且末荒漠綠州區熱量資源變化特征及潛力分析

馮 浩，霍 錦，杜新蕊

（1.且末縣氣象局，新疆 且末841900；2.塔中氣象站，新疆 庫爾勒841000）

在全球氣候增暖[1]的大背景下，各地熱量資源也不同程度地發生了變化。熱量資源是指某一地區在特定的氣候條件下所能提供的熱量多少，是太陽輻射和地表、大氣中各種物理過程綜合作用的結果。溫度是影響作物生長的主要因素之一，是農業氣候上衡量熱量資源的一個重要指標。描述熱量資源一般采用積溫，即在一定溫度范圍內日平均溫度的累積值。農作物的生長發育都是在一定的溫度范圍內進行的，而且要求熱量條件必須積累到一定的程度才能完成從萌芽到成熟。不同的作物生長發育對熱量條件的要求不同，同一種作物的不同品種、不同發育期對熱量條件的要求也不同。熱量條件的好壞，直接決定作物生長期的長短，而作物生長期的長短對農作物的產量和品質影響很大。

近些年有關專家和學者對新疆各地熱量資源變化做了諸多研究[2-4]，這些研究對認識新疆氣候變化背景下農業熱量資源變化情況具有一定的意義。但文獻中關于且末熱量資源及其利用的研究還很少。新疆地域廣闊，氣候差別很大，各地的熱量資源存在明顯的差異。研究分析且末熱量資源的變化特征，旨在農業生產中能合理加以利用，避開或減輕不利熱量條件的影響，更好地為農業生產服務。

1 研究區域、資料與方法

1.1 研究區域概況

且末縣是塔里木盆地東南緣一片孤立的綠洲，隸屬巴音郭楞蒙古自治州，東與若羌縣交界，西與和田地區的民豐縣毗鄰，南屏高山，北鄰塔克拉瑪干大沙漠，中部為平原，地勢由西南向東北傾斜。且末荒漠與綠洲屬極端干旱大陸性氣候，常年多風沙天氣，但光熱資源充足。全縣有1個鎮，11個鄉，3個國有農牧場，總耕地面積約10 727 hm2，人均耕地0.28 hm2，主要作物有：棉花、小麥、玉米、瓜果等。

1.2 資料與方法

利用新疆且末氣象觀測站1981—2010年氣象整編資料，選取農業上經常使用的年平均氣溫、∑T≥0℃、∑T≥10℃積溫、日平均氣溫穩定通過0、10、15、20℃初終日及其持續日數、無霜期。用年平均氣溫代表熱量的平均狀況；≥0℃初終日大致與土壤解凍、凍結、植物萌動相一致，持續日數為大農業廣泛的生長期；≥10℃初終日代表喜溫植物生長活躍期，持續日數是喜溫作物旺盛生長期[5]；秋季第一次出現霜的日期為初霜日，春季最后一次出現霜的日期為終霜日，終霜日到初霜日這段時間稱為無霜期。無霜期也稱生長期，無霜期越長，可利用的季節越長。

（1）采用一元線性函數y=ax+b來擬合數據序列T（t），t=1，2，3，…，n，按最小二乘法求出趨勢項 a 和常數項b。趨勢值a的符號表示氣候變量的趨勢傾向，a＞0表示y隨時間呈上升趨勢；反之，a＜0則呈下降趨勢。a×10表示氣候傾向率，單位為℃/10 a。y是氣象要素，x是時間序列。（2）滑動平均為5 a的移動平均值；距平分析是對序列值中的某一個數值與30 a平均值進行比較，若差值≥0，則為正距平；反之為負距平。（3）活動積溫的數學表達式為：Aa=∑ti，式中 ti≥B；若 ti

2 結果與分析

2.1 年平均氣溫變化特征

由圖1可見，且末縣近30 a年平均氣溫為10.9℃，2007、2009年最高，均為11.7℃；1984年最低，為9.5℃，相差2.2℃。經線性趨勢分析，一元線性方程為 y=0.042 8x+10.216（R2=0.487 3），氣候傾向率為0.43℃/10 a，總體呈逐年上升趨勢。年平均氣溫在20世紀80年代、90年代波動較為明顯，氣溫值也偏低，1997年以后基本上以3～4 a的周期上升。從距平分析來看，1997年以前大多為負距平，僅1987、1990、1994年為正距平，但距平值均不超過0.3℃；而1997年以后大多為正距平，僅2008年為負距平，距平值僅為-0.2℃，這說明1997年為且末年平均氣溫變化的突變點。

2.2 積溫變化特征

2.2.1 ≥0℃積溫變化特征

由圖2可見，且末縣近30 a∑T≥0℃積溫平均為4 483.3℃，2001年最大，為4 768.1℃；1992年最小，為4 254.2℃，相差513.9℃。經線性趨勢分析，一元線性方程為 y=14.52x+4 258.3（R2=0.638 1），氣候傾向率為145.2℃/10 a，呈明顯增加趨勢。從距平分析來看，≥0℃積溫在1997年發生轉折性變化，1997年以前基本為負距平，僅1990年為正距平；以后（含1997年）均為正距平，增加明顯。

