1981—2018年新疆英吉沙縣農業熱量資源變化特征分析

買爾艷·麥麥提明

摘要 利用1981—2018年英吉沙縣國家氣象站逐日平均氣溫資料，依據應用氣候學原理，分別對各站≥0、5、10、15、20℃的初、終日期、持續日數及積溫進行了統計計算。在此基礎上，對各界限溫度的分布特征和變化規律進行了詳盡的分析。結果表明：英吉沙縣≥0、5、10、15、20℃積溫增加趨勢明顯，傾向率分別為144、127、151、208、116℃·d/10年，其中≥15℃的熱量資源變幅最大;≥0℃初日平均提前1.5 d/10年，終日平均延后0.3 d/10年，持續天數平均延長4.0 d/10年;≥5℃初日平均提前3.0 d/10年，終日平均延后2.3 d/10年，持續天數平均延長8.8 d/10年;≥10℃初日平均提前3.1 d/10年，終日平均延后2.6 d/10年，持續天數平均延長5.7 d/10年;≥15℃初日平均提前6.8 d/10年，終日平均延后1.9 d/10年，持續天數平均延長5.2 d/10年;≥20℃初日平均提前3.5 d/10年，終日平均延后0.4 d/10年，持續天數平均延長1.8 d/10年;英吉沙縣≥0、5、10、15、20℃積溫及持續天數普遍增加是受起始日期提前和終止日期廷后共同影響。

關鍵詞 界限溫度;初終日期;積溫;持續天數;變化特征

全球變暖背景下，氣候變化已成為了熱門話題。氣候增暖引起熱量資源時空分布的變化[1]，對中國農業產生了很大的影響：一方面改善了農作物生長所需的熱量條件，增加了作物復種指數;另一方面，氣溫升高特別是冬季氣溫的升高，使越冬害蟲的存活率上升，對農業生產帶來不利影響[2]。增溫使作物生長季內熱量增加，生長期延長[3]。以氣候變暖為主的變化趨勢勢必會引發熱量資源時空分布改變，進而對農業生產造成強烈影響[4]。因此，研究近幾十年來熱量資源時空變化特征及對氣候變化的響應，具有積極的現實意義。

農業熱量資源是農業生產的重要基礎資源之一，農業熱量資源的各氣象要素變化組合形成了不同的熱量資源類型，決定了農業生產結構和布局、種植方式、種植制度等，最終影響農業產量的高低和農產品質量的優劣[5]。通常將氣溫穩定通過0，5和10℃等的初、終日期，持續天數和相應積溫作為主要的熱量指標[6]。20世紀90年代初，在氣候顯著增暖背景下，新疆英吉沙縣氣候明顯變暖，積溫增加，對農業生產利弊共存。揚長避短、趨利避害是開發利用熱量資源的首要準則，該研究結果可為當地農業建設、調整農業結構和品種布局等農業措施提供農業氣候資源依據。研究新疆英吉沙縣積溫的變化規律，以期為當地作物合理利用熱資源，挖掘高產潛力，合理布局糧食作物及適應未來氣候變化提供理論指導。

1資料與方法

1.1資料來源

采用1981—2018年英吉沙國家氣象觀測站逐日平均氣溫資料進行分析。

1.2研究方法

1.2.1確定穩定通過界限溫度的方法為了消除日平均氣溫逐日變化的不穩定波動，顯示氣溫變化的平穩性，一般采用5日滑動平均法[7]來確定某一年份穩定通過某界限溫度的起止日期。以生長期為例，生長期起始日期定義為5日滑動平均氣溫≥0℃的日期，終止日期定義為5日滑動平均氣溫<0℃的日期?；瑒悠骄唧w算法為：一年中，任意連續≥界限溫度持續最長的一段時期內，第一個5日的日平均氣溫中，挑取最先一個日平均氣溫≥該界限溫度出現的日期，即為起始日期;同樣可得終止日期[8]。

1.2.2活動積溫計算[9-12]活動積溫（℃·d）的計算采用5日滑動平均法確定≥0、5、10℃界限溫度的起止日期，從而統計得到通過界限溫度的活動積溫，即指某一時期內≥生物學下限溫度的日平均溫度的總和，即：i =1 （Ti≥B）式中，Ti為時段中第i天的日平均溫度，B為生物學下限溫度，N為計算時段的天數。

