近30年且末縣地溫變化對(duì)玉米種植的影響

摘 要：選擇且末縣氣象局1991—2023年5～20 cm處的地溫資料，利用一元線性回歸法和數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)分析方法分析且末縣年、季各層平均地溫的年際、年代際和月際變化特征。結(jié)果表明：1991—2023年且末縣5、10、15、20 cm淺層處年平均地溫均呈現(xiàn)出增加趨勢(shì)，線性變化傾向率處于0.683～0.823 ℃/10年之間，以15 cm處的淺層地溫增加幅度最為明顯，變化傾向率為0.823 ℃/10年，而5 cm處的淺層地溫增加幅度不顯著，變化傾向率為0.683 ℃/10年；且末縣不同淺層的平均地溫年際變化規(guī)律基本保持一致；隨著深度的增加，四季地溫均呈現(xiàn)出小幅度下降趨勢(shì)；5、10、15、20 cm各層月平均地溫均以增加趨勢(shì)為主，只是增加趨勢(shì)不盡相同，9月增幅最大，1月最小；玉米種植過(guò)程中受氣候條件的影響較大，而地溫偏高或偏低均不利于優(yōu)勢(shì)高產(chǎn)玉米的形成。

關(guān)鍵詞：地溫變化；玉米種植；且末縣

中圖分類號(hào)：S513 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）06–0-03

在全球氣候變暖的背景下，我國(guó)大部分地區(qū)的氣候在過(guò)去幾十年內(nèi)呈現(xiàn)出不同程度的變暖趨勢(shì)[1-4]。氣候變暖將改變農(nóng)業(yè)熱量資源的時(shí)空分布，進(jìn)而對(duì)各地農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)布局、農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量產(chǎn)生廣泛而深刻的影響[5]。地溫是表征土壤熱特性的重要指標(biāo)之一，土壤表面吸收太陽(yáng)輻射后轉(zhuǎn)變?yōu)橥寥罒崮懿魉椭镣翆虞^深處，其變化比氣溫變化更具保守性和滯后性。研究某地地溫的變化特征具有一定的氣候?qū)W意義[6]。李煥等[7]研究了近50年阿勒泰暖季淺層平均地溫、各月平均地溫的氣候變化趨勢(shì)及突變特點(diǎn)，得出了暖季淺層地溫呈上升趨勢(shì)，富蘊(yùn)縣升溫幅度最大；季賀成等[8]分析了喀左縣近30年春播期淺層地溫變化趨勢(shì)，得出春播期淺層地溫整體呈逐年升高趨勢(shì)，且氣候傾向率隨著土層變深而逐漸下降。且末縣位于新疆維吾爾自治區(qū)巴音郭楞蒙古自治州南部，昆侖山和阿爾金山的北麓，塔里木盆地東南緣，地形東南高西北低，北邊以戈壁沙漠為主，整個(gè)綠洲呈現(xiàn)狹長(zhǎng)的沿水系分布條狀帶，當(dāng)?shù)匾赞r(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)為主，受地理環(huán)境的影響較大，熱量條件是對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)影響最大的氣候因素。因此，研究且末縣地溫變化，對(duì)了解該地區(qū)氣候變化及其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。利用且末縣1991—2023年淺層地溫資料，以揭示全縣地溫變化特征，為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)變化研究和農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)等提供參考。

1 研究資料和方法

選擇且末縣氣象局1991—2023年5～20 cm處的地溫資料，利用一元線性回歸法和數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)分析方法，并按照12月—翌年2月為冬季，3—6月為春季，7—9月為夏季，10—11月為秋季生成逐季序列，分析年、季各層平均地溫的年際、年代際和月際變化特征。

2 地溫變化特征

2.1 年際變化

1991—2023年且末縣5、10、15、20 cm淺層處年平

均地溫均呈現(xiàn)出增加趨勢(shì)（表1），線性變化傾向率處于0.683～0.823 ℃/10年之間，以15 cm處的淺層地溫增加幅度最為明顯，變化傾向率為0.823 ℃/10年，而

5 cm處的淺層地溫增加幅度不太顯著，變化傾向率為0.683 ℃/10年。通過(guò)分析四季不同淺層處的平均地溫，四季不同淺層地表溫度同年淺層地溫變化趨勢(shì)保持一致，上升幅度處于0.201～1.051 ℃之間。其中，以秋季地溫增加最為顯著，升溫幅度處于0.883～

1.051 ℃/10年之間，5 cm最大，為1.051 ℃/10年；20 cm最小，為0.883 ℃/10年。其次是春季，增溫幅度處于0.593～0.911 ℃/10年之間，以15 cm最大，為0.911 ℃/10年；5 cm最小，為0.593 ℃/10年。夏季地溫增加幅度處于0.201～1.018 ℃/10年，20 cm最大，為1.018 ℃/10年；5 cm最小，為0.201 ℃/10年。冬季地溫增加幅度處于0.331～0.782 ℃/10年，以5 cm最大，為0.782 ℃/10年；

