的沙地土壤和氣候條件，特別適合枸杞、黎麥等特色農(nóng)作物的生長(zhǎng)。柴達(dá)木盆地小麥、青稞、油菜等作物于3月下旬播種，8月中下旬成熟。枸杞和黎麥作物一般4月底至5月初開始發(fā)芽，8月上旬至下旬進(jìn)入夏果成熟期，9月為秋果成熟期。故柴達(dá)木盆地作物生長(zhǎng)季為4—9月［19，20］。

2 資料與方法

2.1 資料來(lái)源

1981—2018年逐日氣溫（平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫）、降水、日照時(shí)數(shù)、風(fēng)速等資料來(lái)源于青海省柴達(dá)木盆地的德令哈、烏蘭、都蘭和格爾木地面氣象觀測(cè)站（圖1）。利用逐日平均氣溫統(tǒng)計(jì)≥0℃活動(dòng)積溫及活動(dòng)積溫日數(shù)，利用逐日最低氣溫結(jié)合青海省霜凍發(fā)生等級(jí)日最低氣溫指標(biāo)統(tǒng)計(jì)霜凍日數(shù)，并計(jì)算相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)。以4個(gè)氣象站的算術(shù)平均值代表該地區(qū)作物生長(zhǎng)季氣象要素變化狀況。

圖1 柴達(dá)木盆地氣象觀測(cè)站點(diǎn)

2.2 方法

2.2.1 相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)計(jì)算 濕潤(rùn)指數(shù)是表征某時(shí)段降水量與蒸發(fā)量之間平衡的指標(biāo)之一，它能客觀地反映某一地區(qū)的水熱平衡狀況［21］。計(jì)算公式為：

式中，K為相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)，某一地區(qū)的相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)越大，則表明該區(qū)氣候越濕潤(rùn)，而相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)越小，則氣候越干燥；P為某時(shí)段降水量（mm）；P E為某時(shí)段可能蒸散量（mm）。可能蒸散量計(jì)算采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 20481—2006）《氣象干旱等級(jí)》［22］推薦的Thornthwaite方法，該方法主要以平均氣溫為主要依據(jù)，并考慮緯度因子（日照時(shí)長(zhǎng)）建立的經(jīng)驗(yàn)公式，需要的氣象要素少，計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)單。

2.2.2 霜凍災(zāi)害等級(jí)劃分 霜凍是一種以低溫冷害為特征的主要農(nóng)業(yè)自然現(xiàn)象，它與最低氣溫有著密切關(guān)系。周秉榮［23］根據(jù)青海省主要農(nóng)作物發(fā)生霜凍時(shí)對(duì)應(yīng)的氣象資料、受災(zāi)程度及《青海省氣象災(zāi)害標(biāo)準(zhǔn)》（DB63/T 372—2018）指標(biāo)，同時(shí)考慮農(nóng)作物在不同發(fā)育期對(duì)最低氣溫敏感性的不同，將主要農(nóng)作物受到霜凍災(zāi)害的危害程度分為輕度、中度和重度霜凍（表1）。

表1 青海省霜凍發(fā)生等級(jí)日最低氣溫指標(biāo) （單位：℃）

2.2.3 研究方法 采用線性傾向估計(jì)法和Mann-Kendall突變法［24］對(duì)柴達(dá)木盆地1981—2018年作物生長(zhǎng)季平均氣溫、降雨量、日照時(shí)數(shù)、風(fēng)速、≥0℃活動(dòng)積溫及活動(dòng)積溫日數(shù)、霜凍日數(shù)和相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)進(jìn)行線性趨勢(shì)分析。當(dāng)線性趨勢(shì)系數(shù)為正（負(fù)）時(shí)，表示氣象要素在統(tǒng)計(jì)年份內(nèi)有上升（下降）趨勢(shì)，并進(jìn)行線性趨勢(shì)的顯著性檢驗(yàn)。當(dāng)正序列曲線U F的值大于0，表示序列呈上升趨勢(shì)，小于0表示呈下降趨勢(shì)。當(dāng)超過臨界值時(shí)，表示上升或下降趨勢(shì)顯著。按《世界氣象組織》規(guī)定的（1981—2010年）30年平均值為氣候值，分析柴達(dá)木盆地作物生長(zhǎng)季氣候要素的氣候變化特征。

3 結(jié)果與分析

3.1 生長(zhǎng)季平均氣溫變化趨勢(shì)

