寧夏枸杞生長(zhǎng)季氣候變化特征及其影響*

李香芳, 李棟梁, 段曉鳳, 劉 垚

寧夏枸杞生長(zhǎng)季氣候變化特征及其影響*

李香芳1,2,3,4, 李棟梁1**, 段曉鳳2,3,5, 劉 垚2,3,4

(1. 南京信息工程大學(xué)/氣象災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警與評(píng)估協(xié)同創(chuàng)新中心 南京 210044; 2. 中國(guó)氣象局旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 銀川 750002; 3. 寧夏氣象防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 銀川 750002; 4. 寧夏氣象服務(wù)中心 銀川 750002; 5. 內(nèi)蒙古生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象中心 呼和浩特 010051)

為明確寧夏枸杞(L.)生長(zhǎng)季氣候變化特征及其對(duì)枸杞生長(zhǎng)的影響, 為決策部門(mén)有效利用氣候資源提供數(shù)據(jù)支撐, 本文基于1961—2017年寧夏17個(gè)氣象站點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)據(jù), 采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析、Mann-Kendall突變檢測(cè)、氣候傾向率和相關(guān)性檢驗(yàn)等方法, 分析了寧夏枸杞生育期氣候變化特征及其影響。結(jié)果表明: 氣候暖干化是寧夏枸杞生育期氣候變化的主要特征。近57 a來(lái), 氣候變暖使寧夏枸杞生育期平均氣溫、≥10 ℃積溫及日照時(shí)數(shù)增加, 其線(xiàn)性趨勢(shì)通過(guò)了0.001顯著性水平檢驗(yàn)。平均氣溫在1990年左右發(fā)生突變, 1991—2017年平均氣溫比1961—1990年上升了0.7 ℃?！?0 ℃積溫在20世紀(jì)90年代增加速率最大, 2003年發(fā)生突變, 比突變前年平均增加370.6 ℃。日照時(shí)數(shù)在2005年前后發(fā)生突變, 突變后平均年日照時(shí)數(shù)增加93.9 h。降水量整體呈弱的減少趨勢(shì)。氣候變化對(duì)枸杞生長(zhǎng)發(fā)育的影響利多弊少。氣溫升高, 春季氣溫回升快, 積溫增多, 整個(gè)生育期熱量條件充足, 使枸杞樹(shù)萌芽期提前, 總生育期延長(zhǎng), 單產(chǎn)提高; 果熟期、采摘期降水量減少, 使枸杞炭疽病、黑果病發(fā)生機(jī)率減少, 有利于品質(zhì)提高。研究發(fā)現(xiàn), 中寧枸杞產(chǎn)量與穩(wěn)定通過(guò)5 ℃到枸杞萌芽期的積溫、≥10 ℃積溫均顯著正相關(guān)。同時(shí), 氣候變暖增加了冬季農(nóng)田土壤水分蒸發(fā), 病蟲(chóng)害發(fā)生有增加趨勢(shì)。如何充分利用有利的氣候資源, 減輕或避免氣候變化對(duì)枸杞生產(chǎn)的不利影響是需要進(jìn)一步研究的重要內(nèi)容。

氣候變化; 農(nóng)業(yè)氣候資源; 積溫; 枸杞生長(zhǎng)季; 枸杞產(chǎn)量; 寧夏

在全球氣候變暖背景下, 近百年來(lái)中國(guó)年平均地表氣溫明顯上升, 氣候呈暖干化趨勢(shì)[1-2]。政府間氣候變化專(zhuān)業(yè)委員會(huì)(IPCC)第5次評(píng)估報(bào)告中指出, 20世紀(jì)至今, 全球氣候正經(jīng)歷一場(chǎng)以變暖為主要特征的顯著變化, 全球氣候變暖的事實(shí)是毋庸置疑的。1983—2012年, 每10 a地表溫度增暖幅度高于1850年以來(lái)的任何時(shí)期[3]。寧夏位于中國(guó)西北地區(qū)東部, 地處內(nèi)陸, 是溫帶大陸性半干旱氣候。近50 a來(lái), 年平均氣溫處于逐年增高趨勢(shì)。

