大同市无霜期的气候特征变化对农业生产的影响

李腊平　李效珍　徐鑫　王翔卉　杨淑华

摘 要：本文利用8个国家气象站的资料，采用线性倾向估计法和Mann-Kendall突变检测法，对近60a大同市平均初终霜日、无霜期的年际变化趋势和突变特征进行详细分析。结果表明：大同市平均终霜日呈提前，初霜日呈显著推迟，无霜期呈显著增长的变化趋势，其中初霜日和无霜期的突变年份分别在2005年和2007年;无霜期的气候特征变化对大同农业生产有重要影响。

关键词：初霜日;终霜日;无霜期;农业影响

中图分类号：S161 文献标识码：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201015038

无霜期作为衡量某地農业气候资源的重要指标，其长短和农作物的生长期密切相关，无霜期越长，对农作物的生长就越有利[1]，因此研究无霜期的变化至关重要。本文拟通过对大同市近60a初终霜日和无霜期的变化趋势进行分析，研究无霜期的气候特征，以期为当地政府安排农业生产、合理农业布局以及防灾减灾提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 资料来源和标准

本研究选取的基本资料来源于1961—2017年大同市所属8个县（区）国家站初、终霜日和无霜期资料;以地面最低温度≤0℃为霜作为判定标准。

1.2 线性倾向估计方法

采用线性倾向估计法分析初、终霜日和无霜期日数的气候变化趋势，用b×10表示各气象要素的速率，即变化倾向率[5]。

1.3 Mann-Kendall法

本研究应用Mann–Kendall法检测初、终霜日和无霜期的气候突变[4，6]，绘制UF和UB曲线，给定显著性水平α=0.05，得到2条临界线，对其做简单分析。如UF和UB在2条临界线之间出现交点，则说明交点对应的时间就是突变时间。

2 结果与分析

2.1 大同市平均初终霜日及无霜期的年际变化趋势

大同市8个国家站建站时间不同，资料序列长短不一。以下将对1961—2017年各站的初终霜日和无霜期进行平均处理，用以研究大同市近60a无霜期的气候特征。

2.1.1 终霜日的变化趋势

大同市平均终霜日的年际变化呈波动下降趋势（见图1），表明其有提前趋势，但平均变化率为-0.62d·10a-1偏小，且其相关系数无法通过α=0.1的显著性检验，说明提前趋势并不明显。

2.1.2 初霜日的变化趋势

由图1和图2可知，大同市平均初霜日和终霜日的年际变化正好相反。初霜日的年际变化呈波动上升趋势，表明其有延迟趋势，且相关系数通过α=0.05的显著性水平，说明延迟趋势显著。

2.1.3 无霜期的变化趋势

图3表明大同市无霜期的年际变化呈波动上升，以1.86d·10a-1的速率在延长，其相关系数|r︱>r0.05=0.26，说明延长趋势显著。无霜期的增长是终霜日提前和初霜日延迟的共同结果，但相比较，初霜日的贡献更大些。

2.2 大同市平均初终霜日及无霜期的突变特征

2.2.1 终霜日期的突变特征

从图4可知，大同市平均终霜日在20世纪60年代呈先升后降的变化趋势;1970—2011年呈波动上升，其中1973—2003年达0.05显著性水平，表明这期间终霜日存在明显的推迟趋势;2012—2017年呈下降趋势，表明近几年终霜日又有提前的趋势，但未发生明显突变。

2.2.2 初霜期的突变特征

大同市平均初霜日总体呈先降后升的变化趋势（见图5），其中1961—2004年呈波动下降，表明初霜日有提前的趋势;2005年超过0.05的显著性水平并逐渐上升，表明2005—2017年初霜日存在明显的推迟趋势。UF和UB曲线的交点在2005年，且交点在临界线之间，因此确定2005年是初霜日突变的时间。

2.2.3 无霜期的突变特征

由图6可知，大同市无霜期在1969年前呈先减少后增加;1970—2006年呈减少趋势，其中1979—1984年和1993—2001年均通过0.05的显著性水平呈显著减少趋势;2007年后转为增加的趋势，2007年是UF和UB曲线的交点且处于0.05显著性水平线之间，表明大同无霜期在2007年发生突变，无霜期增加显著。

3 无霜期的气候特征变化对农业生产的影响

从以上分析可知，在气候变暖的大背景下，大同市近60a无霜期的气候特征表现为终霜日提前，初霜日推迟，无霜期显著增长。作为农业气候热量条件中重要的特征量，无霜期的变化趋势对大同地区农业生产有重要影响。在现有条件下，终霜日提前将有效减轻早春时节低温冷害对作物的影响。大同市近60a的平均终霜日为5月11日，而农作物的播种时间为4月下旬—5月下旬，因此每年都会有作物遭受冻害。终霜日提前，无霜期增长，可以考虑将部分作物如玉米的播种时间适当推迟，错开终霜时间，避免幼苗受冻;为农业生产提供更好的基础条件。无霜期增长使各类农作物生长期延长，有利于作物的生殖生长和产量的更好形成;对调整农业品种布局和改进种植结构非常有利。

4 结论与讨论

大同市初终霜日和无霜期的年际变化总体趋势一致，终霜日提前，初霜日推迟，无霜期在以1.86d·10a-1的速率增长，并通过0.05的显著性水平，其中初霜日推迟对无霜期的增长影响力更大。

近60a年大同市初霜日呈先减少后增加的趋势，2005年发生突变;无霜期在60年代和70年代后，均呈先减少后增加的趋势，2007年发生突变;终霜日在60年代和70年代后，均呈先增加后减少的趋势，无明显突变。

大同市近60a无霜期的气候特征变化在减少低温冷害、为农业生产提供更好的基础条件、有利于调整农业品种布局和改进种植结构3方面将对当地产生主要影响。

参考文献

[1] 谷新波，王佳，萨日娜，等.阿尔山市35年初终霜日及无霜期变化分析[J].内蒙古气象，2008（03）：26-28.

[2]IPCC.Climatechange2013：thephysicalsciencebasis[M].Cambridge：GambHdgeUniversityPress，2013：1-261.

[3]钱锦霞，张霞，张建新，等.近40年山西省初终霜日的变化特征[J].地理学报，2010，65（07）：801-808.

[4]范晓辉，王麒翔，王孟本.山西省近50年无霜期变化特征研究[J].生态环境学报，2010，19（10）：2393-2397.

[5]魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].第2版.北京：气象出版社，2007.

[6]李瑞英，任崇勇，张翠翠，等.气候变化背景下鲁西南地区农业气候资源变化特[J].干旱地区农业研究，2012（06）：254-259.

（责任编辑 周康）

收稿日期：2020-08-25

作者简介：李腊平（1973-），女，本科，副研高工。研究方向：气候与农业。