黑龍江省近50 a 農業界限溫度變化特征分析

李 瑤，于宗辰，高璐迪，李浩然，許佳琦，孫千然，孫彥坤

（東北農業大學資源與環境學院，黑龍江 哈爾濱150030）

1 引言

溫度與農業生產的關系非常密切， 直接影響作物的分布、生長和產量；溫度同時影響作物的發育速度， 從而影響作物全生育期的長短及各發育期出現的早晚；溫度還影響作物病蟲害的產生和發展。 農業界限溫度是具有普遍意義的， 春季日平均溫度穩定通過0 ℃,土壤開始解凍,標志著農業生產的開始-農耕期。 穩定通過10 ℃后,喜溫作物開始生長，喜涼作物進入積極生長期。 研究農業界限溫度為合理安排農業生產季節、充分利用熱量資源、提高土地利用效率提供科學依據。 積溫是重要的氣候資源，積溫的多少不僅影響作物生長發育、 產量和質量以及作物本身全部生命過程， 而且也影響作物的分布界限種植制度和栽培方式。

本文選用黑龍江省典型地區 （哈爾濱、 齊齊哈爾、佳木斯、牡丹江、伊春、漠河）1961-2010年的日平均氣溫數據，通過5 d 滑動平均法，計算各地區穩定通過0 ℃、10 ℃農業界限溫度的起止日期持續日數、積溫的年際變化、年代際變化，分析各指標近50 a 的變化規律， 以增進對該地區農業氣候條件變化的了解，從而為農耕生產提供氣象條件參考依據。

2 研究區域概況

黑龍江省位于歐亞大陸東部、太平洋西岸、中國最東北部， 氣候為溫帶大陸性季風氣候。 從1961-1990年30 a 的平均狀況看， 全省年平均氣溫多在-5-5 ℃之間，由南向北降低，大致以嫩江、伊春一線為0 ℃等值線。

3 資料與方法

3.1 資料來源

本文所采用的氣溫資料為哈爾濱、齊齊哈爾、佳木斯、牡丹江、伊春、漠河共6 個氣象站點1961-2010年的日平均氣溫數據。 為了計算方便，依據經驗把3月1日定為第一天， 則3月2日為第二天。 以此類推。

由于哈爾濱、齊齊哈爾、佳木斯、牡丹江、伊春和漠河六個城市依此分布在黑龍江省的南、西、東、東南、東北、北六個方位，囊括了黑龍江省大部分的氣候情況， 所以可以用這六個站點的數據來概括整個省份的農業界限溫度變化的情況。

3.2 分析方法

5 d 滑動平均法是一個求算界限溫度起止日期、持續日數和活動積溫的客觀方法， 減少了主觀的影響。 起止日期的確定方法是從春季第一次出現高于某界限溫度之日起，向前推動4 d，按日序依次計算出每連續5 d 的平均溫度，并從其中選出第一個在某日后不再出現平均氣溫低于該界限溫度的連續5 d，從這個連續5 d 中挑出第一個日平均氣溫大于該界限溫度的日期，此日即為起始日期（又稱初日）。 終止日期的確定方法是從秋季第一次出現低于某界溫度之日起，向前推動4 d，按日序依次計算出每連續5 d的平均溫度， 并從其中選出第一個出現小于該界限溫度的連續5 d 的上一個連續5 d， 從此連續5 d 中挑出最后一個日平均氣溫大于該界限溫度的日期，此日即為終止日期（又稱終日）。 持續日數是穩定通過某界限溫度起止日期之間的天數之和。 活動積溫是把起止日期之間各天的日平均溫度累加之和。

把統計得到的黑龍江省各地區穩定通過0 ℃和10 ℃積溫和持續日數資料作為研究對象,計算各地區研究對象不同氣候期和近50 a 的算術平均值, 對各研究對象進行線性和多項式趨勢分析,采用相關統計分析方法，以探討黑龍江省農業界限溫度變化趨勢。

4 結果與分析

4.1 農業界限溫度的起止日期變化特征分析

4.1.1 穩定通過≥0 ℃起止日期變化特征分析

根據黑龍江省6 個城市50 a 的日平均氣溫數據，利用5 d 滑動平均法求算出穩定通過≥0 ℃的起始日期和終止日期。

黑龍江省農業界限溫度≥0 ℃的起始日期有提前趨勢，最大值為46 即4月15日，最小值為18 即3月18日，平均值為35 即4月4日，平均每10 a 提前1.9 d。 各區域與全省整體變化趨勢一致，都呈提前趨勢，但各區域提前的時間存有差異。 其中變化最大的是南部地區，平均每10 a 減少2.3 d，變化最小的是北部地區，平均每10 a 減少1.1 d。黑龍江省≥0 ℃終止日期的總體趨勢為推遲， 最大值為249 即11月4日，最小值為228 即10月14日，平均值為239 即10月25日，平均每10 a 推遲1.2 d(表1)。各區域與全省的變化趨勢是一致的，都呈推遲趨勢。 其中推遲時間最長的是北部地區，平均每10 a 推遲1.6 d，最短的地區在南部地區，平均每10 a 推遲0.9 d。

表1 穩定通過≥0 ℃起止日期變化特征分析

4.1.2 穩定通過≥10 ℃起止日期變化特征分析

根據黑龍江省6 個城市50 a 的日平均氣溫數據，利用5 d 滑動平均法算出穩定通過≥0 ℃的起始日期和終止日期。 黑龍江省≥10 ℃初日的總體趨勢為提前，波動范圍較大，最大值為87 即5月26日，最小值為60 即4月29日， 平均值為71 即5月10日，平均每10 a 提前1.3 d。 各區域與全省變化趨勢一致，都呈提前趨勢。 變化最大的是西部地區，平均每10 a 提前1.8 d，變化最小的東部地區平均每10 a提前0.6 d。 黑龍江省≥10 ℃終日的總體趨勢為推遲， 最大值為215 即10月1日， 最小值為199 即9月15日，平均值為207 即9月23日，平均每10 a 推遲0.6 d，推遲趨勢不明顯(表2)。 除最北區域呈提前趨勢（平均每10 a 提前0.9 d）外，其余區域均與整體變化趨勢一致，東南部地區推遲最多，平均每10 a 推遲1.4 d。

