固鎮(zhèn)縣近50年農(nóng)業(yè)熱量資源變化趨勢特征研究

摘要 利用1971—2020年固鎮(zhèn)縣氣象局的地面觀測資料，深入研究了近50年固鎮(zhèn)縣農(nóng)業(yè)熱量資源變化趨勢，結(jié)果表明：過去50年中固鎮(zhèn)縣和全國大部分地區(qū)相同，氣溫呈變暖趨勢，農(nóng)業(yè)熱量資源總體呈上升趨勢；各界限溫度（0、10 ℃）初日時間提前，終日時間推遲，持續(xù)日數(shù)和積溫均有顯著增加。≥0 ℃積溫年變化呈雙峰結(jié)構(gòu)波動上升，1990年發(fā)生突變，突變前以負溫度距平為主，整體呈負增長；突變后以正溫度距平為主，呈弱增長趨勢。≥10 ℃積溫年變化整體呈上升趨勢，但波動較大，1994年發(fā)生突變，突變前以負溫度距平為主，整體呈負增長；突變后以正溫度距平為主，整體呈先升后降的負增長趨勢。

關(guān)鍵詞 積溫；變化趨勢；固鎮(zhèn)縣

中圖分類號：S162.3 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）05–0137-03

Study on the Change Trend of Agricultural Heat Resources in Guzhen County in Recent 50 Years

Ma Chao-yang et al（Guzhen County Meteorological Bureau， Guzhen， Anhui 233700）

Abstract Based on the ground observation data of Guzhen County Meteorological Bureau from 1971 to 2020， the change trend of agricultural heat resources in Guzhen County in the past 50 years has been studied in depth. The results showed that the temperature in Guzhen County was the same as that in most parts of the country in the past 50 years， and the overall agricultural heat resources were on the rise. Each boundary temperature

（0 ℃， 10 ℃） was advanced at the beginning and delayed at the end， and the number of days and accumulated temperature were significantly increased. The annual change of accumulated temperature≥0 ℃ showed a double-peak structure fluctuation and rise， and a sudden change occurred in 1990. Before the sudden change， the negative temperature anomaly dominated， and the overall growth was negative. After the mutation， the positive temperature anomaly was dominant， showing a weak growth trend. The annual change of accumulated temperature≥10 ℃ showed an overall upward trend， but the fluctuation was relatively large. The mutation occurred in 1994. Before the mutation， the negative temperature anomaly was dominant， and the overall growth was negative. After the sudden change， the positive temperature anomaly was the main trend， and the overall trend was negative growth with first rising and then falling.

Key words Accumulated temperature; Change trend; Guzhen County

IPCC第六次評估報告指出：2011—2020年，地球表面的平均溫度比19世紀末（工業(yè)革命前）的平均溫度高1.1 ℃，并且比過去12.5萬年的任何時候都高。氣候增暖勢必引起熱量資源的變化，在一定程度上會影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。因此，確切掌握各地的熱量資源狀況，對因地制宜地安排作物布局、合理地部署農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是十分重要的[1]。

積溫是評價熱量資源的重要指標，與農(nóng)作物生長發(fā)育有著密切的關(guān)系，通常以≥0 ℃和≥10 ℃的積溫作為衡量熱量資源的重要指標[2]。

目前，諸多學(xué)者研究了國內(nèi)不同區(qū)域熱量資源變化。胡琦等[3]研究了中國農(nóng)業(yè)熱量資源分布和變化；馬潔華[4]、張立波[5]、時光訓(xùn)[6]等分別研究了華北平原、華東地區(qū)和長江流域的積溫分布和變化。目前，對皖北地區(qū)或江淮平原的熱量資源變化的研究還較為少見。

結(jié)合前人的研究成果，利用固鎮(zhèn)縣近50年的地面氣溫資料，運用氣候統(tǒng)計學(xué)方法，深入分析了熱量資源的變化趨勢和特征，以期為固鎮(zhèn)縣熱量資源的合理開發(fā)與利用、提高熱量資源利用率提供有價值的科學(xué)參考。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)域概況

固鎮(zhèn)縣隸屬于安徽省蚌埠市，位于安徽省東北部，淮河中游北岸，總面積1 361 km2。固鎮(zhèn)縣氣候?qū)賮啛釒Ш团瘻貛н^渡帶，氣候兼有南北之長，四季分明，光照充足，年平均氣溫15.6 ℃，降雨量959.3 mm，日照2 001.9 h。

1.2 數(shù)據(jù)來源

氣象數(shù)據(jù)來源于固鎮(zhèn)縣國家氣象觀測站的常規(guī)地面觀測數(shù)據(jù)，時間序列為1971—2020年。

1.3 研究方法

1.3.1 積溫的計算 為了消除日平均氣溫逐日變化的不穩(wěn)定波動，顯示出溫度變化的平穩(wěn)性，采用氣候統(tǒng)計學(xué)方法計算積溫[7]。具體表達式為：

