濟(jì)寧地區(qū)1970～2012年熱量資源變化特征及其對作物生長的影響?yīng)?/h1>
2015-07-18 19:07:32李春光郭紅艷馬登超等
山東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2015年1期
李春光 郭紅艷 馬登超等
摘要：利用濟(jì)寧地區(qū)11個縣站1970～2012年逐日氣象觀測資料，運(yùn)用最小二乘法進(jìn)行線性傾向估計(jì)，分析濟(jì)寧地區(qū)主要熱量資源的時間、空間變化趨勢及其對作物生長的影響。結(jié)果表明：濟(jì)寧近43 年作物生長季年平均氣溫整體呈階段性上升趨勢，增溫速率為0.30℃/10a；≥0℃活動積溫為5 222.1℃·d，增加速率為86.7℃·d/10a；≥10℃的積溫為4 777.2℃·d，增溫速率為77.4℃·d/10a；<0℃負(fù)積溫絕對值為99.1℃·d，增溫速率為14.1℃·d/10a。≥0℃、≥10℃持續(xù)的日數(shù)增加4.5天和3.2天，穩(wěn)定通過≥0℃、≥10℃初日提前了3天和2天，≥0℃、≥10℃的終日分別晚2天和1天。作物生長季內(nèi)有效積溫的增加，使冬小麥—夏玉米的生產(chǎn)系統(tǒng)受到顯著影響，其中冬前生長積溫增加導(dǎo)致傳統(tǒng)播期的冬小麥冬前旺長，因此冬小麥須推遲播期以適應(yīng)氣候變暖帶來的不利影響；對于夏玉米來說，由于熱量的增加和冬小麥播期的推后，改變了原有套種模式，可以推遲至小麥?zhǔn)斋@后進(jìn)行夏直播。
關(guān)鍵詞：濟(jì)寧地區(qū)；熱量資源；氣候變化；作物生長
中圖分類號：S162.5 文獻(xiàn)標(biāo)識號：A 文章編號：1001-4942（2015）01-0100-05
Abstract According to the daily meteorological data from 1970 to 2012 of 11 county stations in Jining area， the time and space variation tendency of heat resources and its impacts on crop growth were studied using least square method to calculate linear tendency estimation. The results indicated that the annual average temperature during crop growth season showed the trend of gradual rise on the whole in recent 43 years in Jining area， and the average rate of calescence was 0.30℃/10a. The annual active accumulated temperature of ≥0℃ and ≥10℃ were 5 222.1℃·d and 4 777.2℃·d with the warming rate of 86.7℃·d/10a and 77.4℃·d/10a. The absolute value of negative accumulated temperature of <0℃ was 99.1℃·d with the warming rate of 14.1℃·d/10a. The consecutive days of ≥0℃ and ≥10℃ increased by 4.5 and 3.2 days， the initial date which stably through ≥0℃ and ≥10℃ was 3 and 2 days earlier， and the date terminating ≥0℃ and ≥10℃ was 2 and 1 days later respectively. The increase of effective accumulated temperature in crop growth season significantly affected the production system of winter wheat and summer corn. Among which， the increase of accumulated temperature before winter could result in vigorous growth before winter of winter wheat sowing on traditional date， thus the sowing date should be delayed to adapt to the adverse effects of climate warming. Due to the increase of heat and delay of winter wheat sowing date， which changed the traditional interplanting mode， the summer corn could be delayed to seed after wheat harvest.
