近37年沾化冬棗主產(chǎn)區(qū)熱量資源變化情況分析

孫亞麗，田世芹

(濱州市氣象局，山東濱州 256600)

20世紀80年代以來，全球氣候明顯變暖，氣候變化研究日益受到重視，各國學者都力求從過去的氣候變化中展望未來的變化趨勢[1,2]。熱量是最重要的氣候資源之一，它決定著一個地區(qū)的生態(tài)環(huán)境、植被分布、農(nóng)作物種類及種植方式、作物品種和產(chǎn)量[3]。沾化冬棗主產(chǎn)區(qū)山東省沾化區(qū)內(nèi)，有優(yōu)質冬棗正常生長所需的光、溫、水等氣候資源條件。在全球氣候變暖背景下，冬棗主產(chǎn)區(qū)氣候已經(jīng)發(fā)生了明顯的改變。研究主產(chǎn)區(qū)的熱量資源變化對發(fā)展冬棗產(chǎn)業(yè)和引種冬棗有著重要意義。例如發(fā)展冬棗生產(chǎn)需重視對洪澇、干旱等氣象災害的防御；考慮品種推廣的生長適宜性問題；關注越冬期低溫不足對病蟲害發(fā)展的影響等。

1 資料來源與研究方法

1.1 資料來源與研究指標

所用氣象資料源于沾化氣象站(東經(jīng)118°08′，北緯37°41′)，選取了1981～2017年37年的年平均氣溫、日平均氣溫≥0℃積溫和無霜期日數(shù)為研究指標，結合冬棗各生育期所需的溫度條件，選取了≥5℃積溫、≥10℃積溫、≥20℃積溫、≥25℃積溫等指標進行研究。

年平均氣溫是體現(xiàn)一個地區(qū)氣候冷暖、熱量資源多寡的基本氣候要素之一[4,5]；日平均氣溫≥0℃的積溫是農(nóng)牧林業(yè)重要的熱量指標，氣溫≥0℃是土壤晝消夜凍、冬小麥返青、牧草萌發(fā)、早春作物開始頂凌播種的臨界溫度，也是越冬作物停止生長、土壤開始凍結、牧草和樹木開始休眠的時間；無霜期日數(shù)是衡量農(nóng)業(yè)氣候熱量資源豐富程度的指標。

1.2 研究方法

最小二乘法。對年平均氣溫、≥0℃積溫、≥5℃積溫、≥10℃積溫、≥20℃積溫、≥25℃積溫等氣候要素指標進行分析。利用最小二乘法擬合一元線性方程分析氣候數(shù)據(jù)的變化趨勢, 表達式：X=at+b，式中X為氣候要素指標，a、b為回歸系數(shù),把a×10稱作該氣候要素指標的傾向率(表明氣候要素的變化趨勢的指標),t為時間(年)，t=1,2,3,…,n。

Mann-Kendall檢驗法，是世界氣象組織推薦并已廣泛應用的非參數(shù)統(tǒng)計方法，能有效區(qū)分某一自然過程是處于自然波動還是存在確定的變化趨勢。對于非正態(tài)分布的水文氣象數(shù)據(jù)，Mann-Kendall秩次相關檢驗具有更加突出的適用性，可以明確突變開始的時間，指出突變區(qū)域。進行氣候突變分析時，UF為氣象要素順序時間序列的統(tǒng)計量變化曲線，UB為逆序時間序列的統(tǒng)計量變化曲線。若UF或UB值≥0，則表明序列呈上升趨勢，若值≤0則表明序列呈下降趨勢。當值超過臨界值直線時，表明上升或下降趨勢顯著。如果UF和UB兩條曲線出現(xiàn)交點，且交點在臨界線之間，那么交點對應的時刻便是氣象要素突變開始的時間[6]。

