喀左縣近30年春播期淺層地溫變化特征分析

季賀成，孫立德，孫子媛

（1.喀左縣氣象局；2.朝陽市氣象局，遼寧朝陽122300）

土壤是作物生長的基礎(chǔ)，土壤溫度是重要的土壤物理性質(zhì)，不僅對土壤中碳氮等物質(zhì)的化學(xué)和生物學(xué)過程有影響，而且對植物的生長、種子的萌發(fā)和農(nóng)作物的產(chǎn)量具有重要意義。苗情的好壞對土壤溫度具有嚴(yán)格的要求，不同作物對地溫的要求也不相同，玉米播種要求5℃～10℃，地溫穩(wěn)定通過7℃～8℃即可播種；而大豆的要求是10cm，地溫穩(wěn)定在12℃～14℃時，才能播種。隨著現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)體系的建立和不斷完善，為了滿足業(yè)務(wù)工作需求及加強(qiáng)為農(nóng)服務(wù)“兩個體系”建設(shè)，找好為農(nóng)服務(wù)指標(biāo)，尋找本地區(qū)最適宜的播種期，及時準(zhǔn)確地指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，需要加強(qiáng)對土壤溫度的研究分析。

1 資料與方法

選取喀左站 1986年 ～2016年逐 4～5月 0cm、5cm、10cm、15cm、20cm平均地溫，采用氣候傾向率、累積距平和Mann-Kendall檢驗法，分析了喀左縣的春播期淺層地溫變化特征。

2 結(jié)果與分析

2.1 近30年春播期平均地溫變化趨勢

喀左縣春播期淺層地溫平均值呈隨土層深度加深依次降低的趨勢。近30年喀左縣春播期0cm、5cm、10cm、15cm、20cm平均地溫依次為 19.0℃、16.0℃、14.9℃、14.7℃和 14.0℃。雖然春播期氣溫變化存在一定波動性，但是整體變化呈回暖增溫趨勢，土壤表層被加熱，熱量從上向下傳遞，所以較淺層地溫高于較深層地溫。喀左縣春播期平均淺層地溫0cm、5cm、10cm、15cm、20cm變化具有同步性，五層地溫均呈逐年升高趨勢，但總體來看氣候傾向率隨著土層變深逐漸減小，其氣候傾向率分別為 0.19℃/10年、0.25℃/10年、0.21℃/10年、0.04℃/10年、0.02℃/10年。

2.2 近30年春播期淺層地溫的波動

春季冷暖空氣交替控制本地區(qū)，致使土壤熱量向上或向下傳遞方向改變頻繁，進(jìn)而造成春季淺層地溫波動幅度較大。近30年喀左縣春播期0cm、5cm、10cm、15cm、20cm地溫波動變化具有相似性，總體波動幅度較大。0cm地溫距平值大于1℃的有12年，其中大于2℃的有3年；5cm地溫距平值大于1℃有18年，其中大于2℃的有5年；10cm地溫距平值大于1℃有17年，其中大于2℃的有5年；15cm地溫距平值大于1℃有18年，其中大于2℃的有4年；20cm地溫距平值大于1℃有17年，其中大于2℃的有4年。五層地溫距平均大于2℃有2年，分別為2010年和1989年，其中2010年0cm地溫距平達(dá)到4.3℃；五層地溫距平均在1℃～2℃有6年，分別是1991年、1994年、1995年、2001年、2002年和 2015年。

2.3 突變檢驗

利用Mann-Kendall方法分析近30年喀左縣逐年平均淺層地溫突變特征曲線。得到UF和UB兩個統(tǒng)計量序列曲線都在1991年～1993年間有唯一的交點(diǎn)，且交點(diǎn)處于兩條信度線內(nèi)，說明喀左春播期淺層地溫在約1992年發(fā)生突變，即從突變年開始，喀左春播期淺層地溫呈明顯上升趨勢。將UF進(jìn)行一元一次線性擬合，得到0cm、5cm、10cm、15cm、20cm淺層地溫方程的趨勢和相關(guān)系數(shù)R，分別為0cm=0.0835、5cm=0.0885、10cm=0.0630、15cm=0.0640、20cm=0.0635、R0cm=0.8058、R5cm=0.8724、R10cm=0.7274、R15cm=0.7751、R20cm=0.7668。從趨勢度可以看出，從近30年來看喀左縣春播期淺層地溫總體呈遞增趨勢。突變年之前的UF值小于0，說明這期間淺層地溫上升趨勢不明顯；在突變年之后的UF曲線大于0，說明淺層地溫開始明顯上升趨勢，尤其是2004年曲線值接近或者超過信度線，說明淺層地溫上升的趨勢更加顯著。

3 結(jié)論與討論

本文運(yùn)用喀左站 1986年 ～2016年逐 4～5月 0cm、5cm、10cm、15cm、20cm平均地溫進(jìn)行了研究，得到如下結(jié)論：

近30年春播期淺層地溫整體呈逐年升高趨勢，且氣候傾向率隨著土層變深逐漸減小。與近55年間喀左縣氣溫呈明顯上升趨勢相同，喀左縣4～5月份淺層地溫整體也呈逐年升高趨勢。

喀左縣春播期淺層地溫波動幅度較大。不利于春播期農(nóng)作物種子發(fā)芽、出苗。地溫高于播種要求溫度時，會造成播種期爛籽，生長期爛根；地溫低于播種要求溫度時會影響水的粘度和表面張力以及土壤微生物的活躍性，進(jìn)而影響作物根系對水分和養(yǎng)分的吸收。春播期淺層地溫的波動幅度較大，又進(jìn)一步加強(qiáng)了播種期的不固定性。

通過Mann-Kendall檢驗法，喀左春播期淺層地溫在1992年發(fā)生突變，在1986年～1992年上升趨勢不明顯，在1993年～2015年呈明顯上升趨勢。由于氣溫與地溫有著密切的關(guān)系，地溫的長期變化趨勢與氣溫較為一致。通過分析發(fā)現(xiàn)喀左縣春播期平均氣溫在1992年之后具有明顯的上升趨勢，這可能是導(dǎo)致喀左縣春播期淺層地溫在1992年發(fā)生突變的原因。

淺層地溫的變化分析較為復(fù)雜。淺層地溫的波動幅度大，不能用單一的要素來分析淺層地溫的變化。又因為淺層土壤距離地球表面近，淺層地溫變化除受空氣溫度影響外，還需考慮太陽輻射、土壤濕度、土壤性質(zhì)等多種因子影響。未來在研究分析淺層地溫變化時，應(yīng)加入淺層地溫與輻射、土壤濕度、土壤性質(zhì)等相關(guān)因子關(guān)系的分析，最終得到春播期的淺層地溫預(yù)報模型，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)播種時間的調(diào)整。