近35年六安地區農業界限溫度變化特征分析

曹 強，伍 瓊，李 陶

(1.安徽省六安市氣象局，安徽六安 237011；2.安徽省氣象局，安徽合肥 230061)

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近35年六安地區農業界限溫度變化特征分析

曹 強1，伍 瓊2，李 陶1

(1.安徽省六安市氣象局，安徽六安 237011；2.安徽省氣象局，安徽合肥 230061)

利用安徽省六安地區6個縣市氣象觀測站1981～2015年的逐日平均氣溫資料，采用線性趨勢分析、M-K非參數突變分析等方法對穩定通過10、20 ℃初終日期、持續日數和積溫的變化特征進行了分析。結果表明，近35年來六安地區穩定通過10和20 ℃的初日均呈提前趨勢，初始日期在全市范圍內提前幅度分別為2.2和3.1 d/10 a，氣候突變點均出現在1997年；終止日期呈推遲趨勢，推遲幅度分別為1.4和0.9 d/10 a，不存在顯著的氣候突變點。穩定通過10和20 ℃的持續日數均呈遞增趨勢，平均增幅分別為3.6和4.0 d/10 a，氣候突變點分別出現在1997、1994年。穩定通過10和20 ℃的積溫均呈遞增趨勢，平均增幅分別為126.7和116.0(℃·d)/10 a，氣候突變點均出現在1994年。

界限溫度；積溫；變化特征；六安地區

農業界限溫度是評價一個地區熱量條件的重要指標，對農業生產具有重要意義[1]。10 ℃是春季喜溫作物(如水稻)播后出苗開始正常生長、喜涼作物(如小麥)開始迅速生長的界限溫度；20 ℃是水稻等喜溫作物安全抽穗、開花的界限溫度[2-3]。因此，不同界限溫度的初終日期、持續日數及積溫可用以分析一個地區不同類型作物的可能生長期、可供利用的熱量資源及對農業生產的影響。郭芬芬等[4]研究1961～2013年我國農業界限溫度的時空變化特征表明，1961～2013年我國農業界限溫度初日提前、終日延后、持續日數增加、積溫增加，變化幅度與緯度、地理等要素密切相關。目前，專家學者對全國范圍內農業界限溫度的變化特征已開展了許多研究[5-9]，但隨著近些年氣候變暖加劇，加之精細化氣象為農服務的需求，此項研究需進一步深入開展。為此，筆者選用六安地區6個縣市國家氣象觀測站的氣候資料，統計分析近35年來穩定通過10和20 ℃的初終日期、持續日數及積溫的變化趨勢，為評價六安地區農作物生長期的熱量條件、農業氣候資源的評價與區劃，以及調整優化農業種植結構提供理論依據。

1　資料與方法

1.1資料來源資料采用1981～2015年六安、霍邱、壽縣、金寨、霍山和舒城6個縣市國家氣象觀測站(圖1)的逐日平均氣溫資料。穩定通過界限溫度的初終日期采用5日滑動平均法來確定[10]，初日到終日的天數即為穩定通過界限溫度的持續日數，從初日到終日的逐日平均氣溫總和即為穩定通過該界限溫度的積溫。

圖1　六安地區氣象站點分布Fig.1　Distribution of meteorological stations in Lu’an City

1.2分析方法把統計得到的六安地區6個氣象觀測站穩定通過10和20 ℃初終日期、持續日數和積溫資料作為研究對象，計算各站研究對象近35年的算術平均值。將1月1日記為1，1月2日記為2，…，以此方法建立1981～2015年初終日期序列。采用EXCEL軟件對各研究對象進行線性和多項式趨勢分析，采用M-K非參數檢驗法進行突變分析，從而得出近35年六安地區農業界限溫度的變化特征。

2　結果與分析

2.1穩定通過10、20 ℃初始日期從圖2可看出，1981～2015年六安地區穩定通過10、20 ℃的初始日期歷年平均分別為3月27日和5月17日，日期序列均呈下降趨勢，變化率分別為-2.2和-3.1 d/10 a。穩定通過10 ℃平均初始日期最早出現在3月7日(2002年)，最晚出現在4月16日(2010年)；穩定通過20 ℃平均初始日期最早出現在4月29日(2000年)，最晚出現在5月31日(1991年)。多項式濾波分析表明，近35年六安地區穩定通過10、20 ℃的初始日期均呈明顯震蕩提前趨勢變化，且震蕩趨勢較為一致，20世紀90年代初期和2012～2014年為峰值區，21世紀以來穩定通過10 ℃初始日期的震蕩幅度更加突出。

圖2　1981～2015年六安地區穩定通過10 ℃(a)和20 ℃(b)初始日期變化Fig.2　Annual changes in the beginning dates of ≥10(a)and ≥20 ℃(b)in Lu’an City from 1981 to 2015