20 cm最小，為0.331 ℃/10年。近30年且末縣不同淺層處的地溫均以正值為主，只有冬季不同淺層地溫以負(fù)值為主，且四季不同淺層地溫間的差異不明顯。

2.2 年代際變化

1991—2023年且末縣不同淺層的平均地溫年際變化規(guī)律基本保持一致（表2）。其中，20世紀(jì)90年代初到90年代末為較低溫度；21世紀(jì)00年代后各個(gè)淺層平均地溫均呈現(xiàn)出波動(dòng)上升趨勢(shì)，淺層地溫整體呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)。結(jié)合地表溫度年代際距平統(tǒng)計(jì)值，20世紀(jì)90年代地溫值均比多年平均值偏低；從21世紀(jì)開(kāi)始，年平均地溫增高顯著，多年平均值偏高0.20～

1.27 ℃，尤其是進(jìn)入21世紀(jì)20年代的前3年則是過(guò)去30年中最高。

且末縣各層年平均地溫在21世紀(jì)00年代前10年冬季地溫略低于平均值，21世紀(jì)00年代其余三季的年平均地溫增幅顯著，較多年平均值偏高0.01～1.69 ℃。不同淺層的土壤溫度變化趨勢(shì)有一定差異。在研究時(shí)段內(nèi)，不同淺層的土壤溫度在冬季均較低，比多年平均溫度偏低0.24～0.95 ℃；夏季均較高，比多年平均溫度偏高0.14～1.6 ℃。在研究時(shí)段內(nèi)，隨著深度的增加，四季地溫均呈現(xiàn)出小幅度下降趨勢(shì)。

2.3 月際變化

結(jié)合1991—2023年且末縣不同淺層土壤溫度月平均變化（圖1），可以看出，且末縣不同月份淺層地表溫度變化趨勢(shì)基本相同。不同深度層的月平均溫度均以7月最高，1月最低。12月不同深度的土層溫度出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，從高值轉(zhuǎn)為低值，這與太陽(yáng)輻射和土地傳導(dǎo)關(guān)系密切，12月20 cm處溫度最高，而0 cm處的溫度最低。結(jié)合表3中各月氣候變化趨勢(shì)，5、10、15、20 cm各層月平均地溫均以增加趨勢(shì)為主，只是增加趨勢(shì)不盡相同。其中，最大增溫幅度均出現(xiàn)在9月，氣候變化傾向率處于0.892～1.093 ℃/10年，3月次之，增溫幅度處于0.720～1.043 ℃/10年，最小增溫幅度出現(xiàn)在1月，處于0.225～0.927 ℃/10年。

3 地溫變化對(duì)玉米種植的影響

3.1 地溫對(duì)玉米芽期的影響

在玉米種植過(guò)程中，溫度會(huì)直接影響植物蒸騰作用、養(yǎng)分傳輸和二氧化碳吸收，而地溫變化會(huì)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)、發(fā)育直接產(chǎn)生影響，該過(guò)程需確保溫度適宜。若地溫過(guò)高，對(duì)玉米根系生長(zhǎng)、正常呼吸和養(yǎng)分吸收均會(huì)造成影響，進(jìn)而引發(fā)玉米發(fā)芽率不高的情況。若地溫變化過(guò)大，則會(huì)打破玉米植株根系吸收與芽耗水之間的平衡，使得芽可吸收的水分不足，對(duì)芽期生長(zhǎng)極為不利。若地溫過(guò)高，玉米呼吸作用增強(qiáng)，會(huì)消耗大量的光合作用產(chǎn)物，且對(duì)碳水化合物的累積極為不利。在植物根系生長(zhǎng)中應(yīng)保證溫度條件適宜，確保玉米植株健康發(fā)育，確保分生、養(yǎng)分和水吸收均能達(dá)到最佳，適宜的地溫可提高玉米萌芽速率[9-15]。

3.2 地溫對(duì)作物根系的影響

在玉米生長(zhǎng)過(guò)程中，若土壤溫度與最佳生長(zhǎng)溫度存在差異，則會(huì)改變根系結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)、發(fā)育速度也隨之減緩[16-17]。由于玉米不同生長(zhǎng)發(fā)育階段都有適宜的溫度，若外界溫度比適宜溫度偏高或偏低，玉米生長(zhǎng)也會(huì)發(fā)生變化；在一定的溫度范圍內(nèi)，溫度越高對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育越有利，更能促進(jìn)根系正常生長(zhǎng)發(fā)育。玉米生長(zhǎng)發(fā)育中，若溫度越低，玉米根系對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收能力就越弱，反之亦然。

4 結(jié)論

（1）1991—2023年且末縣5、10、15、20 cm淺層處年平

均地溫均呈現(xiàn)出增加趨勢(shì)，線性變化傾向率處于0.683

～0.823 ℃/10年之間。以15 cm處的淺層地溫增加幅度最為明顯，變化傾向率為0.823 ℃/10年；而5 cm處的淺層地溫增加幅度不顯著，變化傾向率為0.683 ℃/10年。

（2）1991—2023年且末縣不同淺層的平均地溫年際變化規(guī)律基本保持一致；隨著深度的增加，四季地溫均表現(xiàn)出小幅度下降趨勢(shì)。

（3）5、10、15、20 cm各淺層月平均地溫均以增加趨勢(shì)為主，只是增加趨勢(shì)不盡相同，9月增幅最大，1月最小。

（4）玉米種植過(guò)程中受氣候條件的影響較大，而地溫偏高或偏低均不利于形成優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)玉米。

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收稿日期：2024-03-11

作者簡(jiǎn)介：麥合木提·買買提（1995—），男，新疆輪臺(tái)人，助理工程師，主要從事氣象工作。