甘肃省1981—2022年积温特征分析

摘  要：积温是衡量作物生长发育过程热量条件的重要指标，为了全面掌握甘肃省积温的总体特征，为优化产业种植结构，推动农业可持续发展提供科学的依据。本文利用甘肃省79个国家气象观测站1981—2022年逐日平均气温资料，采用采用Kriging插值、一元线性回归和M-K突变检验等气候诊断方法，分析甘肃省积温变化特征。结果表明：甘肃省的积温空间分布在陇南、平凉、天水和庆阳低纬度地区以及河西的酒泉有两个积温分布的大值区，年平均积温的极值出现在陇南的文县；积温的年变化为逐年上升的趋势，1998年以后积温的升幅较为明显，2022年积温达到峰值；1998年积温序列出现突变；积温和年平均气温存在正相关，相关系数为0.98，平均气温每升高1℃积温升幅为290.74℃；日平均气温≥10℃的日数和≥10℃年平均积温的分布特征一致；积温与海拔高度密切相关，积温随海拔高度的升高而递减，每百米递减140℃。

关键词：积温；特征；突变 ；气候倾向率

中图分类号：P423.3  文献标志码：A  论文编号：

0引言

积温是指作物生长发育阶段内逐日平均气温的总和[1]。积温是衡量作物生长发育过程热量条件的重要指标，在农业生产中通常使用活动积温和有效积温来反映一个地区的热量条件。活动积温是指大于某一临界温度值的日平均气温的总和。根据各类农作物生长的特点，多使用日平均气温≥0℃的活动积温和日平均气温≥10℃的活动积温表征热量状况。有效积温是指减除生物学下限温度，仅对作物生长发育有效的那部分温度的总和。

积温是决定作物生长周期的主要因素，积温越高，作物生长周期越长，因此，南方积温高的地区可以种植多季的作物，而积温低的北方，一年只能种植一季作物。积温还决定着一个地区作物种类的分布。另外积温还影响着作物的品质以及病虫害的发生和发展。开展积温的普查和研究，了解一个区域积温特征对指导当地农业生产具有极其重要的作用[2-5]。

许多学者对积温进行了研究，为指导农业生产起到重要的作用。随着气候变暖，各地积温的特征也出现了较大变化，笔者利用甘肃省79个国家气象观测站1981—2022年气温资料，对甘肃省积温状况进行了分析，以期为优化产业种植结构，推动农业可持续发展提供科学的依据。

1  资料方法

资料来源为甘肃省79个国家气象观测站1981—2022年逐日平均气温。

2  研究方法

采用surfer的Kriging插值法，分析气象要素的空间变化。采用一元线性回归计算气候倾向率反映气象要素的长期变化。利用M-K突变检验分析气象要素的突变特征。

3  分析与结果

3.1  ≥0℃活动积温分布特征

选取甘肃79个站点1981—2022年气温资料计算近42年≥0℃年平均积温，得到甘肃省≥0℃积温的空间分布（图1），可以看出：≥0℃积温最大值出现在陇南市文县，为5303.5℃，最小值出现在武威市乌鞘岭，为1520.8℃。处于青藏高原边坡的甘南地区和祁连山边坡地带为积温的低值区。陇南、平凉、天水和庆阳地区纬度较低，全年平均温度较高，河西的酒泉市晴热少雨，形成了两个积温分布的大值区。

图1  甘肃省1981—2022年≥0℃年平均积温分布

3.2  ≥10℃活动积温年变化特征

    10℃是大多数农作物的生物学下线温度，是研究温度与生物有机体发育速度之间关系的重要指标。对≥10℃的积温进行研究，具有重要的意义。

3.2.1  ≥10℃活动积温空间分布特征

对甘肃79个站点42年资料进行分析，≥10℃的活动积温分布特征与≥0℃的积温特征基本一致（图2）。存在河东、河西两个大值区，祁连山边坡和甘南地区为低值区。最大值出现在陇南的文县为4949.6℃，最小值出现在甘南的玛曲为783.8℃。

图2  甘肃省1981—2022年≥10℃年平均积温分布

表1 甘肃省各站点1981—2022年≥10℃年平均积温  单位 ℃

3.2.2  ≥10℃活动积温的年变化特征

选取甘肃西部的酒泉站和东部的文县站分析≥10℃的积温年变化特征。从两站1981—2022年≥10℃年积温变化图（图3）可以看出，积温的年变化为逐年上升的趋势，与平均气温的变化趋势基本一致，酒泉站气候变化率为9.85℃/年，1993年为异常偏低的年份。1981—1997年积温变幅较小，1998年开始出现了明显的升温，2022年达到了峰值，这和气候变暖的趋势一致。文县的气候变化率为16.3℃/年，1992年、2012年为异常偏低的年份。

图3  酒泉站和文县站1981—2022年≥10℃积温变化图

3.2.3  ≥10℃积温突变检验

对酒泉站1981—2022年≥10℃积温序列进行M-K检验。可以看出在1981年到1997年UF值在0附近呈波动状态，1998年以后UF的值逐步增加，说明在1998年以后积温的升幅较为明显。UF和UB的交点处在1998年，积温序列存在突变（图4）。

图4  酒泉站1981—2022年≥10℃积温序列进行M-K检验

3.2.4  日平均气温≥10℃的日数

全年日平均气温≥10℃的日数和积温大小是密切相关的，在农业生产中具有重要的意义，日数的多少决定了一个地区农作物生长期的长短，有助于调整农作物的种植结构，提升作物的产量和品质。甘肃省日平均气温≥10℃的日数分布和年平均积温的分布特征一致，最大值出现在陇南的文县为253天，最小值出现在甘南的玛曲为64天（图5）。

图5  甘肃省日平均气温≥10℃年平均日数

4  结论

甘肃省的积温空间分布在陇南、平凉、天水和庆阳低纬度地区以及河西的酒泉有两个积温分布的大值区，年平均积温的极值出现在陇南的文县；积温的年变化为逐年上升的趋势，1998年以后积温的升幅较为明显，2022年积温达到峰值，1998年积温序列出现突变；积温和年平均气温存在正相关，相关系数为0.98，平均气温每升高1℃积温升幅为290.74℃；日平均气温≥10℃的日数分布和≥10℃年平均积温的分布特征一致；积温与海拔高度密切相关，积温随海拔高度的升高而递减，递减率为140℃/100m。

参考文献

[1] 张茹,杜金玲,马秀枝,等.大兴安岭林区1970—2019年积温的时空变化特征[J].中国农学通报,2023,39(19):93-101.

[2] 杨绣娟,孙继颖,高聚林,等.1959—2018年内蒙古地区热量资源时空变化特征分析[J].中国农学通报,2022,38(5):106-116.

[3] 廖顺宝,李泽辉.积温数据栅格化方法的实验[J].地理研究,2004,23(5):633-640.

[4] 张旭东,秘晓东,辛吉武,等.基于DEM的农业指标温度分析—以甘肃河东地区为例[J].冰川冻土,2009,31(5):880-884.

[5] 祝景彬,贺慧丹,李红琴,等.祁连山南麓高寒灌丛GPP变化特征及对生长季积温的响应[J].草业科学,2021,38(2):221-230.

作者简介：于海跃（1968.10），男，满族，河北承德，本科，高级工程师，从事天气预报和农业气象服务工作。