近35年益陽(yáng)市氣候變化及其對(duì)油菜單產(chǎn)的影響

摘 要 采用SPSS、Matlab等軟件分析了益陽(yáng)市近35 a（1981-2015年）氣溫、降水和油菜單產(chǎn)數(shù)據(jù)，結(jié)果表明兩點(diǎn)。第一，益陽(yáng)市年平均氣溫均呈現(xiàn)波動(dòng)上升的趨勢(shì)；四季氣溫都呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，氣候傾向率都為正值，四季中氣候傾向率最低出現(xiàn)在夏季，最高均為春季。益陽(yáng)市年降水量呈現(xiàn)先下降再上升最后下降的趨勢(shì)；各年代際降水量呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)；夏季降水量最多，春季次之，秋季和冬季降水量比較接近。益陽(yáng)市油菜單產(chǎn)也呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。第二，益陽(yáng)市氣溫從1996年開(kāi)始出現(xiàn)了明顯的上升趨勢(shì)，只存在一個(gè)突變點(diǎn)，為1996年。降水量存在2個(gè)突變點(diǎn)，為1988、2007年。第三，益陽(yáng)市氣溫周期有局部化特征，從宏觀角度來(lái)比較，氣溫存在一個(gè)顯著的15 a長(zhǎng)震蕩周期和5～10 a的短震蕩周期；降水量存在一個(gè)顯著的15 a長(zhǎng)震蕩周期，在1997年之前存在5～7 a的短震蕩周期，在1997年之后，存在一個(gè)10 a的震蕩周期。第四，氣溫與油菜單產(chǎn)呈顯著正相關(guān)，通過(guò)0.01水平的顯著性檢驗(yàn)，降水量與油菜單產(chǎn)相關(guān)性不顯著。

關(guān)鍵詞 氣候變化；油菜單產(chǎn)；相關(guān)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：S565.4；S162 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.23.053

近年來(lái)，全球氣候變暖已經(jīng)成為一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)[1，2]，氣候變化日益成為全球研究的重點(diǎn)[3-5]。油菜是我國(guó)重要的油料作物之一，在人民生活、工農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等方面都有廣泛的應(yīng)用。益陽(yáng)市位于湘中北部，處于資水中下游，全市地形西高東低。益陽(yáng)市屬亞熱帶大陸性季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，全年光照充足、雨量充沛、氣候溫和，具有氣溫總體偏高、冬暖夏涼明顯、春寒陰雨等特征。益陽(yáng)市水資源儲(chǔ)量豐富，境內(nèi)密布河網(wǎng)和湖泊。研究氣候變化對(duì)油菜單產(chǎn)的影響，有助于了解益陽(yáng)市氣候變化背景下油菜品種類(lèi)型和農(nóng)田管理方面的改進(jìn)措施，有助于充分利用該地的農(nóng)業(yè)氣候資源潛力，為油菜品種選擇和種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整和確定提供依據(jù)，對(duì)益陽(yáng)市油菜種植的可持續(xù)發(fā)展起積極的作用。

1 資料與方法

本文氣象資料來(lái)自湖南省氣象局、益陽(yáng)市氣象局和農(nóng)業(yè)局、中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)站，包括益陽(yáng)市氣溫、降水的年、月、日數(shù)據(jù)和油菜單產(chǎn)數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)連續(xù)并且完整。本文采用SPSS、Matlab等軟件進(jìn)行氣溫、降水和油菜單產(chǎn)之間的線性趨勢(shì)、M-K突變檢驗(yàn)、周期檢驗(yàn)和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣溫變化特征

2.1.1 氣溫年變化特征

益陽(yáng)市近35 a平均氣溫為17.3 ℃，高于平均氣溫的有16 a，低于平均氣溫的有19 a，最高平均氣溫出現(xiàn)在2013年，為18.6 ℃，最低年平均氣溫出現(xiàn)在1984年，為16.3 ℃。益陽(yáng)市近35 a年平均氣溫的氣候傾向率為0.5℃/10 a，相關(guān)系數(shù)為0.61，氣候傾向方程為y=0.05x+16.31。益陽(yáng)市近35 a以來(lái)年平均氣溫呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，其中上升幅度最大的是2013年，2013年比2012年年平均氣溫高了1.6 ℃，其原因主要是受厄爾尼諾影響，全球大氣環(huán)流異常，益陽(yáng)市溫度異常偏高；同時(shí)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市熱島效應(yīng)越來(lái)越明顯。