Key words Jining area； Heat resources； Climate change； Crop growth
熱量資源是指一個地區(qū)可供農(nóng)作物生產(chǎn)利用的熱量，是一種主要的農(nóng)業(yè)氣候資源。隨著全球氣候變暖的趨勢不斷加劇，各地?zé)崃抠Y源也隨之發(fā)生改變。IPCC第三次氣候變化評估報告提出，20世紀(jì)以來，全球平均地表氣溫升高了（0.6±0.2℃）[1]。譚方穎等[2]對華北平原45年農(nóng)業(yè)氣候資源變化特征的分析表明，華北平原1961～2005年平均氣溫整體呈階段上升趨勢，增溫速率為0.25℃/10a，變暖趨勢十分明顯。韓瑋等[3]對1961～2011年山東氣候資源及氣候生產(chǎn)力時空變化特征進(jìn)行分析表明，近51年來山東省普遍增溫，傾向率為0.359℃/10a。在這種全球變暖的大背景下，位于魯西南的濟(jì)寧地區(qū)的熱量變化對作物影響尚不清楚。本研究基于濟(jì)寧地區(qū)11個縣站1970～2012年逐日平均氣溫資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，比較分析該地近43年作物生長期熱量變化特征，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)者和管理者提供進(jìn)一步有效利用熱量資源的科學(xué)依據(jù)，以便選擇適宜的作物品種類型及種植方式，為充分發(fā)揮該區(qū)域熱量資源的生產(chǎn)潛力提供有益借鑒。endprint
1 資料與方法
所用逐日平均氣溫數(shù)據(jù)來自濟(jì)寧地區(qū)11個縣氣象站1970～2012年的資料，各界線持續(xù)日數(shù)、初日、終日數(shù)據(jù)分別來自1971～2000年及1981～2010年新舊30年整編資料。采用最小二乘法擬合一元線性方程y=at+b（a、b為回歸系數(shù)，y為氣象要素，t為時間），其斜率（a）表示氣象要素變化傾向率，a值的符號正或負(fù)反映趨勢上升或下降[2～6]。
2 氣溫、積溫變化與分析
2.1 年平均氣溫
如圖1所示，濟(jì)寧1970～2012年43年平均氣溫為14.1℃，整體呈階段性上升趨勢，增溫速率為0.30℃/10a，此增幅大于全國平均增幅0.22℃/10a和華北平原增幅0.25℃/10a[2]，低于山東增幅0.359℃/10a[3]，變暖趨勢十分明顯。近43年來大體可以分為兩個階段，1970～1993年為偏冷階段，這個階段年平均氣溫為13.6℃，比多年平均值低0.5℃/a；1994～2012年為偏暖階段，此階段年平均值為14.5℃/a，高于多年平均值0.4℃，除1996年、2003年和2011年低于多年平均值以外，其它各年均高于多年平均值。濟(jì)寧地區(qū)氣溫在地域上的分布為南部、中部高于北部，各臺站近43年年平均氣溫變化線性傾向率均為正值，其中72.7%的臺站通過了0.05水平的顯著性檢驗(yàn)?？梢姖?jì)寧地區(qū)近43年升溫明顯。
2.2 ≥0℃ 活動積溫
2.2.1 全年≥0℃ 活動積溫 ≥0℃活動積溫的持續(xù)期代表一個地方廣義的可能生長期或生長季。日平均氣溫穩(wěn)定通過0℃ 的初日，表示冬季已過，土壤解凍，草木萌發(fā)；田間作業(yè)開始，冬小麥返青扎根。秋季0℃ 終期標(biāo)志著草木休眠，土壤凍結(jié)，冬小麥停止生長，田間作業(yè)停止。濟(jì)寧地區(qū)全年≥0℃ 活動積溫為5 222.1℃·d，增溫速率為86.7℃·d/10a，上升趨勢十分明顯（P<0.05）。1970～1996年是熱量資源較貧乏階段，平均值為5 126.1℃·d，比多年平均值少96.0℃·d，1997～2012年為熱量資源豐富階段，雖然2011年≥0℃的活動積溫值僅為4 723.3℃·d，較常年值少了498.8℃·d，但此階段仍比多年平均值多137.9℃·d，熱量資源十分豐富（圖2）?！?℃的活動積溫各臺站線性傾向率顯示，雖然濟(jì)寧地區(qū)全部臺站≥0℃的活動積溫線性傾向率均為正值，但僅南部和中部其中4個縣通過了0.05和0.01水平的顯著性檢驗(yàn)，占到36.4%，而大多數(shù)臺站未通過0.05水平的顯著性檢驗(yàn)，表明近幾十年來濟(jì)寧地區(qū)≥0℃的活動積溫雖然呈上升趨勢，但熱量貢獻(xiàn)值主要集中在微山、濟(jì)寧、曲阜、金鄉(xiāng)4個縣市（表1）。
