臨汾市近40 a日照時數(shù)變化及其對農業(yè)生產的影響

曹巧蓮 ，孫 悅，陳霄健，徐 鑫，趙曉麗

（1.臨汾市氣象局，山西臨汾041000；2.大同市氣象局，山西大同037010）

日照時數(shù)表示一天中日照時間的長短，是太陽輻射最直觀的表現(xiàn)，也是氣候形成的重要要素，它與人類生產活動和動植物生長發(fā)育密切相關。日照時數(shù)變化是引發(fā)氣候變化的重要氣象因子之一，也是表征一個地方光照條件優(yōu)劣和熱量大小的重要指標，對農業(yè)生產至關重要。因此，研究日照的氣候特征、分布情況和變化趨勢，對于指導當?shù)剞r業(yè)布局調整，合理安排種植，促進農業(yè)增產、農民增收具有現(xiàn)實意義。

1 資料和方法

利用1970—2009年臨汾市逐月、逐年日照時數(shù)資料，采用線性方法對日照時數(shù)變化特征進行分析研究[1-3]。

2 日照時數(shù)變化特征

2.1 年日照時數(shù)變化

由圖1可知，臨汾市年日照時數(shù)變化與全國其他地方基本一致，日照時數(shù)變化呈減少趨勢，傾向率為-9.675 1 h/a。2009年比1970年減少344 h，平均每年約減少8.6 h。峰值為2 422.5 h，出現(xiàn)在1972年；谷值為1 689.2 h，出現(xiàn)在2007年，峰值與谷值相差733.3 h。

2.2 年代際變化

由表1可知，臨汾市日照時數(shù)年代際變化呈減少趨勢，日照時數(shù)平均每10a減少934h。其中，20世紀80年代比70年代減少939.7 h；90年代比80年代減少923.7 h；2000—2009年比20世紀90年代減少938.6 h。每個年代減少基本持平。

表1 臨汾市1970—2009年日照時數(shù)年代際變化 h

2.3 季節(jié)變化

臨汾市日照時數(shù)變化存在明顯的季節(jié)差異。據(jù)統(tǒng)計，季節(jié)間日照時數(shù)平均值排列為夏季＞春季＞秋季＞冬季。圖2為臨汾市春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（12—2月）4個季節(jié)日照時數(shù)年變化曲線及趨勢線。

由圖2可知，日照時數(shù)季節(jié)變化傾向率均為負值，春季為-0.138 0 h/a，夏季為-2.323 9 h/a，秋季為-3.480 2 h/a，冬季為-3.733 1 h/a，其中，春季變化最小，趨于平穩(wěn)；冬季變化最大。

2.4 月變化

為了消除不同月份因日數(shù)不同而對每月多年平均日照時數(shù)的影響，統(tǒng)計了每月日照時數(shù)日平均值（圖3）。

由圖3可知，各月日平均日照時數(shù)變化為中間高兩頭低，其中，5月的日平均日照時數(shù)最高，為7.7 h；12月最低，為4.1 h，與最高值相差3.6 h。4，5，6 月的日平均日照時數(shù)較高，7，8，9月逐漸減少，這主要是因為這段時期降水日數(shù)增多、云量增加，使得日照突然減少。

從氣候變化趨勢來看，臨汾市各月日照時數(shù)變化趨勢也存在較大差異，其1—12月氣候傾向率分別為：-1.823 6，-0.336 5，0.306 9，0.172 2，-0.617 1，-0.778 0，-0.711 4，-0.834 5，-0.834 4，-1.203 6，-1.442 2，-1.572 9 h/a。其中，3，4 月呈增長趨勢，其余均呈減少趨勢，各月減少最多的是1月，其次是12月。

3 日照時數(shù)變化成因分析

3.1 氣象因子影響

氣候因素是造成日照時數(shù)減少的主要原因。在全球氣候變暖的大背景下，日照時數(shù)年際性減少與氣象因子變化有密切關系。隨著人類活動的頻繁和工業(yè)化進程的加快，二氧化碳排放量增多，大氣層污染進一步加重，大氣中的懸浮物增多，氣溶膠濃度增加，輕霧日數(shù)和低云日數(shù)增多，造成太陽輻射衰減加劇、日照時數(shù)逐年減少。

3.2 探測環(huán)境影響

隨著城鎮(zhèn)建設規(guī)模擴大，影響氣象探測環(huán)境的建筑等障礙物增多、增高，使得太陽照射到日照計上的高度角提高，導致日照計記錄到的日出時間偏晚、日落時間偏早，造成觀測到的日照時數(shù)比實際日照時數(shù)逐年減少。

