遼寧西朝陽(yáng)地區(qū)玉米生長(zhǎng)季耕作層地溫變化趨勢(shì)分析

張富榮　張黎　劉志鵬

摘要：利用氣候傾向率、距平分析、基準(zhǔn)年等統(tǒng)計(jì)方法，分析遼寧西朝陽(yáng)地區(qū)近60年玉米生長(zhǎng)季耕層地溫變化特征。結(jié)果表明，遼寧西朝陽(yáng)地區(qū)近60年玉米生長(zhǎng)季耕層地溫呈上升趨勢(shì)，氣候傾向率0.206 ℃/10 年。玉米生長(zhǎng)季耕層地溫不同基準(zhǔn)年間變化明顯不同，第Ⅲ基準(zhǔn)年上升趨勢(shì)最明顯，氣候傾向率為0.642 ℃/10年。

關(guān)鍵詞：朝陽(yáng)地區(qū)；玉米生長(zhǎng)季；耕層地溫；變化特征

中圖分類(lèi)號(hào)：S162.3；S161.2+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2017）18-3447-02

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.18.014

Abstract： Based on the climatic tendency， anomaly analysis and base year， the change features of ground temperature in the growing season of maize in Chaoyang region of western Liaoning were analyzed. The results showed that the ground temperature of the plow layer in Chaoyang region of western Liaoning increased during the last 60 years， and the climatic tendency was 0.206 ℃/10 a. The change trend of ground temperature in different growing years was significantly different from that in base year， and the trend of the third year was the most obvious. The climatic tendency was 0.642 ℃/10 a.

Key words： Chaoyang region； corn growing season； topsoil geothermal； change features

在全球變暖的氣候背景下，隨著氣溫的升高，耕作層土壤溫度也隨之變化[1，2]。地溫的變化在不同區(qū)域之間存在顯著差異[3，4]。淺層不同深度年平均地溫呈升溫趨勢(shì)，并與氣溫、降水量等密切相關(guān)[5]。作物的根系生長(zhǎng)在土壤中，土壤耕作層溫度的高低對(duì)作物生長(zhǎng)的影響比氣溫更加直觀[6]。王春玲等[7]研究指出鄭州地區(qū)0～20 cm地溫呈持續(xù)升高趨勢(shì)，且與冬小麥產(chǎn)量呈正相關(guān)。因此，研究不同時(shí)間尺度上土壤溫度變化特征，有助于揭示土壤溫度對(duì)作物生長(zhǎng)的影響[8]，對(duì)區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要指導(dǎo)意義。遼寧西朝陽(yáng)地區(qū)大田主栽作物為玉米，2014年玉米播種面積達(dá)32.9萬(wàn)hm2，占糧食作物播種面積的82%，玉米產(chǎn)量直接決定全區(qū)糧食產(chǎn)量。采用近60年耕層地溫資料，研究遼寧西朝陽(yáng)地區(qū)玉米生長(zhǎng)季耕作層溫度變化特征，為玉米生產(chǎn)適應(yīng)氣候變化及豐產(chǎn)增收提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來(lái)源

氣象資料來(lái)源于朝陽(yáng)市氣象局資料室，選取朝陽(yáng)地區(qū)典型代表站朝陽(yáng)站耕作層（深度5、10、20 cm）地溫資料。玉米生長(zhǎng)季選取4～10月。

1.2 分析方法

1.2.1 氣候傾向率[9] 氣候傾向率可反映氣候要素變化趨勢(shì)，由一元線(xiàn)性方程y（t）=a0+a1t，dy（t）/dt=a1獲得，a1·10為氣候傾向率，方程中的系數(shù)用最小二乘法確定，y為氣象要素，t為年序列號(hào)（t=1952，1953，

1954，…，2010年）。

1.2.2 基準(zhǔn)年 按照30年時(shí)間尺度，以年代為單位滑動(dòng)。第Ⅰ基準(zhǔn)年1952～1980年（因觀測(cè)資料從1952年開(kāi)始，故第Ⅰ基準(zhǔn)年取29年），第Ⅱ基準(zhǔn)年1961～1990年，第Ⅲ基準(zhǔn)年1971～2000年，第Ⅳ基準(zhǔn)年1981～2010年。

1.2.3 統(tǒng)計(jì)分析 應(yīng)用Excel程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米生長(zhǎng)季耕作層溫度變化特征

朝陽(yáng)地區(qū)玉米生長(zhǎng)季（4～10月）耕作層溫度5、10、20 cm的歷年平均值分別為19.6、19.2、18.8 ℃，耕作層（5～20 cm）平均溫度為19.2 ℃，最高值出現(xiàn)在2004和2009年，為20.7 ℃，最低值出現(xiàn)在1974年，為17.5 ℃，極差為3.2 ℃。

由圖1可見(jiàn)，玉米生長(zhǎng)季耕作層溫度歷年變化呈明顯上升趨勢(shì)，氣候傾向率為0.206 ℃/10年，每10年升高0.206 ℃。序列相關(guān)系數(shù)為0.453 4（P<0.01），達(dá)到極顯著水平。截至21世紀(jì)10年代，玉米生長(zhǎng)季耕作層溫度升高約1.2 ℃。