表2 穩定通過≥10 ℃起止日期變化特征分析

4.2 穩定通過農業界限溫度的積溫與持續日數分析

4.2.1 穩定通過≥0 ℃積溫與持續日數分析

黑龍江省穩定通過≥0 ℃積溫的歷年平均值為2 961.7 ℃，呈遞增趨勢，傾向率為39.0 ℃/10a。 多項式趨勢分析表明， 近50 a 黑龍江省穩定通過≥0 ℃年積溫呈上升趨勢； 20 世紀60年代初期小幅度波動向下后， 在60年代中期開始一致保持著明顯增幅。1961-1990年（第一個30 a）、1971-2000年（第二個30 a）、1981-2010年 （最近30 a） 黑龍江省穩定通過≥0 ℃歷年平均積溫分別為2 839.5、2 941.1 和3 016.1 ℃，呈遞增趨勢，其傾向率分別為29.1、75.1 和85.7 ℃/10a， 表明黑龍江省穩定通過≥0 ℃積溫一直呈現遞增趨勢， 但和后兩個30 a 相比， 第1 個30 a增勢較緩。 1961-2010年黑龍江省穩定通過≥0 ℃持續日數歷年平均為204 d，呈遞增趨勢，傾向率為3.1 d/10a。 多項式趨勢分析表明，近50 a 黑龍江省穩定通過≥0 ℃年持續日數呈波動上升態勢，60年代初期-中期小幅波動向上，60年代中期-70年代中期小幅波動向下，之后一直小幅度震蕩遞增，21 世紀以來又向下波動，2008年持續日數達到峰值。 第1 個、第2 個和最近30 a 黑龍江省穩定通過≥0 ℃持續日數分別是200.7、203.5 和207.7 d(表3)，傾向率分別為3.1、4.7 和2.8 d/10a， 表明黑龍江省穩定通過≥0 ℃持續日數呈先急后緩趨勢。

表3 穩定通過≥0 ℃積溫與持續日數特征分析

4.2.2 穩定通過≥10 ℃積溫與持續日數

黑龍江省穩定通過≥10 ℃積溫的歷年平均值為2 515.3 ℃，呈遞增趨勢，傾向率為37.4 ℃/10a。 多項式趨勢分析表明， 近50 a 黑龍江省穩定通過≥0 ℃年積溫呈上升趨勢；60年代初期-中期波動向下，60年代中期-70年代末期波動向上且振幅較大，80年代初期往后一直是震蕩向上的態勢，但幅度不大。 第1 個、 第2 個和最近30 a 黑龍江省穩定通過≥10 ℃歷年平均積溫分別為2 455.8、2 501.0 和2 573.7 ℃，呈遞增趨勢， 其傾向率分別為43.9、73.1 和75.1 ℃/10a， 表明黑龍江省穩定通過≥0 ℃積溫一直呈現遞增趨勢，但趨勢漸緩。 1961-2010年黑龍江省穩定通過≥10 ℃持續日數歷年平均為135 d， 傾向率為2.0 d/10a。 多項式趨勢分析表明，近50 a 黑龍江省穩定通過≥10 ℃年持續日數呈震蕩上升趨勢，60年代初期-中期波動向下幅度較大，60年代中期-80年代末期小幅震蕩向上， 之后一直到21 世紀初迅速向上，之后有向下波動趨勢。第1 個、第2 個和最近30 a 黑龍江省穩定通過≥10 ℃持續日數分別為133.1、134.6 和137.1 d，傾向率分別為0.8、2.8 和3.1 d/10a，表明黑龍江省穩定通過≥10 ℃持續日數增速加快，增幅減小(表4)。

表4 穩定通過≥10 ℃積溫與持續日數特征分析

5 結論

（1）黑龍江省≥0 ℃、10 ℃起始日期均呈提前趨勢，分別為平均每10 a 提前1.9、1.3 d。 ≥0 ℃、10 ℃終止日期均呈推遲趨勢，分別為每10 a 推遲1.2、0.6 d。全省≥0 ℃起始日期總的分布自北向南逐漸提前，≥0 ℃終止日期自南向北逐漸延長。 ≥10 ℃起始日期總的分布自東向西逐漸提前，自北向南逐漸延長；≥10 ℃終止日期趨勢不明顯。

（2）近50 a 來穩定通過≥0 ℃積溫歷年平均值為2 961.7 ℃，傾向率為39.0 ℃/10a，總體呈遞增趨勢。 近50 a 來穩定通過≥10 ℃積溫歷年平均值為2 515.3 ℃，傾向率為37.4 ℃/10a，呈遞增趨勢。

（3）穩定通過≥0 ℃持續日數歷年平均為204 d，傾向率為3.1 d/10a，呈遞增趨勢。穩定通過≥10 ℃持續日數歷年平均為135 d，傾向率為2.0 d/10a，呈遞增趨勢。

（4）從穩定通過≥0 ℃積溫和持續日數與穩定通過≥10 ℃積溫和持續日數比較上看， 前者的遞增趨勢更為明顯，≥0 ℃的積溫比≥10 ℃高1.6 ℃/10a，≥0 ℃持續日數比≥10 ℃高1.1 d /10a。

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