寧德農業氣候資源時空特征分析

陳苑旻 陳志昭 郭怡寧

摘要 淺析寧德農業氣候資源變化特征和時空分布，構建寧德茶樹氣候適宜度模型，為寧德茶樹適應氣候變化的科學決策提供參考。結果如下：（1）1970—2019年50年間，寧德年日照時數為1 332～2 076 h，氣候傾向率均呈減少趨勢，但變化均不顯著。空間上，各縣（市、區）年日照時數為1 570～1 777 h。（2）1970年至2019年50年間，寧德年平均氣溫為16.5～18.5 ℃，氣候傾向率是0.28 ℃/10年，年平均最高氣溫為20.8～23.4 ℃，氣候傾向率是0.27 ℃/10年。（3）1970—2019年50年間，寧德年降水量為1 148.8～2 541.8 mm，氣候傾向率是34.6 mm/10年，時間上呈增加趨勢，但增加不顯著。降水分布自東北向西南呈現少—多—少的特點。（4）福鼎、古田、蕉城、福安、霞浦的活動積溫和有效積溫均多于壽寧、周寧、屏南、柘榮等縣（市）。

關鍵詞 農業氣候資源；時空特征；分析

中圖分類號：S162.3 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）12–0-03

Analysis of Spatiot-

emporal Characteristics of Agricultural Climate Resources in Ningde

Chen Yuan-min et al（Fuding Meteor-

ological Bureau， Fuding， Fujian 355200）

Abstract Based on the analysis of the characteristics and spatiotemporal distribution of agricultural climate resources in Ningde， this article constructs a climate suitability model for tea trees in Ningde， in order to provide reference for scientific decision-making of tea trees adapting to climate change in Ningde.The results are as follows： （1） During the 50 years from 1970 to 2019， the annual sunshine hours of Ningde was 1 332 to 2 076 h， decreasing the climate tendency trend， but the change was not significant. In space， the annual sunshine hours of each county （city， district） are

1 570～1 777 h. （2） During the 50 years from 1970 to 2019， the annual average temperature of Ningde was 16.5～18.5 ℃， the climate propensity was 0.28 ℃/10 years， the annual average maximum temperature was 20.8～23.4 ℃，

and the climate propensity was 0.27 ℃/10 years. （3） During the 50 years from 1970 to 2019， the annual precipitation in Ningde was 1 148.8～2 541.8 mm， and the climate tendency rate was 34.6 mm/10 years， showing an increasing trend in time， but the increase was not significant. Precipitation distribution from northeast to southwest presents less-more-less characteristics. （4） The activity temperature and effective temperature of Fuding， Gutian， Jiaocheng， Fuan and Xiapu are more than those of Shouning， Zhouning， Pingnan， Zherong and other counties and cities.

Key words Agricultural climate resources; Spatio-temporal characteristics; analysis

目前，由于人類活動和自然因素的影響，地球氣候發生了顯著的變暖變化，其幅度遠遠超過了自然范圍，吸引了國際社會和學術界的大量目光[1]。目前，我國氣溫升高的程度高于世界平均水平，農作物的生長發育和種植受氣候變化的影響重大。氣候變化會改變作物種植結構和布局，還會導致極端氣候事件的增多、破壞性的提高，導致農作物產量和收益嚴重下降[2-3]。

農作物的生長發育和種植變化受到氣候變化的影響重大。氣候變化不僅會改變農業生產的環境條件，還會改變作物種植結構和布局，同時，氣候變暖會使得農業病蟲害發生范圍更廣，危害程度更重，使農作物產量和收益受到嚴重威脅，還會導致氣候變化導致極端氣候事件更多、破壞性更大，農業生產的不穩定性增加[4-5]。

研究農業氣候資源變化特征和時空分布意義重大。為了預防氣候變化給農業生長帶來的不利影響，相關部門應采取相應對策，了解農業氣候資源特征變化情況，最大可能地減少損失[6-7]。