氣溫是農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育的重要指標(biāo)之一，適宜的溫度與作物產(chǎn)量密切相關(guān)。從圖2a可得知，1981—2018年柴達(dá)木盆地作物生長(zhǎng)季平均氣溫以氣候傾向率0.43℃/10年呈上升趨勢(shì)，并通過0.01的極顯著性檢驗(yàn)。多年氣溫平均值為12.6℃，最大值出現(xiàn)在2016年，為13.9℃，最小值出現(xiàn)在1983年，為11.0℃，表明柴達(dá)木盆地作物生長(zhǎng)季平均氣溫整體上升趨勢(shì)明顯。各站生長(zhǎng)季平均氣溫為11.1～14.2℃，以0.32～0.52℃/10年的氣候傾向率呈上升趨勢(shì)，相關(guān)系數(shù)為0.55～0.83，且通過了0.01的極顯著性檢驗(yàn)（表2）。20世紀(jì)80年代至90年代前期累積距平呈下降趨勢(shì)，20世紀(jì)90年代中期至21世紀(jì)10年代呈緩慢上升趨勢(shì)。從平均氣溫年代際距平變化來(lái)看，柴達(dá)木盆地作物生長(zhǎng)季平均氣溫年代際變化趨勢(shì)呈明顯增暖趨勢(shì)（表3），20世紀(jì)80年代平均氣溫為負(fù)距平，屬偏冷期，進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后轉(zhuǎn)為正距平，屬偏暖期，且氣溫變暖加速。從9年滑動(dòng)平均曲線來(lái)看，20世紀(jì)80年代至21世紀(jì)00年代作物生長(zhǎng)季平均氣溫為快速上升階段，21世紀(jì)00年代至10年代的上升趨勢(shì)比前期略有放緩。

柴達(dá)木盆地作物生長(zhǎng)季平均溫度從1981年開始經(jīng)過短期下降之后均在0℃以上并呈上升趨勢(shì)，1995年開始U F超過臨界值，表明1995年之后柴達(dá)木盆地氣溫呈明顯上升趨勢(shì)，U F和U B曲線交點(diǎn)位于1991—1992年（圖2b），這與累積距平曲線呈V形趨勢(shì)相吻合，柴達(dá)木盆地作物生長(zhǎng)季氣溫由相對(duì)偏冷期躍變?yōu)橄鄬?duì)偏暖期。

圖2 柴達(dá)木盆地1981—2018年作物生長(zhǎng)季平均氣溫變化趨勢(shì)和突變檢驗(yàn)

3.2 生長(zhǎng)季降水、日照、風(fēng)速變化趨勢(shì)

作物生長(zhǎng)季降水對(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育有至關(guān)重要的作用。日照是光合作用的條件之一，光照過少、光合作用時(shí)間過短，會(huì)導(dǎo)致植物生長(zhǎng)緩慢，從而影響作物產(chǎn)量。作物生長(zhǎng)季降水量以17.08 mm/10年的速率呈增加趨勢(shì)（圖3a），且通過了0.01的極顯著檢驗(yàn)。降水量多年平均值為152.8 mm，最大值出現(xiàn)在1989年，為220.4 mm，最小值出現(xiàn)在2013年，為99.4 mm。各站平均降水量為42.1～194.2 mm，以3.4～23.4 mm/10年的氣候傾向率呈增加趨勢(shì)，其中，德令哈站和烏蘭站通過了0.01的極顯著性檢驗(yàn)，都蘭站通過了0.05的顯著性檢驗(yàn)，格爾木站未通過顯著性檢驗(yàn)（表2）。20世紀(jì)80年代至21世紀(jì)00年代初期降水量累積距平曲線呈明顯下降趨勢(shì)，進(jìn)入21世紀(jì)00年代降水量累積距平曲線呈上升趨勢(shì)。從平均降水量年代際距平變化來(lái)看，20世紀(jì)80年代和90年代為負(fù)距平，屬降水偏少時(shí)期，前后兩時(shí)段降水量相差17.8 mm，21世紀(jì)00年代和10年代為正距平，屬降水偏多時(shí)期，21世紀(jì)00年代比20世紀(jì)90年代降水量增加45.1 mm。9年滑動(dòng)平均曲線表現(xiàn)為20世紀(jì)80—90年代降水量呈下降趨勢(shì)，進(jìn)入21世紀(jì)00年代降水量呈增加趨勢(shì)，10年代后呈緩慢波動(dòng)趨勢(shì)。

