喀左县近30年春播期浅层地温变化特征分析

季贺成，孙立德，孙子媛

（1.喀左县气象局；2.朝阳市气象局，辽宁朝阳122300）

土壤是作物生长的基础，土壤温度是重要的土壤物理性质，不仅对土壤中碳氮等物质的化学和生物学过程有影响，而且对植物的生长、种子的萌发和农作物的产量具有重要意义。苗情的好坏对土壤温度具有严格的要求，不同作物对地温的要求也不相同，玉米播种要求5℃～10℃，地温稳定通过7℃～8℃即可播种；而大豆的要求是10cm，地温稳定在12℃～14℃时，才能播种。随着现代气象业务体系的建立和不断完善，为了满足业务工作需求及加强为农服务“两个体系”建设，找好为农服务指标，寻找本地区最适宜的播种期，及时准确地指导农业生产，需要加强对土壤温度的研究分析。

1 资料与方法

选取喀左站 1986年 ～2016年逐 4～5月 0cm、5cm、10cm、15cm、20cm平均地温，采用气候倾向率、累积距平和Mann-Kendall检验法，分析了喀左县的春播期浅层地温变化特征。

2 结果与分析

2.1 近30年春播期平均地温变化趋势

喀左县春播期浅层地温平均值呈随土层深度加深依次降低的趋势。近30年喀左县春播期0cm、5cm、10cm、15cm、20cm平均地温依次为 19.0℃、16.0℃、14.9℃、14.7℃和 14.0℃。虽然春播期气温变化存在一定波动性，但是整体变化呈回暖增温趋势，土壤表层被加热，热量从上向下传递，所以较浅层地温高于较深层地温。喀左县春播期平均浅层地温0cm、5cm、10cm、15cm、20cm变化具有同步性，五层地温均呈逐年升高趋势，但总体来看气候倾向率随着土层变深逐渐减小，其气候倾向率分别为 0.19℃/10年、0.25℃/10年、0.21℃/10年、0.04℃/10年、0.02℃/10年。

2.2 近30年春播期浅层地温的波动

春季冷暖空气交替控制本地区，致使土壤热量向上或向下传递方向改变频繁，进而造成春季浅层地温波动幅度较大。近30年喀左县春播期0cm、5cm、10cm、15cm、20cm地温波动变化具有相似性，总体波动幅度较大。0cm地温距平值大于1℃的有12年，其中大于2℃的有3年；5cm地温距平值大于1℃有18年，其中大于2℃的有5年；10cm地温距平值大于1℃有17年，其中大于2℃的有5年；15cm地温距平值大于1℃有18年，其中大于2℃的有4年；20cm地温距平值大于1℃有17年，其中大于2℃的有4年。五层地温距平均大于2℃有2年，分别为2010年和1989年，其中2010年0cm地温距平达到4.3℃；五层地温距平均在1℃～2℃有6年，分别是1991年、1994年、1995年、2001年、2002年和 2015年。

2.3 突变检验

利用Mann-Kendall方法分析近30年喀左县逐年平均浅层地温突变特征曲线。得到UF和UB两个统计量序列曲线都在1991年～1993年间有唯一的交点，且交点处于两条信度线内，说明喀左春播期浅层地温在约1992年发生突变，即从突变年开始，喀左春播期浅层地温呈明显上升趋势。将UF进行一元一次线性拟合，得到0cm、5cm、10cm、15cm、20cm浅层地温方程的趋势和相关系数R，分别为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。从趋势度可以看出，从近30年来看喀左县春播期浅层地温总体呈递增趋势。突变年之前的UF值小于0，说明这期间浅层地温上升趋势不明显；在突变年之后的UF曲线大于0，说明浅层地温开始明显上升趋势，尤其是2004年曲线值接近或者超过信度线，说明浅层地温上升的趋势更加显著。

3 结论与讨论

本文运用喀左站 1986年 ～2016年逐 4～5月 0cm、5cm、10cm、15cm、20cm平均地温进行了研究，得到如下结论：

近30年春播期浅层地温整体呈逐年升高趋势，且气候倾向率随着土层变深逐渐减小。与近55年间喀左县气温呈明显上升趋势相同，喀左县4～5月份浅层地温整体也呈逐年升高趋势。

喀左县春播期浅层地温波动幅度较大。不利于春播期农作物种子发芽、出苗。地温高于播种要求温度时，会造成播种期烂籽，生长期烂根；地温低于播种要求温度时会影响水的粘度和表面张力以及土壤微生物的活跃性，进而影响作物根系对水分和养分的吸收。春播期浅层地温的波动幅度较大，又进一步加强了播种期的不固定性。

通过Mann-Kendall检验法，喀左春播期浅层地温在1992年发生突变，在1986年～1992年上升趋势不明显，在1993年～2015年呈明显上升趋势。由于气温与地温有着密切的关系，地温的长期变化趋势与气温较为一致。通过分析发现喀左县春播期平均气温在1992年之后具有明显的上升趋势，这可能是导致喀左县春播期浅层地温在1992年发生突变的原因。

浅层地温的变化分析较为复杂。浅层地温的波动幅度大，不能用单一的要素来分析浅层地温的变化。又因为浅层土壤距离地球表面近，浅层地温变化除受空气温度影响外，还需考虑太阳辐射、土壤湿度、土壤性质等多种因子影响。未来在研究分析浅层地温变化时，应加入浅层地温与辐射、土壤湿度、土壤性质等相关因子关系的分析，最终得到春播期的浅层地温预报模型，指导农业播种时间的调整。