2 結果與分析

2.1 各氣候要素的時間變化特征分析

如表1，由1981～2017年37年的氣候要素指標回歸方程看，沾化縣年平均氣溫以0.43℃/10年的傾向率呈顯著上升趨勢；≥0℃的積溫以123.49℃/10年的傾向率呈增長趨勢；≥5℃的積溫以113.50℃/10年的傾向率呈顯著上升趨勢；≥10℃的積溫以71.46℃/10年的傾向率呈上升趨勢；≥20℃的積溫以169.50℃/10年的傾向率呈上升趨勢；≥25℃積溫和無霜期日數(shù)呈緩慢減少趨勢。

表1 1981～2017年沾化縣氣候要素回歸方程

2.2 各氣候要素的突變特征分析

Mann-Kendall檢驗表明，自20世紀90年代以來，沾化縣年平均氣溫有明顯增溫趨勢，也導致了積溫的增加。

圖1A的UF曲線顯示，1999年開始年均平均氣溫升高趨勢超過了0.05臨界線(U0.05=±1.96)的顯著性水平，2004年超過了0.01臨界線(U0.01=±2.56)顯著性水平。表明年平均氣溫增加趨勢明顯。因該圖中UF、UB曲線交于0.05臨界線外，不考慮其為突變開始時間。

圖1B的UF曲線顯示，20世紀90年代末期≥0℃的積溫有明顯的增加趨勢，至2001年，這種增長趨勢超過了0.05臨界線的顯著性水平，2005年超過了0.01臨界線顯著性水平，表明年平均氣溫增加趨勢明顯。因該圖中UF、UB曲線交于0.05臨界線以外，不考慮其為突變開始時間。

圖1C顯示，20世紀90年代末期≥5℃的積溫有明顯的增加趨勢，至2006年，增溫趨勢超過了0.05臨界線的顯著性水平；UF和UB曲線交于2004年，表明2004年為年平均氣溫升高的突變起始年，突變后較突變前≥5℃的積溫增加了234.7℃。

圖1D顯示，≥10℃的積溫增加趨勢2005年開始超過了0.05臨界線的顯著性水平；UF和UB曲線交于1998年，突變后較突變前≥10℃的積溫增加了375.2℃。

圖1E表明，進入21世紀前后，≥20℃的積溫有明顯的增加趨勢，至2013年，增溫趨勢超過了0.05臨界線的顯著性水平；UF、UB曲線交于2012年,突變后較突變前≥20℃的積溫增加了97.8℃。

圖1F表明，≥25℃的積溫呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，UF、UB曲線分別交于1997年、2001年、2006年和2007年。通過滑動T檢驗進一步驗證得2001年為真正突變年，突變后較突變前增加了514.2℃。

圖1G表明，20世紀90年代末期無霜期日數(shù)呈顯著增加趨勢，2001年開始這種增溫的趨勢超過了0.05臨界線的顯著性水平，2003年超過了0.01臨界線顯著性水平，表明無霜期日數(shù)增加趨勢明顯；UF和UB曲線分別交于1994年、2012年和2014年。通過滑動T檢驗進一步驗證得2014年為真正突變年，突變后較突變前增加了20天。

3 小結

1981～2017年37年來沾化冬棗主產(chǎn)區(qū)氣候呈增暖趨勢，特別是20世紀末期，年平均氣溫、≥0℃積溫、≥5℃積溫、≥20℃積溫和≥25℃積溫的增加趨勢尤其明顯。冬棗作為喜溫樹種，熱量資源豐富有利于提升棗品質，但導致果實采摘期提前。在氣候變暖條件下，高溫熱害及洪澇干旱等氣象災害亦呈多發(fā)趨勢，故在發(fā)展冬棗時，需重視對洪澇、干旱等氣象災害的防御。

面對沾化冬棗主產(chǎn)區(qū)熱量資源不斷增多的情況，冬棗產(chǎn)業(yè)發(fā)展部門需要特別重視氣候變暖對種植地區(qū)、種植品種及生產(chǎn)措施等多方面的影響，在品種推廣時需特別考慮該品種在變暖背景下的生長適宜性問題。在生產(chǎn)措施方面需著重關注越冬期低溫不足對病蟲害發(fā)展的影響。

圖1 沾化縣近37年氣象指標突變分析