近35年六安地区农业界限温度变化特征分析

曹 强，伍 琼，李 陶

(1.安徽省六安市气象局，安徽六安 237011；2.安徽省气象局，安徽合肥 230061)



近35年六安地区农业界限温度变化特征分析

曹 强1，伍 琼2，李 陶1

(1.安徽省六安市气象局，安徽六安 237011；2.安徽省气象局，安徽合肥 230061)

利用安徽省六安地区6个县市气象观测站1981～2015年的逐日平均气温资料，采用线性趋势分析、M-K非参数突变分析等方法对稳定通过10、20 ℃初终日期、持续日数和积温的变化特征进行了分析。结果表明，近35年来六安地区稳定通过10和20 ℃的初日均呈提前趋势，初始日期在全市范围内提前幅度分别为2.2和3.1 d/10 a，气候突变点均出现在1997年；终止日期呈推迟趋势，推迟幅度分别为1.4和0.9 d/10 a，不存在显著的气候突变点。稳定通过10和20 ℃的持续日数均呈递增趋势，平均增幅分别为3.6和4.0 d/10 a，气候突变点分别出现在1997、1994年。稳定通过10和20 ℃的积温均呈递增趋势，平均增幅分别为126.7和116.0(℃·d)/10 a，气候突变点均出现在1994年。

界限温度；积温；变化特征；六安地区

农业界限温度是评价一个地区热量条件的重要指标，对农业生产具有重要意义[1]。10 ℃是春季喜温作物(如水稻)播后出苗开始正常生长、喜凉作物(如小麦)开始迅速生长的界限温度；20 ℃是水稻等喜温作物安全抽穗、开花的界限温度[2-3]。因此，不同界限温度的初终日期、持续日数及积温可用以分析一个地区不同类型作物的可能生长期、可供利用的热量资源及对农业生产的影响。郭芬芬等[4]研究1961～2013年我国农业界限温度的时空变化特征表明，1961～2013年我国农业界限温度初日提前、终日延后、持续日数增加、积温增加，变化幅度与纬度、地理等要素密切相关。目前，专家学者对全国范围内农业界限温度的变化特征已开展了许多研究[5-9]，但随着近些年气候变暖加剧，加之精细化气象为农服务的需求，此项研究需进一步深入开展。为此，笔者选用六安地区6个县市国家气象观测站的气候资料，统计分析近35年来稳定通过10和20 ℃的初终日期、持续日数及积温的变化趋势，为评价六安地区农作物生长期的热量条件、农业气候资源的评价与区划，以及调整优化农业种植结构提供理论依据。

1　资料与方法

1.1资料来源资料采用1981～2015年六安、霍邱、寿县、金寨、霍山和舒城6个县市国家气象观测站(图1)的逐日平均气温资料。稳定通过界限温度的初终日期采用5日滑动平均法来确定[10]，初日到终日的天数即为稳定通过界限温度的持续日数，从初日到终日的逐日平均气温总和即为稳定通过该界限温度的积温。

图1　六安地区气象站点分布Fig.1　Distribution of meteorological stations in Lu’an City

1.2分析方法把统计得到的六安地区6个气象观测站稳定通过10和20 ℃初终日期、持续日数和积温资料作为研究对象，计算各站研究对象近35年的算术平均值。将1月1日记为1，1月2日记为2，…，以此方法建立1981～2015年初终日期序列。采用EXCEL软件对各研究对象进行线性和多项式趋势分析，采用M-K非参数检验法进行突变分析，从而得出近35年六安地区农业界限温度的变化特征。

2　结果与分析

2.1稳定通过10、20 ℃初始日期从图2可看出，1981～2015年六安地区稳定通过10、20 ℃的初始日期历年平均分别为3月27日和5月17日，日期序列均呈下降趋势，变化率分别为-2.2和-3.1 d/10 a。稳定通过10 ℃平均初始日期最早出现在3月7日(2002年)，最晚出现在4月16日(2010年)；稳定通过20 ℃平均初始日期最早出现在4月29日(2000年)，最晚出现在5月31日(1991年)。多项式滤波分析表明，近35年六安地区稳定通过10、20 ℃的初始日期均呈明显震荡提前趋势变化，且震荡趋势较为一致，20世纪90年代初期和2012～2014年为峰值区，21世纪以来稳定通过10 ℃初始日期的震荡幅度更加突出。

图2　1981～2015年六安地区稳定通过10 ℃(a)和20 ℃(b)初始日期变化Fig.2　Annual changes in the beginning dates of ≥10(a)and ≥20 ℃(b)in Lu’an City from 1981 to 2015