1.3.2 初、終日的確定 在確定各界限溫度（0、10 ℃）初、終日的基礎(chǔ)上，使用五日滑動平均法確定各年份穩(wěn)定通過各界限溫度的初、終日日期。

1.3.3 Mann-Kendall法 Mann-Kendall法是一種非參數(shù)統(tǒng)計檢驗方法，用于檢驗序列中是否存在氣候突變，若存在突變，則相應(yīng)的確定發(fā)生突變的時間[8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 0 ℃以上積溫變化特征

2.1.1 氣溫≥0 ℃初、終日 近50年固鎮(zhèn)縣氣溫≥0 ℃初日時間整體呈提前趨勢，即出現(xiàn)的日期越來越早，以0.034 d/年的速度逐年提前（圖1）。1971—2020年固鎮(zhèn)縣氣溫≥0 ℃初日平均在1月10日，最早開始時間為1月1日，最晚開始時間為3月7日，早晚相差65 d。年代際變化上，20世紀90年代開始時間最早，為1月31日；20世紀80年代最遲，為2月21日，年代際最大相差為9 d。

近50年固鎮(zhèn)縣氣溫≥0 ℃終日整體呈推遲趨勢，即出現(xiàn)的日期越來越晚，以每年0.125 d/年的速度逐年延遲。1971—2020年固鎮(zhèn)縣氣溫≥0 ℃終日平均在12月18日，最早結(jié)束時間為11月15日，最晚結(jié)束時間為12月31日，早晚相差47 d。年代際變化上，20世紀80年代結(jié)束時間最早，為12月13日；20世紀90年代最遲，為2月22日，年代際最大相差為6 d。

2.1.2 氣溫≥0 ℃持續(xù)日數(shù) 近50年固鎮(zhèn)縣氣溫≥0 ℃持續(xù)日數(shù)呈波動上升趨勢，持續(xù)的日數(shù)越來越多，以每年0.46 d的速度逐年增加（圖2）。1971—2020年固鎮(zhèn)縣氣溫≥0 ℃持續(xù)日數(shù)平均為312 d，最長持續(xù)日數(shù)為2007年，2007年全年氣溫均≥0 ℃；最短持續(xù)日數(shù)為1981年的275 d，二者相差90 d。

年代際變化上，20世紀80年代氣溫≥0 ℃平均持續(xù)日數(shù)最短，為296 d；20世紀90年代最長，為326 d，年代際最大相差為30 d。

2.1.3 ≥0 ℃積溫 過去50年固鎮(zhèn)縣年≥0 ℃積溫呈雙峰結(jié)構(gòu)，總體呈波動上升趨勢，增速為8.378 ℃·d/年（圖3）。1979年和2007年各出現(xiàn)1個階段性峰值，分別為5 524.5和6 062.8 ℃·d；1972年、1986年和2015年各出現(xiàn)1個階段性低值，分別為5 122.6、5 186.6和5 232.3 ℃·d；峰值（2007年6 062.8 ℃·d）和谷值（1972年5 122.6 ℃·d）相差9 40.2 ℃·d。

各年代際中平均積溫最高的為21世紀00年代，最低的為20世紀80年代，平均積溫最大年代際差達到447.4 ℃·d。各年代際中平均積溫變化趨勢又有所不同，呈前增后減趨勢。

20世紀70年代到90年代中期（1971—1996年）積溫普遍低于平均積溫（5 510.7 ℃·d），僅1978年和1990年高于平均積溫；從20世紀90年代中期至21世紀10年代（1997—2020年）積溫則普遍高于平均積溫，僅2003年、2014年和2015年低于平均積溫（圖4）。隨著時間的推移，平均積溫整體呈升高趨勢，但振幅不斷增大。

通過M-K檢驗發(fā)現(xiàn)，過去50年固鎮(zhèn)縣年≥0 ℃積溫突變年份出現(xiàn)在1990年。1971—1989年固鎮(zhèn)縣年≥0 ℃積溫整體呈負增長，增速為-4 ℃·d/年；1991—2020年呈緩慢增長趨勢，增速為0.79 ℃·d/年。突變前后的年≥0 ℃平均積溫分別為5 315.1和5 630.5 ℃·d，相差5.93%；突變前以負氣溫距平為主，正氣溫距平占比僅為10.53%，突變后則以正氣溫距平為主，正氣溫距平占比達到80.65%。

2.2 10 ℃以上積溫變化特征

2.2.1 氣溫≥10 ℃初、終日 近50年固鎮(zhèn)縣氣溫≥10 ℃初日整體呈提前趨勢，出現(xiàn)的日期以0.142 d/年的速度逐年提前（圖5）。1971—2020年固鎮(zhèn)縣氣溫≥0 ℃初日平均在3月26日，最早開始時間為3月7日，最晚開始時間為4月8日，早晚相差32 d。年代變化上，21世紀10年代開始時間最早，為3月19日；20世紀70～90年代最遲，為3月30日，年代際最大相差為11 d。

