氣候變暖對柴達木盆地農作物種植結構的影響

王發科 茍日多杰

摘要 利用柴達木盆地1961～2010年氣溫、降水資料，采用統計分析的方法分析了近50年來溫度和降水量變化特征，在此基礎上探討了氣候變暖對農作物種植結構的影響。結果表明，近50年來柴達木盆地年平均氣溫呈增加趨勢，傾向率達0.55 ℃/10a；秋、冬季增溫較顯著，增溫貢獻率較大；近50年來≥0 ℃、≥5 ℃、≥10 ℃的積溫均呈增加的趨勢，≥0 ℃、≥5 ℃、≥10 ℃的初日呈提前趨勢，終日逐年代呈推遲趨勢；近50年來降水量略有增加趨勢，增幅不明顯，夏季降水的增加貢獻率較大。柴達木盆地氣候變暖，農作物生長季積溫增多，使農作物生長季延長，利于農作物種植結構不斷優化；另一方面將造成農業氣象災害、氣候異常現象增加，作物病蟲害增多，農業水分供需矛盾加劇，對優化農作物種植結構造成不利影響。

關鍵詞 氣候變暖；種植結構；變化特征；影響；柴達木盆地

中圖分類號 S161.2 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）27-181-04

Effects of Climate Warming on Agricultural Crops Planting Structure in Qaidam Basin

WANG Fa-ke1， GOU Riduojie2

（1. Geermu Meteorological Bureau of Qinghai Province， Geermu， Qinghai 816000； 2. Haixi Meteorological Bureau of Qinghai Province， Delingha， Qinghai 817000）

Abstract Using temperature and precipitation data of Qaidam Basin during 1961-2010， statistical analysis method was adopted to study the variation features of temperature and rainfall in recent 50 years. On the basis of this， effects of climate warming on agricultural crops planting structure were discussed. The results showed that in recent 50 years， annual average temperature increased， tendency rate reached 0.55 ℃ /10a； temperature increasing in autumn and winter was significant； ≥0 ℃， ≥5 ℃， ≥10 ℃ accumulated temperature increased， the first day advanced， the ending day delayed； precipitation slightly increased， the increase of summer precipitation has a great contribution. Climate warming in Qaidam Basin prolong agricultural crops growing season， which is conductive for crops planting structure optimization； On the other hand， the agricultural meteorological disasters， climate anomalies， crop diseases and insect pests increase， agricultural water supply and demand contradiction， which will be harmful to the optimization of crop planting structure.

Key words Climate warming； Planting structure； Variation characteristics； Influence； Qaidam Basin

柴達木盆地地跨35°00′～39°20′N、90°16′～99°16′E，海拔2 675～3 350 m，總面積約2.57×105 km2，是我國著名的內陸山間盆地。區域內太陽輻射強、光照充足、光能資源豐富、光溫生產潛力大，光熱條件有利于農作物生長和發育，有德令哈、察汗烏蘇、香日德、諾木洪、格爾木等綠洲農業區，主要種植春小麥、油菜、豌豆、青稞等農作物，是青海省最大的綠洲農業基地。受自然環境、人類活動及氣候變暖等因素的影響，區域內農業基礎薄弱，生產力水平相對較低。柴達木盆地既是氣候變化敏感區，又是生態環境脆弱帶，農業作物對氣候變化的響應較為敏感[1]。開展柴達木盆地氣候變暖對農作物種植結構的影響研究，探討農作物種植結構合理化布局及對策建議，對提高人們認識氣候變暖對農業生產的利弊影響、合理利用氣候資源、緩解土地生產壓力、改善和保護生態環境、盡早采取有效應對措施、增強農業生產應對氣候變化的能力等具有一定的參考和指導意義。筆者在此利用1961～2010年柴達木盆地氣溫、降水資料，采用統計分析的方法分析了近50年來溫度和降水量變化特征，在此基礎上探討了氣候變暖對農作物種植結構的影響。

1 資料和方法

1.1 資料選取

選取柴達木盆地境內德令哈、格爾木、小灶火、茫崖、大柴旦、諾木洪、都蘭、茶卡8個站點1961～2010年氣溫、降水資料，季節劃分是以3～5月為春季、6～8月為夏季、9～11月為秋季、12月～翌年2月為冬季。

1.2 研究方法

1.2.1 線性趨勢方法。

利用氣象要素的時間序列，以時間為自變量、要素為因變量，建立一元回歸方程[2]。設y為某一氣象變量，t為時間，建立y與t之間的一元線性回歸方程：y′（t）=b0+b1t，

