菏澤市冬小麥生育期內的熱量資源分析

李瑞英，任崇勇，劉 濤

(山東省菏澤市氣象局，山東 菏澤 274000)

在全球氣候變暖的大背景下，冬小麥生長發育中所需的熱量資源受到了直接影響［1］。熱量是植物生長發育過程中最為重要的因素之一，積溫是表示熱量的要素之一［2］。作為熱量因子，活動積溫是衡量一個地區農業熱量資源的重要指標。研究表明，日平均氣溫通過0℃的時間大致與土壤的凍結、小麥的返青生長相關，因此在農業上通常用≥0℃活動積溫、≥10℃活動積溫來表示某地區農業熱量資源狀況［3］。無霜期長短在農業上也是個很重要的熱量指標，菏澤是農業大市，冬小麥是該市的主要糧食作物之一。作者分析了冬小麥生育期內熱量資源的年際變化規律，為該市冬小麥的科學管理提供一定的科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

菏澤市地處山東省西南部，屬暖溫帶大陸性氣候，屬于黃河沖積平原，地勢平坦，土層深厚，是栽培優質農作物的理想區域。主要氣候特點是光照充足，熱量豐富，四季分明，雨熱同季，適宜多種農作物的生長。主要作物為小麥、玉米、花生、大豆等，一年兩熟制。

所用資料來自于菏澤市氣象局實測數據，數據資料涵蓋了1961-2010年冬小麥生育期內平均氣溫、≥0℃積溫、≥10℃積溫、無霜期。

1.2 方法

氣候傾向率法。在計算變化趨勢時，采用最小二乘法，計算樣本^X 時間t 的線性回歸系數 (a)，從而要素的變化可用一次線性方程表示［4］:=at+b t=1，2，…，n。以線性回歸系數a 的10 倍作為氣候傾向率。

Mann-Kendall 法。Mann-Kendall 法是一種非參數統計檢驗方法，是目前檢測氣候突變的一種常用方法。它以氣候序列平穩變化為前提，并且序列是隨機獨立，概率等同分布。與其他的檢測方法相比，M-K 法的檢測范圍寬廣、人為性少、定量化程度高，因而得到廣泛的應用［5-6］。

2 結果與分析

2.1 線性分析

2.1.1 平均氣溫

菏澤市近50 a 冬小麥生育期內的平均氣溫呈極顯著的增加趨勢 (R=0.67，P ＜0.01)，每10 a增加速率為0.35℃，由平均氣溫距平 (圖1)可知近50 a 來可分為2個階段:1961-1993年以負距平為主，為偏冷階段，此階段的距平平均值為-0.32℃，最大負距平為-1.4℃ (1969年)，是歷史最低值;1994-2010年以正距平為主，為增溫階段，此階段的距平平均值為0.76℃，每10 a增加速率為0.44℃。除1996 和2003年氣溫等同于歷年平均值外，其他年份均明顯高于平均氣溫，最大正距平為2.2℃ (2007年)。

2.1.2 ≥0℃活動積溫

圖1 1961-2010年菏澤市冬小麥生育期內熱量資源距平值的變化

菏澤市近50 a 冬小麥生育期內≥0℃活動積溫(圖1)的變化與平均溫變化趨勢一致，整體呈極顯著增加趨勢 (R=0.64，P ＜0.01)，每10 a 增加速率為64.97℃。1961-1996年為熱量資源比較貧乏階段，此階段的積溫距平平均值為-65.58℃，1997-2010年為熱量資源豐富階段，此階段的距平平均值為168.62℃，每10 a 增加速率為70.44℃。

2.1.3 ≥10℃活動積溫

近50 a 來≥10℃活動積溫也呈極顯著增加趨勢 (R=0.51，P ＜0.01)，每10 a 增加速率為52.65℃ (圖1)。1961-1993年≥10℃活動積溫偏少，此階段的距平平均值為-61.96℃，屬于熱量資源偏少階段;1994-2010年中除2003年為負距平外，其余各年均為正距平，此階段的距平平均值為120.28℃，每10 a 增加速率為161.71℃，屬熱量資源比較豐富階段。

2.1.4 無霜期

菏澤市冬小麥生育期內無霜期以每10 a 1.9 d的速率延長。由于每年的氣候狀況不同，初終霜出現的時間也有早有晚，初霜日出現在10月9日到11月6日，平均初霜日在10月31日，以每10 a 1.6 d 的速率延遲。終霜日出現在2月16日到4月25日，平均終霜日在3月28日，以每10 a 0.8 d的速率提前。由此可見，初霜日越來越晚，終霜日越來越早，總的無霜期呈增加的趨勢。

2.2 突變分析

圖2 1961-2010年菏澤市冬小麥生育期內熱量資源突變的趨勢

從平均氣溫M-K 突變檢測 (圖2)中UF 和UB 曲線的交點位置確定，平均氣溫在1995年發生突變，突變前后兩時段平均氣溫相差0.6℃。UF曲線在21 世紀初期開始超過了0.01 顯著性水平(∣U0.01∣=2.56)的臨界值，表明升溫趨勢達到了極顯著。≥0℃積溫變化的突變點為1997年(圖2)，突變前后兩時段積溫相差262.2℃·d，表明1997年以后熱量資源逐漸充足。1994年是≥10℃活動積溫的突變點 (圖2)，突變前后兩時段積溫相差201.7℃。無霜期分別在1965年和2003年發生突變，自1965-2002年，無霜期呈減少的趨勢，在2003年突變后開始呈現增加的趨勢。

3 小結與討論

菏澤市冬小麥生育期內平均氣溫、≥0℃積溫、≥10℃積溫和無霜期均呈增加趨勢，除無霜期在1965 和2003年發生突變外，其他熱量因子的突變時間點幾乎一致，均在20 世紀90年代的中期發生突變。

總體來說菏澤市冬小麥生育期內的熱量資源呈增加趨勢。熱量的增加有利于冬小麥群體分蘗的發生［7］，同時增溫會導致小麥發育期提前。雖然菏澤市冬小麥生育期內熱量資源呈增加趨勢，但仍要預防階段性冷害對小麥造成的影響，如冬末春初遇冷空氣侵襲，小麥極易受到低溫的危害。

［1］千懷遂，焦士興，趙峰.河南省冬小麥氣候適宜性變化研究［J］.生態學雜志，2005，24 (5):503-507.

［2］蘇劍勤，程樹林，郭迎春.河北氣候［M］.北京:氣象出版社，1996:43-49.

［3］繆啟龍，丁園圓，王勇，等.氣候變暖對中國熱量資源分布的影響分析［J］.自然資源學報，2009，24 (5):934-944.

［4］沈瑱，曾燕，肖卉，江蘇省日照時數的氣候特征分析［J］.氣象科學，2007，27 (4):425-429.

［5］魏鳳英.現代氣候統計診斷與預測技術［M］.北京:氣象出版社，1999:69-72.

［6］符淙斌，王強.氣候突變的定義和檢測方法［J］.大氣科學，1992，16 (4):482-493.

［7］周偉東，朱潔華，王艷琴，等.上海地區百年農業氣候資源變化特征［J］.資源科學，2008，30 (5):642-647.