近50年固鎮(zhèn)縣氣溫≥10 ℃終日呈推遲趨勢，出現(xiàn)的日期以0.103 d/年的速度逐年延遲。1971—2020年固鎮(zhèn)縣氣溫≥0 ℃終日平均在11月12日，最早結(jié)束時間為10月26日，最晚結(jié)束時間為11月25日，早晚相差30 d。年代際變化上，20世紀70年代結(jié)束時間最早，為11月9日；21世紀00年代最遲，為11月14日，年代際最大相差為5 d。

2.2.2 氣溫≥10 ℃持續(xù)日數(shù) 近50年固鎮(zhèn)縣氣溫≥10 ℃持續(xù)日數(shù)呈波動上升趨勢，持續(xù)的日數(shù)以每年0.245 d/年的速度逐年增加（圖6）。1971—2020年固鎮(zhèn)縣積溫≥0 ℃持續(xù)日數(shù)平均為232 d，最長持續(xù)日數(shù)為2002年的255 d，最短持續(xù)日數(shù)為1978年的207 d，二者相差48 d。

年代際變化上，20世紀70年代氣溫≥10 ℃平均持續(xù)日數(shù)最短，為225 d；21世紀00年代最長，為241 d，年代際最大相差為16 d。

2.2.3 ≥10 ℃積溫 過去50年固鎮(zhèn)縣≥10 ℃積溫總體呈上升趨勢，但波動較大，增速為7.037 ℃·d/年（圖7）。從1971年開始，≥10 ℃積溫開始波動上升，直至2006年達到峰值，為5 515.6 ℃·d，增速為11.2 ℃·d/年，遠高于50年增速；其間的1991年出現(xiàn)谷值，為4 633.9 ℃·d。2006年后，≥10 ℃積溫整體呈下降趨勢，增速為-33.6 ℃·d/年，下降速度極快。

在年代際中，平均積溫最高的為21世紀00年代，最低的為20世紀70年代，平均積溫最大年代際差達到404.7 ℃·d/年，各年代際中平均積溫變化趨勢差別較大。

20世紀70～90年代中期（1971—1996年）積溫普遍低于平均年積溫（4 491.1 ℃·d），僅1971、1982、1990和1994年高于平均積溫；從20世紀90年代前期至21世紀00年代前期（1997—2012年）積溫則普遍高于平均積溫，1995、1996、1999和2003年低于平均積溫（圖8）。

通過M-K檢驗發(fā)現(xiàn)，過去50年固鎮(zhèn)縣年≥10 ℃積溫突變年份出現(xiàn)在1994年。1971—1993年整體呈負增長，增速為-4.27 ℃·d/年；1995—2020年呈先升后降的負增長趨勢，增速為-3.12 ℃·d/年。突變前后的≥10 ℃平均積溫分別為4 846.2和5 111.2 ℃·d，相差5.47%；突變前以負溫度距平為主，正溫度距平占比僅為13.04%，突變后則以正溫度距平為主，正溫度距平占比達到65.38%。

3 結(jié)論

（1）在過去50年中，固鎮(zhèn)縣和全國大部分地區(qū)相同，氣溫呈變暖趨勢，農(nóng)業(yè)熱量資源呈上升趨勢。各界限溫度（0、10 ℃）初日時間提前，終日時間推遲，持續(xù)日數(shù)和積溫均有顯著增加。

（2）過去50年中，固鎮(zhèn)縣氣溫≥0 ℃

初日提前以0.034 d/年的速度逐年提前，終日以0.125 d/年的速度逐年延遲，持續(xù)的日數(shù)以0.46 d/年的速度逐年增加。≥0 ℃積溫年變化呈雙峰結(jié)構(gòu)波動上升，增速為8.378 ℃·d/年；1990年發(fā)生突變，突變前以負溫度距平為主，整體呈負增長，增速為-4 ℃·d/年；突變后以正溫度距平為主，呈弱增長趨勢，增速為0.79 ℃/年。

（3）過去50年中，固鎮(zhèn)縣氣溫≥10 ℃

初日時間以0.142 d/年的速度逐年提前，終日時間以0.103 d/年的速度逐年延遲，持續(xù)的日數(shù)以0.24 d/年的速度逐年增加。≥10 ℃積溫年變化整體呈上升趨勢，但波動較大，增速為7 ℃·d/年。1994年發(fā)生突變，突變前以負溫度距平為主，整體呈負增長，增速為-4.27 ℃·d/年；突變后以正溫度距平為主，整體呈先升后降的負增長趨勢，增速為-3.12 ℃·d/年。

參考文獻

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責(zé)任編輯：黃艷飛