塔里木河流域農業氣候資源變化特征分析

賈然云 趙靜 康順光

摘 要：利用塔里木河流域1993—2012年29個氣象站點的氣象數據，采用線性趨系數法對全年、四季的氣溫、降水、日照時數等主要農業氣候資源的變化特征進行分析。研究結果表明：1）塔里木河流域平均氣溫呈線性上升，升溫速率為0.25℃/10年，并且該流域的春、夏、秋、冬平均溫度的溫度傾向率分別為0.41℃/10年、0.261℃/10年、0.612℃/10年、-0.249℃/10年；2）該流域的降水量呈現波動勢的遞增趨勢，遞增速率為36.91/10年，四季降水量變化差異明顯，其中秋季是降水量增加的最大貢獻者，冬季降水量呈弱增加趨勢；3）該流域近20年來日照時數呈明顯線性減少趨勢，減少速率為692.04h/10年，并且該流域的春、夏、秋、冬日照時數的氣候傾向率分別為-11.86h/10年、100.261h/10年、-545.61h/年和-55.67h/10年。

關鍵詞： 塔里木河流域；農業氣候資源；線性趨系數法

【中圖分類號】 DF413.1 【文獻標識碼】A 【文章編號】2236-1879（2017）05-0266-04

1 前言

農業氣候資源通常概括為光照、熱量、水分三大資源，這些資源數量的多少、分配的特點及其相互配合的情況等，形成各種農業氣候資源類型。在一定程度上決定著某一地區農業生產類型的構成、產量的高低、品質的優劣。農業氣候資源作為一種特殊的自然資源，具有無限的循環性和單位時段的有限性、波動性和相對穩定性、區域差異性和相似性以及相互依存性和可改造性等特征 [1]。塔里木河流域是環塔里木盆地的九大水系114條源流和塔里木河干流的總稱，流域總面積102萬平方公里。流域內有 5 個地（州）的 42 個縣（市）和兵團 4 個師的 55 個團場，全流域總人口 902 萬人，耕地 2044 萬畝[2]。該流域地理上相對封閉，導致暖濕氣流無法進入，降水偏少，水資源匱乏，生態環境也十分脆弱，經濟以農業為主體，種植業占農業總產值的 82.94%，是新疆主要的糧食生產基地、國家級棉花生產基地、著名的干鮮果品產區，但農業生產水平不高，廣大農牧民生活水平低，是新疆貧困人口最多、最集中的地區。以往，塔里木河流域氣候資源的研究主要集中于對近半個世紀來的觀測數據的統計分析[3-4]。隨著近幾年氣候的變化，本文通過采集了最近幾年塔里木河流域的氣象數據，重新分析該流域農業單氣候資源的質量及其分布特征，對進一步評估該流域農業氣候資源提供材料。

2 材料與方法

2.1 數據材料

本文利用的塔里木河流域1993—2012年23個氣象站點的氣象數據來源于新疆維吾爾族氣象信息服務中心。

2.2 研究方法

本文主要運用趨勢方程擬合法對農業氣候資源的變化特征進行分析，該方法的基本原理是通過采用最小二乘法，以時間t為解釋變量，所考察指標為被解釋變量的回歸方程來測定現象的長期趨勢。此方法采用回歸分析方法的原理，即最小二乘法。其基本思路是： 擬合一條趨勢線，使原數列各點到該趨勢線的距離平方和最短。

趨勢方程擬合法的運用前提是要對時間序列的圖形進行分析，當時間序列的折線圖大致呈直線形狀，或當時間序列的逐期增長量大致相同時，表明現象的發展呈現線性趨勢，可擬合適當的趨勢直線來描述，即可用線性模型

Yt=a+bt.

其中，Yt表示時間序列Yt的趨勢值，a是當t=0時Yt趨勢值，b為趨勢線的斜率，并且

a=Y--bt-，

b=n∑tY-∑t∑Yn∑t2-（∑t）2.