枸杞(L.)產(chǎn)業(yè)是寧夏的地域符號(hào)、特色產(chǎn)業(yè)、“紅色名片”。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展, 截至2017年底, 全區(qū)枸杞種植面積6.7萬(wàn)hm2, 枸杞干果總產(chǎn)量18萬(wàn)t, 年綜合產(chǎn)值150億元。2017年全區(qū)枸杞產(chǎn)品出口量與出口額分別達(dá)7 305.5 t和6 105.6萬(wàn)美元, 產(chǎn)品遠(yuǎn)銷(xiāo)40多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。在氣候變暖背景下, 寧夏農(nóng)業(yè)氣候資源變化對(duì)枸杞種植布局[4-5]、產(chǎn)量[6]、外觀品質(zhì)形成[7-9]和生長(zhǎng)發(fā)育[10-11]均有很大影響。因此, 有必要進(jìn)一步分析寧夏氣候變化的新特征, 并研究氣候變化對(duì)枸杞的影響, 為枸杞生產(chǎn)和決策部門(mén)提供科學(xué)依據(jù)。

近年來(lái), 前人針對(duì)氣候變化背景下農(nóng)作物的研究做了大量工作[12-15], 主要以小麥(L.)、水稻(L.)、玉米L.)等大宗作物為主。學(xué)者們對(duì)寧夏枸杞的研究, 主要集中在氣象條件分析[16]、種植氣候資源區(qū)劃[17]、枸杞病蟲(chóng)害[18-20]、枸杞糖分積累[21-22]、氣象災(zāi)害[23]等方面, 氣候變化對(duì)枸杞生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究相對(duì)較少。鄧振鏞等[24]曾對(duì)西北地區(qū)特色作物對(duì)氣候變化響應(yīng)及應(yīng)對(duì)技術(shù)方面進(jìn)行研究, 結(jié)果表明, 氣候暖干化使多年生特色作物萌芽或返青提早, 生長(zhǎng)發(fā)育速度提前加快, 并提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施, 適應(yīng)氣候變化。本文擬用寧夏1961—2017年17個(gè)氣象站最新逐日氣象資料, 分析寧夏枸杞生育期氣候變化的特征及其對(duì)枸杞生長(zhǎng)的影響, 以期為決策部門(mén)合理利用農(nóng)業(yè)氣候資源、制定適應(yīng)氣候變化的對(duì)策等提供有力的科技支撐; 為氣象業(yè)務(wù)部門(mén)開(kāi)展有效的枸杞預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)服務(wù)提供科學(xué)數(shù)據(jù); 并為科研和教學(xué)部門(mén)研究提供基礎(chǔ)理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來(lái)源

寧夏回族自治區(qū)位于中國(guó)西北地區(qū)東部(35°14′~ 39°23′N(xiāo), 104°17′~107°39′E), 呈南北長(zhǎng)、東西短, 面積6.64×104km2。全區(qū)年平均氣溫5.4~9.9 ℃, 呈北高南低分布, 中北部地區(qū)在9.0 ℃左右, 南部陰濕地區(qū)在6.0 ℃以下。平均年降水量180~600 mm, 北少南多, 地區(qū)差異明顯。年日照時(shí)數(shù)為2 203.3~3 092.8 h?；練夂蛱卣魇嵌韭L(zhǎng)寒冷, 春暖快、夏短涼爽、秋涼早, 氣溫年較差、日較差大, 日照充足, 降水少、多集中在夏季且分布不均, 蒸發(fā)量大。比較頻繁的氣象災(zāi)害有干旱、冰雹、大風(fēng)、沙塵暴、霜凍、局地暴雨洪澇等[25]。

寧夏深居大陸腹地, 水資源嚴(yán)重短缺。全區(qū)90%的水用于農(nóng)業(yè)灌溉。枸杞作為寧夏重要的經(jīng)濟(jì)作物, 不但具有很高的藥用價(jià)值, 還有很高的商品價(jià)值。枸杞在有灌溉條件下才能保證一定的產(chǎn)量和品質(zhì), 用水主要依靠黃河水。

本文選用1961—2017年寧夏17個(gè)常規(guī)氣象站枸杞生育期(4月上旬至10月上旬)逐日氣象資料, 包括平均氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)等, 以及各個(gè)氣象站的經(jīng)度、緯度等地理屬性數(shù)據(jù)。氣象資料和枸杞發(fā)育期資料來(lái)源于寧夏氣象局, 經(jīng)過(guò)人工審核質(zhì)量控制。中寧枸杞產(chǎn)量資料來(lái)源于寧夏回族自治區(qū)統(tǒng)計(jì)局。

