氣候變暖對柴達(dá)木盆地農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)的影響

王發(fā)科 茍日多杰

摘要 利用柴達(dá)木盆地1961～2010年氣溫、降水資料，采用統(tǒng)計(jì)分析的方法分析了近50年來溫度和降水量變化特征，在此基礎(chǔ)上探討了氣候變暖對農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，近50年來柴達(dá)木盆地年平均氣溫呈增加趨勢，傾向率達(dá)0.55 ℃/10a；秋、冬季增溫較顯著，增溫貢獻(xiàn)率較大；近50年來≥0 ℃、≥5 ℃、≥10 ℃的積溫均呈增加的趨勢，≥0 ℃、≥5 ℃、≥10 ℃的初日呈提前趨勢，終日逐年代呈推遲趨勢；近50年來降水量略有增加趨勢，增幅不明顯，夏季降水的增加貢獻(xiàn)率較大。柴達(dá)木盆地氣候變暖，農(nóng)作物生長季積溫增多，使農(nóng)作物生長季延長，利于農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化；另一方面將造成農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害、氣候異常現(xiàn)象增加，作物病蟲害增多，農(nóng)業(yè)水分供需矛盾加劇，對優(yōu)化農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)造成不利影響。

關(guān)鍵詞 氣候變暖；種植結(jié)構(gòu)；變化特征；影響；柴達(dá)木盆地

中圖分類號 S161.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）27-181-04

Effects of Climate Warming on Agricultural Crops Planting Structure in Qaidam Basin

WANG Fa-ke1， GOU Riduojie2

（1. Geermu Meteorological Bureau of Qinghai Province， Geermu， Qinghai 816000； 2. Haixi Meteorological Bureau of Qinghai Province， Delingha， Qinghai 817000）

Abstract Using temperature and precipitation data of Qaidam Basin during 1961-2010， statistical analysis method was adopted to study the variation features of temperature and rainfall in recent 50 years. On the basis of this， effects of climate warming on agricultural crops planting structure were discussed. The results showed that in recent 50 years， annual average temperature increased， tendency rate reached 0.55 ℃ /10a； temperature increasing in autumn and winter was significant； ≥0 ℃， ≥5 ℃， ≥10 ℃ accumulated temperature increased， the first day advanced， the ending day delayed； precipitation slightly increased， the increase of summer precipitation has a great contribution. Climate warming in Qaidam Basin prolong agricultural crops growing season， which is conductive for crops planting structure optimization； On the other hand， the agricultural meteorological disasters， climate anomalies， crop diseases and insect pests increase， agricultural water supply and demand contradiction， which will be harmful to the optimization of crop planting structure.

Key words Climate warming； Planting structure； Variation characteristics； Influence； Qaidam Basin

柴達(dá)木盆地地跨35°00′～39°20′N、90°16′～99°16′E，海拔2 675～3 350 m，總面積約2.57×105 km2，是我國著名的內(nèi)陸山間盆地。區(qū)域內(nèi)太陽輻射強(qiáng)、光照充足、光能資源豐富、光溫生產(chǎn)潛力大，光熱條件有利于農(nóng)作物生長和發(fā)育，有德令哈、察汗烏蘇、香日德、諾木洪、格爾木等綠洲農(nóng)業(yè)區(qū)，主要種植春小麥、油菜、豌豆、青稞等農(nóng)作物，是青海省最大的綠洲農(nóng)業(yè)基地。受自然環(huán)境、人類活動及氣候變暖等因素的影響，區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，生產(chǎn)力水平相對較低。柴達(dá)木盆地既是氣候變化敏感區(qū)，又是生態(tài)環(huán)境脆弱帶，農(nóng)業(yè)作物對氣候變化的響應(yīng)較為敏感[1]。開展柴達(dá)木盆地氣候變暖對農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)的影響研究，探討農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)合理化布局及對策建議，對提高人們認(rèn)識氣候變暖對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的利弊影響、合理利用氣候資源、緩解土地生產(chǎn)壓力、改善和保護(hù)生態(tài)環(huán)境、盡早采取有效應(yīng)對措施、增強(qiáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)對氣候變化的能力等具有一定的參考和指導(dǎo)意義。筆者在此利用1961～2010年柴達(dá)木盆地氣溫、降水資料，采用統(tǒng)計(jì)分析的方法分析了近50年來溫度和降水量變化特征，在此基礎(chǔ)上探討了氣候變暖對農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)的影響。

1 資料和方法

1.1 資料選取

選取柴達(dá)木盆地境內(nèi)德令哈、格爾木、小灶火、茫崖、大柴旦、諾木洪、都蘭、茶卡8個站點(diǎn)1961～2010年氣溫、降水資料，季節(jié)劃分是以3～5月為春季、6～8月為夏季、9～11月為秋季、12月～翌年2月為冬季。