采用5日平均法確定≥0、5、10、15和20℃界限溫度的起止日期，計算穩定通過0、5、10、15、20℃的持續日數和活動積溫等熱量要素。

1.2.3線性傾向估計用xi表示樣本量為n的某一氣候變量，用ti表示xi所對應的時間，建立xi與ti之間的一元線性回歸方程：xi=a+bti。氣溫變化速率就是采用最小二乘法估計氣溫距平序列與自然時間序列的線性回歸系數b[13]。

2結果與分析

2.11981—2018年英吉沙縣穩定通過0、5、10、15、20℃積溫的變化特征

采用線性估計方法計算英吉沙縣國家氣象站穩定通過0、5、10、15、20℃各熱量指標的氣候傾向率，同時進行傾向估計t檢驗。由圖1可見，1981—2018年英吉沙縣穩定通過0、5、10、15、20℃活動積溫呈極顯著增加的趨勢，穩定通過20℃積溫的增加趨勢未通過顯著性檢驗，穩定通過0、5、10、15℃積溫的增加趨勢通過α=0.01水平的顯著性檢驗。穩定通過0、5、10、15、20℃各熱量指標的氣候傾向率分別為144、127、151、208、116℃·d/10年，其中穩定通過15℃活動積溫的增加幅度最大，穩定通過20℃活動積溫的增加幅度最小。近38年英吉沙縣≥0℃活動積溫平均值為4 856.9℃·d，最高值為5 240.7℃·d（2008年），最低值為4 500.4℃·d （1996年），最高值和最低值相差740.3℃·d;≥5℃活動積溫歷年平均值為4 724.7℃·d，最高值為5 174.4℃·d（2008年），最低值為4 398.1℃·d （1982年），最高值和最低值相差776.3℃·d;≥10℃活動積溫歷年平均值為4 413.4℃·d，最高值為4 924.9℃·d（2008年），最低值為3 973.3℃·d （1996年），最高值和最低值相差951.6℃·d;≥15℃活動積溫歷年平均值為3 814.7℃·d，最高值為4 360.0℃·d（2015年），最低值為2 952.3℃·d （1982年），最高值和最低值相差1 407.7℃·d;≥20℃活動積溫歷年平均值為2 571.8℃·d，最高值為3 707.1℃·d（2007年），最低值為1 458.3℃·d （1996年），最高值和最低值相差2 248.8℃·d。

2.21981—2018年英吉沙縣穩定通過0、5、10、15、20℃初日的變化特征

由圖2可見，1981—2018年英吉沙縣穩定通過0、5、10、15、20℃活動積溫的初日呈顯著的提前趨勢。穩定通過0、5、10、15、20℃初日氣候傾向率分別為1.5、3.0、3.1、6.8、3.5 d/10年，其中穩定通過15℃初日的提前幅度最大，穩定通過0℃初日的提前幅度最小。近38年英吉沙縣≥0℃活動積溫初日的平均日期為2月18日，初日最早出現的日期為1月30日（2007年），初日最晚出現的日期為3月9日（1989年），最早出現的日期和最晚出現的日期相差為38 d;≥5℃活動積溫初日的平均日期為3月7日，初日最早出現的日期為2月21日（2015年），初日最晚出現的日期為3月24日（1998年），最早出現的日期和最晚出現的日期相差為31d;≥10℃活動積溫初日的平均日期為3月27日，初日最早出現的日期為3月6日（2013年），初日最晚出現的日期為4月15日（2006年），最早出現的日期和最晚出現的日期相差為40 d;≥15℃活動積溫初日的平均日期為4月21日，初日最早出現的日期為3月23日（2018年），初日最晚出現的日期為5月23日（2005年），最早出現的日期和最晚出現的日期相差為61 d;≥20℃活動積溫初日的平均日期為5月27日，初日最早出現的日期為4月26日（2007年），初日最晚出現的日期為6月27日（2015年），最早出現的日期和最晚出現的日期相差為62 d。