1.2 研究方法

1.2.1 枸杞生長(zhǎng)季的確定

研究表明, 影響枸杞生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的界限溫度為10 ℃左右。隨著≥10 ℃期間日數(shù)增加, 為枸杞生長(zhǎng)提供了更長(zhǎng)的時(shí)間。由于枸杞是無(wú)限花序的連續(xù)花果植物, 隨著生長(zhǎng)期延長(zhǎng)開(kāi)花批次和收果批次增多, 產(chǎn)量增加[26]。本文以穩(wěn)定通過(guò)10 ℃的持續(xù)日數(shù)作為枸杞生長(zhǎng)季, 穩(wěn)定的起始日期消除了日平均氣溫逐日變化的波動(dòng)性, ≥10 ℃的初日與終日之間的天數(shù)即為生長(zhǎng)季。穩(wěn)定通過(guò)界限溫度采用5 d滑動(dòng)平均法計(jì)算。

1.2.2 氣候傾向率

式中:為回歸常數(shù);和可用最小二乘法進(jìn)行估計(jì)。以的10倍作為氣候要素氣候傾向率。

1.2.3 曼-肯德?tīng)?Mann-kendall)法

曼-肯德?tīng)?簡(jiǎn)稱(chēng)M-K檢驗(yàn))法[27]是一種非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法。表示氣候從一種穩(wěn)定態(tài)跳躍式地轉(zhuǎn)變到另一種穩(wěn)定態(tài)的現(xiàn)象, 它不受是否為線(xiàn)性趨勢(shì)影響, 也不受少數(shù)異常值的干擾, 更適用于類(lèi)型變量和順序變量。其優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算簡(jiǎn)便, 可以明確突變開(kāi)始時(shí)間, 并指出突變區(qū)域。利用M-K檢測(cè)1961—2017年寧夏枸杞生育期平均氣溫、積溫、日照時(shí)數(shù)、降水量序列的突變。給出顯著性水平=0.05, 即0.05=±1.96。

1.3 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法整理分析寧夏17個(gè)站點(diǎn)1961—2017年氣象數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù), 并進(jìn)一步計(jì)算≥10 ℃初日和終日之間的平均氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)、積溫及各要素之間的氣候傾向率等。基于Surfer軟件的空間分析功能, 輸出氣候資源的時(shí)空分布圖。定性分析氣候變化對(duì)枸杞發(fā)育、生長(zhǎng)、品質(zhì)、病害及分布范圍等的影響; 定量分析0 ℃、5 ℃及10 ℃積溫與中寧縣枸杞產(chǎn)量的關(guān)系，采用定性與定量相結(jié)合的方法確定了氣候變化對(duì)枸杞的影響, 并借助相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。1961—2017年平均氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)取全區(qū)17站平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣候變化特征

2.1.1 氣溫

從圖1看出, 寧夏17站枸杞生長(zhǎng)季年平均氣溫在17~20 ℃, 其中, 同心以北地區(qū)平均氣溫較高, 在19 ℃以上, 石嘴山地區(qū)最高, 達(dá)到19.7 ℃以上。年平均氣溫空間分布呈現(xiàn)由南向北遞增的分布特征。

枸杞生育期平均氣溫的年際升溫趨勢(shì)比較明顯, 從圖2a看出, 近57 a氣溫雖有波動(dòng), 但整體呈增加趨勢(shì), 氣候傾向率為0.19 ℃?(10a)-1, 通過(guò)了0.001顯著性水平檢驗(yàn)。年際變化差異明顯, 最高年(2005年)和最低年(1964年)相差2.5 ℃。從圖2b看出, 寧夏枸杞生育期平均氣溫M-K突變檢驗(yàn)結(jié)果中UF曲線(xiàn)從20世紀(jì)70年代開(kāi)始都大于0, 說(shuō)明從20世紀(jì)70年代開(kāi)始, 年平均氣溫呈上升趨勢(shì), 且20世紀(jì)90年代末以來(lái), 這種增暖趨勢(shì)均大大超過(guò)顯著性水平0.05臨界線(xiàn)(0.05=±1.96), 甚至超過(guò)0.001顯著性水平(0.001=±2.56), 表明氣溫上升趨勢(shì)十分顯著。根據(jù)UF和UB曲線(xiàn)交點(diǎn)位置, 確定寧夏枸杞生育期平均氣溫20世紀(jì)90年代增溫是一突變現(xiàn)象, 突變年是1990年, 1991—2017年與1961—1990年相比, 平均氣溫升高0.69 ℃, 其增溫速度明顯高于全國(guó)年平均增幅水平[28]。