益陽(yáng)市年平均氣溫均呈現(xiàn)波動(dòng)上升的趨勢(shì)，且在2010年前后氣溫有一個(gè)急劇下降的時(shí)段，但是隨后的2013年急速上升，創(chuàng)歷史最高值，通過(guò)5 a滑動(dòng)平均曲線可以看出，氣溫呈現(xiàn)在2000年之前上升不明顯、2000年后年均氣溫上升明顯的一個(gè)趨勢(shì)。

2.1.2 氣溫的月變化

1981-2015年益陽(yáng)市月平均氣溫呈現(xiàn)山峰狀，平均氣溫最高為7月，為28.5 ℃，8月為次高，為27.7 ℃，最低為1月，為4.8 ℃，2月僅次于1月，平均氣溫為6.9 ℃，最高與最低的極差為23.7 ℃。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)1981-2015年益陽(yáng)市1-12月的月氣溫氣候傾向率變化可知，近35 a以來(lái)，益陽(yáng)市除了8月為負(fù)增長(zhǎng)外都為正增長(zhǎng)趨勢(shì)，8月氣候傾向率為-0.001 ℃/10 a，增長(zhǎng)速度最快的是3月，氣候傾向率為0.905 ℃/10 a。益陽(yáng)市月氣溫整體氣候傾向率為正值，氣溫上升最快的是3月，最慢的是8月，除8月氣為負(fù)值外，其余氣象傾向率都為正值，即呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。

2.2 降水變化特征

2.2.1 降水年變化特征

益陽(yáng)市近35 a年平均降水量為1 499.4 ℃，降水量最多年份為2002年，為2 239.0 mm，降水量最少年份為2007年，為1 028.1 mm。益陽(yáng)市近35 a年降水量的氣候傾向率為9.8 mm/10 a，相關(guān)系數(shù)為0.0，通過(guò)了0.001水平的檢驗(yàn)，氣候傾向方程為y=0.98x+1243.87。益陽(yáng)市近35 a以來(lái)年降水量呈現(xiàn)先下降再上升最后下降的趨勢(shì)，在1990開(kāi)始上升，從2000開(kāi)始下降，最后在2011年開(kāi)始下降。其原因主要為大氣環(huán)流形勢(shì)的變化和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展；同時(shí)，地理環(huán)境也發(fā)生了巨大的變化，這都對(duì)年降水量的變化造成了一定的影響。

益陽(yáng)市四季降水量差別明顯，夏季降水量最多，春季次之，秋季和冬季降水量比較接近，也是最低的。益陽(yáng)市四季最大月平均降水量出現(xiàn)在1998年的夏季，為333.5 mm，最小值出現(xiàn)在1992年的秋季。益陽(yáng)春季和夏季氣候傾向率為正值，而秋季和冬季為負(fù)值，說(shuō)明春夏季降水量呈上升趨勢(shì)，而秋冬季降水量呈下降的趨勢(shì)，四季中最大值為夏季的3.207 mm/10 a，傾向率最小值出現(xiàn)在秋季，為-2.123 mm/10 a。

2.2.2 降水月變化特征

1981-2015年，益陽(yáng)市月平均降水量呈現(xiàn)山峰狀，平均降水量最高為6月，5月為次高，降水量分別為214.5 mm和190.6 mm，最低為12月，1月為次低，12和1月平均降水量分別為44.9 mm和67.6 mm，最多月降水量為最少降水量的近4.8倍，月降水量極差為169.6 mm。通過(guò)統(tǒng)計(jì)1981-2015年益陽(yáng)市1-12月降水量氣候傾向率可知，近35 a以來(lái)，益陽(yáng)市氣候傾向率最大值出現(xiàn)在8月，為8.807 mm/10 a，減少速度最快的是10月，為氣候傾向率為-17.458 mm/10 a。

2.2.3 降水量M-K突變與周期分析

1998-2000年，益陽(yáng)市UF>U0.05，這表示降水量有明顯的上升趨勢(shì)，UF與UB曲線在1988、2007年出現(xiàn)交點(diǎn)，且交點(diǎn)在置信區(qū)間內(nèi)，這表明這2 a出現(xiàn)了突變。

