1961—2019年青海湖南部地區≥0℃農業界限溫度變化特征

袁成鑫

(青海省氣象信息中心， 青海 西寧 810199)

近年來，隨著全球氣候變暖，氣候變化對農業生產的影響受到廣泛關注。而熱量資源作為農業生產的重要自然資源[1]，在一定程度上影響一個地區的農業生產。一個地區農業氣候資源的熱量指標主要包括不同界限溫度持續日數及其積溫等[2]。春季日平均氣溫穩定通過0℃的初日至秋季日平均氣溫穩定通過0℃的終日是農業界限溫度，是熱量資源的一種表達形式，其間≥0℃的活動積溫稱為年總積溫，是農牧業生產重要的熱量指標[3-5]。

氣候變化是全球研究熱點[6-8]，其不僅改變熱量資源等農業氣候資源的時空分布[9-11]，還改變農作物種植制度和作物布局，進而改變作物的生長發育、降低糧食作物產量和加重農業生產的脆弱性[12-14]。許多學者從不同角度對氣候變化背景下各界限溫度的變化趨勢和規律進行了研究。劉勤等[15-18]分別對黃河流域、青海湟水河流域、西藏及山西等省區近幾十年≥0℃和≥10℃初日、終日、持續日數和活動積溫變化的研究表明，≥0℃及≥10℃初日總體呈提前趨勢，終日呈推遲趨勢，持續日數呈延長趨勢，積溫呈增大趨勢。近年來，有關氣候變化對青海湖南部共和縣的研究已有諸多報道[19-21]，但少見針對農業氣候資源變化趨勢的研究報道。鑒于此，利用1961—2019年青海湖南部共和縣氣象局觀測的逐日氣象資料，借鑒前人的研究成果，系統分析近59 年共和縣日平均氣溫≥0℃初日、終日、持續日數和活動積溫的變化規律，以期為共和縣有效利用農業氣候資源及農作物品種的合理布局提供科學依據。

1資料與方法

1.1研究區概況

共和縣隸屬青海省海南藏族自治州，地處青藏高原東北角，北靠青海湖，南臨黃河，東以日月山與東部農業區為界，西與柴達木毗連，東西長221.5 km，南北寬155.4 km，總面積1.73×104km2。地形由西北向東南傾斜，平均海拔3 200 m，總人口13.6萬余人。全縣有可利用草場125.08萬hm2，擁有耕地資源3.13萬hm2，農作物總播種面積2.96萬hm2，其中，糧食作物播種面積1.70萬hm2，油料作物播種面積0.91萬hm2。

1.2資料

1961—2019年的逐日平均氣溫資料，來自青海湖南部共和縣氣象局。氣候要素的標準值取1981—2010年30 a的平均值。

1.3研究方法

1.3.1穩定通過≥0℃的初日、終日和持續日數的確定參照文獻[22]的方法采用5日滑動平均法確定各年日平均氣溫穩定通過≥0℃的起止日期，初日至終日的持續日數，及初日至終日≥0℃的活動積溫。

1.3.2穩定通過≥0℃的初日和終日出現日期轉換參照竺可楨等[23]的方法進行換算，以1月1日為起點，記為1，將日平均氣溫穩定通過≥0℃初日、終日出現日期轉換為距離1月1日的實際日數，即日平均氣溫穩定通過≥0℃初日和終日的時間序列。

1.3.3穩定通過≥0℃的初日、終日、持續日數和活動積溫的變化趨勢采用線性趨勢分析法[22]分析日平均氣溫穩定通過≥0℃初日、終日、持續日數和活動積溫的變化趨勢。該方法用氣象要素(z)的時間變化特征表示。采用累積距平及t檢驗等[24-25]檢測分析≥0℃初日、終日、持續日數和積溫的突變規律；≥0℃的初日、終日、持續日數及積溫的動態穩定程度可根據其變異系數大小確定，變異系數越大，說明波動性越強，即穩定性越差。

z(t)=a0+a1t

式中，t為年序，a0為常數項，a1線性趨勢項，a0和a1可用最小二乘法確定?？梢杂脇a1|的大小度量其演變程度，a1>0表示氣象要素z在計算時段內呈上升趨勢，反之則表示呈下降趨勢。將a1×10a稱為氣候傾向率，單位為℃/10a。用氣象要素z與年份t的相關系數檢驗顯著性。

