塔城市極端氣溫變化趨勢分析及對春小麥生長的影響

王金梅 高海濤 李勝楠

摘要 利用塔城市氣象局1981—2022年逐月極端最高氣溫和極端最低氣溫資料，選擇一元線性回歸法對塔城市極端氣溫變化趨勢進(jìn)行分析，并探討了對春小麥生長的影響。結(jié)果表明：1981—2022年塔城市年極端最高氣溫出現(xiàn)在每年的6—9月，尤以8月份出現(xiàn)頻率最高，9月份出現(xiàn)頻率最低；極端最低氣溫出現(xiàn)在每年的12月到次年2月，以1月份出現(xiàn)頻率最高，12月份出現(xiàn)頻率最低；1981—2022年塔城市極端最高氣溫的平均值為36.3 ℃，整體以下降趨勢為主，氣候變化傾向率為-1.769 ℃/10年，下降趨勢極為顯著；極端最低氣溫平均值-8.8 ℃，整體呈現(xiàn)出下降的趨勢，氣候變化傾向率為-2.6 ℃/10年，下降趨勢極為顯著；塔城市的極端氣溫年較差相對較大，年較差的最小值為39.2 ℃（1993年），最高值為53.4 ℃（2011年），年較差的平均值為45.1 ℃。

關(guān)鍵詞 極端氣溫；變化趨勢；春小麥影響；塔城市

中圖分類號：S512.1+2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）12–0-03

Analysis of the Trend of Extreme Temperature Change in Tacheng City and Its Impact on the Growth of Spring Wheat

Wang Jin-mei et al（Tacheng Meteorological Bureau， Tacheng， Xinjiang 834700）

Abstract This article uses the monthly extreme maximum temperature and extreme minimum temperature data from the Meteorological Bureau of Tacheng City from 1981 to 2022 to analyze the trend of extreme temperature changes in Tacheng City using the univariate linear regression method， and explores the impact on spring wheat growth. The results show that the annual extreme highest temperature in Tacheng City from 1981 to 2022 occurred from June to September each year， with the highest frequency occurring in August and the lowest frequency occurring in September; The extreme minimum temperature occurs from December to February of the following year， with the highest frequency occurring in January and the lowest frequency occurring in December; The average extreme maximum temperature in Tacheng City from 1981 to 2022 was 36.3 ℃， with an overall downward trend. The climate change trend rate was -1.769 ℃/10 a， with a very significant downward trend; The average extreme minimum temperature is -8.8 ℃， showing an overall downward trend. The climate change trend rate is -2.6 ℃/10 a， and the downward trend is extremely significant; The annual range of extreme temperatures in Tacheng City is relatively large， with a minimum value of 39.2 ℃ （1993）， a maximum value of 53.4 ℃

（2011）， and an average value of 45.1 ℃.

Key words Extreme temperature change trend Spring wheat affects Tacheng City

農(nóng)作物對氣候變化的反應(yīng)較為敏感。氣候變化可改變中國部分地區(qū)現(xiàn)有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的熱量條件，進(jìn)而影響糧食生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)產(chǎn)值穩(wěn)定及可持續(xù)發(fā)展[1-2]。塔城市位于新疆西北部，地處塔額盆地西北部，三面環(huán)山，地勢北高南低，從東北向西南傾斜。塔城市屬于中溫帶大陸性干旱氣候，冬季漫長寒冷，夏季短促炎熱，春季氣溫回升快，秋季降溫迅速[3]。境內(nèi)水資源豐富，大多種植冬春小麥等作物，產(chǎn)量、品質(zhì)均較高，有利于現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展。分析塔城市極端氣溫變化趨勢及對春小麥生長的影響，可為極端氣候應(yīng)急措施的準(zhǔn)備、預(yù)防提供理論基礎(chǔ)及技術(shù)支持[4-5]。

1 研究資料和方法

數(shù)據(jù)來源為塔城國家基準(zhǔn)站，利用塔城市1981—2022年逐月極端最高氣溫和極端最低氣溫資料，選擇一元線性回歸法對塔城市極端氣溫變化趨勢等進(jìn)行分析，探討其對春小麥生長的

影響。

2 極端氣溫基本概況

1981—2022年塔城市年極端最高氣溫出現(xiàn)在每年的6—9月，其中極端最高氣溫在6、7、8、9月份的分別有3、23、14、2年，占比分別為7.1%、54.8%、33.3%、4.8%，以8月份出現(xiàn)頻率最高，9月份出現(xiàn)頻率最低。極端最高氣溫的極值為41.6 ℃，出現(xiàn)在2008年8月；年極端最高氣溫在29.1～41.6 ℃之間，平均值為36.3 ℃，其中年極端最高氣溫在40.0 ℃的有5年，占11.9%。