M-K突變檢驗(圖3)發現，近35年六安地區穩定通過10、20 ℃初始日期的正序列曲線均通過α=0.05顯著水平的信度線。穩定通過10 ℃初始日期1981～1999年呈推遲趨勢，2000～2015年呈提前趨勢；穩定通過20 ℃初始日期1981～1988和1995～2015年均呈提前趨勢，1989～1994年呈推遲趨勢。穩定通過10、20 ℃初始日期的氣候突變點均出現在1997年。

注：2條虛直線分別表示α=0.05顯著水平的信度線(U=±1.96)。Note: The two imaginary straight lines stand for reliability lines at 0.05 level (U=±1.96). 圖3　1981～2015年六安地區穩定通過10 ℃(a)和20 ℃(b)初日M-K突變檢驗Fig.3　M-K mutation test results of the beginning dates of ≥10(a)and ≥20 ℃(b)in Lu’an City from 1981 to 2015

2.2穩定通過10、20 ℃終止日期由圖4可見，1981～2015年六安地區穩定通過10、20 ℃的終止日期歷年平均分別為11月13日和9月24日，日期序列均呈上升趨勢，變化率分別為1.4和0.9 d/10 a。穩定通過10 ℃平均終止日期最早出現在10月19日(1981年)，最晚出現在11月27日(2011年)；穩定通過20 ℃平均終止日期最早出現在9月7日(2006年)，最晚出現在10月6日(2007年)。多項式濾波分析表明，近35年六安地區穩定通過10、20 ℃的終止日期震蕩趨勢較為平穩，20世紀80年代中期、90年代末期和2012～2013年為穩定通過10 ℃峰值區，20世紀90年代初期為穩定通過20 ℃峰值區。

圖4　1981～2015年六安地區穩定通過10 ℃(a)和20 ℃(b)終止日期變化Fig.4　Annual changes in the ending dates of ≥10(a)and ≥20 ℃(b)in Lu’an City from 1981 to 2015

M-K突變檢驗(圖5)發現，穩定通過10、20 ℃終止日期的正序列曲線均未通過α=0.05顯著水平的信度線。穩定通過10 ℃終止日期除1986～1987年呈提前趨勢外，其余時段均呈推遲趨勢；穩定通過20 ℃終止日期1981～2015年均呈推遲趨勢。穩定通過10、20 ℃終止日期均未出現明顯的氣候突變點。

注：2條虛直線分別表示α=0.05顯著水平的信度線(U=±1.96)。Note: The two imaginary straight lines stand for reliability lines at 0.05 level (U=±1.96). 圖5　1981～2015年六安地區穩定通過10 ℃(a)和20 ℃(b)終日M-K突變檢驗Fig.5　M-K mutation test results of the ending dates of ≥10(a)and ≥20 ℃(b)in Lu’an City from 1981 to 2015

2.3穩定通過10、20 ℃持續日數由圖6可見，1981～2015年六安地區穩定通過10、20 ℃持續日數均呈增加趨勢，變化率分別為3.6和4.0 d/10 a。近35年六安地區穩定通過10 ℃持續日數平均為232 d，最多日數為255 d(2002年)，最少日數為200 d(1987年)；穩定通過20 ℃持續日數平均為132 d，最多日數為156 d(2007年)，最少日數為108 d(1984年)。多項式濾波分析表明，近35年六安地區穩定通過10、20 ℃持續日數均呈震蕩增加趨勢變化，且震蕩趨勢總體一致，21世紀初期為峰值區，21世紀以來穩定通過10、20 ℃持續日數的震蕩幅度均更加突出。

圖6　1981～2015年六安地區穩定通過10 ℃(a)和20 ℃(b)持續日數變化Fig.6　Annual changes in the continuous days of ≥10(a)and ≥20 ℃(b)in Lu’an City from 1981 to 2015

M-K突變檢驗(圖7)發現，六安地區穩定通過10、20 ℃持續日數的正序列曲線均通過α=0.05顯著水平的信度線。穩定通過10 ℃持續日數1987～1988和1992～1994年呈減少趨勢，在其余時段均呈增加趨勢；穩定通過20 ℃持續日數除1990～1993年呈減少趨勢外，其余時段均呈增加趨勢。穩定通過10、20 ℃持續日數的氣候突變點分別出現在1997、1994年。

注：2條虛直線分別表示α=0.05顯著水平的信度線(U=±1.96)。Note: The two imaginary straight lines stand for reliability lines at 0.05 level (U=±1.96). 圖7　1981～2015年六安地區穩定通過10 ℃(a)和20 ℃(b)持續日數M-K突變檢驗Fig.7　M-K mutation test results of the continuous days of ≥10(a)and ≥20 ℃(b)in Lu’an City from 1981 to 2015