M-K突变检验(图3)发现，近35年六安地区稳定通过10、20 ℃初始日期的正序列曲线均通过α=0.05显著水平的信度线。稳定通过10 ℃初始日期1981～1999年呈推迟趋势，2000～2015年呈提前趋势；稳定通过20 ℃初始日期1981～1988和1995～2015年均呈提前趋势，1989～1994年呈推迟趋势。稳定通过10、20 ℃初始日期的气候突变点均出现在1997年。

注：2条虚直线分别表示α=0.05显著水平的信度线(U=±1.96)。Note: The two imaginary straight lines stand for reliability lines at 0.05 level (U=±1.96). 图3　1981～2015年六安地区稳定通过10 ℃(a)和20 ℃(b)初日M-K突变检验Fig.3　M-K mutation test results of the beginning dates of ≥10(a)and ≥20 ℃(b)in Lu’an City from 1981 to 2015

2.2稳定通过10、20 ℃终止日期由图4可见，1981～2015年六安地区稳定通过10、20 ℃的终止日期历年平均分别为11月13日和9月24日，日期序列均呈上升趋势，变化率分别为1.4和0.9 d/10 a。稳定通过10 ℃平均终止日期最早出现在10月19日(1981年)，最晚出现在11月27日(2011年)；稳定通过20 ℃平均终止日期最早出现在9月7日(2006年)，最晚出现在10月6日(2007年)。多项式滤波分析表明，近35年六安地区稳定通过10、20 ℃的终止日期震荡趋势较为平稳，20世纪80年代中期、90年代末期和2012～2013年为稳定通过10 ℃峰值区，20世纪90年代初期为稳定通过20 ℃峰值区。

图4　1981～2015年六安地区稳定通过10 ℃(a)和20 ℃(b)终止日期变化Fig.4　Annual changes in the ending dates of ≥10(a)and ≥20 ℃(b)in Lu’an City from 1981 to 2015

M-K突变检验(图5)发现，稳定通过10、20 ℃终止日期的正序列曲线均未通过α=0.05显著水平的信度线。稳定通过10 ℃终止日期除1986～1987年呈提前趋势外，其余时段均呈推迟趋势；稳定通过20 ℃终止日期1981～2015年均呈推迟趋势。稳定通过10、20 ℃终止日期均未出现明显的气候突变点。

注：2条虚直线分别表示α=0.05显著水平的信度线(U=±1.96)。Note: The two imaginary straight lines stand for reliability lines at 0.05 level (U=±1.96). 图5　1981～2015年六安地区稳定通过10 ℃(a)和20 ℃(b)终日M-K突变检验Fig.5　M-K mutation test results of the ending dates of ≥10(a)and ≥20 ℃(b)in Lu’an City from 1981 to 2015

2.3稳定通过10、20 ℃持续日数由图6可见，1981～2015年六安地区稳定通过10、20 ℃持续日数均呈增加趋势，变化率分别为3.6和4.0 d/10 a。近35年六安地区稳定通过10 ℃持续日数平均为232 d，最多日数为255 d(2002年)，最少日数为200 d(1987年)；稳定通过20 ℃持续日数平均为132 d，最多日数为156 d(2007年)，最少日数为108 d(1984年)。多项式滤波分析表明，近35年六安地区稳定通过10、20 ℃持续日数均呈震荡增加趋势变化，且震荡趋势总体一致，21世纪初期为峰值区，21世纪以来稳定通过10、20 ℃持续日数的震荡幅度均更加突出。

图6　1981～2015年六安地区稳定通过10 ℃(a)和20 ℃(b)持续日数变化Fig.6　Annual changes in the continuous days of ≥10(a)and ≥20 ℃(b)in Lu’an City from 1981 to 2015

M-K突变检验(图7)发现，六安地区稳定通过10、20 ℃持续日数的正序列曲线均通过α=0.05显著水平的信度线。稳定通过10 ℃持续日数1987～1988和1992～1994年呈减少趋势，在其余时段均呈增加趋势；稳定通过20 ℃持续日数除1990～1993年呈减少趋势外，其余时段均呈增加趋势。稳定通过10、20 ℃持续日数的气候突变点分别出现在1997、1994年。

注：2条虚直线分别表示α=0.05显著水平的信度线(U=±1.96)。Note: The two imaginary straight lines stand for reliability lines at 0.05 level (U=±1.96). 图7　1981～2015年六安地区稳定通过10 ℃(a)和20 ℃(b)持续日数M-K突变检验Fig.7　M-K mutation test results of the continuous days of ≥10(a)and ≥20 ℃(b)in Lu’an City from 1981 to 2015