其中，時間變量t取值可以人為設定，對于連續時間等隔的時間數列，t值呈等差數列即可，t最常用的取值方式為1-n的自然數，此方法稱為普通法。

3 結果與分析

3.1 平均氣溫變化分析

3.1.1 各地區變化

由圖1見，然同為塔里木河流域地區，但各個地區溫度差異較大，尤其是巴音布魯克和吐爾尕特兩地區，平均溫度為零下，不宜發展農業。

3.1.2 全年變化

由圖2見，1993-2012年，塔里木河流域平均溫度為10.04℃，最高值為10.08℃（2007年），最低溫度為9.02℃（1995年），兩者相差1.78℃.進二十年來平均溫度呈線性上升，升溫速率為0.25℃/10年，平均每年升溫0.02℃。自1995-2012年平均溫度上升0.09℃，1995-2012年平均溫度上幅度更大，較1993-1995年上升0.12℃。從平均溫度多項式擬合曲線來看，在近20年里，1993-2004年為溫度上升時段，2004-2012年為溫度偏低時段。

3.1.3 四季變化

由圖3知，春季、夏季和秋季平均溫度均呈增加趨勢，冬季則呈下降趨勢，四季變化差異不顯著。其中，春季平均溫度為5.93℃，最高值為7.89℃（2007年），最低溫度4.04℃（1996年），升溫速率為0.41℃/10年，平均每年升溫0.41℃，1993-1996年為春季溫度較低時段，1996-2012年為偏高時段；夏季平均溫度為21.58℃，最高值為22.80℃（2007年），最低溫度20.05℃（1996年），

升溫速率為0.261℃/10年，平均每年升溫0.26℃，1993-1994年和2008-2012年為夏季溫度較低時段，1994-2008年為偏高時段；秋季平均溫度為16.84℃，最高值為18.23℃（2007年），最低溫度15.67℃（1996年），升溫速率為0.612℃/10年，平均每年升溫0.61℃，1993-1996年和2003-2005年為秋季溫度較低時段，1993-2003年和2005-2012年為偏高時段；冬季平均溫度為-4.04℃，最高值為-3.03℃（2007年），最低溫度-6.19℃（1996年），升溫速率為-0.249℃/10年，平均每年升溫-0.249℃，1993-1997年和2011-2012年為冬季溫度較低時段，1997-2011年為偏高時段。

從溫度變化趨勢看，塔里木河流域春、夏、秋、冬平均溫度的溫度傾向率分別為0.41℃/10年、0.261℃/10年、0.612℃/10年、-0.249℃/10年。20年秋季溫度增加趨勢較明顯，其余季節變化趨勢較小，秋季是增溫的最大貢獻者。

3.2 平均降水量變化分析

3.2.1 各地區平均降水量

由圖4塔里木河流域氣候干燥，降水稀少， 年平均降水量在19.8mm～46.3mm之間且蒸發量較大。因此，降水資源對農業供水沒有多大意義。

3.2.2 全年變化

由圖5見，1993-2012年，塔里木河流域各地區年降水量的歷年平均值為1040.86，降水量最多年份發生在2002年，平均值為2242.55，1997年降水量最少為684.17。近20年塔里木河流域降水量呈遞增趨勢，增長速率為36.91/10年，平均每年約增加3.69，減少趨勢不明顯。從變化時段來看，1993-2001年和2003-2009年在20年中為低降水時段，在低降水時段中只有1996，1998，2005年降水量高于歷年降水量平均值。2001-2003年和2009-2012年為高降水量時段，增加趨勢明顯，在偏高階段中，只有2002，2003，2010年低于歷年降水量平均值，2001年后降水量又呈下降趨勢。

3.2.3 四季變化

由圖6知，塔里木河流域各地區四季降水量變化各有特點。春季降水量呈波動減少趨勢，夏季、秋季和冬季呈增加趨勢。其中，春季降水量歷年平均值為171.73，最高值1212.45（2002年），最低值29.10（1997年），降水線性傾向率為-14.58/10年，平均每年減少1.46，1993-2001年和2004-2012年為春季降水量較低時段，2001-2004年為偏高時段；夏季降水量歷年平均值為509.24，最高值842.76（2010年），最低值289.38（20096年），降水線性傾向率為15.69/10年，平均每年增加1.57，1993-1995年和2006-2009年為夏季降水量較低時段，1994-2006和2009-2012年為偏高時段；秋季降水量歷年平均值為300.23，最高值514.55（2010年），最低值142.31（2006年），降水線性傾向率為24.05/10年，平均每年增加2.40，1996-1997年和2006-2009年和2011-2012年為秋季降水量較低時段，1993-1995年和2009-2011年為偏高時段；冬季降水量歷年平均值為59.66，最高值139.48（2006年），最低值13.10（2007年），降水線性傾向率為6.875/10年，平均每年增加0.688，1995-2001年為春季降水量較低是時段，1993-1995年和2001-2012年為偏高時段。