2.1.2 ≥10 ℃積溫

圖3顯示, 寧夏枸杞生育期≥10 ℃積溫在2 300~ 3 600 ℃?！?0 ℃積溫在空間上的分布規(guī)律與平均氣溫相似, 呈自南向北遞增的分布特征。固原、海原、興仁3個(gè)站≥10 ℃積溫在3 000 ℃以下, 這些地區(qū)枸杞的夏果成熟批次少, 夏果采摘延遲, 產(chǎn)量低。其他站均在3 200 ℃以上, 其中石嘴山最高, 為3 618.7 ℃。

圖1 1961—2017年寧夏枸杞生育期平均氣溫的空間分布

寧夏枸杞生育期≥10 ℃積溫年際變化特征比較明顯, 從圖4a看出, 1961—2017年枸杞生長(zhǎng)期間≥10 ℃積溫波動(dòng)明顯, 整體呈增加趨勢(shì), 氣候傾向率為95.4 ℃?(10a)-1, 通過(guò)0.001顯著性水平檢驗(yàn)。年際間變化差異明顯, 最高年(2016年)和最低年(1970年)相差827.0 ℃。

從寧夏枸杞生育期≥10 ℃積溫的M-K突變檢驗(yàn)結(jié)果看出(圖4b), UF曲線(xiàn)從20世紀(jì)90年代中后期呈上升趨勢(shì), 進(jìn)入21世紀(jì), 尤其從2005年以來(lái), 這種增暖趨勢(shì)均大大超過(guò)顯著性水平0.05臨界線(xiàn), 甚至超過(guò)0.001顯著性水平, 表明≥10 ℃積溫上升趨勢(shì)十分顯著。根據(jù)UF和UB曲線(xiàn)交點(diǎn)的位置, 確定≥10 ℃積溫在2000年代有增溫突變現(xiàn)象, 突變年是2003年, 2004—2017年與1961—2003年相比, ≥10 ℃積溫平均升高370.6 ℃。

圖2 1961—2017年寧夏枸杞生育期平均氣溫的年際變化(a)和M-K突變檢驗(yàn)(b)

圖2b中, 直實(shí)線(xiàn)為=0.05顯著性水平臨界值, 直虛線(xiàn)為=0.001顯著性水平臨界值。In figure 2b, the solid and dotted straight lines are significant horizontal critical values of= 0.05 and 0.001, respectively.

2.1.3 日照時(shí)數(shù)

由于寧夏枸杞生育期受極地大陸氣團(tuán)控制時(shí)間較長(zhǎng), 雨雪稀少, 云霧較少, 加上較為有利的地理位置, 多晴朗干燥天氣, 所以大部分地區(qū)日照比較充足。圖5顯示, 各地枸杞生育期的日照時(shí)數(shù)為1 000~1 600 h, 在空間上呈自南向北遞增的分布特征。同心及以北地區(qū)日照時(shí)數(shù)在1 500 h以上, 其中, 平羅、吳忠、青銅峽、中寧及靈武日照時(shí)數(shù)在1 600 h以上, 以平羅最多為1 627.0 h。

圖3 1961—2017年寧夏枸杞生育期≥10 ℃積溫的空間分布

從圖6a看出, 寧夏枸杞生育期日照時(shí)數(shù)整體呈增多趨勢(shì), 氣候傾向率為26.8 h?(10a)-1, 通過(guò)了0.001顯著性水平檢驗(yàn)。年際變化差異明顯, 日照時(shí)數(shù)最高年(2016年)和最低年(1977年)相差408.1 h。