2.2.2 ≥10℃積溫變化特征

由圖3可見，且末近30a∑T≥10℃積溫平均為4 014.3℃，1997年最大，為4 291.2℃；1996年最小，為3 738.8℃，1996—1997年增加最多。經線性趨勢分析，一元線性方程為y=8.041 1x+3 889.7（R2=0.166 8），氣候傾向率為80.4℃/10 a，呈明顯增加趨勢。1997年以前積溫值較小，尤其是1990—1996年最小，均低于平均值，1997—2004年波動較大，但總體呈上升趨勢。從距平分析來看，≥10℃積溫以1997年為分隔點，1997年以前基本為負距平，僅 1982、1985、1990年為正距平；以后（含 1997年）基本為正距平，僅1999、2003年為負距平。

2.2.3 穩定通過0、10、15、20℃的初終日期及持續日數的變化特征

農業氣候上常用的界限溫度有0、10、15、20℃等，穩定通過界限溫度初、終日期及持續日數對確定該地區的作物布局、耕作制度、品種搭配等都具有十分重要的意義[7]。

2.2.3.1 初日變化特征

由圖4可知，日平均氣溫穩定通過0、15、20℃初日的曲線均呈下降趨勢，即通過0、15、20℃初日表現為提前，其中0℃初日線性下降趨勢最為明顯，依次為20、15℃初日，這說明0℃初日提前最多；而穩定通過10℃初日的曲線呈不明顯的上升趨勢，即10℃初日表現為推后。

2.2.3.2 終日變化特征

日平均氣溫穩定通過0、10、15、20℃終日的曲線均呈上升趨勢（圖5），即通過 0、15、10、20 ℃終日均表現為推后，其中20℃終日線性上升趨勢最明顯，依次為0、10、15℃，說明20℃終日推后最多。

2.2.3.3 持續日數變化特征

從表1可知，日平均氣溫穩定通過0、10、15、20℃持續日數的平均值分別為 265、192、156、102 d，通過0、20℃持續日數呈增加趨勢，而通過10、15℃持續日數則變化不明顯。

表1 各年代界限溫度持續日數平均值及距平值

2.3 無霜期變化特征

且末近30 a無霜期平均日數為191 d，最長為251 d（2009年），比平均日數多 60 d；最短為 146 d（1993年），比平均日數少45 d，最長和最短相差105 d。經線性趨勢分析，一元線性方程為y=0.648 7x+180.54（R2=0.073 9），氣候傾向率為 6.5 d/10 a，無霜期曲線雖年際變化較大，但總體呈上升趨勢。從距平分析來看，30 a多以正距平為主。1981—1985年間大多為負距平，此后5 a均為正距平；20世紀90年代波動最為明顯，頭4 a負距平較多，后幾年則正距平較多；2000年之后，基本為正距平，到2010年曲線有所下降，但總趨勢還是上升的。這說明且末無霜期逐漸延長，熱量資源不斷增加。

3 熱量資源的合理利用

氣溫升高，積溫增多，熱量資源增加，在給農業生產帶來機遇的同時，也帶來了挑戰。從上述分析可以看出，且末熱量資源較為充足，∑T≥0℃、∑T≥10℃積溫平均值均超過4 000℃，適宜當地農業的發展，但農業生產往往達不到預期的效果。究其原因，且末荒漠綠洲生態環境十分脆弱，易受自然災害影響，加之水分資源不足及其不合理利用，導致土壤鹽漬化等，往往制約著熱量資源效益的充分發揮。現就合理利用熱量資源，發展優質、高產、高效農業，實現農業生產的可持續發展，提出幾點建議：

（1）協調好水土矛盾，選擇適應性好、抗災性強的作物品種，充分發揮熱量資源效益，挖掘耕地利用潛力，提高農作物產量。

（2）優化種植結構，大力發展特色林果業如紅棗；加快發展設施農業，擴大設施溫室的種植規模如蔬菜、葡萄、瓜類；調整糧、經、草的種植比例，努力發展特色作物的種植如高原大蒜、有色辣椒等，使種植業結構進一步優化。

（3）熱量資源增加，會使作物生長加快，生長期縮短，可能會減少干物質的積累和籽粒飽滿度，降低肥料和水分的有效性，并將增加化肥和灌溉水量。另外，氣候變暖有利于病蟲害的越冬，加重病蟲害的發生，加大農藥的使用量，因而提高農業生產成本。所以要樹立防災減災意識，以實現農業的可持續發展。

4 結論與討論

（1）且末年平均氣溫總體呈上升趨勢，氣候傾向率為0.43℃/10 a，這與整個新疆氣候變暖的趨勢一致[8]，溫度的變化將直接影響熱量資源的改變。

（2）∑T≥0℃、∑T≥10℃積溫氣候傾向率分別為145.2℃/10 a、80.4℃/10 a，呈明顯增加趨勢。有效積溫增加，對當地喜溫作物的生長有利，但也可能會加重病蟲害。日平均氣溫穩定通過0、10、15、20℃初日提前、終日穩定推后，持續日數增加。

（3）無霜期氣候傾向率為6.4 d/10 a，雖年際變化較大，但總趨勢是延長的。無霜期延長，有利于當地經濟作物棉花的成熟收獲。

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