大同市無(wú)霜期的氣候特征變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

李臘平　李效珍　徐鑫　王翔卉　楊淑華

摘 要：本文利用8個(gè)國(guó)家氣象站的資料，采用線性傾向估計(jì)法和Mann-Kendall突變檢測(cè)法，對(duì)近60a大同市平均初終霜日、無(wú)霜期的年際變化趨勢(shì)和突變特征進(jìn)行詳細(xì)分析。結(jié)果表明：大同市平均終霜日呈提前，初霜日呈顯著推遲，無(wú)霜期呈顯著增長(zhǎng)的變化趨勢(shì)，其中初霜日和無(wú)霜期的突變年份分別在2005年和2007年;無(wú)霜期的氣候特征變化對(duì)大同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重要影響。

關(guān)鍵詞：初霜日;終霜日;無(wú)霜期;農(nóng)業(yè)影響

中圖分類號(hào)：S161 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201015038

無(wú)霜期作為衡量某地農(nóng)業(yè)氣候資源的重要指標(biāo)，其長(zhǎng)短和農(nóng)作物的生長(zhǎng)期密切相關(guān)，無(wú)霜期越長(zhǎng)，對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)就越有利[1]，因此研究無(wú)霜期的變化至關(guān)重要。本文擬通過(guò)對(duì)大同市近60a初終霜日和無(wú)霜期的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，研究無(wú)霜期的氣候特征，以期為當(dāng)?shù)卣才呸r(nóng)業(yè)生產(chǎn)、合理農(nóng)業(yè)布局以及防災(zāi)減災(zāi)提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來(lái)源和標(biāo)準(zhǔn)

本研究選取的基本資料來(lái)源于1961—2017年大同市所屬8個(gè)縣（區(qū)）國(guó)家站初、終霜日和無(wú)霜期資料;以地面最低溫度≤0℃為霜作為判定標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 線性傾向估計(jì)方法

采用線性傾向估計(jì)法分析初、終霜日和無(wú)霜期日數(shù)的氣候變化趨勢(shì)，用b×10表示各氣象要素的速率，即變化傾向率[5]。

1.3 Mann-Kendall法

本研究應(yīng)用Mann–Kendall法檢測(cè)初、終霜日和無(wú)霜期的氣候突變[4，6]，繪制UF和UB曲線，給定顯著性水平α=0.05，得到2條臨界線，對(duì)其做簡(jiǎn)單分析。如UF和UB在2條臨界線之間出現(xiàn)交點(diǎn)，則說(shuō)明交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間就是突變時(shí)間。

2 結(jié)果與分析

2.1 大同市平均初終霜日及無(wú)霜期的年際變化趨勢(shì)

大同市8個(gè)國(guó)家站建站時(shí)間不同，資料序列長(zhǎng)短不一。以下將對(duì)1961—2017年各站的初終霜日和無(wú)霜期進(jìn)行平均處理，用以研究大同市近60a無(wú)霜期的氣候特征。

2.1.1 終霜日的變化趨勢(shì)

大同市平均終霜日的年際變化呈波動(dòng)下降趨勢(shì)（見(jiàn)圖1），表明其有提前趨勢(shì)，但平均變化率為-0.62d·10a-1偏小，且其相關(guān)系數(shù)無(wú)法通過(guò)α=0.1的顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明提前趨勢(shì)并不明顯。

2.1.2 初霜日的變化趨勢(shì)

由圖1和圖2可知，大同市平均初霜日和終霜日的年際變化正好相反。初霜日的年際變化呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，表明其有延遲趨勢(shì)，且相關(guān)系數(shù)通過(guò)α=0.05的顯著性水平，說(shuō)明延遲趨勢(shì)顯著。

2.1.3 無(wú)霜期的變化趨勢(shì)

圖3表明大同市無(wú)霜期的年際變化呈波動(dòng)上升，以1.86d·10a-1的速率在延長(zhǎng)，其相關(guān)系數(shù)|r︱>r0.05=0.26，說(shuō)明延長(zhǎng)趨勢(shì)顯著。無(wú)霜期的增長(zhǎng)是終霜日提前和初霜日延遲的共同結(jié)果，但相比較，初霜日的貢獻(xiàn)更大些。