2.2 不同基準(zhǔn)年耕作層溫度變化特征

不同基準(zhǔn)年耕作層溫度氣候傾向率變化結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可知，不同基準(zhǔn)年玉米生長(zhǎng)季耕作層溫度均存在升高趨勢(shì)。第Ⅲ基準(zhǔn)年呈極顯著升高趨勢(shì)，為4個(gè)基準(zhǔn)年升溫幅度最大時(shí)段，每10年平均升高0.642 ℃；第Ⅳ基準(zhǔn)年呈顯著升高趨勢(shì)，每10年平均升高0.336 ℃。第Ⅰ、第Ⅱ基準(zhǔn)年耕作層溫度有微弱升高趨勢(shì)，每10年平均升高0.135～0.174 ℃。

2.3 耕作層溫度變化影響分析

2.3.1 玉米種植面積的變化 在耕作層地溫逐年升高，玉米生長(zhǎng)季熱量條件增加的氣候變化狀態(tài)下，玉米播種面積呈逐年擴(kuò)大的趨勢(shì)[10]。20世紀(jì)50年代遼寧西朝陽(yáng)地區(qū)玉米播種面積僅為2.5萬(wàn)hm2，只占糧食作物面積的5%；到2012年玉米播種面積已達(dá)29.4萬(wàn)hm2，占糧食作物面積的77%；50年代玉米總產(chǎn)為4.2萬(wàn)t，占糧食作物總產(chǎn)的8%，2012年玉米總產(chǎn)為25.5萬(wàn)t，占糧食作物總產(chǎn)的85%。如今玉米已成為遼寧西朝陽(yáng)地區(qū)最主要的大田農(nóng)作物。endprint

2.3.2 玉米種植品種的變化 第Ⅱ基準(zhǔn)年（1961～1990年）以前，耕作層溫度呈現(xiàn)微弱升高趨勢(shì)，玉米栽培面積也較小，且在北部（約占全區(qū)總面積的 1/2）只能栽培生育期在130 d以?xún)?nèi)的早熟或中熟品種，產(chǎn)量水平較低。第Ⅲ基準(zhǔn)年（1971～2000年）后，耕作層溫度顯著升高，遼寧西朝陽(yáng)地區(qū)（特別是北部地區(qū)）的玉米生長(zhǎng)季熱量條件大幅度提高，高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的中、晚熟玉米品種種植范圍逐步擴(kuò)大北移，使得玉米播種面積和產(chǎn)量穩(wěn)步增加。

2.3.3 玉米栽培方式的變化 玉米生長(zhǎng)季耕作層溫度升高，使得春季適宜大田玉米播種的臨界溫度日期提前，玉米不同熟型品種的適播起始時(shí)間相應(yīng)提前，相對(duì)增加了玉米生育期時(shí)間，降低了秋季霜凍危害幾率。此外朝陽(yáng)地區(qū)春播期降水少，容易發(fā)生春旱[11，12]，耕作層溫度的升高，使得大田玉米適時(shí)早播概率增加，能夠充分利用封凍前土壤墑情，提高出苗速率，保障苗全苗壯。

3 小結(jié)與討論

1）朝陽(yáng)地區(qū)近60年玉米生長(zhǎng)季耕層地溫呈上升趨勢(shì)，氣候傾向率為0.206 ℃/10年。玉米生長(zhǎng)季耕層地溫不同基準(zhǔn)年上升的幅度差異較大。第Ⅲ基準(zhǔn)年上升趨勢(shì)最明顯，氣候傾向率為0.642 ℃/10年；第Ⅰ、第Ⅱ基準(zhǔn)年耕作層溫度有微弱升高趨勢(shì)。第Ⅳ基準(zhǔn)年呈顯著升高趨勢(shì)，每10年平均升高0.336 ℃。

2）玉米耕作層溫度的升高可以擴(kuò)大中晚熟玉米的播種面積，由于生長(zhǎng)季的相對(duì)延長(zhǎng)，使得高產(chǎn)高效玉米種植面積增加，提高了玉米單產(chǎn)。玉米生長(zhǎng)季耕作層溫度升高有利于玉米根系生長(zhǎng)和充分吸收深層養(yǎng)分、水分，增加玉米干物質(zhì)積累[13，14]，還可使玉米適時(shí)早播以及有效避免秋霜的危害[15]。

3）玉米生長(zhǎng)季耕作層溫度的升高也帶來(lái)一定的負(fù)面影響[16]。耕作層溫度升高使得土壤水分蒸發(fā)增加，加速了地表水資源的蒸發(fā)支出，使玉米生長(zhǎng)季可能面臨高溫?zé)岷蚝禐?zāi)加劇的不利影響。耕作層溫度的升高還給病菌、蟲(chóng)卵越冬提供了較好的條件，增加了其繁衍速度及對(duì)玉米的威脅。

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