2.2.2 越冬前≥0℃ 活動積溫 濟(jì)寧冬小麥種植時間一般為10月上旬，越冬期一般為12月13日。統(tǒng)計(jì)此段資料分析顯示，1970～2012年冬前積溫呈明顯偏高趨勢，冬前積溫最高值出現(xiàn)在2010年，達(dá)到886.2℃，積溫最低值為591.2℃，出現(xiàn)在1981年。冬前超過800℃和700℃的年份也在逐漸增多，超過800℃冬前積溫異常年份，1970～1989年未出現(xiàn)，1990～2009年出現(xiàn)了4次，2010～2012年3年間出現(xiàn)了2次；積溫超過700℃的年份也從1970～1989年的60%增加1990～2009年的90%，2010～2012年3年均超過700℃，說明冬前氣候變暖趨勢越來越明顯。
2.3 ≥10℃的活動積溫
10℃以上積溫可評價熱量資源對喜溫作物的滿足程度。日平均氣溫穩(wěn)定通過10℃的初日通常作為喜溫作物開始播種和生長的臨界溫度。秋季10℃終日為喜溫作物停止生長期。圖3顯示，濟(jì)寧地區(qū)日平均氣溫≥10℃的活動積溫為4 777.2℃·d，增溫速率為77.4℃·d/10a，上升趨勢明顯（P<0.05），大致可分為兩個階段。1970～1996年為≥10℃的活動積溫?zé)崃科匐A段，平均積溫為4 694.0℃·d，比多年平均值偏少83.2℃·d；1997～2012年為≥10℃的活動積溫?zé)崃科嚯A段，平均積溫為4 897.4℃·d，較多年平均值偏多120.2℃·d。≥10℃的活動積溫各地線性傾向率的變化規(guī)律，與年≥0℃的活動積溫線性傾向率隨地域的變化規(guī)律一致。全部臺站≥10℃的活動積溫線性傾向率均為正值，但僅微山、濟(jì)寧、曲阜3地通過0.05和0.01水平的顯著性檢驗(yàn)，占27.3%，表明近幾十年來濟(jì)寧地區(qū)熱量貢獻(xiàn)值主要集中在微山、濟(jì)寧、曲阜3地（表1）。
2.4 <0℃負(fù)積溫
日平均氣溫<0℃負(fù)積溫是評價作物越冬條件的綜合溫度指標(biāo)。濟(jì)寧地區(qū)1970～2012年<0℃負(fù)積溫絕對值為99.9℃·d，增溫速率為14.1℃·d/10a。但1970～2003年<0℃負(fù)積溫絕對值呈增加趨勢，增溫速率為2.8℃·d/a，增溫效果明顯，通過0.05水平的顯著性檢驗(yàn)；2004～2012年<0℃負(fù)積溫絕對值又呈下降趨勢，下降速率約為2.9℃·d/a，未通過0.05水平的顯著性檢驗(yàn)（圖4）。各地傾斜率均呈正值，上升最明顯的地區(qū)為微山和泗水，分別達(dá)22℃·d/10a和20℃·d/10a，增溫趨勢較小地區(qū)為金鄉(xiāng)、嘉祥、梁山，分別為7.0、7.6、9.8℃·d/10a，其它各地均在11.7～19.9℃·d/10a（表1）。
2.5 各界線溫度持續(xù)的日數(shù)及初、終日
通過對1971～2000年及1981～2010年新舊30年資料對比統(tǒng)計(jì)，≥0℃、≥10℃持續(xù)的日數(shù)在1971～2000年平均分別為302.4天及215.2天，穩(wěn)定通過≥0℃、≥10℃的日期為2月14日、4月3日，終止≥0℃、≥10℃的日期為12月12日和11月3日；而1981～2010年持續(xù)的日數(shù)分別達(dá)到了306.9天及218.4天，較1971～2000年分別增加4.5天和3.2天，穩(wěn)定通過≥0℃、≥10℃的日期為2月 11日、4月1日，較1971～2000年分別提前了3天和2天，終止≥0℃、≥10℃的日期為12月14日和11月4日，較1971～2000年偏晚2天和1天。各站≥0℃、≥10℃持續(xù)日數(shù)的增加主要是穩(wěn)定通過各界線的初日的提前，其中鄒城和曲阜高于平均值1～2天，為各界線初日提前最明顯的地方。endprint
3 氣候變暖對小麥—玉米作物系統(tǒng)的影響
濟(jì)寧最典型的種植模式為冬小麥—夏玉米一年兩熟制，以半冬性小麥品種和中早熟玉米品種配置組合為主。傳統(tǒng)的播種期和收獲時間，一般為小麥10月1日～次年6月7日，夏玉米套種為5月21日～9月6日。并據(jù)此計(jì)算作物生育期積溫，分析氣候變暖對作物生產(chǎn)的影響。
按照傳統(tǒng)的播種、收獲期計(jì)算，基準(zhǔn)時段的冬小麥和夏玉米的積溫分別為2 401.6℃（≥0℃）和2 799.7℃（≥10℃），受氣候變暖影響近期（2000～2012年）的生長季積溫分別增加到2 525.5℃和2 819.4℃。