作物生長(zhǎng)季降水日數(shù)以1.64 d/10年的速率呈增加趨勢(shì)（圖3b），未通過0.05顯著性檢驗(yàn)，多年降水日數(shù)平均值為41.3 d，最多日數(shù)出現(xiàn)在1989年，為60 d，最少日數(shù)出現(xiàn)在2000年，為31.3 d。各站平均降水日數(shù)為23.0～49.3 d，以0.1～3.2 d/10年的氣候傾向率呈增加趨勢(shì)，僅德令哈站通過了0.05的顯著性檢驗(yàn)。20世紀(jì)80年代至21世紀(jì)00年代初期降水日數(shù)累積距平曲線呈明顯下降趨勢(shì)，進(jìn)入21世紀(jì)00年代降水日數(shù)累積距平曲線呈上升趨勢(shì)。從平均降水日數(shù)年代際距平變化來(lái)看，20世紀(jì)90年代為負(fù)距平，屬降水日數(shù)偏少時(shí)期；21世紀(jì)00年代和10年代為正距平，屬降水日數(shù)偏多時(shí)期，21世紀(jì)00年代比20世紀(jì)90年代降水日數(shù)增加8.8 d。降水日數(shù)9年滑動(dòng)平均曲線與降水量表現(xiàn)一致。

作物生長(zhǎng)季日照時(shí)數(shù)以-38.77 h/10年的氣候傾向率呈減少趨勢(shì)（圖3c），且通過了0.01的極顯著性檢驗(yàn)。柴達(dá)木盆地作物生長(zhǎng)季日照時(shí)數(shù)多年平均為1 590.6 h，最大值出現(xiàn)在1994年（1 735.8 h），最小值出現(xiàn)在2018年（1 357.2 h）。20世紀(jì)80年代至90年代末期，日照時(shí)數(shù)累積距平曲線呈上升趨勢(shì)，21世紀(jì)00年代后累計(jì)距平曲線呈下降趨勢(shì)。從年代際距平來(lái)看，20世紀(jì)80—90年代為正距平，且呈增加趨勢(shì)；21世紀(jì)00年代至10年代為負(fù)距平，日照時(shí)數(shù)呈減小趨勢(shì)，且減小幅度較大，21世紀(jì)00年代比20世紀(jì)90年代減少了85.8 h。9年滑動(dòng)平均曲線表現(xiàn)為20世紀(jì)90年代中期前日照時(shí)數(shù)略有上升，20世紀(jì)90年代中后期至21世紀(jì)10年代呈下降趨勢(shì)。各站 平 均 日 照 時(shí) 數(shù) 為1 571.1～1 639.6 h，以-17.8～-55.8 h/10年氣候傾向率呈下降趨勢(shì)，德令哈站和都蘭站都通過了0.01的極顯著性檢驗(yàn)，格爾木站通過了0.05的顯著性檢驗(yàn)，烏蘭站未通過顯著性檢驗(yàn)。

圖3 柴達(dá)木盆地1981—2018年作物生長(zhǎng)季降水、日照、風(fēng)速及累計(jì)距平變化趨勢(shì)

作物生長(zhǎng)季平均風(fēng)速以-0.17 m/（s·10年）的氣候傾向率呈減小趨勢(shì)（圖3d），且通過了0.01的極顯著性檢驗(yàn)。多年平均風(fēng)速為2.4 m/s，最大值出現(xiàn)在1981年（3.0 m/s），最小值出現(xiàn)在2001—2003年和2018年，均為2.0 m/s。各站平均風(fēng)速為2.1～2.7 m/s，都蘭站以0.19 m/s/10年的氣候傾向率顯著增大，格爾木站、德令哈站和烏蘭站以-0.15～-0.39 m/（s·10年）的氣候傾向率極顯著減?。ū?）。20世紀(jì)80年代至90年代中期累積距平曲線呈上升趨勢(shì)，20世紀(jì)90年代末期至21世紀(jì)10年代累積距平曲線呈下降趨勢(shì)。從年代際距平來(lái)看，20世紀(jì)80年代為正距平，20世紀(jì)90年代至21世紀(jì)10年代為負(fù)距平。從9年滑動(dòng)平均曲線來(lái)看，主要表現(xiàn)為2個(gè)階段：20世紀(jì)80年代至21世紀(jì)00年代初期風(fēng)速呈下降趨勢(shì)，21世紀(jì)00年代中期至10年代呈緩慢上升趨勢(shì)（表3）。

