本溪山區作物生長季耕作層地溫變化的特征分析

高巍等

摘 要：為了探討本溪山區作物生長季地表及耕作層溫度變化特征，利用本溪市草河口氣象站1953-2014年作物生長季地表溫度、耕層溫度資料，運用數理統計分析等方法，分析了本溪山區作物生長季地溫、耕層溫度的變化趨勢及特征。結果表明：本溪山區近62a來地表、耕作層溫度呈隨機性升溫趨勢變化，異常高溫年21世紀初出現次數較多，異常低溫年多出現在1996年以前；地表和淺層溫度沒有突變現象發生。

關鍵詞：淺層地溫；傾向率；異常年；突變檢測

中圖分類號 S162 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）05-140-04

Abstract：In order to investigate change characteristics of temperature of ground surface and topsoil during crops growing season in Benxi mountainous area，based on the temperature data of ground surface and topsoil during crop growth season from 1953 to 2014 in caohekou meteorological station. By unitizing statistics analysis methods，temperature tendency and features of ground surface and topsoil during crop seasons were analyzed. The results showed that temperature of ground surface and topsoil during crop growing seasons was stochastic warming trend，unusual high temperature climate occurred more times early 21 century，and extreme cold climate appeared before 1996；The ground surface and topsoil temperature was not mutation phenomenon.

Key words：Shallow layer ground temperature；Tendency rate；Abnormal years；Mutation detection

IPCC第4次評估報告指出，近100a來全球平均氣溫經歷了4次大的波動，總體上氣溫呈上升趨勢，但全球氣候變化卻存在明顯的區域差異[1-4]。地溫是凍土動態特征的重要標志，一定深度的鉆孔地溫曲線可以反映該處凍土的現狀、演變史和變化趨勢。地溫、地溫場是地熱的重要參數之一，是土壤表面吸收太陽輻射后轉變為土壤熱能并傳送到深層的表述，其變化比氣溫更具有保守性和滯后性。土壤深處存在自身熱量的四季變化，無論是太陽輻射的影響還是地球內部自身的熱流變化，在經過一段時間后，都必然會對大氣氣候變化產生反饋作用。土壤是一個生物、有機物質和礦物質構成的系統，在自然因素和生產因素的影響下，土壤的性質及其微氣象條件會發生很大變化，這對于農業生產將產生至關重要的影響。土壤溫度是一個重要的土壤物理性狀，也是重要的農業氣象參數，影響著土壤中一系列的物理、化學和生物化學過程。土壤溫度，尤其地表土壤溫度，是地氣系統中能量與物質交換的重要影響因子，是衡量全球溫度變化的一個重要指標，影響著陸面與大氣間能量和物質的交換，是研究地氣相互作用的重要參數[5-10]。隨著氣候變暖的加劇，作物地表和耕作層的溫度也隨之變化，這種變化不僅影響土壤物理性質、生物學過程和熱能與交換，并且決定著土壤資源質量，從而影響到農業生產環境[11-12]。許多學者從不同地域地溫變化開展研究[13-15]，如陸曉波[16]研究發現全國年平均地溫的年代際變化大致經歷了3個階段，即地溫下降階段、相對氣候冷期和20世紀90年代后期的升溫階段；王春玲等[17]研究指出，鄭州地區0～20cm地溫呈持續升高趨勢，年平均地溫與冬小麥各發育期均為負相關，且與冬小麥產量正相關；周紹毅等[18]研究表明，廣西深層地溫各深度年平均溫度呈升溫趨勢變化，并與氣溫、降水密切相關。因此，研究淺層地溫變化特征，有助于揭示地溫對農業生產和農業生態環境的影響，對于農業生產及農業結構調整具有重要的指導作用。為此，筆者利用草河口氣象站近62a淺層地溫資料，應用數理統計分析方法，對本溪山區農作物耕作層地溫變化規律進行了研究，旨在為農業生產及新農村建設提供科學的氣象依據。

1 資料與方法

1.1 資料來源 資料選用本溪市草河口氣象站1953-2014地面0cm、耕作層5cm、10cm、15cm、20cm地溫資料。4～9月為大田作物生長季；1953-2014年逐月平均氣溫資料。年代劃分：20世紀50年代（1953-1960年）、20世紀60年代（1961-1970年）、20世紀70年代（1971-1980年）、20世紀80年代（1981-1990年）、20世紀90年代（1991-2000年）、21世紀初期（2001-2014年）。氣候平均值為1953-2014年62a地溫平均值。

1.2 分析方法

1.2.1 氣候傾向率[19-21]分析 使用一元線性回歸方程來描述淺層地溫的變化趨勢，即[y=a0+a1t]，趨勢變化率[a1]由最小二乘法求得，即[10a1]為氣候傾向率，單位為：℃/10a。

3 結論與討論

（1）近62a本溪山區地表溫度和淺層地溫均隨機性波動上升趨勢，氣候傾向率為0.05～0.09℃/10a，未通過顯著性檢驗。說明本溪山區在氣候變暖背景下，淺層地溫增溫趨勢是不明顯的。

（2）從地表至20cm平均溫度的氣候值依次呈下降趨勢。最高溫度地表出現在1958年，5cm、10cm、15cm出現在2003年，20cm出現在2002年。最低溫度大多出現在1969年，只有10cm溫度出現在1976年。

（3）淺層溫度異常年的出現，由于層次不同，異常年并非完全一致，這可能是由于土壤結構不同，熱量傳到不一致造成的。

（4）經過突變檢測分析，本溪山區作物生長季耕作層地溫未出現突變現象。本溪山區近62a氣溫呈明顯的升溫趨勢變化，其線性傾向率為0.19℃/10a（通過了0.01顯著性水準檢驗），地溫升溫趨勢不明顯。說明在本溪地區在品種引種和品種選種上不要盲目選擇生育期較長的品種，而應選擇適合當地生產的品種，確保作物安全生長和成熟。

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（責編：張宏民）