1993—2022年祁連縣氣候變化特征分析及對農業的影響

張瑩，劉 丹

（祁連縣氣象局，青海祁連 810400）

作為自然環境的重要組成部分，氣候的變化對農牧業生產的影響具有多尺度和全方位的特征，正面和負面影響同時存在，且負面影響受到了學術界和社會大眾的廣泛關注[1-4]。氣候因素種類較多，其中氣溫、降水等要素對農業生產的影響較大。尤其是在全球氣候變暖的大背景下，氣象災害出現頻率和危害強度均呈現出不同程度的增加趨勢，并得到了社會各界的高度關注[5-7]。長久以來，氣象、農業等不同部門對自然災害的發生發展規律、預測預報、災害影響、防災減災等工作進行了大量研究，對減少農業生產損失起到了一定作用。祁連縣隸屬于青海省海北藏族自治州，因地處祁連山中段腹地而得名，屬于典型的高原大陸性氣候。青藏高原對大氣環流的特殊影響，使得祁連縣頻繁出現氣象災害，對當地農業生產造成了嚴重影響。因此，研究祁連縣氣候變化特征，并全面分析其對農業生產的影響，對于進一步開展農業生產具有重要意義，研究農業如何應對氣候變化，充分挖掘出氣候變化過程中的農業發展潛力，通過趨利避害的方式來增強未來氣候資源的利用率。

1 研究資料和方法

本文利用祁連縣氣象局1993—2022 年逐月平均氣溫、降水量資料，選擇線性傾向估計法分析祁連縣氣候變化特征，并研究氣候變化對農業生產的影響。在對季節進行劃分時選擇常規劃分標準：春季為3—5 月、夏季為6—8 月、秋季為9—11 月、冬季為12 月至次年2 月。

2 祁連縣氣候變化特征

2.1 氣溫

2.1.1 年際變化

1993—2022 年祁連縣年平均氣溫為1.9 ℃，其中年平均氣溫的最大值為2.7 ℃（2022 年），最小值為0.6 ℃（1995 年），最大值大約是最小值的5倍，說明祁連縣年平均氣溫波動幅度較大。1993—2022 年祁連縣年平均氣溫整體以增加趨勢為主（見圖1），氣候變化傾向率為0.412 ℃/10 a，增加趨勢極為顯著。結合曲線圖，可將1993—2022 年祁連縣年平均氣溫劃分為3個階段：1）1993—2005年，年平均氣溫以快速上升趨勢為主；2）2005—2012年，年平均氣溫以波動下降趨勢為主；3）2012 年往后，年平均氣溫繼續上升。

圖1 1993—2022 年祁連縣年平均氣溫變化趨勢圖

2.1.2 四季變化

1993—2022 年祁連縣4 個季節平均氣溫均以上升趨勢為主，但氣候變化傾向率有一定差異。1）春季。平均氣溫為3.1 ℃，氣候變化傾向率為0.532 ℃/10 a，上升趨勢極為顯著。2）夏季。平均氣溫為13.0 ℃，氣候變化傾向率為0.540 ℃/10 a，上升趨勢極為顯著。其中，1991—2010 年祁連縣夏季平均氣溫以直線上升趨勢為主，且2010 年的平均氣溫達到次大值，為14.5 ℃；2010 年往后，祁連縣夏季平均氣溫呈現出波動下降的趨勢。3）秋季。平均氣溫為2.0 ℃，氣候變化傾向率為0.403 ℃/10 a，整體以上升趨勢為主。4）冬季。平均氣溫為-10.6 ℃，氣候變化傾向率為0.191 ℃/10 a，增加趨勢不太顯著。其中，1991—2004 年祁連縣冬季平均氣溫以上升趨勢為主；2004—2011 年祁連縣冬季平均氣溫呈現出大幅度下降趨勢；2011—2016 年冬季平均氣溫以小幅度增加趨勢為主，且2016 年冬季平均氣溫達到最大值，為-8.6 ℃；2016 年往后，祁連縣冬季平均氣溫以快速下降趨勢為主。

2.2 降水量

2.2.1 年際降水量

1993—2022 年祁連縣年平均降水量為433.8 mm，其中年降水量的最大值為564.3 mm（2014 年），最小值為331.0 mm（2010 年），兩者之間相差233.3 mm，說明祁連縣降水量年際波動幅度較大。1993—2022 年祁連縣年降水量整體以增加趨勢為主（見圖2），氣候變化傾向率為15.088 mm/10 a，只是降水量增加趨勢不太顯著。結合年降水量曲線圖，1993—2001 年祁連縣年降水量以波動下降趨勢為主；2001—2014 年降水量呈現出波動增加的趨勢；2014 年往后祁連縣年降水量快速下降。

圖2 1993—2022 年祁連縣降水量年際變化圖

2.2.2 月降水量

1993—2022 年祁連縣年內降水量呈現出單峰型變化特征（見圖3），且峰值高達99.1 mm（7 月），占年降水量的22.8%；谷值只有0.6 mm（12 月），只占年降水量的0.1%。祁連縣年內降水主要出現在4—10月，這段時間的降水量約占全年降水量的97.0%，尤以6—9 月最為集中，占全年降水量的77.8%。

圖3 1993—2022 年祁連縣年內各月降水量變化圖

2.2.3 季降水量

對祁連縣4 個季節的降水量進行分析，祁連縣春季平均降水量為74.3 mm，占年降水量的17.1%，氣候變化傾向率為9.446 mm/10 a，增加趨勢較為顯著。1993—2002 年祁連縣春季降水量呈現出波動增加的趨勢；2002—2006 年祁連縣春季降水量以直線下降趨勢為主；2006—2017 年祁連縣春季降水量呈現出顯著增加的趨勢，且2017 年的降水量達到最大，為117.0 mm；2017 年往后，祁連縣春季降水量以快速下降趨勢為主。