表2 柴達(dá)木盆地作物生長(zhǎng)季氣溫、降水、日照、風(fēng)速、相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)、霜凍日數(shù)、≥0℃活動(dòng)積溫和≥0℃活動(dòng)積溫日數(shù)各站變化

表3 柴達(dá)木盆地作物生長(zhǎng)季氣象要素氣溫年代距平變化

3.3 作物生長(zhǎng)季≥0℃活動(dòng)積溫及日數(shù)變化趨勢(shì)

≥0℃活動(dòng)積溫的數(shù)量反映作物生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)熱量條件的滿足程度，也是評(píng)價(jià)某地區(qū)熱量資源的重要指標(biāo)。從圖4得知，1981—2018年柴達(dá)木盆地作物生長(zhǎng)季≥0℃活動(dòng)積溫和活動(dòng)積溫日數(shù)均呈明顯增加趨勢(shì)，氣候傾向率分別為77.86℃/10年和0.39 d/10年，均通過了0.01的極顯著性檢驗(yàn)?！?℃活動(dòng)積溫和活動(dòng)積溫日數(shù)多年平均值分別為2 305.4℃和181.6 d，≥0℃活動(dòng)積溫最大值出現(xiàn)在2016年，為2 550.6℃，最小值出現(xiàn)在1983年，為2 028.1℃，極值出現(xiàn)年份與平均氣溫出現(xiàn)年份一致。而≥0℃活動(dòng)積溫日數(shù)最大值出現(xiàn)在1992、1997—1998、2002、2012年，均為183.0 d，最小值出現(xiàn)在1989年，為177.8 d。各站≥0℃活動(dòng)積溫為2 038.6～2 607.4℃，以58.1～95.9℃/10年的氣候傾向率呈上升趨勢(shì)，且通過了0.01的極顯著性檢驗(yàn)（表2）。20世紀(jì)80年代至90年代前期累積距平曲線呈下降趨勢(shì)，20世紀(jì)90年代中期至21世紀(jì)10年代呈上升趨勢(shì)。從≥0℃活動(dòng)積溫年代際距平變化來(lái)看，柴達(dá)木盆地作物生長(zhǎng)季≥0℃活動(dòng)積溫年代際變化趨勢(shì)呈明顯增暖趨勢(shì)，20世紀(jì)80年代為負(fù)距平，屬活動(dòng)積溫偏少期；20世紀(jì)90年代之后為正距平，屬活動(dòng)積溫偏多期，且≥0℃活動(dòng)積溫增加加速，20世紀(jì)90年代比20世紀(jì)80年代≥0℃活動(dòng)積溫增加了165.4℃。9年滑動(dòng)平均曲線整體表現(xiàn)為20世紀(jì)80—90年代呈快速上升趨勢(shì)，21世紀(jì)00—10年代出現(xiàn)緩慢波動(dòng)（表3）。

圖4 柴達(dá)木盆地1981—2018年作物生長(zhǎng)季≥0℃活動(dòng)積溫和≥0℃活動(dòng)積溫日數(shù)及累積距平變化趨勢(shì)

≥0℃活動(dòng)積溫日數(shù)平均值為180.0～182.7 d，以-0.11～0.73 d/10年的氣候傾向率呈上升趨勢(shì)，都蘭站、烏蘭站均通過了0.05的顯著性檢驗(yàn)，德令哈站和格爾木站未通過顯著性檢驗(yàn)（表2）?！?℃活動(dòng)積溫日數(shù)累積距平曲線波動(dòng)較大，20世紀(jì)80年代至90年代中期呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，20世紀(jì)90年代末期至21世紀(jì)10年代呈波動(dòng)上升趨勢(shì)。從≥0℃活動(dòng)積溫日數(shù)年代際距平變化來(lái)看，20世紀(jì)90年代之前為負(fù)距平，20世紀(jì)90年代之后為正距平。9年滑動(dòng)平均曲線整體表現(xiàn)為波動(dòng)上升趨勢(shì)（表3）。

