辽宁西朝阳地区玉米生长季耕作层地温变化趋势分析

张富荣　张黎　刘志鹏

摘要：利用气候倾向率、距平分析、基准年等统计方法，分析辽宁西朝阳地区近60年玉米生长季耕层地温变化特征。结果表明，辽宁西朝阳地区近60年玉米生长季耕层地温呈上升趋势，气候倾向率0.206 ℃/10 年。玉米生长季耕层地温不同基准年间变化明显不同，第Ⅲ基准年上升趋势最明显，气候倾向率为0.642 ℃/10年。

关键词：朝阳地区；玉米生长季；耕层地温；变化特征

中图分类号：S162.3；S161.2+1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）18-3447-02

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.18.014

Abstract： Based on the climatic tendency， anomaly analysis and base year， the change features of ground temperature in the growing season of maize in Chaoyang region of western Liaoning were analyzed. The results showed that the ground temperature of the plow layer in Chaoyang region of western Liaoning increased during the last 60 years， and the climatic tendency was 0.206 ℃/10 a. The change trend of ground temperature in different growing years was significantly different from that in base year， and the trend of the third year was the most obvious. The climatic tendency was 0.642 ℃/10 a.

Key words： Chaoyang region； corn growing season； topsoil geothermal； change features

在全球变暖的气候背景下，随着气温的升高，耕作层土壤温度也随之变化[1，2]。地温的变化在不同区域之间存在显著差异[3，4]。浅层不同深度年平均地温呈升温趋势，并与气温、降水量等密切相关[5]。作物的根系生长在土壤中，土壤耕作层温度的高低对作物生长的影响比气温更加直观[6]。王春玲等[7]研究指出郑州地区0～20 cm地温呈持续升高趋势，且与冬小麦产量呈正相关。因此，研究不同时间尺度上土壤温度变化特征，有助于揭示土壤温度对作物生长的影响[8]，对区域农业生产具有重要指导意义。辽宁西朝阳地区大田主栽作物为玉米，2014年玉米播种面积达32.9万hm2，占粮食作物播种面积的82%，玉米产量直接决定全区粮食产量。采用近60年耕层地温资料，研究辽宁西朝阳地区玉米生长季耕作层温度变化特征，为玉米生产适应气候变化及丰产增收提供理论依据。

1 资料与方法

1.1 资料来源

气象资料来源于朝阳市气象局资料室，选取朝阳地区典型代表站朝阳站耕作层（深度5、10、20 cm）地温资料。玉米生长季选取4～10月。

1.2 分析方法

1.2.1 气候倾向率[9] 气候倾向率可反映气候要素变化趋势，由一元线性方程y（t）=a0+a1t，dy（t）/dt=a1获得，a1·10为气候倾向率，方程中的系数用最小二乘法确定，y为气象要素，t为年序列号（t=1952，1953，

1954，…，2010年）。

1.2.2 基准年 按照30年时间尺度，以年代为单位滑动。第Ⅰ基准年1952～1980年（因观测资料从1952年开始，故第Ⅰ基准年取29年），第Ⅱ基准年1961～1990年，第Ⅲ基准年1971～2000年，第Ⅳ基准年1981～2010年。

1.2.3 统计分析 应用Excel程序进行数据处理与分析。

2 结果与分析

2.1 玉米生長季耕作层温度变化特征

朝阳地区玉米生长季（4～10月）耕作层温度5、10、20 cm的历年平均值分别为19.6、19.2、18.8 ℃，耕作层（5～20 cm）平均温度为19.2 ℃，最高值出现在2004和2009年，为20.7 ℃，最低值出现在1974年，为17.5 ℃，极差为3.2 ℃。

由图1可见，玉米生长季耕作层温度历年变化呈明显上升趋势，气候倾向率为0.206 ℃/10年，每10年升高0.206 ℃。序列相关系数为0.453 4（P<0.01），达到极显著水平。截至21世纪10年代，玉米生长季耕作层温度升高约1.2 ℃。

2.2 不同基准年耕作层温度变化特征

不同基准年耕作层温度气候倾向率变化结果见图2。由图2可知，不同基准年玉米生长季耕作层温度均存在升高趋势。第Ⅲ基准年呈极显著升高趋势，为4个基准年升温幅度最大时段，每10年平均升高0.642 ℃；第Ⅳ基准年呈显著升高趋势，每10年平均升高0.336 ℃。第Ⅰ、第Ⅱ基准年耕作层温度有微弱升高趋势，每10年平均升高0.135～0.174 ℃。

2.3 耕作层温度变化影响分析

2.3.1 玉米种植面积的变化 在耕作层地温逐年升高，玉米生长季热量条件增加的气候变化状态下，玉米播种面积呈逐年扩大的趋势[10]。20世纪50年代辽宁西朝阳地区玉米播种面积仅为2.5万hm2，只占粮食作物面积的5%；到2012年玉米播种面积已达29.4万hm2，占粮食作物面积的77%；50年代玉米总产为4.2万t，占粮食作物总产的8%，2012年玉米总产为25.5万t，占粮食作物总产的85%。如今玉米已成为辽宁西朝阳地区最主要的大田农作物。endprint

2.3.2 玉米种植品种的变化 第Ⅱ基准年（1961～1990年）以前，耕作层温度呈现微弱升高趋势，玉米栽培面积也较小，且在北部（约占全区总面积的 1/2）只能栽培生育期在130 d以内的早熟或中熟品种，产量水平较低。第Ⅲ基准年（1971～2000年）后，耕作层温度显著升高，辽宁西朝阳地区（特别是北部地区）的玉米生长季热量条件大幅度提高，高产优质的中、晚熟玉米品种种植范围逐步扩大北移，使得玉米播种面积和产量稳步增加。

2.3.3 玉米栽培方式的变化 玉米生长季耕作层温度升高，使得春季适宜大田玉米播种的临界温度日期提前，玉米不同熟型品种的适播起始时间相应提前，相对增加了玉米生育期时间，降低了秋季霜冻危害几率。此外朝阳地区春播期降水少，容易发生春旱[11，12]，耕作层温度的升高，使得大田玉米适时早播概率增加，能够充分利用封冻前土壤墒情，提高出苗速率，保障苗全苗壮。

3 小结与讨论

1）朝阳地区近60年玉米生长季耕层地温呈上升趋势，气候倾向率为0.206 ℃/10年。玉米生长季耕层地温不同基准年上升的幅度差异较大。第Ⅲ基准年上升趋势最明显，气候倾向率为0.642 ℃/10年；第Ⅰ、第Ⅱ基准年耕作层温度有微弱升高趋势。第Ⅳ基准年呈显著升高趋势，每10年平均升高0.336 ℃。

2）玉米耕作层温度的升高可以扩大中晚熟玉米的播种面积，由于生长季的相对延长，使得高产高效玉米种植面积增加，提高了玉米单产。玉米生长季耕作层温度升高有利于玉米根系生长和充分吸收深层养分、水分，增加玉米干物质积累[13，14]，还可使玉米适时早播以及有效避免秋霜的危害[15]。

3）玉米生長季耕作层温度的升高也带来一定的负面影响[16]。耕作层温度升高使得土壤水分蒸发增加，加速了地表水资源的蒸发支出，使玉米生长季可能面临高温热害或旱灾加剧的不利影响。耕作层温度的升高还给病菌、虫卵越冬提供了较好的条件，增加了其繁衍速度及对玉米的威胁。

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