3.1 氣候變暖對冬小麥播期的影響
冬前≥0℃積溫的偏高和異常偏高年份幾率的增加，加之耕作水平和優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種廣泛的應(yīng)用，使得冬前旺長年份增加、旺長程度呈加重趨勢。據(jù)1970～2008年濟(jì)寧市冬小麥發(fā)育期觀測資料顯示，1970～1979年發(fā)生過1年冬前旺長，1980～1989年先后有6 年發(fā)生過不同程度旺長，1990～1999年先后有6年發(fā)生過不同程度旺長，2000～2008年先后有4年發(fā)生過不同程度旺長。按傳統(tǒng)的播種期，小麥冬前（10月1日至12月12日）≥0℃積溫可達(dá)744℃，一般冬小麥冬前適宜積溫為（550±50）℃，小麥植株可達(dá)5～6葉齡的壯苗標(biāo)準(zhǔn)，顯然傳統(tǒng)播期已明顯超過適宜積溫范圍，易造成冬前旺長和冬春凍害死苗。從表2各界線積溫出現(xiàn)的日期可以看出，即使推遲至10月8日前后，各年份冬小麥生長季的積溫仍能得到滿足。
3.2 氣候變暖對夏玉米種植方式和播期的影響
為了充分利用積溫，麥?zhǔn)涨疤追N玉米在當(dāng)?shù)睾荛L時間為主要的種植模式，套種時間一般為5月21日至6月10日，收獲期為9月6日前后。但隨著≥10℃積溫的增多和生產(chǎn)力水平的不斷提高，此種種植模式已無法滿足生產(chǎn)水平提高和機(jī)械化作業(yè)的要求，另外因其很難保證玉米的密度和整齊度而成為玉米產(chǎn)量水平進(jìn)一步提高的主要障礙之一，同時夏玉米過早成熟收獲，亦造成農(nóng)閑期積溫浪費(fèi)愈來愈多。徐成忠等[8]曾對夏玉米不同收獲期進(jìn)行過試驗(yàn)，結(jié)果顯示從9月6日開始收獲，至9月27日完全成熟收獲，隨著收獲時間的推遲千粒重持續(xù)在增加。由表2看出夏玉米推遲至6月10日～15日直播均能滿足所需熱量資源。因此由套種改為直播，是獲得高產(chǎn)的有效途徑之一。
4 結(jié)論
通過以上分析發(fā)現(xiàn)濟(jì)寧近43年作物生長季年平均氣溫整體呈階段性上升趨勢，增溫速率為0.30℃/10a，≥0℃活動積溫為5 222.1℃·d，增加速率為86.7℃·d/10a，≥10℃的積溫為4 777.2℃·d，增溫速率為77.4℃·d/10a，<0℃負(fù)積溫絕對值為99.1℃·d，增溫速率為14.1℃·d/10a。1981～2010年≥0℃、≥10℃持續(xù)的日數(shù)分別較1971～2000年增加4.5天和3.2天，穩(wěn)定通過≥0℃、≥10℃初日提前了3天和2天，≥0℃、≥10℃的終日分別晚2天和1天。濟(jì)寧適于作物生長的有效積溫增加，農(nóng)作物的有效生長期延長，農(nóng)業(yè)熱量資源條件改善。同時由于有效積溫的增加，冬小麥—夏玉米作物系統(tǒng)受到顯著影響，其中冬前生長積溫增加導(dǎo)致傳統(tǒng)播期的冬小麥冬前旺長，影響小麥的正常生長發(fā)育，因此冬小麥播種期必須推遲以適應(yīng)氣候變暖帶來的不利影響。對于夏玉米來說，由于熱量的增加和冬小麥播期的推后，改變了原有套種種植模式，播種期亦可以推遲至小麥?zhǔn)斋@后直播。
農(nóng)業(yè)是受氣候變化影響最直接的產(chǎn)業(yè)，在氣候變暖的大背景下，極端氣候事件頻發(fā)，災(zāi)害性事件頻度和強(qiáng)度的增加，都對農(nóng)業(yè)產(chǎn)生了巨大影響。本研究只是初步探討了區(qū)域內(nèi)熱量資源常態(tài)的變化規(guī)律對農(nóng)業(yè)播種及收獲期的影響，還應(yīng)加強(qiáng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不斷根據(jù)氣候變化特征和作物響應(yīng)機(jī)理適時調(diào)整生產(chǎn)方式的研究，以保證作物的安全生長，達(dá)到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的目的。
參 考 文 獻(xiàn)：
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[3]韓瑋，韓永紅，楊沈斌. 1961-2011年山東氣候資源及氣候生產(chǎn)力時空變化特征[J]. 地理科學(xué)進(jìn)展，2013，32（3）：425-433.