祁連縣夏季平均降水量為271.0 mm，占年降水量的62.5%，氣候變化傾向率為-0.026 mm/10 a，下降趨勢不顯著；1993—2002 年夏季降水量呈現出波動下降的趨勢；2002—2016 年祁連縣夏季降水量呈現出波動增加趨勢；2016 年往后，祁連縣降水量以小幅度下降趨勢為主，且下降幅度要遠遠低于1993—2002 年。

祁連縣秋季平均降水量為85.0 mm，占年降水量的19.6%，氣候變化傾向率為5.167 mm/10 a，增加趨勢不顯著。1993—2003 年祁連縣秋季降水量以波動增加趨勢為主；2003 年往后，祁連縣秋季降水量呈現出波動下降的趨勢。

祁連縣冬季平均降水量只有3.5 mm，只占年降水量的0.8%，氣候變化傾向率為0.312 mm/10 a，增加趨勢不顯著。1993—2003 年祁連縣冬季降水量呈現出波動下降的趨勢；2003—2018 年冬季降水量呈現出波動增加的趨勢，且2018 年的降水量達到最大，為12.8 mm；2018 年往后，祁連縣冬季降水量呈現出大幅度下降的趨勢。

3 氣候變化對農業生產的影響

當前，祁連縣農業生產仍舊沒有擺脫“靠天吃飯”的局面。雖然氣候變暖給農業生產帶來了一定好處，但更多的則是負面影響。氣候變暖對農業生產的影響主要表現在2 個方面：1）溫度、水平衡、大氣成分和極端氣候事件變化直接對農作物產量和質量的影響；2）土壤、病蟲害、雜草等的分布和出現頻率變化間接對農作物產量和質量的影響。

3.1 溫度變化對農業生產的影響

在農作物生長發育過程中，溫度是重要的氣候因子，直接影響農作物的生長發育速度，進而影響農作物的生育期。祁連縣年平均氣溫和4 個季節的平均氣溫均以上升趨勢為主，但增加幅度不同。祁連縣屬于高原地區，春季和冬季氣溫上升使得當地農作物的物候期發生改變，具體表現為春季物候期縮短，冬季物候期延長，農作物的整個生長發育期也隨之延長。與此同時，年內超過10 ℃的熱量資源也會有所增加。1）因有效積溫上升，之前不適宜種植青稞的區域也能種植青稞，高海拔和高緯度地區的青稞種植面積將會增加，地理適應性水平有所提升。隨著有效積溫的增加，農作物生長期延長，農作物產量也會進一步提高。積溫變化對作物的影響主要表現在作物布局方面，冬季作物播種期會推遲，而春季作物的播種期則會提前，可對祁連縣多余積溫進行充分利用，積極發展套復種。2）氣候變化除了影響作物布局外，還對作物播種期產生影響。1993—2022 年祁連縣春季平均氣溫增加趨勢顯著，春季氣溫快速回升，會加快土壤解凍速率，使得物候期提前，作物春播時間也會發生改變，提前播種青稞等作物，能有效避開病蟲害高發期，為青稞高產豐收提供了有力保障。另外，溫度上升，會加快土壤微生物分解速率，根生物量積累和分解受到限制，有利于病蟲害幼蟲越冬和雜草生長，使得農藥和除草劑使用量加大，農業生產中的投資增加，同時面臨著糧食安全生產方面的風險。暖冬天氣的出現會造成倒春寒和極端災害性事件頻繁出現，將會影響農作物生長發育和農業增產豐收，尤其是夏糧會出現嚴重減產。

3.2 降水量對農業生產的影響

1993—2022 年祁連縣降水量整體呈現出增加的趨勢，且30 年間有17 年的降水量低于多年平均值，季節分布不均，年際分布不平衡。降水分布不平衡，會加大旱澇風險，加大農業需水量，地下水開采量加劇，使得地下水位下降明顯，水資源呈現出減少趨勢。因缺少大型灌溉設備，當前氣溫上升和蒸發量加大的情況，會導致有效水分減少，土壤變干，使得干旱災害出現頻率增加。水分虧欠會抑制熱量資源增加所發揮的作用，造成青稞、油菜等農作物減產。秋季降水增加會對秋收秋種產生影響，使得收獲后的農作物發霉變質，品質下降。

4 應對策略

1）祁連縣氣象部門需對當地氣候變化加大研究力度，熟練掌握氣候變化規律，積極調整農作物種植結構，不斷優化農作物布局，合理開展農業生產。同時對當地人影系統不斷進行完善，在有利天氣形勢下合理開發空中云水資源，以增加地表有效降水。農業農村部門應指導農戶優先選用抗病、抗寒、抗旱等抗逆性強的農作物品種，加強農田水利設施建設，研發農業節水灌溉技術，避免水土流失和農田沙化速度加快。2）做好氣象監測，提高天氣預測預報水平。對于當地頻繁出現的氣象災害，需使用科學有效的方法盡快構建農業氣象災害防御機制和應急保障體系，提升氣象為農服務水平，提升農業生產過程中應對氣候變化和極端災害性天氣的能力。3）不斷完善氣象為農生產服務機制。祁連縣氣象部門應加大氣象為農服務產品開發力度，并實現水文、氣象、農林等部門間的信息資源共享，同時結合新媒體和多媒體平臺，不斷拓寬氣象信息發布渠道和覆蓋面，將其在氣象防災減災中的綜合效益充分發揮出來。