2.2 大同市平均初終霜日及無(wú)霜期的突變特征

2.2.1 終霜日期的突變特征

從圖4可知，大同市平均終霜日在20世紀(jì)60年代呈先升后降的變化趨勢(shì);1970—2011年呈波動(dòng)上升，其中1973—2003年達(dá)0.05顯著性水平，表明這期間終霜日存在明顯的推遲趨勢(shì);2012—2017年呈下降趨勢(shì)，表明近幾年終霜日又有提前的趨勢(shì)，但未發(fā)生明顯突變。

2.2.2 初霜期的突變特征

大同市平均初霜日總體呈先降后升的變化趨勢(shì)（見(jiàn)圖5），其中1961—2004年呈波動(dòng)下降，表明初霜日有提前的趨勢(shì);2005年超過(guò)0.05的顯著性水平并逐漸上升，表明2005—2017年初霜日存在明顯的推遲趨勢(shì)。UF和UB曲線的交點(diǎn)在2005年，且交點(diǎn)在臨界線之間，因此確定2005年是初霜日突變的時(shí)間。

2.2.3 無(wú)霜期的突變特征

由圖6可知，大同市無(wú)霜期在1969年前呈先減少后增加;1970—2006年呈減少趨勢(shì)，其中1979—1984年和1993—2001年均通過(guò)0.05的顯著性水平呈顯著減少趨勢(shì);2007年后轉(zhuǎn)為增加的趨勢(shì)，2007年是UF和UB曲線的交點(diǎn)且處于0.05顯著性水平線之間，表明大同無(wú)霜期在2007年發(fā)生突變，無(wú)霜期增加顯著。

3 無(wú)霜期的氣候特征變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

從以上分析可知，在氣候變暖的大背景下，大同市近60a無(wú)霜期的氣候特征表現(xiàn)為終霜日提前，初霜日推遲，無(wú)霜期顯著增長(zhǎng)。作為農(nóng)業(yè)氣候熱量條件中重要的特征量，無(wú)霜期的變化趨勢(shì)對(duì)大同地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重要影響。在現(xiàn)有條件下，終霜日提前將有效減輕早春時(shí)節(jié)低溫冷害對(duì)作物的影響。大同市近60a的平均終霜日為5月11日，而農(nóng)作物的播種時(shí)間為4月下旬—5月下旬，因此每年都會(huì)有作物遭受凍害。終霜日提前，無(wú)霜期增長(zhǎng)，可以考慮將部分作物如玉米的播種時(shí)間適當(dāng)推遲，錯(cuò)開(kāi)終霜時(shí)間，避免幼苗受凍;為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更好的基礎(chǔ)條件。無(wú)霜期增長(zhǎng)使各類農(nóng)作物生長(zhǎng)期延長(zhǎng)，有利于作物的生殖生長(zhǎng)和產(chǎn)量的更好形成;對(duì)調(diào)整農(nóng)業(yè)品種布局和改進(jìn)種植結(jié)構(gòu)非常有利。

4 結(jié)論與討論

大同市初終霜日和無(wú)霜期的年際變化總體趨勢(shì)一致，終霜日提前，初霜日推遲，無(wú)霜期在以1.86d·10a-1的速率增長(zhǎng)，并通過(guò)0.05的顯著性水平，其中初霜日推遲對(duì)無(wú)霜期的增長(zhǎng)影響力更大。

近60a年大同市初霜日呈先減少后增加的趨勢(shì)，2005年發(fā)生突變;無(wú)霜期在60年代和70年代后，均呈先減少后增加的趨勢(shì)，2007年發(fā)生突變;終霜日在60年代和70年代后，均呈先增加后減少的趨勢(shì)，無(wú)明顯突變。

大同市近60a無(wú)霜期的氣候特征變化在減少低溫冷害、為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更好的基礎(chǔ)條件、有利于調(diào)整農(nóng)業(yè)品種布局和改進(jìn)種植結(jié)構(gòu)3方面將對(duì)當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生主要影響。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯 周康）

收稿日期：2020-08-25

作者簡(jiǎn)介：李臘平（1973-），女，本科，副研高工。研究方向：氣候與農(nóng)業(yè)。