1961—2019年青海湖南部地区≥0℃农业界限温度变化特征

袁成鑫

(青海省气象信息中心， 青海 西宁 810199)

近年来，随着全球气候变暖，气候变化对农业生产的影响受到广泛关注。而热量资源作为农业生产的重要自然资源[1]，在一定程度上影响一个地区的农业生产。一个地区农业气候资源的热量指标主要包括不同界限温度持续日数及其积温等[2]。春季日平均气温稳定通过0℃的初日至秋季日平均气温稳定通过0℃的终日是农业界限温度，是热量资源的一种表达形式，其间≥0℃的活动积温称为年总积温，是农牧业生产重要的热量指标[3-5]。

气候变化是全球研究热点[6-8]，其不仅改变热量资源等农业气候资源的时空分布[9-11]，还改变农作物种植制度和作物布局，进而改变作物的生长发育、降低粮食作物产量和加重农业生产的脆弱性[12-14]。许多学者从不同角度对气候变化背景下各界限温度的变化趋势和规律进行了研究。刘勤等[15-18]分别对黄河流域、青海湟水河流域、西藏及山西等省区近几十年≥0℃和≥10℃初日、终日、持续日数和活动积温变化的研究表明，≥0℃及≥10℃初日总体呈提前趋势，终日呈推迟趋势，持续日数呈延长趋势，积温呈增大趋势。近年来，有关气候变化对青海湖南部共和县的研究已有诸多报道[19-21]，但少见针对农业气候资源变化趋势的研究报道。鉴于此，利用1961—2019年青海湖南部共和县气象局观测的逐日气象资料，借鉴前人的研究成果，系统分析近59 年共和县日平均气温≥0℃初日、终日、持续日数和活动积温的变化规律，以期为共和县有效利用农业气候资源及农作物品种的合理布局提供科学依据。

1资料与方法

1.1研究区概况

共和县隶属青海省海南藏族自治州，地处青藏高原东北角，北靠青海湖，南临黄河，东以日月山与东部农业区为界，西与柴达木毗连，东西长221.5 km，南北宽155.4 km，总面积1.73×104km2。地形由西北向东南倾斜，平均海拔3 200 m，总人口13.6万余人。全县有可利用草场125.08万hm2，拥有耕地资源3.13万hm2，农作物总播种面积2.96万hm2，其中，粮食作物播种面积1.70万hm2，油料作物播种面积0.91万hm2。

1.2资料

1961—2019年的逐日平均气温资料，来自青海湖南部共和县气象局。气候要素的标准值取1981—2010年30 a的平均值。

1.3研究方法

1.3.1稳定通过≥0℃的初日、终日和持续日数的确定参照文献[22]的方法采用5日滑动平均法确定各年日平均气温稳定通过≥0℃的起止日期，初日至终日的持续日数，及初日至终日≥0℃的活动积温。

1.3.2稳定通过≥0℃的初日和终日出现日期转换参照竺可桢等[23]的方法进行换算，以1月1日为起点，记为1，将日平均气温稳定通过≥0℃初日、终日出现日期转换为距离1月1日的实际日数，即日平均气温稳定通过≥0℃初日和终日的时间序列。

1.3.3稳定通过≥0℃的初日、终日、持续日数和活动积温的变化趋势采用线性趋势分析法[22]分析日平均气温稳定通过≥0℃初日、终日、持续日数和活动积温的变化趋势。该方法用气象要素(z)的时间变化特征表示。采用累积距平及t检验等[24-25]检测分析≥0℃初日、终日、持续日数和积温的突变规律；≥0℃的初日、终日、持续日数及积温的动态稳定程度可根据其变异系数大小确定，变异系数越大，说明波动性越强，即稳定性越差。

z(t)=a0+a1t

式中，t为年序，a0为常数项，a1线性趋势项，a0和a1可用最小二乘法确定。可以用|a1|的大小度量其演变程度，a1>0表示气象要素z在计算时段内呈上升趋势，反之则表示呈下降趋势。将a1×10a称为气候倾向率，单位为℃/10a。用气象要素z与年份t的相关系数检验显著性。