1 研究區概況與方法

1.1 研究區域概況

寧德地處福建東北部，位于鷲峰山東側，由福鼎、福安、柘榮、蕉城、霞浦、古田、屏南、周寧、壽寧9個縣級行政區組成。寧德地勢呈西北至南向降低，中間地形為隆起的梯狀，東部沿海是平原。年平均氣溫為14～21℃，年日照時數約1 100～2 300 h，年降水量為1 100～2 600 mm，光源豐富，熱源充足，水源豐沛。

1.2 研究資料與方法

運用寧德9個國家氣象觀測站1970—2019年的氣溫、降水、日照、相對濕度等觀測數據等歷史觀測數據，通過計算各界限值溫度初終日以及持續日數，運用氣候傾向率、樣條函數插值、5 d滑動平均法、百分位數法模糊數學分析等方法進行研究。

（1）利用寧德9個國家氣象觀測站的歷史資料，通過數理方法和ArcGIS分析寧德1970—2019年光、溫、水等農業氣候資源變化特征和空間分布情況。

（2）通過分析寧德各縣（市、區）1970—2019年的各界限溫度起止日期以及持續日數的變化特征，進一步探究寧德熱量資源變化特征和空間分布情況。

（3）季節的劃分根據《福建氣候》一書中的相關定義，將3—6、7—9、10—11、12—次年2月依次定義為春季、夏季、秋季、冬季。

（4）寧德農業氣候資源分析使用的氣候指標數據統計方法及缺測數據處理方法依據《地面氣象資料實時統計處理業務規定（2017版）》相關規定處理。

2 寧德農業氣候資源的時空特征分析

2.1 光資源特征

農作物的生長離不開太陽，太陽光是農作物進行光合作用的前提。收集寧德地區日照時數相關資料，分析寧德光源的變化特征和空間分布。

2.1.1 年日照時數變化特征 寧德1970—2019年50年間的年日照時數（圖略），以1971年的年日照時數2 076 h為最多，2000年的年日照時數1 332 h最少，兩者之間相差744 h，氣候傾向率是-22.7 h/10年，日照時數呈減少趨勢，但變化沒有通過0.05水平顯著性檢驗，說明年日照時數隨時間變化趨勢不明顯。空間上（圖1a），古田、福安、霞浦日照較多，最多的古田（1 777 h）比最少的蕉城（1 570 h）多207 h。

2.1.2 季節日照時數變化特征 寧德季節日照時數的氣候傾向率是3.78、-3.34、-2.13年和-11.2 h/10年，表明除春季變多外，其他3個季節的日照時數均逐年減少，但日照時數變化沒有通過0.05水平顯著性檢驗，表明變化趨勢不顯著。

春季的日照時數最多，為627.2 h，出現在1972年，最少為350.5 h，出現在1973年；夏季日照時數最多，為738.9 h，出現在2003年，最少為382.7 h，出現在1997年；秋季日照時數最多，為431.9 h，出現在1979年，最少為138.5 h，出現在2000年；冬季日照時數最多，為478.2 h，出現在1987年，最少為168.0 h，出現在2012年。

2.2 熱資源特征

2.2.1 年平均氣溫變化特征 1970—2019年的50年間，寧德年平均氣溫氣候傾向率是0.28 ℃/10年（圖略），通過了0.01水平的顯著性檢驗，說明年平均氣溫隨時間上升顯著提高。年平均氣溫最低為16.5 ℃，出現在1976和1984年，最高為18.5 ℃，出現在1998和2016年。各個縣（市、區）增幅在1.2（霞浦）至1.9 ℃（蕉城）之間。

從圖1b可以看出，寧德氣溫空間分布呈從西北向東南遞增趨勢。一條東北、西南向的彎曲分界線從福鼎貫穿到古田，東南部福鼎、福安、霞浦、蕉城以及古田等縣（市）年平均氣溫的多年平均值比西北部縣（市）高出3～4 ℃。常年平均氣溫最高的蕉城（19.6 ℃）比最低的周寧（14.8 ℃）高4.8 ℃。

2.2.2 季節平均氣溫變化特征 寧德春季、夏季、秋季、冬季平均氣溫分別為14.5～22.3、21.4～29.5、11.9～21.7、3.7～12.9 ℃，氣候傾向率依次為0.22、0.19、0.32、0.58 ℃/10年，各個季節的氣溫均呈上升趨勢，變化均通過0.05水平的顯著性檢驗，標明氣溫隨著時間變化顯著升高，以冬季升高最為明顯。寧德四季平均氣溫空間分布同年平均氣溫空間分布特征一致。