寧夏枸杞生育期日照時(shí)數(shù)M-K突變檢驗(yàn)結(jié)果得出(圖6b), UF曲線(xiàn)從20世紀(jì)90年代中后期開(kāi)始出現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì), 2009年超過(guò)0.05臨界線(xiàn), 2014年以后甚至超過(guò)0.001顯著性水平, 根據(jù)UF和UB曲線(xiàn)交點(diǎn)的位置, 確定突變年為2005年左右, 2006—2017年與1961—2005年相比, 日照時(shí)數(shù)增多93.9 h。

2.1.4 降水量

從圖7看出, 寧夏枸杞生育期多年平均降水量為189.4 mm, 各地降水量在150~350 mm, 北少南多, 自南向北遞減, 地區(qū)差異明顯。同心及以南地區(qū)在200 mm以上, 以北在200 mm以下, 銀川平原大部為150~170 mm, 南部固原最多, 為343.3 mm。

從圖8a看出, 近57 a來(lái), 枸杞生育期降水量增減趨勢(shì)不顯著, 年際變化比較明顯, 降水量最多年(1964年)和最少年(1982年)相差245.3 mm。

從圖8b看出, UF曲線(xiàn)基本小于0, UF、UB有多個(gè)交叉點(diǎn), 且未通過(guò)顯著性水平0.05臨界線(xiàn), 因此無(wú)法確定突變年份。

圖4 1961—2017年寧夏枸杞生育期≥10 ℃積溫的年際變化(a)和M-K突變檢驗(yàn)(b)

圖4b中, 直實(shí)線(xiàn)為=0.05顯著性水平臨界值, 直虛線(xiàn)為=0.001顯著性水平臨界值。In figure 4b, the solid and dotted straight lines are significant horizontal critical values of= 0.05 and 0.001, respectively.

圖5 1961—2017年寧夏枸杞生育期日照時(shí)數(shù)的空間分布

2.2 氣候變化對(duì)枸杞生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響

當(dāng)春季氣溫回升至10 ℃左右時(shí), 枸杞開(kāi)始萌芽, 9月中下旬秋果成熟。整個(gè)生育期持續(xù)170 d左右。在寧夏, 全生育期≥10 ℃積溫為3 450 ℃, 在3 200~ 3 600 ℃范圍內(nèi), 能獲得正常產(chǎn)量; 在3 200 ℃以下, 熱量不足引起減產(chǎn)。在灌溉條件下, 全生育期降水量在100~170 mm, 氣象產(chǎn)量不受降水量影響; 降水量小于100 mm, 對(duì)產(chǎn)量有不利影響。全生育期最適日照時(shí)數(shù)為1 650 h, 低于1 500 h時(shí), 全生育期日數(shù)短積溫少, 產(chǎn)量下降[29]。

2.2.1 氣候變化對(duì)枸杞生長(zhǎng)的影響

通過(guò)對(duì)寧夏枸杞生長(zhǎng)季氣候變化特征的分析可知, 氣溫、積溫、日照時(shí)數(shù)均呈增加趨勢(shì)，積溫增加，春季氣溫回升較快, 使寧夏各地枸杞萌芽時(shí)間提前。由表1可以看出, 全區(qū)大部分站點(diǎn)枸杞萌芽期在4月中旬, 相較于積溫突變前(1961—2003年), 2004—2017年全區(qū)枸杞萌芽期提早4~19 d, 平均提早8 d; 秋季氣溫下降緩慢, 秋果成熟期推遲0~8 d,平均推遲6 d。全區(qū)全生育期在144~182 d, 平均生育期在171 d。單位面積產(chǎn)量提高, 一定程度上有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。同時(shí), 氣候變暖增加冬季農(nóng)田土壤水分蒸發(fā), 使病蟲(chóng)害發(fā)展有增加趨勢(shì)。

圖6 1961—2017年寧夏枸杞生育期日照時(shí)數(shù)的年際變化(a)和M-K突變檢驗(yàn)(b)

圖6b中, 直實(shí)線(xiàn)為=0.05顯著性水平臨界值, 直虛線(xiàn)為=0.001顯著性水平臨界值。In figure 6b, the solid and dotted straight lines are significant horizontal critical values of= 0.05 and 0.001, respectively.