1.2 研究方法

1.2.1 線性趨勢方法。

利用氣象要素的時間序列，以時間為自變量、要素為因變量，建立一元回歸方程[2]。設(shè)y為某一氣象變量，t為時間，建立y與t之間的一元線性回歸方程：y′（t）=b0+b1t，

其趨勢變化率為：dy′（t）dt=b1，

把b1×10稱為變化傾向率。趨勢方程中系數(shù)b1的計(jì)算式為：

b1=

ni=1（yi-）（ti-）

ni=1（ti-）2

。

b1值的符號反映上升或下降的變化趨勢，b1<0表示在計(jì)算時段內(nèi)呈下降趨勢，b1>0表示呈上升趨勢。b1值絕對值的大小可以度量其演變趨勢上升、下降的程度。

1.2.2 累積距平。

累計(jì)距平是一種常用的、由曲線直觀判斷變化趨勢的方法，同時通過對累計(jì)距平曲線的觀察，也可以劃分變化的階段性。對一時間序列x，其某一時刻t的累計(jì)距平表示為：

xt=ti=1（xi-），

式中，xi為隨機(jī)變量，樣本平均值。在累積距平曲線變化中，上升表示累積距平值增加（正距平），下降則累積距平值減少（負(fù)距平）[3]。

2 柴達(dá)木盆地氣候變化特征分析

2.1 氣溫變化特征

2.1.1 年代際變化。

從1961～2010年柴達(dá)木盆地逐年平均氣溫變化曲線（圖1a）可以看出，50年來柴達(dá)木盆地年平均氣溫呈正趨勢變化，其傾向率達(dá)0.55 ℃/10a，其增加趨勢的t 檢驗(yàn)達(dá)到0.05的顯著性水平；年平均氣溫20世紀(jì)60年代最低，70年代起年平均氣溫逐漸升高，2001年以來達(dá)到最高值，2001年以來與20世紀(jì)60年代相比，年平均氣溫上升了2.3 ℃。累積距平（圖1b）顯示，柴達(dá)木盆地氣溫20世紀(jì)60年代末～80年代中期呈下降趨勢，80年代中后期開始上升，一直持續(xù)到2010年。

2.1.2 季節(jié)變化。

由圖2可知，近50年柴達(dá)木盆地四季氣溫均呈現(xiàn)上升趨勢，其中春、夏季增溫趨勢較小，傾向率分別為0.43和0.41 ℃/10a；秋、冬季增溫較顯著，傾向率分別為0.57和0.79 ℃/10a，秋季達(dá)到0.01的顯著水平，冬季達(dá)到0.05的顯著水平。因此，柴達(dá)木盆地年平均氣溫上升秋、冬季增溫貢獻(xiàn)率較大。

2.2 ≥0 ℃、≥5 ℃、≥10 ℃積溫的變化特征

2.2.1 積溫年際變化。

從柴達(dá)木盆地南緣穩(wěn)定通過0 ℃、5 ℃、10 ℃的歷年平均積溫變化（圖3a）可看出，各界限溫度的積溫均呈增加的趨勢，傾向率達(dá)10.3～11.1（℃·d）/10a。進(jìn)一步分析其區(qū)域年際變化特點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，西部和中部各地增加較明顯，東部增加較小。

2.2.2 積溫年代變化。

由圖3b可見，≥0 ℃、≥5 ℃、≥10 ℃的積溫隨年代呈增加趨勢，各界限溫度2001年以來與20世紀(jì)60年代相比增加337.1～393.7 ℃·d；各界限溫度積溫20世紀(jì)80年代增加幅度較小，增加7.7～24.7 ℃·d，90年代增加幅度較大，增加190.8～223.2 ℃·d。

2.2.3 界限溫度初日、終日年代變化。

經(jīng)分析，柴達(dá)木盆地≥0 ℃、≥5 ℃、≥10 ℃的初日逐年代呈提前趨勢，各年代變化較平穩(wěn)，提前最多為8 d，最少為1 d，2001年以來與20世紀(jì)60年代相比提前了8～20 d；終日逐年代呈推遲趨勢，各年代推遲日數(shù)最多為6 d，最少為1 d，2001年以來與20世紀(jì)60年代相比推遲了7～14 d。

2.3 降水量變化特征

2.3.1 年際變化。

從柴達(dá)木盆地年降水量特征變化曲線（圖4a）可看出，近50年來年降水量呈現(xiàn)出略有增加趨勢，但增幅不明顯，未通過0.05的顯著性檢驗(yàn)，其相關(guān)性不顯著。20世紀(jì)60、70年代降水量以偏少為主，累積距平曲線呈波動式下降狀態(tài)；80年代降水偏多，累積距平曲線呈上升趨勢，90年代降水變化趨于平穩(wěn)，2001年以后降水又呈現(xiàn)偏多趨勢，累積距平曲線上升趨勢明顯（圖4b）。