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[8]徐成忠，董興玉，楊洪賓，等. 積溫變遷對夏玉米冬小麥兩熟制播期的影響[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（2）：34-36.endprint
李春光 郭紅艷 馬登超等
摘要：利用濟(jì)寧地區(qū)11個縣站1970～2012年逐日氣象觀測資料，運(yùn)用最小二乘法進(jìn)行線性傾向估計(jì)，分析濟(jì)寧地區(qū)主要熱量資源的時間、空間變化趨勢及其對作物生長的影響。結(jié)果表明：濟(jì)寧近43 年作物生長季年平均氣溫整體呈階段性上升趨勢，增溫速率為0.30℃/10a；≥0℃活動積溫為5 222.1℃·d，增加速率為86.7℃·d/10a；≥10℃的積溫為4 777.2℃·d，增溫速率為77.4℃·d/10a；<0℃負(fù)積溫絕對值為99.1℃·d，增溫速率為14.1℃·d/10a。≥0℃、≥10℃持續(xù)的日數(shù)增加4.5天和3.2天，穩(wěn)定通過≥0℃、≥10℃初日提前了3天和2天，≥0℃、≥10℃的終日分別晚2天和1天。作物生長季內(nèi)有效積溫的增加，使冬小麥—夏玉米的生產(chǎn)系統(tǒng)受到顯著影響，其中冬前生長積溫增加導(dǎo)致傳統(tǒng)播期的冬小麥冬前旺長，因此冬小麥須推遲播期以適應(yīng)氣候變暖帶來的不利影響；對于夏玉米來說，由于熱量的增加和冬小麥播期的推后，改變了原有套種模式，可以推遲至小麥?zhǔn)斋@后進(jìn)行夏直播。
關(guān)鍵詞：濟(jì)寧地區(qū)；熱量資源；氣候變化；作物生長
中圖分類號：S162.5 文獻(xiàn)標(biāo)識號：A 文章編號：1001-4942（2015）01-0100-05
Abstract According to the daily meteorological data from 1970 to 2012 of 11 county stations in Jining area， the time and space variation tendency of heat resources and its impacts on crop growth were studied using least square method to calculate linear tendency estimation. The results indicated that the annual average temperature during crop growth season showed the trend of gradual rise on the whole in recent 43 years in Jining area， and the average rate of calescence was 0.30℃/10a. The annual active accumulated temperature of ≥0℃ and ≥10℃ were 5 222.1℃·d and 4 777.2℃·d with the warming rate of 86.7℃·d/10a and 77.4℃·d/10a. The absolute value of negative accumulated temperature of <0℃ was 99.1℃·d with the warming rate of 14.1℃·d/10a. The consecutive days of ≥0℃ and ≥10℃ increased by 4.5 and 3.2 days， the initial date which stably through ≥0℃ and ≥10℃ was 3 and 2 days earlier， and the date terminating ≥0℃ and ≥10℃ was 2 and 1 days later respectively. The increase of effective accumulated temperature in crop growth season significantly affected the production system of winter wheat and summer corn. Among which， the increase of accumulated temperature before winter could result in vigorous growth before winter of winter wheat sowing on traditional date， thus the sowing date should be delayed to adapt to the adverse effects of climate warming. Due to the increase of heat and delay of winter wheat sowing date， which changed the traditional interplanting mode， the summer corn could be delayed to seed after wheat harvest.