圖7 1961—2017年寧夏枸杞生育期降雨(d)的空間分布

枸杞是無(wú)限花序, 邊開(kāi)花邊結(jié)果。夏秋熱量增加, 生育期延長(zhǎng), 使得花序不斷產(chǎn)生, 果實(shí)不斷生長(zhǎng)、不斷成熟, 從而提高總產(chǎn)量。夏季高溫天氣增多, 夏果生長(zhǎng)與高溫相伴, 加速了夏果發(fā)育, 一定程度上延長(zhǎng)了夏眠期, 對(duì)產(chǎn)量形成不利。夏季降水相對(duì)集中, 枸杞夏果成熟期在6月13日前后, 當(dāng)降水量超過(guò)240 mm時(shí), 日照偏少, 黑果率較高, 產(chǎn)量受到影響, 品質(zhì)變差, 總糖、多糖含量偏低。

氣候暖干化趨勢(shì)使寧夏枸杞適宜種植區(qū)域擴(kuò)大。銀川以北賀蘭山前陽(yáng)坡地帶及銀川灌區(qū)、衛(wèi)寧灌區(qū)東部地區(qū), 熱量資源豐富, ≥10 ℃積溫一般在3 300~3 600 ℃, 期間持續(xù)天數(shù)一般在170 d以上。降雨日數(shù)少, 有黃河水灌溉, 氣象條件有利于產(chǎn)量形成, 夏秋果產(chǎn)量均較高, 是最適宜和適宜種植區(qū), 應(yīng)擴(kuò)大種植面積。同心中東部、固原北部是次適宜種植區(qū), ≥10 ℃積溫一般在3 000~3 300 ℃, 期間持續(xù)天數(shù)一般在140 d以上, 可適當(dāng)擴(kuò)大種植, 以?xún)?yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu), 增加農(nóng)民收入。固原南部地區(qū), ≥10 ℃積溫一般在2 500 ℃以下, 期間持續(xù)天數(shù)一般在140 d以下, 光熱條件較差, 因夏秋多雨而發(fā)生黑果病, 產(chǎn)量和品質(zhì)年際間不穩(wěn)定, 不宜種植枸杞。

2.2.2 氣候變化對(duì)枸杞產(chǎn)量的影響

經(jīng)統(tǒng)計(jì), 影響枸杞產(chǎn)量的氣象因子中, ≥10 ℃期間的持續(xù)日數(shù)與枸杞產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān), ≥10 ℃積溫與枸杞產(chǎn)量正相關(guān)也很顯著。氣候變暖, 生育期延長(zhǎng), ≥10 ℃積溫增加, 有利于產(chǎn)量提高。

圖8 1961—2017年寧夏枸杞生育期降雨的年際變化(a)和M-K突變檢驗(yàn)(b)

圖8b中, 直實(shí)線(xiàn)為=0.05顯著性水平臨界值。In figure 8b, the solid straight lines are significant horizontal critical values of= 0.05.

表1 1961—2003年和2004—2017年寧夏枸杞物候期比較統(tǒng)計(jì)

中寧縣地處寧夏中部干旱帶, 是寧夏枸杞的核心產(chǎn)區(qū)。中寧縣枸杞種植面積大, 產(chǎn)量歷史觀測(cè)記錄年代長(zhǎng)、詳細(xì)。利用中寧縣產(chǎn)量資料, 結(jié)合歷年逐日氣象資料, 計(jì)算寧夏枸杞產(chǎn)量與各種氣象條件的關(guān)系, 研究分析氣候變化對(duì)枸杞產(chǎn)量的影響。

由2006—2018年中寧縣穩(wěn)定通過(guò)0 ℃、5 ℃、10 ℃到枸杞萌芽期的積溫與產(chǎn)量的關(guān)系分析得出, 這3個(gè)時(shí)段的積溫與產(chǎn)量均呈正相關(guān)關(guān)系, 尤其, 穩(wěn)定通過(guò)5 ℃到枸杞萌芽期的積溫與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān), 并通過(guò)=0.01顯著性水平檢驗(yàn)(圖9a)。

