宜都市近30年氣候變化特征及對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

李春黎 車靈毓 羅軍紅 王文雁

摘要：為了探究宜都市近年來的氣候變化特征，從而科學(xué)應(yīng)對氣候變化、指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，采用線性趨勢分析、氣候傾向率等方法對1993～2022年宜都站降水量、平均氣溫和日照的年、月統(tǒng)計值進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：宜都市近30 a平均氣溫為17.4 ℃，年氣溫整體以0.204 ℃/10 a的速率呈現(xiàn)出上升的趨勢，氣候變暖，發(fā)生低溫冷害減產(chǎn)的幾率減少，但是蒸發(fā)加大，土壤失墑增多，發(fā)生干旱機(jī)會增多，會造成病蟲害的發(fā)育速度加快；宜都市近30 a年平均降水量為1 271.0 mm，年降水量整體以12.953 mm/10 a的速率呈現(xiàn)出波動上升趨勢，降水量年際起伏變化較大，易發(fā)生旱澇災(zāi)害；近30 a來宜都市平均日照時數(shù)為1 591.1 h，日照時數(shù)以-16.385 h/10 a的速率呈顯著下降趨勢，日照時數(shù)減少會造成農(nóng)作物光合作用減弱，作物生長發(fā)育緩慢，成熟期推遲，嚴(yán)重時影響作物生長發(fā)育進(jìn)程和品質(zhì)產(chǎn)量。研究成果可為宜都市充分利用氣候資源、合理安排農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：氣候變化特征； 降水量； 氣溫； 日照； 氣候傾向率； 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)； 宜都市

中圖法分類號： P423;S162

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.S1.005

0引 言

近年來，全球氣候發(fā)生變化，極端天氣頻發(fā)，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來不利影響［1-2］。全球氣候變化引起降水量、地表溫度和日照等氣象要素發(fā)生不同程度的變化，并對農(nóng)作物種植類型及其生產(chǎn)管理方式產(chǎn)生較大影響［3-4］。近年來氣溫呈現(xiàn)顯著上升趨勢［5-6］，極端高溫（低溫）事件的指數(shù)呈上升（下降）趨勢［7］，高溫和復(fù)合極端事件將變得更為極端［8-9］。近20 a來長江流域區(qū)域性高溫和干旱事件也有顯著增多、增強(qiáng)以及同時發(fā)生的趨勢［10］。氣候變化加劇了農(nóng)業(yè)病蟲害的發(fā)生和流行，從而加大了對農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的影響，同時還影響了中國農(nóng)業(yè)種植制度［11］。研究區(qū)域氣候變化規(guī)律，掌握當(dāng)?shù)貧夂蛸Y源變化情況，對進(jìn)一步做好為農(nóng)氣象服務(wù)、提高農(nóng)作物適應(yīng)氣候變化的能力、保障國家糧食安全具有重要意義［12-14］。武芳等［14］認(rèn)為 1955～2001年安徽省大別山區(qū)旱災(zāi)發(fā)生頻率顯著升高，對當(dāng)?shù)丶Z油作物生產(chǎn)產(chǎn)生負(fù)面影響。許多學(xué)者研究氣候變化特征后認(rèn)為，氣候顯著變暖、降水量年際間大幅波動以及日照時數(shù)明顯下降影響了水熱資源平衡，對各類農(nóng)作物正常生長發(fā)育以及作物病蟲害發(fā)生產(chǎn)生很大影響［15-17］。

宜都市位于鄂西南長江中游南岸，地處江漢平原向鄂西南山地過渡地帶，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，冬冷夏熱，四季分明，雨熱同期，氣候條件有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)［18］。在全球氣候變暖的大背景下，宜都市也出現(xiàn)暖化現(xiàn)象，導(dǎo)致階段性干旱概率增加，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生不利影響，但目前對宜都市氣候變化特征及其對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響研究較少。本文主要分析1993～2022年宜都市氣溫、降水以及日照變化特征，探討宜都市氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，從而科學(xué)應(yīng)對氣候變化，趨利避害，為宜都市充分利用農(nóng)業(yè)氣候資源，合理安排農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1資料與方法

