近30 a五原縣極端氣溫變化對(duì)農(nóng)業(yè)種植的影響分析

趙 媛

（五原縣氣象局，內(nèi)蒙古 五原 015100）

近些年來，全球氣候變暖趨勢(shì)越發(fā)嚴(yán)重。IPCC第五次評(píng)估報(bào)告[1]指出：近百年來全球表面年平均氣溫不斷上升，上升幅度在0.85℃左右，對(duì)氣溫變化趨勢(shì)進(jìn)行研究已經(jīng)逐漸成為氣候變化研究領(lǐng)域的重要問題。由于極端氣溫逐年增加，極端氣候異常事件頻繁出現(xiàn)，如常見的低溫冷害、高溫?zé)崂恕⒊掷m(xù)洪澇及干旱災(zāi)害等，在阻礙社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，也對(duì)人們的日常生活穩(wěn)定帶來了很大影響。

在全球氣候變暖的大背景下，國(guó)內(nèi)外越來越多的學(xué)者對(duì)極端氣溫加大了研究力度，并得出了很多有意義的結(jié)論，如Song等[2]通過對(duì)世界極端氣溫事件進(jìn)行分析，得出了全球極端冷暖事件呈現(xiàn)逐年增加的趨勢(shì)；Alexander等[3]發(fā)現(xiàn)，全球范圍內(nèi)有將近70%地區(qū)冷夜日數(shù)的減少趨勢(shì)較為明顯，而暖夜日數(shù)的增加趨勢(shì)也極為顯著，全球氣溫增暖趨勢(shì)明顯。在我國(guó)，眾多學(xué)者通過對(duì)不同流域及地區(qū)的氣溫變化進(jìn)行研究，得出整體極端氣溫事件呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。研究表明，長(zhǎng)江[4]、珠江[5]、淮河流域[6]內(nèi)的極端高溫時(shí)間指數(shù)均表現(xiàn)顯著的增加趨勢(shì)，而低溫指數(shù)則表現(xiàn)出下降趨勢(shì)，尤以長(zhǎng)江流域冷指數(shù)變暖幅度比暖指數(shù)明顯。牛旭等[7]則指出了山西省平均氣溫、極端最高和極端最低氣溫整體均呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)；肖瑋鈺等[8]得出了甘肅省近51 a最高溫度的極端高值時(shí)間整體呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)；趙銳鋒等[9]指出西北干旱區(qū)日極端高溫和低溫均值呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，暖晝（夜）日數(shù)有增加趨勢(shì)，其中夏秋季節(jié)的夜（晝）指數(shù)變化最快；杜軍等[10]指出西藏極端氣溫指數(shù)的變幅比全國(guó)、青藏高原及其周邊地區(qū)偏大，說明西藏極端氣溫變化對(duì)區(qū)域增溫的響應(yīng)更為敏感。

五原縣位于內(nèi)蒙古自治區(qū)西部，河套平原腹地，隸屬巴彥淖爾市，境內(nèi)屬于中溫帶大陸性氣候，具有光能豐富、日照時(shí)數(shù)充足、干燥多風(fēng)以及降水量少的特點(diǎn)，氣候變化引起的極端災(zāi)害進(jìn)一步加劇了五原縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不確定性水平。因此，有必要選擇最新資料和方法對(duì)五原縣極端氣溫變化特征進(jìn)行深入分析，以期為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和防災(zāi)減災(zāi)等問題提供參考依據(jù)。

1 研究資料和方法

本文選取1992-2021年五原縣氣象局逐月最高、最低氣溫觀測(cè)資料，利用氣候傾向率對(duì)近30 a五原縣極端氣溫變化特征進(jìn)行分析。

2 五原縣極端氣溫變化特征

2.1 極端最高氣溫變化特征

五原縣年極端最高氣溫主要出現(xiàn)在每年的6～8月份，其中以6月和7月份出現(xiàn)頻率最多，近30 a中共出現(xiàn)27 a，共占總數(shù)的90%，最少則為8月份，只有總數(shù)的10%。五原縣極端最高氣溫在33.6～39.1℃之間，多年極端最高氣溫的平均值為36.0℃，歷年極端最高氣溫的大值為39.1℃，出現(xiàn)在1997年7月份；低值則為33.6℃，出現(xiàn)在2003年6月份，兩者之間相差5.5℃。另外，近30 a五原縣超過35℃的極端最高氣溫每年最多不超過9 d。

2.2 極端最低氣溫變化特征

五原縣年極端最低氣溫主要出現(xiàn)在12月、1月和2月，其中以1月份出現(xiàn)頻率最高，近30 a間1月份出現(xiàn)極端最低氣溫的年份共有20 a，占總數(shù)的66.7%；其次為12月份，共出現(xiàn)6 a，占總數(shù)的20%；2月份最少，只出現(xiàn)4 a，占總數(shù)的13.3%。五原縣年極端最低氣溫在-18.2～29.0℃之間，多年平均極端最低氣溫為-23.3℃，極端最低氣溫的最低值為-29.0℃，出現(xiàn)在2008年1月份，最大值為-18.2℃，出現(xiàn)在2007年1月份，兩者之間相差10.8℃，說明五原縣極端最低氣溫年際變化波動(dòng)幅度較大。