通過(guò)1984—2018年中寧縣枸杞全生育期≥10 ℃積溫與產(chǎn)量相關(guān)分析(圖9b)可以看出, 中寧縣枸杞全生育期的積溫與產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系, 通過(guò)=0.001顯著性水平檢驗(yàn)。在枸杞全生育期時(shí)段內(nèi), 枸杞產(chǎn)量隨積溫的增加呈現(xiàn)增產(chǎn)趨勢(shì), 即積溫每增加100 ℃, 枸杞增產(chǎn)367.5 kg。

3 結(jié)論

氣候變暖提高了研究區(qū)的農(nóng)業(yè)氣候資源與優(yōu)勢(shì),光照資源十分豐富, 為枸杞的生長(zhǎng)發(fā)育提供充足的條件, 氣溫的升高對(duì)枸杞生長(zhǎng)發(fā)育十分有利, 不僅可以使枸杞順利開(kāi)花, 也有利于為結(jié)果期提供充足的熱量。降水偏少, 且不均勻, 果熟期降水對(duì)產(chǎn)量影響較大。氣候變化導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不穩(wěn)定性增加, 引起農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局及結(jié)構(gòu)發(fā)生變動(dòng), 使種植制度發(fā)生改變。如何適應(yīng)氣候變化新環(huán)境是寧夏枸杞生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展需要關(guān)注的重點(diǎn)。一方面要加強(qiáng)氣候變化對(duì)枸杞生長(zhǎng)影響機(jī)理的研究, 另一方面提高防災(zāi)減災(zāi)和綜合生產(chǎn)能力, 加強(qiáng)枸杞全生育期農(nóng)業(yè)氣象條件產(chǎn)前產(chǎn)中產(chǎn)后系列預(yù)測(cè)服務(wù)工作, 減輕氣候變化對(duì)枸杞生產(chǎn)帶來(lái)的不利影響, 充分利用氣候資源, 促進(jìn)枸杞生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

采取切實(shí)有效的技術(shù)措施適應(yīng)氣候變化。充分利用優(yōu)勢(shì)氣候生態(tài)種植帶建立穩(wěn)定的主栽品種生產(chǎn)加工基地。春季氣溫回升較快, 應(yīng)加強(qiáng)枸杞早期管理, 充分利用早春熱量資源。加強(qiáng)用水科學(xué)管理, 科學(xué)栽培, 提高產(chǎn)量, 確保質(zhì)量。

本研究表明, 氣候暖干化是寧夏枸杞生育期氣候變化的主要特征。枸杞生育期平均氣溫整體呈上升趨勢(shì), 氣候傾向率為0.2 ℃?(10a)-1。1990年前后發(fā)生突變, 突變后平均氣溫升高0.7 ℃; ≥10 ℃積溫整體呈增加趨勢(shì), 氣候傾向率為95.4 ℃(10a)-1, 在2003年前后發(fā)生突變, 突變后比突變前增加了370.6 ℃; 日照時(shí)數(shù)整體呈增加趨勢(shì), 增長(zhǎng)速率為169.4 h(10a)-1, 2005年前后發(fā)生突變, 突變后增加93.9 h; 降水量年際間波動(dòng)幅度大, 但增減趨勢(shì)不明顯。

圖9 中寧縣2006—2018年枸杞萌芽期≥5 ℃積溫(a)、1984—2018年全生育期≥10 ℃積溫(b)與產(chǎn)量的關(guān)系

寧夏枸杞主產(chǎn)區(qū)中寧縣穩(wěn)定通過(guò)5 ℃到枸杞萌芽期的積溫以及全生育期≥10 ℃積溫與單產(chǎn)量之間有顯著的正相關(guān)關(guān)系, 在黃河灌區(qū)水分條件滿(mǎn)足的情況下, 熱量條件是影響寧夏枸杞產(chǎn)量最重要的氣候條件。因此, 氣候暖干對(duì)枸杞生產(chǎn)利多弊少。氣候變暖使最適宜和適宜種植區(qū)域擴(kuò)大; 枸杞生育期延長(zhǎng), ≥10 ℃積溫增加, 秋果可采摘批次增多, 產(chǎn)量增加; 夏果成熟期間, 氣溫升高, 結(jié)果批次、采摘批次減少, 產(chǎn)量受到影響; 降水量減少, 枸杞炭疽病、黑果病發(fā)病機(jī)率減少, 利于產(chǎn)量增加。