1.4数据统计与分析

应用DPS 7.05和Excel 2003进行数据统计、分析及绘图。

2结果与分析

2.1≥0℃初日的气候变化趋势及突变特征

由图1和表1可见，1961—2019年共和县≥0℃初日总体呈极显著(R=0.503，a=0.001)提前趋势，气候倾向率为-2.65 d/10a，59 a提前15.6 d。共和县稳定通过≥0℃初日历年平均日序为76.7 d，即3月18日；最早为3月5日(2016年)，最晚为4月8日(1969年)，最晚与最早相差34 d，变异系数为11.5%，年际间变化幅度大。1961—2019年共和县≥0℃初日序列的累积距平最大值出现在2000年，对1961—2000年和2001—2019年≥0℃初日的变化进行t检验结果表明，|t0|=4.165，通过a=0.001的信度水平检验。表明，近59年共和县≥0℃初日于2000年已发生突变性提前，突变后(2001—2019年)较突变前(1961—2000年)共和县≥0℃初日平均提前9.0 d。

表1 共和县≥0℃初日、终日、持续日数、积温突变点的信度检验及突变前后差值

2.2≥0℃终日的气候变化趋势及突变特征

由图2可见，1961—2019年共和县≥0℃终日总体呈极显著(R=0.536，a=0.001)推迟趋势，气候倾向率为2.19 d/10a，59 a推迟12.9 d。共和县稳定通过≥0℃终日历年平均日序为307.8 d，即11月4日；最早为10月21日(1987年)，最晚为11月25日(2015年)，最晚与最早相差35 d，变异系数为2.3%。1961—2019年≥0℃终日序列的累积距平最小值出现在1993年，对1961—1993年和1994—2019年≥0℃终日的变化进行t检验结果表明，|t0|=5.715，通过a=0.001的信度水平检验。表明，近59 年共和县≥0℃终日于1993年发生突变性的推迟，突变后(1994—2019年)较突变前(1961—1993年)共和县≥0℃终日平均推迟9.0 d。

2.3≥0℃持续日数的气候变化趋势及突变特征

由图3看出，1961—2019年共和县≥0℃持续日数总体呈极显著(R=0.691，a=0.001)延长趋势，气候倾向率为4.84 d/10a，59 a延长28.5 d。共和县稳定通过≥0℃持续日数多年平均为232.4 d；最少为205 d(1968年)，最多为262 d(2015年)，最多与最少相差57 d，变异系数为5.2%。1961—2019年共和县≥0℃持续日数的累积距平最小值出现在1996年，对1961—1996年和1997—2019年≥0℃持续日数的变化进行t检验结果表明，|t0|=6.925，通过a=0.001的信度水平检验。表明，近59 年共和县≥0℃持续日数于1996年发生突变性延长，突变后(1997—2019年)较突变前(1961—1996年)共和县≥0℃持续日数平均延长17.0 d。

2.4≥0℃积温的气候变化趋势及突变特征

由图4看出，1961—2019年共和县≥0℃积温总体呈极显著(R=0.844，a=0.001)增大趋势，气候倾向率为90.22℃· d/10a，59 a共增多532.3℃· d。共和县稳定通过≥0℃积温多年平均为2 438.6℃·d。最少为2 079.3℃·d (1976年)，最多为2 827.9℃·d (2013年)，最多较最少偏多36.0%，变异系数为7.7%，年际间变化幅度较大。1961—2019年共和县≥0℃积温的累积距平最小值出现在1997年，对1961—1997年和1998—2019年≥0℃积温的变化进行t检验结果表明，|t0|=11.528，通过a=0.001的信度水平检验。表明，近59 年共和县≥0℃积温于1997年发生突变性增多，突变后(1998—2019年)较突变前(1961—1997年)共和县≥0℃积温平均增多315.0℃·d。

3结论与讨论

1961—2019年青海湖南部共和县气温稳定通过≥0℃的初日、终日、持续日数和积温分别呈极显著提前、推迟、延长和增多趋势，气候倾向率分别为-2.65 d/10a、2.19 d/10a、4.84 d/10a和90.22℃· d/10a，变异系数分别为11.5%、2.3%、5.2%和7.7%。共和县气温稳定通过≥0℃的初日、终日、持续日数和积温分别在2000年、1993年、1996年和1997年发生突变性提前、推迟、延长和增多，≥0℃的初日提前9 d，终日推迟9 d，持续日数延长17 d，积温增加315.0℃· d。随着农业热量资源较为明显地改善，延长了作物生长季，利于农作物生长发育，对于扩大主要农作物的种植区域及农业品种布局和改进种植制有一定的意义[26-29]。但是，热量的增多对农业生产也将造成不利影响，如作物病虫害的繁殖世代数增加，作物需水量增多，农业干旱趋于严重等[12-14]。因此，加强对农业气候资源的深入研究，对于农业生产的可持续性发展，合理布局农作物品种具有着深远的意义。