高寒地区贵南县油菜生育期积温变化特征

时间：2024-05-23

郭连云

摘要：利用1991—2017年高寒地區贵南县气象局观测的油菜生育期和气象观测资料，采用趋势分析、M-K突变分析、变异系数法等对高寒地区油菜各生育期积温变化进行了研究。结果表明，1991—2017年高寒地区贵南县稳定通过0 ℃-播种期积温、播种-成熟期积温均呈现显著增加的趋势，而油菜出苗-五真叶期积温呈现极显著的增加趋势。高寒贵南县油菜播种-出苗期、抽薹-开花期、五真叶-现蕾期的积温随年际延长均呈不显著减少趋势，而现蕾-抽薹期、开花-成熟期积温随年际的延长呈不显著增加趋势。油菜播种-成熟期和开花-成熟期积温的年际间变化幅度最小，而稳定通过0 ℃-播种期、现蕾-抽薹期、五真叶-现蕾期、抽薹-开花期、出苗-五真叶期、播种-出苗期积温的年际间变化幅度较大，变异系数在0.27～0.62。突变分析表明，油菜出苗-五真叶期、开花-成熟期、播种-成熟期的积温分别在2003、2001和2004年发生了由少到多的突变。

关键词：油菜;生育期;突变;高寒地区;变化特征

中图分类号：S565.4;S162.5+4 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2019）14-0041-05

Abstract： Based on the growth period and meteorological observation data of spring rape from Guinan meteorological bureau during 1991—2017， the different accumulated temperature changes of different growing periods of rapeseed in the alpine frigid plateau region were studied by adopting the trend analysis method， Mann-Kendall catastrophe analysis method and coefficient of variation method. The results showed that during the growth period of rape in Guinan county in the alpine region from 1991 to 2017， the accumulated temperature from stable through 0 ℃ time to sowing time， and accumulated temperature from sowing period to mature period showed a significant increase trend， while the accumulated temperature from emerging time to five euphylla period showed a very significant increase trend. During the growth period of rape in Guinan county in the alpine region， the accumulated temperature from sowing time to emerging time and from peduncle growth stage to flowing time and from five euphylla time to squaring period all showed no significant decrease trend with the interannual extension， while the accumulated temperature from squaring period to peduncle growth stage and from flowering period to mature period increased no significantly with the interannual extension. The annual variation of the accumulated temperature from sowing to mature period and from flowering to mature period was the smallest， while the accumulated temperature from stable through 0 ℃ to sowing period， from squaring period to peduncle growth period， from five euphylla to squaring period， from peduncle growth to flowering period， from emerging to five euphylla period and from sowing to emerging period had a large annual variation， and the coefficient of variation was between 0.27 and 0.62. Mann-Kendall catastrophe analysis showed that the accumulated temperature from emerging to five euphylla period， from flowering to mature stage and from sowing to mature stage showed a abrupt increasing trend in 2003， 2001 and 2004， respectively.

Key words： rape; growth period; mutation; alpine region; change characteristics

青海省是中国春油菜主要产区之一，目前春油菜种植面积已达到20×104 hm2以上，产量达31.6×104 t，已成为中国北方重要的油菜基地之一[1，2]。由于油菜是藏区最主要的经济作物，适应性强，分布广，为青海省农业生产带来较大的经济效益，因此在青海省农业生产中占有主导地位，是青海省高寒地区的优势作物和经济作物[3-6]。青海省贵南地区地处典型的高寒地区，海拔高、太阳辐射强、光照时间长、昼夜温差大、雨热同季，这种冷凉的气候资源特别适宜油菜生长，种植面积大，而且这里病虫害少，油料商品质量好，产量高，含油率高。油菜作为贵南地区主要的经济作物之一，也是贵南地区重要的农业支柱产业[7]。随着油菜新品种的研发，油菜种植将进一步扩大，种植油菜成为当地农牧民增收的重要来源。