3.4 生長(zhǎng)季相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)變化特征

從圖5可以得知，1981—2018年柴達(dá)木盆地作物生長(zhǎng)季相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)呈明顯增加趨勢(shì)，氣候傾向率為0.03/10年，且通過了0.05的顯著性檢驗(yàn)。相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)多年平均值為-0.67，最大值出現(xiàn)在2018年，為-0.46，最小值出現(xiàn)在2001年，為-0.82。各站相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)為-0.55～-0.91，以0～0.04/10年的氣候傾向率呈上升趨勢(shì)，除格爾木站外均通過了0.05的顯著性檢驗(yàn)（表2）。除20世紀(jì)80年代后期累積距平曲線短期呈上升趨勢(shì)外，20世紀(jì)80年代末期至21世紀(jì)00年代初期累積距平曲線呈下降趨勢(shì)，之后累積距平曲線進(jìn)入上升趨勢(shì)。從相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)年代際距平變化來(lái)看，柴達(dá)木盆地作物生長(zhǎng)季相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)年代際變化趨勢(shì)呈明顯增濕趨勢(shì)，20世紀(jì)80年代為正距平，屬相對(duì)濕潤(rùn)期；20世紀(jì)90年代為負(fù)距平，屬相對(duì)干旱期，21世紀(jì)00年代之后為正距平，屬相對(duì)濕潤(rùn)期，21世紀(jì)10年代比20世紀(jì)90年代相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)增加了0.11。相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)9年滑動(dòng)平均曲線整體表現(xiàn)為20世紀(jì)80—90年代呈緩慢下降趨勢(shì)，21世紀(jì)00—10年代呈快速上升趨勢(shì)。

圖5 柴達(dá)木盆地1981—2018年作物生長(zhǎng)季相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)及累積距平變化趨勢(shì)

3.5 生長(zhǎng)季相對(duì)霜凍日數(shù)變化特征

霜凍是柴達(dá)木盆地的主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害。霜凍是一年中溫暖時(shí)期土壤表面和植物表面的溫度下降到0℃或0℃以下，而引起植物損傷乃至死亡的與農(nóng)業(yè)有直接關(guān)聯(lián)的氣象災(zāi)害，它的發(fā)生主要受溫度變化的控制，因而最低氣溫的變化勢(shì)必影響到霜凍的時(shí)空變化。從圖6可以得知，1981—2018年柴達(dá)木盆地作物生長(zhǎng)季霜凍日數(shù)呈明顯減少趨勢(shì)，氣候傾向率為-0.71 d/10年，且通過了0.05的顯著性檢驗(yàn)。霜凍日數(shù)多年平均值為4.4 d，最多日數(shù)出現(xiàn)在1985年，為9.8 d，最少日數(shù)出現(xiàn)在2000年，為0.8 d。各站霜凍日數(shù)平均為1.4～7.4 d，以-0.6～-0.9 d/10年的氣候傾向率呈減少趨勢(shì)，格爾木站和烏蘭站均通過了0.05的顯著性檢驗(yàn)（表2）。從霜凍日數(shù)年代際距平變化來(lái)看，柴達(dá)木盆地作物生長(zhǎng)季霜凍日數(shù)年代際變化趨勢(shì)呈明顯減少趨勢(shì)，20世紀(jì)80年代為正距平，屬相對(duì)多期，進(jìn)入20世紀(jì)90年代之后為負(fù)距平，屬相對(duì)少期，21世紀(jì)10年代比20世紀(jì)80年代霜凍日數(shù)減少了1.7 d。

圖6 柴達(dá)木盆地1981—2018年作物生長(zhǎng)季霜凍日數(shù)變化趨勢(shì)

輕度、中度和重度霜凍日數(shù)分別以-0.49、-0.20、-0.02 d/10年氣候傾向率呈減少趨勢(shì)，僅輕度霜凍日數(shù)通過了0.05的顯著性檢驗(yàn)。從各站霜凍日數(shù)來(lái)看，霜凍日數(shù)最多出現(xiàn)在都蘭站，格爾木站出現(xiàn)較少，該站甚至沒有出現(xiàn)過重度霜凍災(zāi)害。

3.6 氣溫突變前后的氣候因子

突變檢驗(yàn)研究表明，柴達(dá)木盆地作物生長(zhǎng)季平均氣溫在1991—1992年發(fā)生突變，以往相關(guān)的研究側(cè)重于氣溫和降水在年、季尺度上突變前后的差異。為凸現(xiàn)氣候因子在氣候突變前后的分布情況，統(tǒng)計(jì)了柴達(dá)木盆地作物生長(zhǎng)季平均氣溫在1991—1992年突變前后降水量、降水日數(shù)、日照時(shí)數(shù)、風(fēng)速、≥0℃活動(dòng)積溫及日數(shù)、相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)和霜凍日數(shù)的差值。由表4可以看出，柴達(dá)木盆地作物生長(zhǎng)季平均氣溫突變前后降水量和≥0℃活動(dòng)積溫增加明顯，分別增加17.0 mm和190.1℃，日照時(shí)數(shù)、風(fēng)速和霜凍日數(shù)減少明顯，分別減少50.3 h、0.5 m/s和2.3 d，而降水日數(shù)、≥0℃活動(dòng)積溫日數(shù)和相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)變化不明顯。