1981—2022年塔城市年極端最低氣溫出現(xiàn)在每年的12月到次年2月，其中極端最低氣溫在12、1、2月份的分別有8、21、13年，占比分別為19.0%、50.0%、31.0%，以1月份出現(xiàn)頻率最高，12月份出現(xiàn)頻率最低。極端最低氣溫的極值為-20.8 ℃，出現(xiàn)在2011年1月；年極端最低氣溫在-2.8～-20.8 ℃之間，其中極端最低氣溫的平均值為-8.8 ℃。

3 極端氣溫的年際變化

3.1 極端最高氣溫

根據(jù)圖1可知，1981—2022年塔城市極端最高氣溫的平均值為36.3 ℃，其中最高溫度為41.6 ℃（2008年），最低溫度為29.1 ℃（2013年），兩者相差12.5 ℃，說明極端最高氣溫年際變化波動幅度較大。近42年，塔城市年極端最高氣溫整體以下降趨勢為主，氣候變化傾向率為-1.769 ℃/10年，下降趨勢極為顯著，42年間共下降7.4 ℃。

此外，結(jié)合平均值曲線圖，在2010年以前，塔城市大部分年份的極端最高氣溫在多年平均值曲線以上，只有極個別年份低于平均值；2011年及以后，塔城市所有年份的極端最高氣溫均在平均值曲線以下，說明從2011年后，極端最高氣溫開始下降，高溫天氣出現(xiàn)日數(shù)不斷減少。

3.2 極端最低氣溫

根據(jù)圖2可知，1981—2022年塔城市極端最低氣溫平均值為-8.8 ℃，其中年極端最低氣溫的最高值為-2.8 ℃（2007年），最低值為-20.8 ℃（2011年），兩者相差23.6 ℃，說明塔城市極端最低氣溫年際變化波動幅度較大。

此外，近42年塔城市極端最低氣溫整體呈現(xiàn)出下降的趨勢，氣候變化傾向率為-2.6 ℃/10年，下降趨勢極為顯著。結(jié)合平均值曲線，在2010年以前，塔城市大部分年份的極端最低氣溫在平均值曲線以上，只有極個別年份在平均值曲線以下；2011年及以后，所有年份的極端最低氣溫在平均值曲線以下。

4 極端氣溫的月際變化

通過對塔城市1981—2022年極端最高氣溫進(jìn)行分析，可知與80年代相比，20世紀(jì)90年代1—12月間有7個月的差值為正，占58.3%，說明塔城市20世紀(jì)90年代以上升趨勢為主，結(jié)合加權(quán)平均數(shù)值，10年間塔城市極端平均最高氣溫上升了0.4 ℃；與20世紀(jì)90年代進(jìn)行比對，21世紀(jì)00年代1—12月中有8個月的差值為正，占66.7%，計(jì)算加權(quán)平均數(shù)值，10年間的極端最高氣溫平均上升0.7 ℃；與00年代相比，21世紀(jì)10年代12個月的差值均以負(fù)值為主，說明塔城市21世紀(jì)10年代整體以下降趨勢為主，計(jì)算加權(quán)平均數(shù)值后，21世紀(jì)10年代的極端最高氣溫平均下降8.3 ℃，說明21世紀(jì)00年代～10年代極端最高氣溫變化波動幅度較大。

此外，20世紀(jì)90年代、21世紀(jì)00年代塔城市3、5、6、8月份的極端最高氣溫呈現(xiàn)出逐年代連續(xù)上升的趨勢；21世紀(jì)10年代后，這些月份的極端最高氣溫呈現(xiàn)出逐年代下降的趨勢，且下降幅度較大；21世紀(jì)00年代、10年代塔城市2、7、11、12月份的極端最高氣溫呈現(xiàn)出逐年代連續(xù)下降的趨勢。

通過分析塔城市1991—2022年極端最低氣溫，可知與80年代相比，20世紀(jì)90年代1—12月間有8個月的差值為正，占66.7%，說明塔城市20世紀(jì)90年代的極端最低氣溫呈現(xiàn)出上升趨勢，計(jì)算加權(quán)平均數(shù)值后，塔城市10年間的極端平均最低氣溫上升了0.4 ℃；與20世紀(jì)90年代進(jìn)行比對，21世紀(jì)00年代1—12月中有10個月的差值為正，計(jì)算加權(quán)平均數(shù)值后，10年間的極端最低氣溫平均上升1.1 ℃；與00年代進(jìn)行相比，21世紀(jì)10年代1—12月中的差值均為正，說明塔城市21世紀(jì)10年代極端平均最低氣溫以上升趨勢為主，計(jì)算加權(quán)平均數(shù)值后，21世紀(jì)10年代極端平均最低氣溫下降7.6 ℃，且下降幅度較大。