2.3 極端氣溫的年際變化

五原縣年極端最高氣溫變化呈現(xiàn)出升降交替變化，如圖1所示，其線性傾向率為0.298℃/10 a，且通過了α=0.05的顯著性水平檢驗(yàn)；其中20世紀(jì)90年代及21世紀(jì)00年代均以負(fù)距平為主，平均值比氣候值分別低-0.2℃和-0.1℃；21世紀(jì)10年代極端最高氣溫則以正距平為主，比氣候平均值則高出0.3℃。五原縣年極端最低氣溫呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)，如圖2所示，其線性傾向率為-1.139℃/10 a，通過了α=0.01的顯著性水平檢驗(yàn)。其中20世紀(jì)90年代和21世紀(jì)00年代五原縣極端最低氣溫以正距平為主，分別比氣候平均值高0.3℃、0.5℃；21世紀(jì)10年代則以負(fù)距平為主，比多年氣候平均值低0.8℃。

圖1 1992-2021年五原年平均極端最高氣溫逐年變化趨勢(shì)圖

圖2 1992-2021年五原年平均極端最低氣溫逐年變化趨勢(shì)圖

2.4 極端氣溫年較差變化特征

1992-2021年五原縣極端氣溫年較差的平均值為59.2℃，其中極端氣溫年較差的最大值為64.7℃，最小值為53.0℃，兩者之間相差11.7℃。從圖3中不難看出，在2007年之前五原縣極端氣溫年較差有10 a是負(fù)距平，占62.5%，說明2007年之前五原縣極端氣溫年較差以減少占主導(dǎo)，16 a的距平加權(quán)平均值為2.1℃，說明這16 a間極端氣溫年較差平均減少了1.0℃；2008-2021年有10 a是正距平，占71.4%，說明該階段五原縣極端氣溫年較差增加占主導(dǎo)地位，14 a距平加權(quán)平均值為1.2℃，說明這14 a間極端氣溫年較差平均增加了1.2℃。

圖3 1992-2021年五原縣極端氣溫年較差變化趨勢(shì)圖

3 五原縣極端氣溫變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

3.1 氣候變暖對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

極端高溫上升，則會(huì)使高溫日數(shù)增加。若是小麥起身拔節(jié)期遇到高溫天氣，會(huì)使小麥生長(zhǎng)速度加快，小穗形成減少，小麥自身抵御災(zāi)害能力下降，極易滋生病蟲害；若是小麥中后期遇到高溫，會(huì)加快小麥葉片呼吸作用，蒸騰作用加劇，水分供應(yīng)將會(huì)遭到阻礙，體內(nèi)水分平衡被打破，導(dǎo)致小麥脫水早衰死亡，不利于優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)小麥的形成。

極端低溫的下降則會(huì)使低溫災(zāi)害天氣出現(xiàn)頻率增加。一旦低溫天氣出現(xiàn)，會(huì)造成棚內(nèi)溫度降低，進(jìn)而引發(fā)不同程度的冷害或凍害，輕則會(huì)降低設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，重則會(huì)導(dǎo)致作物死亡，甚至使大棚內(nèi)蔬菜大面積絕收。

3.2 氣候變暖對(duì)肥料、農(nóng)藥使用的影響

氣候變暖會(huì)加快土壤有機(jī)質(zhì)微生物分解速率，為了更好地滿足農(nóng)作物生長(zhǎng)過程中對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的需求，此時(shí)需要施加更多的肥料。由于環(huán)境溫度變化對(duì)肥效的影響較大，特別是對(duì)于氮肥來說，溫度每增加1℃，可以被植物直接吸收利用的速效氮釋放量將會(huì)增加4%左右，釋放期時(shí)間也會(huì)縮短3.6 d。因此，為了確保原有肥效，每次的施肥量將會(huì)增加4%左右。氣候變暖后，危害農(nóng)作物的病蟲害、草害均會(huì)有不同程度加重，此時(shí)農(nóng)藥和除草劑的用量也隨之增加，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本變大，受到農(nóng)藥污染的糧食面積增多，在很大程度上增加了糧食安全隱患。

3.3 氣候變暖使得極端天氣頻繁出現(xiàn)

氣候變暖會(huì)造成極端災(zāi)害性天氣出現(xiàn)頻率和危害強(qiáng)度進(jìn)一步加大，氣象災(zāi)害對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響日益加重，糧食產(chǎn)業(yè)很難得到保障，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不穩(wěn)定性加劇。氣候變化會(huì)造成五原縣土地荒漠化加重，水土流失嚴(yán)重，一旦出現(xiàn)強(qiáng)降水等災(zāi)害性天氣將會(huì)引起山體滑坡，使得農(nóng)作物大幅度減產(chǎn)，嚴(yán)重威脅著當(dāng)?shù)厝藗兩?cái)產(chǎn)安全。

4 結(jié)束語

（1）五原縣年極端最高氣溫主要出現(xiàn)在每年的6～8月，其中以6月和7月份出現(xiàn)頻率最多，極端最低氣溫主要出現(xiàn)在12月、1月和2月，其中以1月份出現(xiàn)頻率最高。

（2）五原縣年極端最高氣溫變化呈現(xiàn)出升降交替變化，其線性傾向率為0.298℃/10 a，且通過了α=0.05的顯著性水平檢驗(yàn)；年極端最低氣溫呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)，其線性傾向率為-1.139℃/10 a，通過了α=0.01的顯著性水平檢驗(yàn)。

（3）隨著五原縣極端最高氣溫的上升，會(huì)導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的熱量條件更為充足，農(nóng)作物生長(zhǎng)季延長(zhǎng)，對(duì)于農(nóng)作物產(chǎn)量的提升較為有利。