2.3 水資源特征

2.3.1 年降水量變化特征 寧德1970—2019年50年的降水量氣候傾向率是34.6 mm/10年，變化沒有通過0.05顯著性檢驗，說明增多不顯著。年降水量最多為2016年，達到2541.8 mm，最少為2003年1148.8 mm，兩者相差1 393 mm。

空間上（圖1c），蕉城、壽寧、周寧、柘榮等縣市降水豐盈，整個寧德降水分布自東北向西南呈現少—多—少的特點，其中霞浦縣降水最少，為1 396.1 mm，周寧縣降水最多，為2 092.7 mm，兩者相差658.7 mm。

2.3.2 季節降水量變化特征 寧德春季、夏季、秋季、冬季降水量的氣候傾向率分別是-4.99、27.8、50和6.77 mm/10年，表明除春季變少外，其他3個季節的降水變多，變化沒有通過0.05水平顯著性檢驗，表明變化不顯著。

春季降水量最多為1 189.4 mm，出現在2010年，最少為490.7 mm，出現在1971年；夏季降水量最多為1 028.7 mm，出現在1990年，最少為292.5 mm，出現在1998年；秋季降水量最多為317.6 mm，出現在1987年，最少為37.2 mm，出現在1983年；冬季降水量最多為456.8 mm，出現在1998年，最少為81.6 mm，出現在1999年。

在空間上，春季，屏南、周寧、壽寧降水多，霞浦最少；夏季，柘榮、周寧、蕉城降水多，古田最少；秋季，蕉城、周寧、柘榮降水多，霞浦最少；冬季，蕉城、周寧、屏南降水多，霞浦最少。

2.3.3 降水日數 1970—2018年間，寧德總降水日數為133.9～216.8 d，氣候傾向率為-3.95 d/10年，通過0.05水平顯著性檢驗，說明降水日數隨著時間呈下降趨勢，且下降顯著。

降水日數最多的是1975年（216.8 d），比最少的2013年（133.9 d）多了82.9天。中雨及以下量級日數最多為195.2 d，出現在1975年，最少為122 d，出現在2003年；大雨日數最多為20.7 d，出現在2016年，最少為9.4 d，出現在2003年；暴雨日數最多為9.4 d，出現在2005年，最少為1.7 d，出現在1993年；大暴雨日數最多為3.2 d，出現在1990年，最少為0.1 d，出現在1976年和1986年。

2.4 積溫

積溫分為活動積溫和有效積溫。活動積溫包含低于生物學下限溫度的那部分無效積溫，溫度愈低，無效積溫所占的比例就越大。有效積溫較為穩定，能更確切地反映作物對熱量的要求。

2.4.1 活動積溫 從寧德1970—2019年各縣（市、區）各界限溫度活動積溫表（表略）中可以看出，1970—2019年間，寧德各縣（市、區）≥5 ℃活動積溫多年平均值在5 057.5（周寧）至7 076.3 ℃·d（福安）之間；≥10 ℃活動積溫多年平均值在4 483.8（周寧）至6 380.3 ℃·d（福安）之間；≥15 ℃活動積溫多年平均值在3 544.8（周寧）至5 579.4 ℃·d（福安）之間；≥20 ℃活動積溫多年平均值在2 194.4（周寧）至4 366.7 ℃·d（福安）之間。總體來看，福鼎、古田、蕉城、福安、霞浦的活動積溫均多于壽寧、周寧、屏南、柘榮等縣（市）。

≥5 ℃、≥10 ℃、≥15 ℃和≥20 ℃活動積溫最少的年份分別是1976年的5 647.2 ℃·d、1976年的4 853.1 ℃·d、1987年的4 185.8 ℃·d和1976年的2 623.8 ℃·d；最多的年份分別是1998年的6 615.1 ℃·d、2018年的6 070.6 ℃·d、1998年的5 403.1℃·d和2008年的3 884.8 ℃·d；活動積溫最多的年份比最少的年份分別多967.9、1 217.5、1 217.3和1 260.9 ℃。