4 日照時數(shù)變化對臨汾市農業(yè)生產的影響

臨汾地處山西中南部，屬溫帶半干旱氣候，小麥、玉米、棉花是主要農作物。日照時數(shù)變化對農業(yè)的影響主要體現(xiàn)在日照時數(shù)減少，光照不足將會導致農作物光合作用下降，養(yǎng)分積累減少，發(fā)育受挫，病蟲害增加，最終導致其減產[4-5]。

4.1 對小麥生長的影響

小麥是高級作物，不僅由于它是六倍體（3個染色體組），更是由于它的生長進程與太陽日照時數(shù)的增加同步；并且在一個生育周期里，有2個生長期（春季和秋季）和2個休眠期（幼苗的冬季休眠和種子的夏季休眠）；全生育期的天數(shù)（在北部冬麥區(qū)）可達260～270 d或更長，其他多數(shù)作物難與其相比；在生長發(fā)育的不同時期，對于日照時數(shù)、日照強度以及相應的溫度有相當嚴格的要求，若1個因素不能滿足，整個生育過程就會受到影響，嚴重時會顆粒不收。蘇聯(lián)學者研究認為，小麥籽粒的蛋白質含量與抽穗—蠟熟期間的總日照時數(shù)極為相關，并證明當抽穗—蠟熟期光照時數(shù)相差25.6 h時，小麥面筋質量就有很大差異，光照時數(shù)多的面團彈力能達光照時數(shù)少的近3倍[6]。臨汾小麥的抽穗—蠟熟期在5月，而5月份日照時數(shù)每個年代都有不同程度的減少，40 a來減少了158.6 h，這將嚴重影響小麥品質，如此延續(xù)，小麥的品質將越來越差。

4.2 對玉米生長的影響

玉米是喜光作物，全生育期都要求強烈的光照。出苗后，在8～12 h的日照下，發(fā)育快、開花早，生育期縮短，反之則延長。玉米在強光照下，凈光合生產率高，有機物質在體內移動得快，反之則低、慢。臨汾市玉米生長期主要集中在夏季，而夏季日照時數(shù)減少趨勢十分明顯，21世紀初的近10 a，夏季日照平均由20世紀70年代的666.58 h減至597.11 h，減少了69.47 h。沒有充足的光照進行光合作用，就難以獲得較高產量，日照變化會給玉米生長帶來極不利的影響。

4.3 對棉花生長的影響

棉花習慣于較強光照，只有在晴天強烈光照條件下，棉花光合作用效能才能得到充分發(fā)揮。光照不足是造成蕾鈴脫落的最主要環(huán)境因子。臨汾市棉花生長季節(jié)主要在夏秋季，日照時數(shù)的減少對棉花的營養(yǎng)生長與生殖生長都十分不利，加之夏季雨水較多，更容易造成蕾鈴脫落。

另外，臨汾市近年來各縣市大力發(fā)展蔬菜大棚產業(yè)，而蔬菜大棚受日照時數(shù)影響很大，低溫寡照天氣極易造成大棚蔬菜植株黃化、生長停滯，重者植株受凍而死，即使能越冬，也會出現(xiàn)植株小、葉片小、節(jié)間短、花打頂?shù)痊F(xiàn)象，導致嚴重減產，這是對冬暖大棚蔬菜生產的最大威脅。針對冬季日照時數(shù)減少加劇的趨勢，可以通過人工補光措施來滿足溫室大棚反季節(jié)作物正常生長的需要，提升產品品質，增加市場經濟效益。

5 小結

臨汾市日照時數(shù)年際、年代際和季節(jié)變化均呈減少趨勢，氣候變化傾向率為-9.675 1 h/a，日照時數(shù)年代際變化減少為每10 a減少934 h，日照時數(shù)季節(jié)變化趨勢冬季最明顯，春季最??；3，4月呈增長趨勢，其余均呈減少趨勢，1月減少最快。日照時數(shù)變化由多方面原因造成，但主要由氣象因子引起，這與李君海等[7-9]在全球氣候變化和氣象探測環(huán)境方面的研究結論一致。

臨汾市日照時數(shù)變化對小麥、玉米、棉花的生長都有不利影響，主要體現(xiàn)在日照時數(shù)減少、光照不足，導致農作物光合作用下降，養(yǎng)分積累減少，農作物生長發(fā)育受阻，病蟲害增加，最終導致減產、品質下降。

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