Key words Jining area； Heat resources； Climate change； Crop growth
熱量資源是指一個地區(qū)可供農(nóng)作物生產(chǎn)利用的熱量，是一種主要的農(nóng)業(yè)氣候資源。隨著全球氣候變暖的趨勢不斷加劇，各地?zé)崃抠Y源也隨之發(fā)生改變。IPCC第三次氣候變化評估報告提出，20世紀(jì)以來，全球平均地表氣溫升高了（0.6±0.2℃）[1]。譚方穎等[2]對華北平原45年農(nóng)業(yè)氣候資源變化特征的分析表明，華北平原1961～2005年平均氣溫整體呈階段上升趨勢，增溫速率為0.25℃/10a，變暖趨勢十分明顯。韓瑋等[3]對1961～2011年山東氣候資源及氣候生產(chǎn)力時空變化特征進(jìn)行分析表明，近51年來山東省普遍增溫，傾向率為0.359℃/10a。在這種全球變暖的大背景下，位于魯西南的濟(jì)寧地區(qū)的熱量變化對作物影響尚不清楚。本研究基于濟(jì)寧地區(qū)11個縣站1970～2012年逐日平均氣溫資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，比較分析該地近43年作物生長期熱量變化特征，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)者和管理者提供進(jìn)一步有效利用熱量資源的科學(xué)依據(jù)，以便選擇適宜的作物品種類型及種植方式，為充分發(fā)揮該區(qū)域熱量資源的生產(chǎn)潛力提供有益借鑒。endprint
1 資料與方法
所用逐日平均氣溫數(shù)據(jù)來自濟(jì)寧地區(qū)11個縣氣象站1970～2012年的資料，各界線持續(xù)日數(shù)、初日、終日數(shù)據(jù)分別來自1971～2000年及1981～2010年新舊30年整編資料。采用最小二乘法擬合一元線性方程y=at+b（a、b為回歸系數(shù)，y為氣象要素，t為時間），其斜率（a）表示氣象要素變化傾向率，a值的符號正或負(fù)反映趨勢上升或下降[2～6]。
2 氣溫、積溫變化與分析
2.1 年平均氣溫
如圖1所示，濟(jì)寧1970～2012年43年平均氣溫為14.1℃，整體呈階段性上升趨勢，增溫速率為0.30℃/10a，此增幅大于全國平均增幅0.22℃/10a和華北平原增幅0.25℃/10a[2]，低于山東增幅0.359℃/10a[3]，變暖趨勢十分明顯。近43年來大體可以分為兩個階段，1970～1993年為偏冷階段，這個階段年平均氣溫為13.6℃，比多年平均值低0.5℃/a；1994～2012年為偏暖階段，此階段年平均值為14.5℃/a，高于多年平均值0.4℃，除1996年、2003年和2011年低于多年平均值以外，其它各年均高于多年平均值。濟(jì)寧地區(qū)氣溫在地域上的分布為南部、中部高于北部，各臺站近43年年平均氣溫變化線性傾向率均為正值，其中72.7%的臺站通過了0.05水平的顯著性檢驗(yàn)?？梢姖?jì)寧地區(qū)近43年升溫明顯。
2.2 ≥0℃ 活動積溫
2.2.1 全年≥0℃ 活動積溫 ≥0℃活動積溫的持續(xù)期代表一個地方廣義的可能生長期或生長季。日平均氣溫穩(wěn)定通過0℃ 的初日，表示冬季已過，土壤解凍，草木萌發(fā)；田間作業(yè)開始，冬小麥返青扎根。秋季0℃ 終期標(biāo)志著草木休眠，土壤凍結(jié)，冬小麥停止生長，田間作業(yè)停止。濟(jì)寧地區(qū)全年≥0℃ 活動積溫為5 222.1℃·d，增溫速率為86.7℃·d/10a，上升趨勢十分明顯（P<0.05）。1970～1996年是熱量資源較貧乏階段，平均值為5 126.1℃·d，比多年平均值少96.0℃·d，1997～2012年為熱量資源豐富階段，雖然2011年≥0℃的活動積溫值僅為4 723.3℃·d，較常年值少了498.8℃·d，但此階段仍比多年平均值多137.9℃·d，熱量資源十分豐富（圖2）?！?℃的活動積溫各臺站線性傾向率顯示，雖然濟(jì)寧地區(qū)全部臺站≥0℃的活動積溫線性傾向率均為正值，但僅南部和中部其中4個縣通過了0.05和0.01水平的顯著性檢驗(yàn)，占到36.4%，而大多數(shù)臺站未通過0.05水平的顯著性檢驗(yàn)，表明近幾十年來濟(jì)寧地區(qū)≥0℃的活動積溫雖然呈上升趨勢，但熱量貢獻(xiàn)值主要集中在微山、濟(jì)寧、曲阜、金鄉(xiāng)4個縣市（表1）。