從降水量變化趨勢看，塔里木河流域春、夏、秋、冬降水量的氣候傾向率分別為-14.58，15.69，24.05，6.875/10年。四季降水量變化差異明顯，其中，20年中秋季降水量增加最大，說明秋季是降水量增加的最大貢獻者，冬季降水量呈弱增加趨勢。

3.3 平均日照時數變化分析

3.3.1 各地區平均日照時數

由圖7得，塔里木河流域大多數地區年平均日照時數大致相同，而巴侖臺地區的平均日照時數較其他地區的大，說明光資源豐富，適合紅棗，瓜果等農作物的生長。

3.3.2 全年變化

由圖8見，1993-2012年塔里木河流域日照時數歷年平均值為3395.63h，最高值為10177.34h，（1996年），最低值為2704.94h（2010年），兩者相差7472.40h， 近20年來日照時數呈明顯線性減少趨勢，減少速率為692.04h/10年，平均每年減少69.20h，從變化時段來看，1993-1995年和1997-2012年在20年中為低降水時段，在低降水時段中只有2005，2006，2007，2008，2009，2012年降水量高于歷年降水量平均值。1995-1997年為高降水量時段，增加趨勢明顯，在偏高階段中，只有1995，1997年低于歷年降水量平均值。

3.3.3 四季變化

圖9知，塔里木河流域四季日照時數變化趨勢與全年日照時數變化規律一致，均呈減少趨勢，但各季節變化情況不同，其中，春季日照時數歷年平均值為678.19h，最高值947.45h（2006年），最低值570.11h（2003年），增加速率為11.86h/10年，平均每年增加1.186h，1993-2005年和2009-2012年為春季日照時數偏少時段，2006-2009年為偏多時段；夏季日照時數歷年平均值為992.15h，最高值為2387.63h（1996年），最低值為782.42h（2010年），減少速率為102.61h/10年，平均每年減少10.26h，1993-1995年和1997-2012年為夏季日照時數偏少期，1995-1997年為偏高時段；秋季日照時數歷年平均值1098.724h， 最高值6390.67h（1996年），最低值為727.33h（2010年），減少速率為545.61h/10年，平均每年減少54.56h，1993-1995年和1997-2012年為秋季日照時數偏少時段，1995-1997年是偏多時段；冬季日照時數歷年均值為617.56h，最高值939.43h（1993年），最低值497.81h（2006年），減少速率為55.67h/10年，平均每年減少 5.567h，1993-1995年和2000-2006年年為冬季日照時數偏少期，1995-2000年和2006-2012年是偏多期。從氣候變化趨勢看，塔里木河流域春、夏、秋、冬日照時數的氣候傾向率分別為-11.86h/10年、100.261h/10年、-545.61h/年、-55.67h/10年。四季日照時數減少量秋季>夏季>冬季，說明秋季是日照時數減少最大貢獻者，其次冬季、夏季貢獻最少。

4 結論

根據以上得出的結果，結合實際情況，塔里木河氣候資源的變化對農業的影響生產有利有弊。在全球氣候變化的大背景下，塔里木河流域部分地區近年來極端天氣氣候事件頻發，勢必影響農作物生長、病蟲害、種植面積、氣候生產力、產量和品質以及畜牧業等各個方面。近20年來，塔里木河流域平均氣溫顯著升高，塔里木河流域日照時數減少，會對農作物光合作用不利，影響物質積累，進而影響作物產量，同時春夏季降水量的減少，可能會造成農業水資源緊張，干旱天數增加等。因此，在氣候變化背景下，如何更好的適應氣候資源變化，有效調整耕種制度，引進適宜品種，是當前塔里木河流域農業急需解決的問題。

作者簡介：賈然云（199—）女，本科生，應用統計學專業.

參考文獻

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