1.4數據統計與分析

應用DPS 7.05和Excel 2003進行數據統計、分析及繪圖。

2結果與分析

2.1≥0℃初日的氣候變化趨勢及突變特征

由圖1和表1可見，1961—2019年共和縣≥0℃初日總體呈極顯著(R=0.503，a=0.001)提前趨勢，氣候傾向率為-2.65 d/10a，59 a提前15.6 d。共和縣穩定通過≥0℃初日歷年平均日序為76.7 d，即3月18日；最早為3月5日(2016年)，最晚為4月8日(1969年)，最晚與最早相差34 d，變異系數為11.5%，年際間變化幅度大。1961—2019年共和縣≥0℃初日序列的累積距平最大值出現在2000年，對1961—2000年和2001—2019年≥0℃初日的變化進行t檢驗結果表明，|t0|=4.165，通過a=0.001的信度水平檢驗。表明，近59年共和縣≥0℃初日于2000年已發生突變性提前，突變后(2001—2019年)較突變前(1961—2000年)共和縣≥0℃初日平均提前9.0 d。

表1 共和縣≥0℃初日、終日、持續日數、積溫突變點的信度檢驗及突變前后差值

2.2≥0℃終日的氣候變化趨勢及突變特征

由圖2可見，1961—2019年共和縣≥0℃終日總體呈極顯著(R=0.536，a=0.001)推遲趨勢，氣候傾向率為2.19 d/10a，59 a推遲12.9 d。共和縣穩定通過≥0℃終日歷年平均日序為307.8 d，即11月4日；最早為10月21日(1987年)，最晚為11月25日(2015年)，最晚與最早相差35 d，變異系數為2.3%。1961—2019年≥0℃終日序列的累積距平最小值出現在1993年，對1961—1993年和1994—2019年≥0℃終日的變化進行t檢驗結果表明，|t0|=5.715，通過a=0.001的信度水平檢驗。表明，近59 年共和縣≥0℃終日于1993年發生突變性的推遲，突變后(1994—2019年)較突變前(1961—1993年)共和縣≥0℃終日平均推遲9.0 d。

2.3≥0℃持續日數的氣候變化趨勢及突變特征

由圖3看出，1961—2019年共和縣≥0℃持續日數總體呈極顯著(R=0.691，a=0.001)延長趨勢，氣候傾向率為4.84 d/10a，59 a延長28.5 d。共和縣穩定通過≥0℃持續日數多年平均為232.4 d；最少為205 d(1968年)，最多為262 d(2015年)，最多與最少相差57 d，變異系數為5.2%。1961—2019年共和縣≥0℃持續日數的累積距平最小值出現在1996年，對1961—1996年和1997—2019年≥0℃持續日數的變化進行t檢驗結果表明，|t0|=6.925，通過a=0.001的信度水平檢驗。表明，近59 年共和縣≥0℃持續日數于1996年發生突變性延長，突變后(1997—2019年)較突變前(1961—1996年)共和縣≥0℃持續日數平均延長17.0 d。

2.4≥0℃積溫的氣候變化趨勢及突變特征

由圖4看出，1961—2019年共和縣≥0℃積溫總體呈極顯著(R=0.844，a=0.001)增大趨勢，氣候傾向率為90.22℃· d/10a，59 a共增多532.3℃· d。共和縣穩定通過≥0℃積溫多年平均為2 438.6℃·d。最少為2 079.3℃·d (1976年)，最多為2 827.9℃·d (2013年)，最多較最少偏多36.0%，變異系數為7.7%，年際間變化幅度較大。1961—2019年共和縣≥0℃積溫的累積距平最小值出現在1997年，對1961—1997年和1998—2019年≥0℃積溫的變化進行t檢驗結果表明，|t0|=11.528，通過a=0.001的信度水平檢驗。表明，近59 年共和縣≥0℃積溫于1997年發生突變性增多，突變后(1998—2019年)較突變前(1961—1997年)共和縣≥0℃積溫平均增多315.0℃·d。

3結論與討論

1961—2019年青海湖南部共和縣氣溫穩定通過≥0℃的初日、終日、持續日數和積溫分別呈極顯著提前、推遲、延長和增多趨勢，氣候傾向率分別為-2.65 d/10a、2.19 d/10a、4.84 d/10a和90.22℃· d/10a，變異系數分別為11.5%、2.3%、5.2%和7.7%。共和縣氣溫穩定通過≥0℃的初日、終日、持續日數和積溫分別在2000年、1993年、1996年和1997年發生突變性提前、推遲、延長和增多，≥0℃的初日提前9 d，終日推遲9 d，持續日數延長17 d，積溫增加315.0℃· d。隨著農業熱量資源較為明顯地改善，延長了作物生長季，利于農作物生長發育，對于擴大主要農作物的種植區域及農業品種布局和改進種植制有一定的意義[26-29]。但是，熱量的增多對農業生產也將造成不利影響，如作物病蟲害的繁殖世代數增加，作物需水量增多，農業干旱趨于嚴重等[12-14]。因此，加強對農業氣候資源的深入研究，對于農業生產的可持續性發展，合理布局農作物品種具有著深遠的意義。