其趨勢變化率為：dy′（t）dt=b1，

把b1×10稱為變化傾向率。趨勢方程中系數b1的計算式為：

b1=

ni=1（yi-）（ti-）

ni=1（ti-）2

。

b1值的符號反映上升或下降的變化趨勢，b1<0表示在計算時段內呈下降趨勢，b1>0表示呈上升趨勢。b1值絕對值的大小可以度量其演變趨勢上升、下降的程度。

1.2.2 累積距平。

累計距平是一種常用的、由曲線直觀判斷變化趨勢的方法，同時通過對累計距平曲線的觀察，也可以劃分變化的階段性。對一時間序列x，其某一時刻t的累計距平表示為：

xt=ti=1（xi-），

式中，xi為隨機變量，樣本平均值。在累積距平曲線變化中，上升表示累積距平值增加（正距平），下降則累積距平值減少（負距平）[3]。

2 柴達木盆地氣候變化特征分析

2.1 氣溫變化特征

2.1.1 年代際變化。

從1961～2010年柴達木盆地逐年平均氣溫變化曲線（圖1a）可以看出，50年來柴達木盆地年平均氣溫呈正趨勢變化，其傾向率達0.55 ℃/10a，其增加趨勢的t 檢驗達到0.05的顯著性水平；年平均氣溫20世紀60年代最低，70年代起年平均氣溫逐漸升高，2001年以來達到最高值，2001年以來與20世紀60年代相比，年平均氣溫上升了2.3 ℃。累積距平（圖1b）顯示，柴達木盆地氣溫20世紀60年代末～80年代中期呈下降趨勢，80年代中后期開始上升，一直持續到2010年。

2.1.2 季節變化。

由圖2可知，近50年柴達木盆地四季氣溫均呈現上升趨勢，其中春、夏季增溫趨勢較小，傾向率分別為0.43和0.41 ℃/10a；秋、冬季增溫較顯著，傾向率分別為0.57和0.79 ℃/10a，秋季達到0.01的顯著水平，冬季達到0.05的顯著水平。因此，柴達木盆地年平均氣溫上升秋、冬季增溫貢獻率較大。

2.2 ≥0 ℃、≥5 ℃、≥10 ℃積溫的變化特征

2.2.1 積溫年際變化。

從柴達木盆地南緣穩定通過0 ℃、5 ℃、10 ℃的歷年平均積溫變化（圖3a）可看出，各界限溫度的積溫均呈增加的趨勢，傾向率達10.3～11.1（℃·d）/10a。進一步分析其區域年際變化特點發現，西部和中部各地增加較明顯，東部增加較小。

2.2.2 積溫年代變化。

由圖3b可見，≥0 ℃、≥5 ℃、≥10 ℃的積溫隨年代呈增加趨勢，各界限溫度2001年以來與20世紀60年代相比增加337.1～393.7 ℃·d；各界限溫度積溫20世紀80年代增加幅度較小，增加7.7～24.7 ℃·d，90年代增加幅度較大，增加190.8～223.2 ℃·d。

2.2.3 界限溫度初日、終日年代變化。

經分析，柴達木盆地≥0 ℃、≥5 ℃、≥10 ℃的初日逐年代呈提前趨勢，各年代變化較平穩，提前最多為8 d，最少為1 d，2001年以來與20世紀60年代相比提前了8～20 d；終日逐年代呈推遲趨勢，各年代推遲日數最多為6 d，最少為1 d，2001年以來與20世紀60年代相比推遲了7～14 d。

2.3 降水量變化特征

2.3.1 年際變化。

從柴達木盆地年降水量特征變化曲線（圖4a）可看出，近50年來年降水量呈現出略有增加趨勢，但增幅不明顯，未通過0.05的顯著性檢驗，其相關性不顯著。20世紀60、70年代降水量以偏少為主，累積距平曲線呈波動式下降狀態；80年代降水偏多，累積距平曲線呈上升趨勢，90年代降水變化趨于平穩，2001年以后降水又呈現偏多趨勢，累積距平曲線上升趨勢明顯（圖4b）。

2.3.2 季節變化。

分析四季降水變化（圖5）發現，春、夏、冬季略有增加趨勢，秋季略減少。由于柴達木盆地冬、春季降水較少，70%以上的降水主要集中在夏季，該時期正處于柴達木盆地主汛期，因此，降水量略有增加其夏季降水的增加貢獻率較大。