此外，20世紀(jì)90年代、21世紀(jì)00年代塔城市2、3、4、5、6、11月的極端最低氣溫呈現(xiàn)出逐年代連續(xù)上升的趨勢；21世紀(jì)10年代后，這些月份的極端最低氣溫呈現(xiàn)出逐年代下降的趨勢，且下降幅度較大；21世紀(jì)00年代、10年代塔城市7、12月份的極端最低氣溫呈現(xiàn)出逐年代連續(xù)下降的趨勢（表2）。

5 極端氣溫對春小麥生長的影響

5.1 低溫凍害

低溫凍害是塔城市春小麥生長發(fā)育中較為常見的災(zāi)害性天氣，主要包括初冬氣溫驟降型、越冬交替凍融型、初春氣溫驟變型、春末晚霜型。

（1）初冬氣溫驟降型。該類型低溫凍害主要出現(xiàn)在春小麥越冬前或越冬初期，也就是每年11—12月。由于春小麥幼苗自身的抗寒性能較差，若是麥田存在土質(zhì)差、缺墑嚴(yán)重、土壤空隙較大、苗質(zhì)偏弱等問題，在出現(xiàn)大幅度降溫后，極易引發(fā)凍害。

（2）越冬交替凍融型。該類型低溫凍害主要發(fā)生在每年12月下旬到次年1月末，此時(shí)是春小麥越冬期。春季溫度上升后，春小麥幼苗開始緩慢生長，抗旱性能隨之下降，此時(shí)遇到-15.0～-13.0 ℃的低溫天氣，將會出現(xiàn)嚴(yán)重的春小麥凍害。

（3）初春氣溫驟變型。該類型凍害大都出現(xiàn)在2月中旬到3月下旬，此時(shí)是春小麥返青到拔節(jié)期，因返青后的植株發(fā)育速度加快，會降低抗寒性能，再加上初春時(shí)期麥田容易出現(xiàn)低溫凍害，會嚴(yán)重影響春小麥生長。

（4）春末晚霜型。該類型凍害主要出現(xiàn)在3月下旬到4月上中旬，此時(shí)是春小麥拔節(jié)到抽穗期，春小麥生長發(fā)育較快，抗寒性能較差，若是遇到大幅度降溫天氣，極易引發(fā)霜凍，危害春小麥生長，甚至?xí)?dǎo)致春小麥出現(xiàn)大面積凍死。

5.2 高溫

溫度是春小麥生長發(fā)育過程中不可缺少的氣候條件之一，不同生長發(fā)育期內(nèi)，春小麥對溫度條件的要求也不同，保證溫度的適宜才能使其正常生長發(fā)育。

春小麥出芽期內(nèi)的適宜溫度為15～20 ℃，溫度過高會使春小麥出苗速度加快，導(dǎo)致苗麥細(xì)弱，影響根系正常生長發(fā)育，進(jìn)而出現(xiàn)缺苗壟斷現(xiàn)象；溫度過低也不利于春小麥的生長[6]。同時(shí)，春小麥拔節(jié)期內(nèi)的適宜溫度為12～16 ℃[7]，若此時(shí)出現(xiàn)高溫天氣，將會造成春小麥第一二節(jié)過早伸長，加快穗分化加成，小穗形成數(shù)量少，抗倒性、抗逆性減弱。此外，若在灌漿期遇到高溫天氣，則會造成春小麥葉片卷曲萎蔫，莖稈變灰白色，阻礙灌漿的開展，導(dǎo)致春小麥產(chǎn)量、質(zhì)量均下降[8]。

6 結(jié)論

（1）1981—2022年塔城市年極端最高氣溫出現(xiàn)在每年的6—9月，以8月份出現(xiàn)頻率最高，9月份出現(xiàn)頻率最低；極端最低氣溫出現(xiàn)在每年的12月到次年2月，以1月份出現(xiàn)頻率最高，12月份出現(xiàn)頻率最低。

（2）1981—2022年塔城市極端最高氣溫的平均值為36.3 ℃，整體以下降趨勢為主，氣候變化傾向率為-1.769 ℃/10年，下降趨勢極為顯著。

（3）極端最低氣溫平均值為-8.8 ℃，整體呈現(xiàn)下降趨勢，氣候變化傾向率為-2.6 ℃/10年，下降趨勢極為顯著。

（4）塔城市的極端氣溫年較差相對較大，年較差的最小值為39.2 ℃（1993年），最高值為53.4 ℃（2011年），年較差的平均值為45.1 ℃。

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