本溪山区作物生长季耕作层地温变化的特征分析

高巍等

摘 要：为了探讨本溪山区作物生长季地表及耕作层温度变化特征，利用本溪市草河口气象站1953-2014年作物生长季地表温度、耕层温度资料，运用数理统计分析等方法，分析了本溪山区作物生长季地温、耕层温度的变化趋势及特征。结果表明：本溪山区近62a来地表、耕作层温度呈随机性升温趋势变化，异常高温年21世纪初出现次数较多，异常低温年多出现在1996年以前；地表和浅层温度没有突变现象发生。

关键词：浅层地温；倾向率；异常年；突变检测

中图分类号 S162 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）05-140-04

Abstract：In order to investigate change characteristics of temperature of ground surface and topsoil during crops growing season in Benxi mountainous area，based on the temperature data of ground surface and topsoil during crop growth season from 1953 to 2014 in caohekou meteorological station. By unitizing statistics analysis methods，temperature tendency and features of ground surface and topsoil during crop seasons were analyzed. The results showed that temperature of ground surface and topsoil during crop growing seasons was stochastic warming trend，unusual high temperature climate occurred more times early 21 century，and extreme cold climate appeared before 1996；The ground surface and topsoil temperature was not mutation phenomenon.

Key words：Shallow layer ground temperature；Tendency rate；Abnormal years；Mutation detection

IPCC第4次评估报告指出，近100a来全球平均气温经历了4次大的波动，总体上气温呈上升趋势，但全球气候变化却存在明显的区域差异[1-4]。地温是冻土动态特征的重要标志，一定深度的钻孔地温曲线可以反映该处冻土的现状、演变史和变化趋势。地温、地温场是地热的重要参数之一，是土壤表面吸收太阳辐射后转变为土壤热能并传送到深层的表述，其变化比气温更具有保守性和滞后性。土壤深处存在自身热量的四季变化，无论是太阳辐射的影响还是地球内部自身的热流变化，在经过一段时间后，都必然会对大气气候变化产生反馈作用。土壤是一个生物、有机物质和矿物质构成的系统，在自然因素和生产因素的影响下，土壤的性质及其微气象条件会发生很大变化，这对于农业生产将产生至关重要的影响。土壤温度是一个重要的土壤物理性状，也是重要的农业气象参数，影响着土壤中一系列的物理、化学和生物化学过程。土壤温度，尤其地表土壤温度，是地气系统中能量与物质交换的重要影响因子，是衡量全球温度变化的一个重要指标，影响着陆面与大气间能量和物质的交换，是研究地气相互作用的重要参数[5-10]。随着气候变暖的加剧，作物地表和耕作层的温度也随之变化，这种变化不仅影响土壤物理性质、生物学过程和热能与交换，并且决定着土壤资源质量，从而影响到农业生产环境[11-12]。许多学者从不同地域地温变化开展研究[13-15]，如陆晓波[16]研究发现全国年平均地温的年代际变化大致经历了3个阶段，即地温下降阶段、相对气候冷期和20世纪90年代后期的升温阶段；王春玲等[17]研究指出，郑州地区0～20cm地温呈持续升高趋势，年平均地温与冬小麦各发育期均为负相关，且与冬小麦产量正相关；周绍毅等[18]研究表明，广西深层地温各深度年平均温度呈升温趋势变化，并与气温、降水密切相关。因此，研究浅层地温变化特征，有助于揭示地温对农业生产和农业生态环境的影响，对于农业生产及农业结构调整具有重要的指导作用。为此，笔者利用草河口气象站近62a浅层地温资料，应用数理统计分析方法，对本溪山区农作物耕作层地温变化规律进行了研究，旨在为农业生产及新农村建设提供科学的气象依据。

1 资料与方法

1.1 资料来源 资料选用本溪市草河口气象站1953-2014地面0cm、耕作层5cm、10cm、15cm、20cm地温资料。4～9月为大田作物生长季；1953-2014年逐月平均气温资料。年代划分：20世纪50年代（1953-1960年）、20世纪60年代（1961-1970年）、20世纪70年代（1971-1980年）、20世纪80年代（1981-1990年）、20世纪90年代（1991-2000年）、21世纪初期（2001-2014年）。气候平均值为1953-2014年62a地温平均值。

1.2 分析方法

1.2.1 气候倾向率[19-21]分析 使用一元线性回归方程来描述浅层地温的变化趋势，即[y=a0+a1t]，趋势变化率[a1]由最小二乘法求得，即[10a1]为气候倾向率，单位为：℃/10a。

3 结论与讨论

（1）近62a本溪山区地表温度和浅层地温均随机性波动上升趋势，气候倾向率为0.05～0.09℃/10a，未通过显著性检验。说明本溪山区在气候变暖背景下，浅层地温增温趋势是不明显的。

（2）从地表至20cm平均温度的气候值依次呈下降趋势。最高温度地表出现在1958年，5cm、10cm、15cm出现在2003年，20cm出现在2002年。最低温度大多出现在1969年，只有10cm温度出现在1976年。

（3）浅层温度异常年的出现，由于层次不同，异常年并非完全一致，这可能是由于土壤结构不同，热量传到不一致造成的。

（4）经过突变检测分析，本溪山区作物生长季耕作层地温未出现突变现象。本溪山区近62a气温呈明显的升温趋势变化，其线性倾向率为0.19℃/10a（通过了0.01显著性水准检验），地温升温趋势不明显。说明在本溪地区在品种引种和品种选种上不要盲目选择生育期较长的品种，而应选择适合当地生产的品种，确保作物安全生长和成熟。

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（责编：张宏民）