寧德≥5 ℃、≥10 ℃、≥15 ℃和≥20 ℃活動積溫氣候傾向率分別為125.07、112.34、114.82和128.32 ℃/10年，變化通過0.05顯著性檢驗，表明各界限溫度活動積溫呈顯著增多，并且≥5 ℃活動積溫的增長幅度最大，≥20 ℃活動積溫增幅次之，≥10 ℃和≥15 ℃的增長幅度相當。

2.4.2 有效積溫 從寧德1970年至2019年各縣（市、區）各界限溫度有效積溫表（表略）中可以看出，1970年至2019年間寧德各縣（市、區），≥5 ℃有效積溫多年平均值在3 602.9（周寧）至5 305.9 ℃·d（福安）之間；≥10 ℃有效積溫多年平均值在2 177.6（周寧）至3496.3 ℃·d（福安）之間；≥15 ℃有效積溫多年平均值在1 069.8（周寧）至2 137.8 ℃·d（福安）之間；≥20 ℃有效積溫多年平均值在333.6（周寧）至1 057.9 ℃·d（福安）之間。總體來說，福鼎、古田、蕉城、福安、霞浦的有效積溫多于壽寧、周寧、屏南、柘榮等縣市。≥5 ℃、≥10 ℃、≥15 ℃、≥20 ℃有效積溫最少的年份分別是1976年的4 112.2 ℃·d、1976年的2 555.3 ℃·d、1973年的1 446.0 ℃·d和1976年的535 ℃·d；最多的年份分別是1998年的4901.2 ℃·d、2016年的3 190.7 ℃·d、1998年的1 896.4 ℃·d和2017年的877.8 ℃·d；有效積溫最多的年份比最少的年份分別多789、635.3、450.3和342.8 ℃·d。寧德≥5 ℃、≥10 ℃、≥15 ℃、≥20 ℃有效積溫氣候傾向率分別為103.65、76.45、50.52、33.12 ℃/10年，變化通過0.05顯著性檢驗，表明各界限溫度有效積溫隨時間顯著增多，并且≥5 ℃有效積溫的增長幅度最大，其次是≥10 ℃有效積溫，≥20 ℃有效積溫的增長幅度最小。

3 結論

（1）日照時數減少不利于水稻、甘薯、玉米、大豆等糧食作物提高產量，也不利于水果和茄果類、瓜類蔬菜提高產量和品質，但適宜茶樹生長，有利于提高茶葉品質[8-9]。1970—2019年50年間，寧德年日照時數為1 332～2 076 h，氣候傾向率均呈減少趨勢，但變化均不顯著。空間上，各縣（市、區）年日照時數為1 570～1 777 h。

（2）熱量是農作物生長發育的重要條件，年平均氣溫增加有利于農作物生長，低溫天氣危害的影響減少，但超高溫和極端高溫天氣對農作物生長發育有不利影響。氣溫日較差大，有利于農作物營養積累，提高農產品產量和品質[10-11]。1970—2019年50年間，寧德年平均氣溫為16.5～18.5 ℃，氣候傾向率是0.28 ℃/10年，年平均最高氣溫為20.8～23.4 ℃，氣候傾向率是0.27 ℃/10年。

（3）水資源是農作物生長發育的重要條件，但過量的降水會誘發洪澇災害，導致農作物爛根、倒伏和增加病蟲危害[6]。1970—2019年50年間，寧德年降水量為1148.8～2541.8 mm，氣候傾向率是34.6 mm/10年，時間上呈增加趨勢，但增加不顯著。降水分布自東北向西南呈現少—多—少的特點。寧德總降水日數為133.9～216.8 d，氣候傾向率為-3.95 d/10年。隨著時間呈減少趨勢，且減少顯著。

（4）活動積溫和有效積溫增加，有利于延長農作物生長期，有利于提高農作物產量和品質[12]。福鼎、古田、蕉城、福安、霞浦的活動積溫和有效積溫均多于壽寧、周寧、屏南、柘榮等縣（市）。

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