2.4穩定通過10、20 ℃積溫由圖8可見，1981～2015年六安地區穩定通過10、20 ℃平均積溫均呈增加趨勢，變化率分別為126.7和116.0 (℃·d)/10 a。近35年穩定通過10 ℃積溫平均為5 049.1 ℃·d，最大值為5 538.6 ℃·d(2006年)，最小值為4 500.1 ℃·d(1987年)；穩定通過20 ℃積溫平均為3 361.4 ℃·d，最大值為3 968.3 ℃·d(2007年)，最小值為2 826.5 ℃·d(1984年)。多項式濾波分析表明，近35年六安地區穩定通過10、20 ℃積溫均呈明顯的震蕩增加趨勢變化，震蕩趨勢總體一致，21世紀初期為峰值區，且積溫與持續日數呈顯著的正相關變化。

圖8　1981～2015年六安地區穩定通過10 ℃(a)和20 ℃(b)積溫變化Fig.8　Annual changes in the accumulated temperature of ≥10(a)and ≥20 ℃(b)in Lu’an City from 1981 to 2015

M-K突變檢驗(圖9)發現，近35年六安地區穩定通過10、20 ℃積溫的正序列曲線均通過α=0.05顯著水平的信度線。穩定通過10 ℃積溫除1986～1989和1991～1993年呈減少趨勢外，其余時段均呈增加趨勢；穩定通過20 ℃持續日數除1990～1993年呈減少趨勢外，其余時段均呈增加趨勢。穩定通過10、20 ℃積溫的氣候突變點均出現在1994年。

注：2條虛直線分別表示α=0.05顯著水平的信度線(U=±1.96)。Note: The two imaginary straight lines stand for reliability lines at 0.05 level (U=±1.96). 圖9　1981～2015年六安地區穩定通過10 ℃(a)和20 ℃(b)積溫M-K突變檢驗Fig.9　M-K mutation test results of the accumulated temperature of ≥10(a)and ≥20 ℃(b)in Lu’an City from 1981 to 2015

3　結論與討論

(1)近35年來六安地區穩定通過10、20 ℃的初始日期均呈提前趨勢，變化率分別為-2.2和-3.1 d/10 a，平均初日分別出現在3月27日和5月17日；終止日期均呈推遲趨勢，變化率分別為1.4和0.9 d/10 a，平均終日分別出現在11月13日和9月24日。

(2)近35年來六安地區穩定通過10、20 ℃的持續日數均呈增加趨勢，變化率分別為3.6和4.0 d/10 a，持續日數平均值分別為232和132 d；穩定通過10、20 ℃的積溫均呈增加趨勢，變化率分別為126.7和116.0(℃·d)/10 a，積溫平均值分別為5 049.1和3 361.4 ℃·d。

(3)近35年來六安地區穩定通過10、20 ℃的初始日期、持續日數和積溫均在20世紀90年代發生顯著性突變，說明自20世紀90年代以來六安地區熱量資源顯著增加。熱量資源的顯著增加為熱量要求較高的農作物(如水稻)生產種植提供了有利條件，給農業產業結構調整和農民增收帶來新的機遇；另一方面，隨著熱量資源的增加，可能加深原本受熱量限制的病蟲害發生頻率和程度，此外，氣候變暖也將使極端天氣事件發生的強度和頻率隨之變化。

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Analysis of Changing Characteristics of Agricultural Boundary Temperature in Lu’an City during Recent 35 Years

CAO Qiang1, WU Qiong2, LI Tao1

(1. Lu’an Meteorological Bureau, Lu’an, Anhui 237011; 2. Anhui Meteorological Bureau, Hefei, Anhui 230061)

Based on the daily average temperature data from meteorological stations in 6 counties in Lu’an City during 1981-2015, changing characteristics of the beginning and ending dates, continuous days, and accumulated temperature of ≥10 and ≥20 ℃ were analyzed by using linear climate tendency analysis and M-K nonparametric mutation analysis. The results showed that in Lu’an City during recent 35 years, the beginning dates of ≥10 and ≥20 ℃ were 2.2 and 3.1 d/10 a earlier respectively, and their abrupt changes occurred in 1997; the ending dates were 1.4 and 0.9 d/10 a later respectively, but the ending dates had no significant abrupt change. The continuous days of ≥10 and ≥20 ℃ increased significantly by 3.6 and 4.0 d/10 a respectively, and the abrupt changes happened around 1997 and 1994 respectively. The accumulated temperature of ≥10 and ≥20 ℃ also increased significantly by 126.7 and 116.0 ℃/10 a respectively, and the abrupt changes appeared around 1994.

Boundary temperature; Accumulated temperature; Change characteristics; Lu’an City

曹強(1991- )，男，安徽界首人，助理工程師，從事農業氣象業務與研究工作。

2016-05-03

S 161.2

A

0517-6611(2016)19-218-04