李臘平　李效珍　徐鑫　王翔卉　楊淑華

摘 要：本文利用8個國家氣象站的資料，采用線性傾向估計法和Mann-Kendall突變檢測法，對近60a大同市平均初終霜日、無霜期的年際變化趨勢和突變特征進(jìn)行詳細(xì)分析。結(jié)果表明：大同市平均終霜日呈提前，初霜日呈顯著推遲，無霜期呈顯著增長的變化趨勢，其中初霜日和無霜期的突變年份分別在2005年和2007年;無霜期的氣候特征變化對大同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重要影響。

關(guān)鍵詞：初霜日;終霜日;無霜期;農(nóng)業(yè)影響

中圖分類號：S161 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201015038

無霜期作為衡量某地農(nóng)業(yè)氣候資源的重要指標(biāo)，其長短和農(nóng)作物的生長期密切相關(guān)，無霜期越長，對農(nóng)作物的生長就越有利[1]，因此研究無霜期的變化至關(guān)重要。本文擬通過對大同市近60a初終霜日和無霜期的變化趨勢進(jìn)行分析，研究無霜期的氣候特征，以期為當(dāng)?shù)卣才呸r(nóng)業(yè)生產(chǎn)、合理農(nóng)業(yè)布局以及防災(zāi)減災(zāi)提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來源和標(biāo)準(zhǔn)

本研究選取的基本資料來源于1961—2017年大同市所屬8個縣（區(qū)）國家站初、終霜日和無霜期資料;以地面最低溫度≤0℃為霜作為判定標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 線性傾向估計方法

采用線性傾向估計法分析初、終霜日和無霜期日數(shù)的氣候變化趨勢，用b×10表示各氣象要素的速率，即變化傾向率[5]。

1.3 Mann-Kendall法

本研究應(yīng)用Mann–Kendall法檢測初、終霜日和無霜期的氣候突變[4，6]，繪制UF和UB曲線，給定顯著性水平α=0.05，得到2條臨界線，對其做簡單分析。如UF和UB在2條臨界線之間出現(xiàn)交點，則說明交點對應(yīng)的時間就是突變時間。

2 結(jié)果與分析

2.1 大同市平均初終霜日及無霜期的年際變化趨勢

大同市8個國家站建站時間不同，資料序列長短不一。以下將對1961—2017年各站的初終霜日和無霜期進(jìn)行平均處理，用以研究大同市近60a無霜期的氣候特征。

2.1.1 終霜日的變化趨勢

大同市平均終霜日的年際變化呈波動下降趨勢（見圖1），表明其有提前趨勢，但平均變化率為-0.62d·10a-1偏小，且其相關(guān)系數(shù)無法通過α=0.1的顯著性檢驗，說明提前趨勢并不明顯。

2.1.2 初霜日的變化趨勢

由圖1和圖2可知，大同市平均初霜日和終霜日的年際變化正好相反。初霜日的年際變化呈波動上升趨勢，表明其有延遲趨勢，且相關(guān)系數(shù)通過α=0.05的顯著性水平，說明延遲趨勢顯著。

2.1.3 無霜期的變化趨勢

圖3表明大同市無霜期的年際變化呈波動上升，以1.86d·10a-1的速率在延長，其相關(guān)系數(shù)|r︱>r0.05=0.26，說明延長趨勢顯著。無霜期的增長是終霜日提前和初霜日延遲的共同結(jié)果，但相比較，初霜日的貢獻(xiàn)更大些。

2.2 大同市平均初終霜日及無霜期的突變特征

2.2.1 終霜日期的突變特征

從圖4可知，大同市平均終霜日在20世紀(jì)60年代呈先升后降的變化趨勢;1970—2011年呈波動上升，其中1973—2003年達(dá)0.05顯著性水平，表明這期間終霜日存在明顯的推遲趨勢;2012—2017年呈下降趨勢，表明近幾年終霜日又有提前的趨勢，但未發(fā)生明顯突變。

2.2.2 初霜期的突變特征

大同市平均初霜日總體呈先降后升的變化趨勢（見圖5），其中1961—2004年呈波動下降，表明初霜日有提前的趨勢;2005年超過0.05的顯著性水平并逐漸上升，表明2005—2017年初霜日存在明顯的推遲趨勢。UF和UB曲線的交點在2005年，且交點在臨界線之間，因此確定2005年是初霜日突變的時間。

2.2.3 無霜期的突變特征

由圖6可知，大同市無霜期在1969年前呈先減少后增加;1970—2006年呈減少趨勢，其中1979—1984年和1993—2001年均通過0.05的顯著性水平呈顯著減少趨勢;2007年后轉(zhuǎn)為增加的趨勢，2007年是UF和UB曲線的交點且處于0.05顯著性水平線之間，表明大同無霜期在2007年發(fā)生突變，無霜期增加顯著。

3 無霜期的氣候特征變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

從以上分析可知，在氣候變暖的大背景下，大同市近60a無霜期的氣候特征表現(xiàn)為終霜日提前，初霜日推遲，無霜期顯著增長。作為農(nóng)業(yè)氣候熱量條件中重要的特征量，無霜期的變化趨勢對大同地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重要影響。在現(xiàn)有條件下，終霜日提前將有效減輕早春時節(jié)低溫冷害對作物的影響。大同市近60a的平均終霜日為5月11日，而農(nóng)作物的播種時間為4月下旬—5月下旬，因此每年都會有作物遭受凍害。終霜日提前，無霜期增長，可以考慮將部分作物如玉米的播種時間適當(dāng)推遲，錯開終霜時間，避免幼苗受凍;為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更好的基礎(chǔ)條件。無霜期增長使各類農(nóng)作物生長期延長，有利于作物的生殖生長和產(chǎn)量的更好形成;對調(diào)整農(nóng)業(yè)品種布局和改進(jìn)種植結(jié)構(gòu)非常有利。

4 結(jié)論與討論

大同市初終霜日和無霜期的年際變化總體趨勢一致，終霜日提前，初霜日推遲，無霜期在以1.86d·10a-1的速率增長，并通過0.05的顯著性水平，其中初霜日推遲對無霜期的增長影響力更大。

近60a年大同市初霜日呈先減少后增加的趨勢，2005年發(fā)生突變;無霜期在60年代和70年代后，均呈先減少后增加的趨勢，2007年發(fā)生突變;終霜日在60年代和70年代后，均呈先增加后減少的趨勢，無明顯突變。

大同市近60a無霜期的氣候特征變化在減少低溫冷害、為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更好的基礎(chǔ)條件、有利于調(diào)整農(nóng)業(yè)品種布局和改進(jìn)種植結(jié)構(gòu)3方面將對當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生主要影響。

參考文獻(xiàn)

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[4]范曉輝，王麒翔，王孟本.山西省近50年無霜期變化特征研究[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2010，19（10）：2393-2397.

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[6]李瑞英，任崇勇，張翠翠，等.氣候變化背景下魯西南地區(qū)農(nóng)業(yè)氣候資源變化特[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2012（06）：254-259.

（責(zé)任編輯 周康）

收稿日期：2020-08-25

作者簡介：李臘平（1973-），女，本科，副研高工。研究方向：氣候與農(nóng)業(yè)。