表4 柴達(dá)木盆地作物生長(zhǎng)季氣溫突變前后各氣候因子的變化

3.7 柴達(dá)木盆地氣候資源變化對(duì)農(nóng)業(yè)的影響

柴達(dá)木盆地?zé)崃抠Y源增加（氣溫升高和活動(dòng)積溫增多）、光照資源和霜凍日數(shù)顯著減少、降水資源（降水量、降水日數(shù)以及相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)）呈顯著增多或增加趨勢(shì)，為農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)提供了比過去更好的條件，致使農(nóng)作物生長(zhǎng)季延長(zhǎng)，區(qū)域內(nèi)宜農(nóng)地增加，農(nóng)作物種植面積擴(kuò)大，對(duì)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、種植面積擴(kuò)大、農(nóng)作物產(chǎn)量增加和發(fā)展高原特色的設(shè)施農(nóng)業(yè)非常有利［14，17］。另一方面氣候變暖，特別是冬季氣溫上升幅度大，有利于農(nóng)作物病蟲害的越冬繁殖，使來(lái)年病蟲害增加，加重病蟲害對(duì)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的危害程度［16，17］。雖然降水量和降水日數(shù)明顯增加，但相對(duì)于盆地干旱（極干旱）的綠洲農(nóng)業(yè)區(qū)而言，不會(huì)產(chǎn)生明顯的有利影響。相反由于氣溫升高，熱量增加導(dǎo)致土壤的潛在蒸散增大，加大了土壤水分的無(wú)效蒸發(fā)，使水的利用率減小，使農(nóng)業(yè)水分供需矛盾加劇，發(fā)生干旱的概率將增加，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境惡化［17］。

4 小結(jié)

通過對(duì)1981—2018年柴達(dá)木盆地作物生長(zhǎng)季平均氣溫、降水、日照時(shí)數(shù)、風(fēng)速、相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)、霜凍日數(shù)、≥0℃積溫及≥0℃積溫日數(shù)進(jìn)行分析得出以下結(jié)論。

1）作物生長(zhǎng)季熱量資源增加明顯，平均氣溫、≥0℃活動(dòng)積溫、≥0℃活動(dòng)積溫日數(shù)呈明顯上升趨勢(shì)，氣候傾向率分別達(dá)0.43℃/10年、77.86℃/10年、0.39 d/10年；20世紀(jì)90年代之前為負(fù)距平，屬偏冷期，20世紀(jì)90年代之后為正距平，屬偏暖期。

2）作物生長(zhǎng)季降水量和降水日數(shù)分別以17.08 mm/10年和1.6 d/10年的氣候傾向率呈增加趨勢(shì)，降水量通過顯著性檢驗(yàn)。21世紀(jì)00年代前屬降水偏少時(shí)期，00年代后屬降水偏多時(shí)期。

3）作物生長(zhǎng)季日照時(shí)數(shù)、平均風(fēng)速和霜凍日數(shù)分別以-38.80 h/10年、-0.18 m/（s·10年）和-0.7 d/10年的氣候傾向率呈顯著減少趨勢(shì)。

4）柴達(dá)木盆地作物生長(zhǎng)季平均氣溫在1991—1992年發(fā)生了突變。氣溫由相對(duì)偏冷期轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬?duì)偏暖期。氣溫突變前后降水量和≥0℃活動(dòng)積溫增加明顯，日照時(shí)數(shù)、風(fēng)速和霜凍日數(shù)減少明顯，而降水日數(shù)、≥0℃活動(dòng)積溫日數(shù)和相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)變化不明顯。

5）隨著柴達(dá)木盆地作物生長(zhǎng)季熱量和降水資源增多、光照資源、風(fēng)力和霜凍災(zāi)害減少明顯，對(duì)調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，發(fā)展特色設(shè)施農(nóng)業(yè)有利。同時(shí)也易造成農(nóng)業(yè)水分供需矛盾加劇、農(nóng)作物病蟲害增多等不利影響。