本文選取宜都國家氣象觀測站近30 a（1993～2022年）降水量、平均氣溫和日照的年、月統(tǒng)計值，采用線性趨勢分析、氣候傾向率等方法對宜都市氣候變化特征展開分析，并探討了其對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。

本次研究將四季劃分為：春季（3～5月）、夏季（6～8月）、秋季（9～11月）和冬季（12月至次年2月）。

2宜都市氣候特征分析

2.1氣溫變化特征

從圖1可以看出，宜都市近30 a平均氣溫整體呈上升變化趨勢，氣候傾向率為0.204 ℃/10 a，表明增溫趨勢較顯著，高于過寒超等［19］研究得到的宜昌市平均增溫速率（0.125 ℃/10 a）。宜都市近30 a來平均氣溫為17.4 ℃，年平均最高值為18.4 ℃，出現(xiàn)在2013年，年平均氣溫最低值為16.3 ℃，出現(xiàn)在1993年，最高值與最低值相差2.1 ℃。總的來說，宜都市氣候持續(xù)變暖的趨勢可能會引發(fā)一些極端災(zāi)害性天氣，給當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成一定的影響。

分析1993～2022年宜都市四季氣溫變化統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知（表1），宜都市四季平均氣溫均呈上升趨勢，這與趙秀蘭［20］研究結(jié)果一致，但四季增溫速率有所差異。春、夏、秋、冬季平均氣溫分別為17.4，27.4，183，6.5 ℃，氣候傾向率分別為0.286，0.241，0.209，0.098 ℃/10 a，增溫幅度最大的為春季，其次為夏季，最小的為冬季。通過對上述分析可知，宜都市氣溫的增暖趨勢是春、夏、秋、冬四季溫度變化共同引起的。

分析1993～2022年宜都市月平均氣溫變化情況可知，在近30 a中，宜都市平均氣溫均在零攝氏度以上，氣溫逐月變化呈現(xiàn)兩端低中間高，平均氣溫最低為5.0 ℃，出現(xiàn)在1月；平均氣溫最高為28.3 ℃，出現(xiàn)在7月。

2.2降水量變化特征

1993～2022年宜都市降水量年際變化趨勢如圖2所示，宜都市近30 a年平均降水量為1 271.0 mm，年降水量的趨勢方程為y=1.295 3x+1 250.9（其中，x表示年份，y表示年降水量），年降水量整體以12.953 mm/10 a的速率呈現(xiàn)出波動上升趨勢。其中年降水量最大值為1 751.8 mm，出現(xiàn)在2002年；年降水量最小值為873.5 mm，發(fā)生在2019年，較年降水量最大值少了一半，說明宜都市降水量年際起伏變化較大，易發(fā)生旱澇災(zāi)害。

分析1993～2022年宜都市月平均降水量變化情況可知，宜都市一年中每月均會出現(xiàn)明顯的降水天氣，其中主要降水時段為5～8月，該時段的平均降水量為669.7 mm，占全年平均降水量的52.69%，月降水量最大值為205.1 mm，出現(xiàn)在7月，與月平均氣溫最大值出現(xiàn)月份相同。按照四季劃分來看，夏季降水量占全年降水量的比例最大，為42.25%，其次是春季，為2012%，再次是秋季，為19.65%，最后是冬季，為831%。

2.3日照時數(shù)變化特征

從圖3可以看出，近30 a來宜都市日照時數(shù)呈下降的變化趨勢，氣候傾向率為-16.385 h/10 a，下降較為顯著，這與張祖潛等［21］研究結(jié)果一致。30 a來宜都市平均日照時數(shù)為1 591.1 h，年日照時數(shù)的最大值為1 950.1 h，出現(xiàn)于2013年，最小值為1 193.4 h，出現(xiàn)在1994年，最大值與最小值間相差756.7 h。

分析1993～2022年宜都市月日照時數(shù)變化情況可知，1～8月日照時數(shù)逐漸增加，9～12月逐漸減少，日照時數(shù)較多月份為7月和8月，較少月份為12月和1～2月。這說明，7月和8月正值夏季，在副熱帶高壓的控制下，晴朗少云，陽光充沛，日照時數(shù)相對較多，而從9月開始，逐漸進(jìn)入秋冬季，北方冷空氣開始南下，降水日數(shù)及陰天日數(shù)增多，日照時數(shù)逐漸減少。

3氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

宜都市近30 a平均氣溫為17.4 ℃，年氣溫整體以0.204 ℃/10 a的速率呈現(xiàn)出上升的趨勢，夏季平均氣溫最高為28.3 ℃，冬季平均氣溫最低為5.0 ℃，四季氣候分明?？偟膩碚f，氣溫升高，導(dǎo)致氣候變暖，發(fā)生低溫冷害減產(chǎn)的幾率明顯減少，有利于促進(jìn)農(nóng)作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。但是，氣溫升高使蒸發(fā)加大，土壤失墑增多，發(fā)生干旱機(jī)會也增多［22］；同時氣溫升高也會加快病蟲害的發(fā)育速度。從季節(jié)上看，春季氣溫回升快，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)田土壤保墑增墑有利，但需要注意因階段性少雨而導(dǎo)致的春旱發(fā)生；夏季氣溫高且降水量豐富，要注意應(yīng)對高濕高溫的環(huán)境而導(dǎo)致的田間積水、病蟲害滋生等不利危害，及時清溝排水、加強(qiáng)田間管理；秋季的降水量和溫度適宜，對玉米、水稻、黃豆等作物的后期干物質(zhì)積累、收獲、晾曬提供了有利條件；冬季平均氣溫均在零攝氏度以上，極大提高了越冬害蟲和病菌的存活率，需注意氣溫回暖后的病蟲防治。

近30 a來，宜都市年降水量以12.953 mm/10 a的速率呈現(xiàn)出上升趨勢，年降水量最大值為1 751.8 mm，最小值為873.5 mm，年際起伏變化較大，易發(fā)生旱澇災(zāi)害。內(nèi)澇災(zāi)害方面：把年降水量超過正常年份2成以上定為偏澇年份，宜都市近30 a偏澇年份有1996，2000，2002，2016，2020年，共5 a。旱災(zāi)方面：把年降水量少于正常年份2成以上定為干旱年份，宜都市近30 a干旱年份有2001，2006，2019年，共3 a，旱澇災(zāi)害發(fā)生年大田作物減產(chǎn)。從季節(jié)上看，每月均會出現(xiàn)明顯的降水天氣，其中5～8月為降水量較多月份，占全年平均降水量的52.69%，夏季降水量占據(jù)4225%，降水量年內(nèi)分布差異較大，加之境內(nèi)地形地貌復(fù)雜，會導(dǎo)致暴雨洪澇災(zāi)害，不利于農(nóng)業(yè)穩(wěn)定生產(chǎn)。

近30 a來宜都市日照時數(shù)以-16.385 h/10 a的速率呈顯著下降趨勢，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實質(zhì)就是綠色植物利用光能進(jìn)行光合作用，在一定的溫度、水分、土壤等條件的配合下將太陽能轉(zhuǎn)化為可食用、富有營養(yǎng)的物質(zhì)的過程，所以日照時數(shù)減少會造成農(nóng)作物光合作用減弱，使作物生長發(fā)育減緩，成熟期推遲，嚴(yán)重時會影響作物生長發(fā)育進(jìn)程和品質(zhì)產(chǎn)量。

4結(jié) 論

（1） 宜都市近30 a平均氣溫和年降水量分別以0.204 ℃/10 a、12.953 mm/10 a的速率呈現(xiàn)出上升的趨勢，日照時數(shù)以-16.385 h/10 a的速率呈顯著下降趨勢。

（2） 氣溫升高，發(fā)生低溫冷害減產(chǎn)的幾率減少，有利于促進(jìn)農(nóng)作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。但是，氣溫升高使蒸發(fā)加大，土壤失墑增多，發(fā)生干旱機(jī)會增多，同時氣溫升高也會加快病蟲害的發(fā)育速度。降水量年內(nèi)分布差異較大，易發(fā)生旱澇災(zāi)害，不利于農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)。日照時數(shù)減少會造成農(nóng)作物生長發(fā)育減緩，成熟期推遲，嚴(yán)重時影響作物生長發(fā)育進(jìn)程和品質(zhì)產(chǎn)量。

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（編輯：謝玲嫻）