2.4稳定通过10、20 ℃积温由图8可见，1981～2015年六安地区稳定通过10、20 ℃平均积温均呈增加趋势，变化率分别为126.7和116.0 (℃·d)/10 a。近35年稳定通过10 ℃积温平均为5 049.1 ℃·d，最大值为5 538.6 ℃·d(2006年)，最小值为4 500.1 ℃·d(1987年)；稳定通过20 ℃积温平均为3 361.4 ℃·d，最大值为3 968.3 ℃·d(2007年)，最小值为2 826.5 ℃·d(1984年)。多项式滤波分析表明，近35年六安地区稳定通过10、20 ℃积温均呈明显的震荡增加趋势变化，震荡趋势总体一致，21世纪初期为峰值区，且积温与持续日数呈显著的正相关变化。

图8　1981～2015年六安地区稳定通过10 ℃(a)和20 ℃(b)积温变化Fig.8　Annual changes in the accumulated temperature of ≥10(a)and ≥20 ℃(b)in Lu’an City from 1981 to 2015

M-K突变检验(图9)发现，近35年六安地区稳定通过10、20 ℃积温的正序列曲线均通过α=0.05显著水平的信度线。稳定通过10 ℃积温除1986～1989和1991～1993年呈减少趋势外，其余时段均呈增加趋势；稳定通过20 ℃持续日数除1990～1993年呈减少趋势外，其余时段均呈增加趋势。稳定通过10、20 ℃积温的气候突变点均出现在1994年。

注：2条虚直线分别表示α=0.05显著水平的信度线(U=±1.96)。Note: The two imaginary straight lines stand for reliability lines at 0.05 level (U=±1.96). 图9　1981～2015年六安地区稳定通过10 ℃(a)和20 ℃(b)积温M-K突变检验Fig.9　M-K mutation test results of the accumulated temperature of ≥10(a)and ≥20 ℃(b)in Lu’an City from 1981 to 2015

3　结论与讨论

(1)近35年来六安地区稳定通过10、20 ℃的初始日期均呈提前趋势，变化率分别为-2.2和-3.1 d/10 a，平均初日分别出现在3月27日和5月17日；终止日期均呈推迟趋势，变化率分别为1.4和0.9 d/10 a，平均终日分别出现在11月13日和9月24日。

(2)近35年来六安地区稳定通过10、20 ℃的持续日数均呈增加趋势，变化率分别为3.6和4.0 d/10 a，持续日数平均值分别为232和132 d；稳定通过10、20 ℃的积温均呈增加趋势，变化率分别为126.7和116.0(℃·d)/10 a，积温平均值分别为5 049.1和3 361.4 ℃·d。

(3)近35年来六安地区稳定通过10、20 ℃的初始日期、持续日数和积温均在20世纪90年代发生显著性突变，说明自20世纪90年代以来六安地区热量资源显著增加。热量资源的显著增加为热量要求较高的农作物(如水稻)生产种植提供了有利条件，给农业产业结构调整和农民增收带来新的机遇；另一方面，随着热量资源的增加，可能加深原本受热量限制的病虫害发生频率和程度，此外，气候变暖也将使极端天气事件发生的强度和频率随之变化。

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Analysis of Changing Characteristics of Agricultural Boundary Temperature in Lu’an City during Recent 35 Years

CAO Qiang1, WU Qiong2, LI Tao1

(1. Lu’an Meteorological Bureau, Lu’an, Anhui 237011; 2. Anhui Meteorological Bureau, Hefei, Anhui 230061)

Based on the daily average temperature data from meteorological stations in 6 counties in Lu’an City during 1981-2015, changing characteristics of the beginning and ending dates, continuous days, and accumulated temperature of ≥10 and ≥20 ℃ were analyzed by using linear climate tendency analysis and M-K nonparametric mutation analysis. The results showed that in Lu’an City during recent 35 years, the beginning dates of ≥10 and ≥20 ℃ were 2.2 and 3.1 d/10 a earlier respectively, and their abrupt changes occurred in 1997; the ending dates were 1.4 and 0.9 d/10 a later respectively, but the ending dates had no significant abrupt change. The continuous days of ≥10 and ≥20 ℃ increased significantly by 3.6 and 4.0 d/10 a respectively, and the abrupt changes happened around 1997 and 1994 respectively. The accumulated temperature of ≥10 and ≥20 ℃ also increased significantly by 126.7 and 116.0 ℃/10 a respectively, and the abrupt changes appeared around 1994.

Boundary temperature; Accumulated temperature; Change characteristics; Lu’an City

曹强(1991- )，男，安徽界首人，助理工程师，从事农业气象业务与研究工作。

2016-05-03

S 161.2

A

0517-6611(2016)19-218-04