2.2.2 越冬前≥0℃ 活動積溫 濟(jì)寧冬小麥種植時間一般為10月上旬，越冬期一般為12月13日。統(tǒng)計(jì)此段資料分析顯示，1970～2012年冬前積溫呈明顯偏高趨勢，冬前積溫最高值出現(xiàn)在2010年，達(dá)到886.2℃，積溫最低值為591.2℃，出現(xiàn)在1981年。冬前超過800℃和700℃的年份也在逐漸增多，超過800℃冬前積溫異常年份，1970～1989年未出現(xiàn)，1990～2009年出現(xiàn)了4次，2010～2012年3年間出現(xiàn)了2次；積溫超過700℃的年份也從1970～1989年的60%增加1990～2009年的90%，2010～2012年3年均超過700℃，說明冬前氣候變暖趨勢越來越明顯。
2.3 ≥10℃的活動積溫
10℃以上積溫可評價熱量資源對喜溫作物的滿足程度。日平均氣溫穩(wěn)定通過10℃的初日通常作為喜溫作物開始播種和生長的臨界溫度。秋季10℃終日為喜溫作物停止生長期。圖3顯示，濟(jì)寧地區(qū)日平均氣溫≥10℃的活動積溫為4 777.2℃·d，增溫速率為77.4℃·d/10a，上升趨勢明顯（P<0.05），大致可分為兩個階段。1970～1996年為≥10℃的活動積溫?zé)崃科匐A段，平均積溫為4 694.0℃·d，比多年平均值偏少83.2℃·d；1997～2012年為≥10℃的活動積溫?zé)崃科嚯A段，平均積溫為4 897.4℃·d，較多年平均值偏多120.2℃·d。≥10℃的活動積溫各地線性傾向率的變化規(guī)律，與年≥0℃的活動積溫線性傾向率隨地域的變化規(guī)律一致。全部臺站≥10℃的活動積溫線性傾向率均為正值，但僅微山、濟(jì)寧、曲阜3地通過0.05和0.01水平的顯著性檢驗(yàn)，占27.3%，表明近幾十年來濟(jì)寧地區(qū)熱量貢獻(xiàn)值主要集中在微山、濟(jì)寧、曲阜3地（表1）。
2.4 <0℃負(fù)積溫
日平均氣溫<0℃負(fù)積溫是評價作物越冬條件的綜合溫度指標(biāo)。濟(jì)寧地區(qū)1970～2012年<0℃負(fù)積溫絕對值為99.9℃·d，增溫速率為14.1℃·d/10a。但1970～2003年<0℃負(fù)積溫絕對值呈增加趨勢，增溫速率為2.8℃·d/a，增溫效果明顯，通過0.05水平的顯著性檢驗(yàn)；2004～2012年<0℃負(fù)積溫絕對值又呈下降趨勢，下降速率約為2.9℃·d/a，未通過0.05水平的顯著性檢驗(yàn)（圖4）。各地傾斜率均呈正值，上升最明顯的地區(qū)為微山和泗水，分別達(dá)22℃·d/10a和20℃·d/10a，增溫趨勢較小地區(qū)為金鄉(xiāng)、嘉祥、梁山，分別為7.0、7.6、9.8℃·d/10a，其它各地均在11.7～19.9℃·d/10a（表1）。
2.5 各界線溫度持續(xù)的日數(shù)及初、終日
通過對1971～2000年及1981～2010年新舊30年資料對比統(tǒng)計(jì)，≥0℃、≥10℃持續(xù)的日數(shù)在1971～2000年平均分別為302.4天及215.2天，穩(wěn)定通過≥0℃、≥10℃的日期為2月14日、4月3日，終止≥0℃、≥10℃的日期為12月12日和11月3日；而1981～2010年持續(xù)的日數(shù)分別達(dá)到了306.9天及218.4天，較1971～2000年分別增加4.5天和3.2天，穩(wěn)定通過≥0℃、≥10℃的日期為2月 11日、4月1日，較1971～2000年分別提前了3天和2天，終止≥0℃、≥10℃的日期為12月14日和11月4日，較1971～2000年偏晚2天和1天。各站≥0℃、≥10℃持續(xù)日數(shù)的增加主要是穩(wěn)定通過各界線的初日的提前，其中鄒城和曲阜高于平均值1～2天，為各界線初日提前最明顯的地方。endprint
3 氣候變暖對小麥—玉米作物系統(tǒng)的影響
濟(jì)寧最典型的種植模式為冬小麥—夏玉米一年兩熟制，以半冬性小麥品種和中早熟玉米品種配置組合為主。傳統(tǒng)的播種期和收獲時間，一般為小麥10月1日～次年6月7日，夏玉米套種為5月21日～9月6日。并據(jù)此計(jì)算作物生育期積溫，分析氣候變暖對作物生產(chǎn)的影響。