本文對(duì)寧夏枸杞生育期氣候變化的特征及影響進(jìn)行了初步的研究, 未考慮極端氣候事件對(duì)枸杞生產(chǎn)的影響, 對(duì)枸杞產(chǎn)量影響中未考慮化肥使用量、灌溉等客觀條件, 這也是以后研究的熱點(diǎn)。此外枸杞生長(zhǎng)如何適應(yīng)氣候變化, 有待進(jìn)一步深入的研究。

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Variations and effects of climate in growth period ofLin Ningxia*

LI Xiangfang1,2,3,4, LI Dongliang1**, DUAN Xiaofeng2,3,5, LIU Yao2,3,4

(1. Nanjing University of Information Science and Technology / Key Laboratory of Meteorological Disaster of Ministry of Education / Meteorological Disaster Forecasting and Warning Assessment Collaborative Innovation Center, Nanjing 210044, China; 2. Key Laboratory for Meteorological Disaster Monitoring and Early Warning and Risk Management of Characteristic Agriculture in Arid Regions, China Meteorological Administration, Yinchuan 750002, China; 3. Ningxia Key Laboratory of Meteorological Disaster Prevention and Reduction, Yinchuan 750002, China; 4. Ningxia Meteorological Service Centre, Yinchuan 750002, China;5. Ecological and Agricultural Meteorological Center, Hohhot 010051, China)

In order to clarify the characteristics of climate change (1961-2017) in the growing season ofand its impact ongrowth in Ningxia, and to provide corresponding data for effective utilization of climatic resources and scientific theoretical basis for the production and decision-making department of,the characteristics of climate change during the growth period ofand its effects in Ningxia were analyzed by Mann-Kendall mutation detection, climatic tendency rate and correlation test, based on the observations of 17 meteorological stations in Ningxia from 1961 to 2017. Results showed that warming and drying were the main characteristics of climate change during the growth period ofin Ningxia. Over the past 57 years, the average temperature, ≥10 ℃ accumulated temperature and sunshine hours during the growing period ofin Ningxia increased due to climate warming, and the linear trend passed 0.001 significance level test. Average temperature changed abruptly around 1990, and increased by 0.7 ℃ during 1991-2017 compared with 1961-1990. ≥10 ℃ accumulated temperature had the maximum increase rate in 1990s, and abruptly changed in 2003. After that, annual ≥10 ℃ accumulated temperature increased by 370.6 ℃. Annual sunshine hours increased by 93.9 h in 2005 compared with before 2005. Precipitation showed a weak decreasing trend in 1961-2017. Effects of climate change on the growth ofhad more advantages than disadvantages. With the increase of air temperature and the rapid rise of air temperature in spring, the germination period ofshifted to an earlier date, the total growth period was prolonged, and the yield per unit area was increased, which was beneficial to agricultural production. The decrease of precipitation during fruit ripening and picking period reduced the occurrence of anthracnose and improved the quality of. Furthermore, there was a significant positive correlation between the accumulated temperature from the date of passing 5 ℃ to the germination stage of, the ≥10 ℃ accumulated temperature and the yield ofin Zhongning. Meanwhile, climate warming increased soil moisture evaporation in winter, which lead to an increasing trend on incidence of pests and diseases of. It needs a further research on how to make full use of favorable climatic resources, to avoid or alleviate the adverse effects of climate change onproduction.

Climate change; Agricultural climatic resources; Accumulated temperature;Lgrowth period;L. yield; Ningxia

P49

2096-6237(2019)12-1789-10

10.13930/j.cnki.cjea.190477

* 公益性行業(yè)(氣象)科研專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目(GYHY201506001-1)和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41565007)資助

李棟梁, 主要研究方向?yàn)闅夂騽?dòng)力學(xué)、氣候變化和預(yù)測(cè)。E-mail: uyiy25@163.com

李香芳, 主要研究方向?yàn)闅夂騽?dòng)力學(xué)、農(nóng)業(yè)氣象。E-mail: lxf1896@163.com

2019-06-29

2019-09-16

* The study was supported by the Special Research Project of Public Welfare Industry (Meteorology) of China (GYHY201506001-1) and the National Natural Science Foundation of China (41565007).

, E-mail: uyiy25@163.com

Jun. 29, 2019;

Sep. 16, 2019

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