2.3.2 季節(jié)變化。

分析四季降水變化（圖5）發(fā)現(xiàn)，春、夏、冬季略有增加趨勢，秋季略減少。由于柴達(dá)木盆地冬、春季降水較少，70%以上的降水主要集中在夏季，該時期正處于柴達(dá)木盆地主汛期，因此，降水量略有增加其夏季降水的增加貢獻(xiàn)率較大。

3 氣候變暖對農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)的影響

柴達(dá)木盆地氣候變暖，作物生長季積溫增多，對調(diào)整農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)、增加產(chǎn)量十分有利。氣溫升高農(nóng)作物生長季延長，有利于喜溫作物面積擴(kuò)大和復(fù)種指數(shù)的提高，農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化。另一方面氣候變暖將導(dǎo)致局部干旱高溫危害嚴(yán)重，農(nóng)作物晚霜凍危害加大，作物病蟲害增多，同時氣候變暖促使土壤有機(jī)質(zhì)分解加快，農(nóng)業(yè)成本和投資需求大幅度增加[4-5]。

3.1 有利影響

（1）氣候變暖，區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物生長季延長，春小麥等農(nóng)作物播種期提前。2010年較20世紀(jì)60年代農(nóng)作物生長季延長24 d左右，農(nóng)作物播種期提前近15 d。

（2）氣候變暖，區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物種植區(qū)域自東向西由高經(jīng)度向低經(jīng)度地區(qū)延伸，農(nóng)作物種植面積擴(kuò)大。農(nóng)作物播種總面積20世紀(jì)90年代初期約為2.2×104 hm2，2010年約為2.9×104 hm2，擴(kuò)大幅度達(dá)32%。

（3）氣候變暖，區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物生長季熱量條件利于油菜、馬鈴薯、大蒜、枸杞等生長，因此蔬菜、經(jīng)濟(jì)類作物、中藥材等植物大面積種植或推廣，進(jìn)而造成區(qū)域內(nèi)總播種面積擴(kuò)大。2010年與20世紀(jì)90年代末期相比，蔬菜種植面積增加3.12%、馬鈴薯種植面積增加1.1%、油菜種植面積增加1%，枸杞種植面積凈增加0.8×104 hm2。

3.2 不利影響

（1）柴達(dá)木盆地屬干旱、半干旱地區(qū)，冬春季降水的增多，可緩解春旱對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不利影響。但由于全年降水變率大，氣溫升高，降水增多，將造成農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害、氣候異常現(xiàn)象增加，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不穩(wěn)定性增加，農(nóng)作物產(chǎn)量的波動將增大。

（2）氣候變暖，春季農(nóng)作物播種、出苗等發(fā)育期提前，農(nóng)作物晚霜凍危害頻次增加。尤其對一些趕季節(jié)早播的作物、蔬菜等受到更致命的晚霜凍危害。

（3）氣候變暖，特別是冬季氣溫上升幅度大，將有利于病蟲的越冬、繁殖，造成越冬蟲源、菌源基數(shù)增加，越冬界限北移，使病蟲害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害期延長，危害范圍擴(kuò)大，危害程度加大。

（4）氣候變暖使農(nóng)業(yè)水分供需矛盾加劇。柴達(dá)木盆地太陽輻射強(qiáng)，氣候變暖，熱量增加導(dǎo)致土壤的潛在蒸散增大，水資源減少，降水的利用率減小，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境惡化，旱地農(nóng)業(yè)和灌溉農(nóng)業(yè)投資和成本將大幅度增加。

4 小結(jié)

（1）近50年來柴達(dá)木盆地年平均氣溫呈增加趨勢，傾向率達(dá)0.55 ℃/10a。秋、冬季增溫較顯著，增溫貢獻(xiàn)率較大。

（2）近50年來柴達(dá)木盆地≥0 ℃、≥5 ℃、≥10 ℃的積溫均呈增加的趨勢，西部和中部各地增加較明顯，東部增加較小；≥0 ℃、≥5 ℃、≥10 ℃的初日呈提前趨勢，提前最多為8 d，最小為1 d；終日逐年代呈推遲趨勢，推遲日數(shù)最多為6 d，最少為1 d。

（3）近50年來柴達(dá)木盆地降水量略有增加趨勢，增幅不明顯，夏季降水的增加貢獻(xiàn)率較大。

（4）柴達(dá)木盆地氣候變暖，農(nóng)作物生長季積溫增多，使農(nóng)作物生長季延長，利于農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化。另一方面將造成農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害、氣候異常現(xiàn)象增加，作物病蟲害增多，農(nóng)業(yè)水分供需矛盾加劇，對優(yōu)化農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)造成不利影響。

參考文獻(xiàn)

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