喀左縣近30年春播期淺層地溫變化特征分析

季賀成，孫立德，孫子媛

（1.喀左縣氣象局；2.朝陽(yáng)市氣象局，遼寧朝陽(yáng)122300）

土壤是作物生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，土壤溫度是重要的土壤物理性質(zhì)，不僅對(duì)土壤中碳氮等物質(zhì)的化學(xué)和生物學(xué)過(guò)程有影響，而且對(duì)植物的生長(zhǎng)、種子的萌發(fā)和農(nóng)作物的產(chǎn)量具有重要意義。苗情的好壞對(duì)土壤溫度具有嚴(yán)格的要求，不同作物對(duì)地溫的要求也不相同，玉米播種要求5℃～10℃，地溫穩(wěn)定通過(guò)7℃～8℃即可播種；而大豆的要求是10cm，地溫穩(wěn)定在12℃～14℃時(shí)，才能播種。隨著現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)體系的建立和不斷完善，為了滿(mǎn)足業(yè)務(wù)工作需求及加強(qiáng)為農(nóng)服務(wù)“兩個(gè)體系”建設(shè)，找好為農(nóng)服務(wù)指標(biāo)，尋找本地區(qū)最適宜的播種期，及時(shí)準(zhǔn)確地指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，需要加強(qiáng)對(duì)土壤溫度的研究分析。

1 資料與方法

選取喀左站 1986年 ～2016年逐 4～5月 0cm、5cm、10cm、15cm、20cm平均地溫，采用氣候傾向率、累積距平和Mann-Kendall檢驗(yàn)法，分析了喀左縣的春播期淺層地溫變化特征。

2 結(jié)果與分析

2.1 近30年春播期平均地溫變化趨勢(shì)

喀左縣春播期淺層地溫平均值呈隨土層深度加深依次降低的趨勢(shì)。近30年喀左縣春播期0cm、5cm、10cm、15cm、20cm平均地溫依次為 19.0℃、16.0℃、14.9℃、14.7℃和 14.0℃。雖然春播期氣溫變化存在一定波動(dòng)性，但是整體變化呈回暖增溫趨勢(shì)，土壤表層被加熱，熱量從上向下傳遞，所以較淺層地溫高于較深層地溫。喀左縣春播期平均淺層地溫0cm、5cm、10cm、15cm、20cm變化具有同步性，五層地溫均呈逐年升高趨勢(shì)，但總體來(lái)看氣候傾向率隨著土層變深逐漸減小，其氣候傾向率分別為 0.19℃/10年、0.25℃/10年、0.21℃/10年、0.04℃/10年、0.02℃/10年。

2.2 近30年春播期淺層地溫的波動(dòng)

春季冷暖空氣交替控制本地區(qū)，致使土壤熱量向上或向下傳遞方向改變頻繁，進(jìn)而造成春季淺層地溫波動(dòng)幅度較大。近30年喀左縣春播期0cm、5cm、10cm、15cm、20cm地溫波動(dòng)變化具有相似性，總體波動(dòng)幅度較大。0cm地溫距平值大于1℃的有12年，其中大于2℃的有3年；5cm地溫距平值大于1℃有18年，其中大于2℃的有5年；10cm地溫距平值大于1℃有17年，其中大于2℃的有5年；15cm地溫距平值大于1℃有18年，其中大于2℃的有4年；20cm地溫距平值大于1℃有17年，其中大于2℃的有4年。五層地溫距平均大于2℃有2年，分別為2010年和1989年，其中2010年0cm地溫距平達(dá)到4.3℃；五層地溫距平均在1℃～2℃有6年，分別是1991年、1994年、1995年、2001年、2002年和 2015年。

2.3 突變檢驗(yàn)

利用Mann-Kendall方法分析近30年喀左縣逐年平均淺層地溫突變特征曲線(xiàn)。得到UF和UB兩個(gè)統(tǒng)計(jì)量序列曲線(xiàn)都在1991年～1993年間有唯一的交點(diǎn)，且交點(diǎn)處于兩條信度線(xiàn)內(nèi)，說(shuō)明喀左春播期淺層地溫在約1992年發(fā)生突變，即從突變年開(kāi)始，喀左春播期淺層地溫呈明顯上升趨勢(shì)。將UF進(jìn)行一元一次線(xiàn)性擬合，得到0cm、5cm、10cm、15cm、20cm淺層地溫方程的趨勢(shì)和相關(guān)系數(shù)R，分別為0cm=0.0835、5cm=0.0885、10cm=0.0630、15cm=0.0640、20cm=0.0635、R0cm=0.8058、R5cm=0.8724、R10cm=0.7274、R15cm=0.7751、R20cm=0.7668。從趨勢(shì)度可以看出，從近30年來(lái)看喀左縣春播期淺層地溫總體呈遞增趨勢(shì)。突變年之前的UF值小于0，說(shuō)明這期間淺層地溫上升趨勢(shì)不明顯；在突變年之后的UF曲線(xiàn)大于0，說(shuō)明淺層地溫開(kāi)始明顯上升趨勢(shì)，尤其是2004年曲線(xiàn)值接近或者超過(guò)信度線(xiàn)，說(shuō)明淺層地溫上升的趨勢(shì)更加顯著。

3 結(jié)論與討論

本文運(yùn)用喀左站 1986年 ～2016年逐 4～5月 0cm、5cm、10cm、15cm、20cm平均地溫進(jìn)行了研究，得到如下結(jié)論：

近30年春播期淺層地溫整體呈逐年升高趨勢(shì)，且氣候傾向率隨著土層變深逐漸減小。與近55年間喀左縣氣溫呈明顯上升趨勢(shì)相同，喀左縣4～5月份淺層地溫整體也呈逐年升高趨勢(shì)。

喀左縣春播期淺層地溫波動(dòng)幅度較大。不利于春播期農(nóng)作物種子發(fā)芽、出苗。地溫高于播種要求溫度時(shí)，會(huì)造成播種期爛籽，生長(zhǎng)期爛根；地溫低于播種要求溫度時(shí)會(huì)影響水的粘度和表面張力以及土壤微生物的活躍性，進(jìn)而影響作物根系對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收。春播期淺層地溫的波動(dòng)幅度較大，又進(jìn)一步加強(qiáng)了播種期的不固定性。

通過(guò)Mann-Kendall檢驗(yàn)法，喀左春播期淺層地溫在1992年發(fā)生突變，在1986年～1992年上升趨勢(shì)不明顯，在1993年～2015年呈明顯上升趨勢(shì)。由于氣溫與地溫有著密切的關(guān)系，地溫的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)與氣溫較為一致。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)喀左縣春播期平均氣溫在1992年之后具有明顯的上升趨勢(shì)，這可能是導(dǎo)致喀左縣春播期淺層地溫在1992年發(fā)生突變的原因。

淺層地溫的變化分析較為復(fù)雜。淺層地溫的波動(dòng)幅度大，不能用單一的要素來(lái)分析淺層地溫的變化。又因?yàn)闇\層土壤距離地球表面近，淺層地溫變化除受空氣溫度影響外，還需考慮太陽(yáng)輻射、土壤濕度、土壤性質(zhì)等多種因子影響。未來(lái)在研究分析淺層地溫變化時(shí)，應(yīng)加入淺層地溫與輻射、土壤濕度、土壤性質(zhì)等相關(guān)因子關(guān)系的分析，最終得到春播期的淺層地溫預(yù)報(bào)模型，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)播種時(shí)間的調(diào)整。