2.31981—2018年英吉沙縣穩定通過0、5、10、15、20℃終日的變化特征

由圖3可見，1981—2018年英吉沙縣穩定通過0、5、10、15、20℃活動積溫的終日呈顯著的推遲趨勢。穩定通過0、5、10、15、20℃終日氣候傾向率分別為0.3、2.3、2.6、1.9、0.4 d/10年，其中穩定通過10℃終日推遲幅度最大，穩定通過0℃終日的推遲幅度最小。近38年英吉沙縣≥0℃活動積溫終日的平均日期為11月28日，終日最早出現的日期為11月15日（2009年），終日最晚出現的日期為12月11日（2015年），最早出現的日期和最晚出現的日期相差為26 d;≥5℃活動積溫終日的平均日期為11月10日，終日最早出現的日期為10月27日（2009年），終日最晚出現的日期為11月23日（1998年），最早出現的日期和最晚出現的日期相差為27 d;≥10℃活動積溫終日的平均日期為10月22日，終日最早出現的日期為10月11日（1987年），終日最晚出現的日期為11月11日（2006年），最早出現的日期和最晚出現的日期相差為31 d;≥15℃活動積溫終日的平均日期為10月5日，終日最早出現的日期為9月17日（2002年），終日最晚出現的日期為10月19日（2006年），最早出現的日期和最晚出現的日期相差為32 d;≥20℃活動積溫終日的平均日期為9月6日，終日最早出現的日期為8月9日（1993年），終日最晚出現的日期為9月26日（2005年），最早出現的日期和最晚出現的日期相差為48 d。

2.41981—2018年英吉沙縣≥0、5、10、15、20℃持續天數的變化特征

由圖4可見，1981—2018年英吉沙縣≥0、5、10、15、20℃持續天數呈顯著的增加趨勢。持續天數氣候傾向率分別為4.0、8.8、5.7、5.2、1.8 d/10年，其中≥5℃持續天數增加幅度最大，≥20℃持續天數增加幅度最小。近38年英吉沙縣≥0℃持續日數平均值為282.8 d，最高值為305 d（2007年），最低值為265 d（1986年），兩者相差為40 d;≥5℃持續日數平均值為247.4 d，最高值為267 d（2001年），最低值為231 d（1982年），兩者相差為36 d;≥10℃持續日數平均值為209.1 d，最高值為238 d（2008年），最低值為182 d（2001年），兩者相差為56 d;≥15℃持續日數平均值為166.5 d，最高值為200 d（2018年），最低值為129 d（1982年），兩者相差為71 d;≥20℃持續日數平均值為102.5 d，最高值為150 d（2007年），最低值為57 d（1996年），兩者相差為93 d。

3結論與討論

（1）1981—2018年英吉沙縣穩定通過0、5、10、15、20℃活動積溫呈極顯著增加的趨勢，≥0、5、10、15℃積溫的增加趨勢通過α=0.01水平的顯著性檢驗。穩定通過0、5、10、15、20℃各熱量指標的氣候傾向率分別為144、127、151、208、116℃·d/10年，該研究結論與胡琦、寧曉菊等學者研究的結論一致[12-14]，但氣候傾向率有所差異。

（2）英吉沙縣≥0、5、10、15、20℃起始日期普遍提前，終止日期以延后為主，≥0、5、10、15、20℃起始日期的提前幅度比終止日期的延后幅度大，說明≥0、5、10、15、20℃積溫及持續天數普遍增加是受起始日期提前和終止日期延后影響，而起始日期提前比終止日期延后的影響更明顯，該研究結論與劉實等學者研究的結論一致[15]。

（3）近38年英吉沙縣≥0、5、10、15、20℃持續天數呈顯著的增加趨勢。持續天數氣候傾向率分別為4.0、8.8、5.7、5.2、1.8，其中≥5℃持續天數增加幅度最大，≥20℃持續天數增加幅度最小，與繆啟龍“從20世紀80年代開始伴隨著全球變暖加劇，中國積溫和持續天數增加比較明顯”[16]的研究結論一致。

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責任編輯：李楊