益陽(yáng)市近35 a中，1982、1987、2008和2013年震動(dòng)頻率最低，1997年震動(dòng)頻率最高。在1998年之前，存在一個(gè)準(zhǔn)10 a的周期，在1998年之后存在一個(gè)準(zhǔn)5 a的周期，從長(zhǎng)周期來(lái)看，存在一個(gè)17 a的顯著性很高的震蕩周期。

2.3 油菜單產(chǎn)變化特征

益陽(yáng)市近35 a以來(lái)油菜單產(chǎn)呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，上升趨勢(shì)為276.11 kg/（hm2·10 a）。單產(chǎn)最多的年份為2015年，最少的為1990年。1990年年日照時(shí)數(shù)為1 523.8 h比1989和1991年分別多401.8 h和294.3 h。在2002和2008年油菜單產(chǎn)有個(gè)急速下降過(guò)程。2002年降水量比35 a平均降水量多49.3%，日照時(shí)間不足，造成該年油菜單產(chǎn)下降嚴(yán)重。2008年降水量比35 a平均降水量多6.4%，但1-5月降水量比常年1-5月降水量多約1/5，這也是導(dǎo)致2008年油菜單產(chǎn)小幅下滑的重要原因。

2.4 氣溫、降水量與油菜單產(chǎn)的相關(guān)性分析

氣溫與油菜單產(chǎn)呈顯著正相關(guān)，通過(guò)0.01水平的顯著性檢驗(yàn)，這與許多其他學(xué)者的研究結(jié)果相同。降水量對(duì)油菜單產(chǎn)沒(méi)有通過(guò)0.05水平的顯著性檢驗(yàn)，而降水量有很大的負(fù)相關(guān)關(guān)系，通過(guò)了0.05水平的檢驗(yàn)。

3 結(jié)論

本文采用益陽(yáng)市近35 a（1981-2015年）氣溫、降水和油菜單產(chǎn)等數(shù)據(jù)，采用SPSS、Matlab等軟件進(jìn)行氣溫、降水和油菜單產(chǎn)之間的線性趨勢(shì)、M-K突變檢驗(yàn)、周期檢驗(yàn)和相關(guān)性分析，結(jié)果如下。

第一，益陽(yáng)市年平均氣溫均呈現(xiàn)波動(dòng)上升的趨勢(shì)，呈現(xiàn)在2000年之前上升不明顯，2000年后年均氣溫上升明顯的一個(gè)趨勢(shì)。益陽(yáng)市四季氣溫都呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，氣候傾向率都為正值，四季中氣候傾向率最低出現(xiàn)在夏季，最高均為春季。近35 a來(lái)，益陽(yáng)市年降水量呈現(xiàn)先下降再上升最后下降的趨勢(shì)。益陽(yáng)市各年代際降水量呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)。益陽(yáng)市夏季降水量最多，春季次之，秋季和冬季降水量比較接近。益陽(yáng)市油菜單產(chǎn)呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。

第二，益陽(yáng)市氣溫從1996年開(kāi)始出現(xiàn)了明顯的上升趨勢(shì)，只存在一個(gè)突變點(diǎn)，為1996年。降水量存在2個(gè)突變點(diǎn)，為1988、2007年。

第三，益陽(yáng)市氣溫周期有局部化特征，從宏觀角度來(lái)比較，氣溫存在一個(gè)顯著的15 a長(zhǎng)震蕩周期和5～10 a的短震蕩周期。益陽(yáng)市降水周期局部化更為明顯，益陽(yáng)市存在一個(gè)顯著的15 a長(zhǎng)震蕩周期，在1997年之前存在5～7 a的短震蕩周期，在1997年之后，存在一個(gè)10 a的震蕩周期。

（4）氣溫與油菜單產(chǎn)呈顯著正相關(guān)，通過(guò)0.01水平的顯著性檢驗(yàn)，這與許多其他學(xué)者的研究結(jié)果相同，降水量對(duì)油菜單產(chǎn)沒(méi)有通過(guò)0.05水平的顯著性檢驗(yàn)，降水量與油菜單產(chǎn)相關(guān)性不顯著。

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（責(zé)任編輯：劉昀）