按照傳統(tǒng)的播種、收獲期計(jì)算，基準(zhǔn)時段的冬小麥和夏玉米的積溫分別為2 401.6℃（≥0℃）和2 799.7℃（≥10℃），受氣候變暖影響近期（2000～2012年）的生長季積溫分別增加到2 525.5℃和2 819.4℃。
3.1 氣候變暖對冬小麥播期的影響
冬前≥0℃積溫的偏高和異常偏高年份幾率的增加，加之耕作水平和優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種廣泛的應(yīng)用，使得冬前旺長年份增加、旺長程度呈加重趨勢。據(jù)1970～2008年濟(jì)寧市冬小麥發(fā)育期觀測資料顯示，1970～1979年發(fā)生過1年冬前旺長，1980～1989年先后有6 年發(fā)生過不同程度旺長，1990～1999年先后有6年發(fā)生過不同程度旺長，2000～2008年先后有4年發(fā)生過不同程度旺長。按傳統(tǒng)的播種期，小麥冬前（10月1日至12月12日）≥0℃積溫可達(dá)744℃，一般冬小麥冬前適宜積溫為（550±50）℃，小麥植株可達(dá)5～6葉齡的壯苗標(biāo)準(zhǔn)，顯然傳統(tǒng)播期已明顯超過適宜積溫范圍，易造成冬前旺長和冬春凍害死苗。從表2各界線積溫出現(xiàn)的日期可以看出，即使推遲至10月8日前后，各年份冬小麥生長季的積溫仍能得到滿足。
3.2 氣候變暖對夏玉米種植方式和播期的影響
為了充分利用積溫，麥?zhǔn)涨疤追N玉米在當(dāng)?shù)睾荛L時間為主要的種植模式，套種時間一般為5月21日至6月10日，收獲期為9月6日前后。但隨著≥10℃積溫的增多和生產(chǎn)力水平的不斷提高，此種種植模式已無法滿足生產(chǎn)水平提高和機(jī)械化作業(yè)的要求，另外因其很難保證玉米的密度和整齊度而成為玉米產(chǎn)量水平進(jìn)一步提高的主要障礙之一，同時夏玉米過早成熟收獲，亦造成農(nóng)閑期積溫浪費(fèi)愈來愈多。徐成忠等[8]曾對夏玉米不同收獲期進(jìn)行過試驗(yàn)，結(jié)果顯示從9月6日開始收獲，至9月27日完全成熟收獲，隨著收獲時間的推遲千粒重持續(xù)在增加。由表2看出夏玉米推遲至6月10日～15日直播均能滿足所需熱量資源。因此由套種改為直播，是獲得高產(chǎn)的有效途徑之一。
4 結(jié)論
通過以上分析發(fā)現(xiàn)濟(jì)寧近43年作物生長季年平均氣溫整體呈階段性上升趨勢，增溫速率為0.30℃/10a，≥0℃活動積溫為5 222.1℃·d，增加速率為86.7℃·d/10a，≥10℃的積溫為4 777.2℃·d，增溫速率為77.4℃·d/10a，<0℃負(fù)積溫絕對值為99.1℃·d，增溫速率為14.1℃·d/10a。1981～2010年≥0℃、≥10℃持續(xù)的日數(shù)分別較1971～2000年增加4.5天和3.2天，穩(wěn)定通過≥0℃、≥10℃初日提前了3天和2天，≥0℃、≥10℃的終日分別晚2天和1天。濟(jì)寧適于作物生長的有效積溫增加，農(nóng)作物的有效生長期延長，農(nóng)業(yè)熱量資源條件改善。同時由于有效積溫的增加，冬小麥—夏玉米作物系統(tǒng)受到顯著影響，其中冬前生長積溫增加導(dǎo)致傳統(tǒng)播期的冬小麥冬前旺長，影響小麥的正常生長發(fā)育，因此冬小麥播種期必須推遲以適應(yīng)氣候變暖帶來的不利影響。對于夏玉米來說，由于熱量的增加和冬小麥播期的推后，改變了原有套種種植模式，播種期亦可以推遲至小麥?zhǔn)斋@后直播。
農(nóng)業(yè)是受氣候變化影響最直接的產(chǎn)業(yè)，在氣候變暖的大背景下，極端氣候事件頻發(fā)，災(zāi)害性事件頻度和強(qiáng)度的增加，都對農(nóng)業(yè)產(chǎn)生了巨大影響。本研究只是初步探討了區(qū)域內(nèi)熱量資源常態(tài)的變化規(guī)律對農(nóng)業(yè)播種及收獲期的影響，還應(yīng)加強(qiáng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不斷根據(jù)氣候變化特征和作物響應(yīng)機(jī)理適時調(diào)整生產(chǎn)方式的研究，以保證作物的安全生長，達(dá)到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的目的。
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