3 氣候變暖對農作物種植結構的影響

柴達木盆地氣候變暖，作物生長季積溫增多，對調整農作物種植結構、增加產量十分有利。氣溫升高農作物生長季延長，有利于喜溫作物面積擴大和復種指數的提高，農作物種植結構不斷優化。另一方面氣候變暖將導致局部干旱高溫危害嚴重，農作物晚霜凍危害加大，作物病蟲害增多，同時氣候變暖促使土壤有機質分解加快，農業成本和投資需求大幅度增加[4-5]。

3.1 有利影響

（1）氣候變暖，區域內農作物生長季延長，春小麥等農作物播種期提前。2010年較20世紀60年代農作物生長季延長24 d左右，農作物播種期提前近15 d。

（2）氣候變暖，區域內農作物種植區域自東向西由高經度向低經度地區延伸，農作物種植面積擴大。農作物播種總面積20世紀90年代初期約為2.2×104 hm2，2010年約為2.9×104 hm2，擴大幅度達32%。

（3）氣候變暖，區域內農作物生長季熱量條件利于油菜、馬鈴薯、大蒜、枸杞等生長，因此蔬菜、經濟類作物、中藥材等植物大面積種植或推廣，進而造成區域內總播種面積擴大。2010年與20世紀90年代末期相比，蔬菜種植面積增加3.12%、馬鈴薯種植面積增加1.1%、油菜種植面積增加1%，枸杞種植面積凈增加0.8×104 hm2。

3.2 不利影響

（1）柴達木盆地屬干旱、半干旱地區，冬春季降水的增多，可緩解春旱對農業生產的不利影響。但由于全年降水變率大，氣溫升高，降水增多，將造成農業氣象災害、氣候異常現象增加，導致區域內農業生產的不穩定性增加，農作物產量的波動將增大。

（2）氣候變暖，春季農作物播種、出苗等發育期提前，農作物晚霜凍危害頻次增加。尤其對一些趕季節早播的作物、蔬菜等受到更致命的晚霜凍危害。

（3）氣候變暖，特別是冬季氣溫上升幅度大，將有利于病蟲的越冬、繁殖，造成越冬蟲源、菌源基數增加，越冬界限北移，使病蟲害對農業生產的危害期延長，危害范圍擴大，危害程度加大。

（4）氣候變暖使農業水分供需矛盾加劇。柴達木盆地太陽輻射強，氣候變暖，熱量增加導致土壤的潛在蒸散增大，水資源減少，降水的利用率減小，使農業生產環境惡化，旱地農業和灌溉農業投資和成本將大幅度增加。

4 小結

（1）近50年來柴達木盆地年平均氣溫呈增加趨勢，傾向率達0.55 ℃/10a。秋、冬季增溫較顯著，增溫貢獻率較大。

（2）近50年來柴達木盆地≥0 ℃、≥5 ℃、≥10 ℃的積溫均呈增加的趨勢，西部和中部各地增加較明顯，東部增加較小；≥0 ℃、≥5 ℃、≥10 ℃的初日呈提前趨勢，提前最多為8 d，最小為1 d；終日逐年代呈推遲趨勢，推遲日數最多為6 d，最少為1 d。

（3）近50年來柴達木盆地降水量略有增加趨勢，增幅不明顯，夏季降水的增加貢獻率較大。

（4）柴達木盆地氣候變暖，農作物生長季積溫增多，使農作物生長季延長，利于農作物種植結構不斷優化。另一方面將造成農業氣象災害、氣候異常現象增加，作物病蟲害增多，農業水分供需矛盾加劇，對優化農作物種植結構造成不利影響。

參考文獻

[1] 陳曉光，李林，朱西德，等.青海省氣候變化的區域性差異及其成因研究[J].氣候變化研究進展，2009（5）：1-3.

[2] 魏淑秋.農業氣象統計[M].福州：福建科學技術出版社，1985：50-75.

[3] 魏鳳英.現代氣候統計診斷與預測技術[M].北京：氣象出版社，2007：60-70.

[4] 歐陽海，鄭步忠，王雪娥，等.農業氣候學[M].北京：氣象出版社，1990：154-193.

[5] 汪青春，張國勝，李林，等.柴達木盆地近40a氣候變化及其對農業影響的研究[J].干旱氣象，2004，22（4）：29-33.