影响高寒地区油菜生长发育的主要气候要素为降水、气温和日照[8]，高原高寒地区的光照、热量等气候条件特别适合油菜生长[9]。温度对作物的发育起着主导作用，在农业气候研究中，常以积温来表示农作物对热量的要求[10]，积温又是重要的农业气候指标之一[11]，是农业种植区划中重要的参考依据，国内相关专家利用0 ℃积温对农作物种植界限进行了研究分析[12]。许正福等[13]对青海省海南地区1981—2010年30年≥0 ℃的积温变化趋势进行了分析，得出该地区大部分农作物及牧草的生育期有所缩短，开始期有所提前;蒲金涌等[14]分析了气候变暖对甘肃冬油菜的种植影响;杨永龙等[15]对河西走廊东部祁连山区2009—2010年不同播种期种植的油菜生育期与积温关系进行了相关性分析，得到各生育期的热量指标;曹宏鑫等[16]通过分析油菜发育的光温因子与关键生育期关系，建立了油菜生育期模型;白金莲等[17]认为，1957—2014年共和盆地冬季积温显著增加，冬季积温与贵南地区小油菜绝大多数发育期呈正相关，小油菜积温典型偏高年份大多数平均发育期比积温典型偏低年份推迟，且平均生育期缩短;屈枊燕等[18]对青海省共和县油菜物候变化及其对气温、降水的响应规律进行了研究，得出油菜从播种期至五叶期提前，现蕾期至成熟期推迟，生育期延长。众多研究对油菜生育期及其对气候变化的响应进行了深入分析，但对油菜不同生育期积温的变化趋势方面的研究鲜见报道。因此，研究利用高寒地区1991—2017年油菜生育期资料以及同期观测的气象资料，对油菜主要生育期≥0 ℃的积温变化趋势进行分析，从而为高寒地区合理利用农业气候资源和科学安排农业生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

贵南县位于青海省东北部，隶属于海南藏族自治州，总面积6 649.7 km2，平均海拔3 100 m，大部分地区海拔高度在3 000～3 500 m。贵南县属高原大陆性气候，冬长夏短。冬无严寒，夏无酷暑，适宜发展草原畜牧业。年平均气温为2.3 ℃，年降水量为403.8 mm，年平均日照时数为2 907.8 h，年平均蒸發量为1 378.5 mm。气温低，日照时间长，辐射强，降水集中，雨热同季。干旱、暴雨、冰雹、沙尘暴等气象灾害时有发生[19，20]。

1.2 资料来源

气象数据和油菜资料主要来自青海省贵南县气象局1991—2017年的实测资料。地面气象资料为1991—2017年逐日平均气温。油菜资料为各发育期资料，主要包括油菜的播种、出苗、五真叶、现蕾、抽薹、开花、成熟等普遍期。

1.3 研究方法

1）采用5 d滑动平均法[21，22]计算稳定通过0 ℃的积温值。

2）采用趋势分析法[21，22]定量描述研究对象的变化趋势，用线性相关系数判断变化趋势是否显著。

3）采用Mann-Kendall法（M-K突变分析）[23-25]分析≥0 ℃积温的突变特征。

4）利用变异系数来反映≥0 ℃积温的动态稳定程度。变异系数越大，说明波动性越强，即稳定性越差。计算公式如下：

Cv= （1）

式中，Cv为变异系数;xi为数据中的第i个数据值;x为平均数。

1.4 数据处理

相关数据的统计处理、分析及绘图采用DPS 7.05、Excel 2003软件进行。

2 结果与分析

2.1 高寒地区油菜生育期积温变化趋势

2.1.1 稳定通过0 ℃-播种期积温变化趋势由图1a可见，1991—2017年高寒地区贵南县稳定通过 0 ℃-播种期积温以每年4.136 ℃·d的速率显著增温，线性相关系数为0.372（P<0.10）。1991—2017年油菜稳定通过0 ℃-播种期积温增温111.7 ℃·d，增温趋势显著。1991—2017年油菜稳定通过0 ℃-播种期积温最小值为36.2 ℃·d，最大值为452.0 ℃·d，变异系数为0.27，积温年际间变化幅度大。1991—1997年积温值明显小于平均值，1998—2017年20年中积温值高于平均值的有14年，低于平均值的为6年，总趋势是逐年增加。

1991—2017年高寒地区贵南县稳定通过0 ℃-播种期积温M-K突变分析如图1b所示，UF线和UB线相交于1995年，1991—1997年积温有升有降，从1998年开始积温值持续升高，但未突破信度线，积温未发生突变。

2.1.2 油菜出苗-五真叶期积温变化趋势从图2a可以看出，1991—2017年高寒地区油菜出苗-五真叶期积温呈现波动增多的趋势，其气候倾向率为48.23 ℃·d/10年，积温与年份之间的线性相关系数为0.783 6，通过0.001信度显著水平检验，即1991—2017年增加积温130.2 ℃·d，增多趋势极显著。油菜出苗-五真叶期积温1991—2000年最小（最小值出现在1993年，仅为10.8 ℃·d），2001—2010年增加较多，2011—2017年增加最多，2016年达到最高值（206.2 ℃·d）。最高值与最低值相差195.4 ℃·d，积温的变异系数为0.50，可见油菜出苗-五真叶期积温年际变化幅度较大。

1991—2017年高寒地区贵南县油菜出苗-五真叶期积温M-K突变分析见图2b，在0.05信度水平下，UF线和UB线相交于2003年，其后UF线突破1.96信度线，油菜出苗-五真叶期积温在2003年发生了增多突变。

2.1.3 油菜开花-成熟期积温变化趋势由图3a可知，1991—2017年油菜开花-成熟期积温以43.0 ℃·d/10年的气候倾向率增加，两者之间的线性相关系数为0.306（P>0.10），1991—2017年积温增加了116.2 ℃·d，但增加趋势不显著。油菜开花-成熟期积温最小值出现在1991年，为574.5 ℃·d，最高值出现在2005年，为1 009.1 ℃·d，积温变异系数为0.14，积温的年际间变化幅度较大。

1991—2017年高寒地区贵南县油菜开花-成熟期积温M-K突变分析如图3b所示，在0.05信度水平下，UF线和UB线相交于1993、1994和2001年，1994—2000年油菜开花-成熟期积温呈明显减少趋势，2001年开始积温呈现持续增加趋势，UF线于2009年突破1.96信度线，油菜开花-成熟期在2001年发生了增多突变。

2.1.4 油菜播种-成熟期积温的变化趋势由图4a可知，1991—2017年高寒地区贵南县油菜播种-成熟期积温呈现波动升高的趋势，以每10年47.6 ℃·d的速率升高，线性相关系数为0.404（P<0.05），1991

—2017年显著升高128.6 ℃·d。油菜播种-成熟期积温最低值为1 194.4 ℃·d（1997年），最高值为1 516.3 ℃·d（2013年），积温的变异系数为0.07，表明油菜播种-成熟期积温的年际间变化幅度较小。积温显著增加，生长季明显延长，为农牧业生产提供了比过去更好的热量条件，对调整农作物品种结构、增加产量十分有利[26]。

1991—2017年高寒地区贵南县油菜播种-成熟期积温M-K突变分析如图4b所示，在0.05信度水平下，UF线和UB线相交于2004年，1991—1995年油菜播种-成熟期积温波动增加，1996—1999年为明显减少期，2000年开始积温呈现持续增加趋势，UF线于2011年突破1.96信度线，油菜播种-成熟期积温在2004年发生了增加突变。

2.2 油菜其他生育期积温的变化趋势

高寒贵南县油菜播种-出苗期、五真叶-现蕾期、抽薹-开花期积温分别以41.40、1.71、6.18（℃·d）/10年的速率减少，其中以播种-出苗期的积温减少的速率最大，1991—2017年减少了111.7 ℃·d，但减少的趋势均未通过信度0.10显著性检验。油菜现蕾-抽薹期的积温则以每10年1.10 ℃·d的速率增加，也未通过0.10显著性水平检验。油菜播种-出苗期、五真叶-现蕾期、抽薹-开花期、现蕾-抽薹期的积温变异系数分别为0.62、0.45、0.45、0.35，变异系数较大，表明油菜播种-出苗期、五真叶-现蕾期、抽薹-开花期、现蕾-抽薹期积温的年际变化幅度较大。油菜播种-出苗期、五真叶-现蕾期、抽薹-开花期、现蕾-抽薹期积温均未发生突变（表1）。

3 小结与讨论

1）1991—2017年高寒地区贵南县稳定通过0 ℃-播种期积温、播种-成熟期积温均呈现显著增加的趋势。而油菜出苗-五真叶期积温则呈现极显著的增多趋势。

2）随着气候变暖，高寒贵南县油菜播种-出苗期、抽薹-开花期、五真叶-现蕾期的积温随年际延长均呈不显著减少趋势，其减少幅度表现为播种-出苗期>抽薹-开花期>五真叶-现蕾期。而油菜现蕾-抽薹期积温则随年际的延长呈不显著增加趋势，其增加幅度为1.10（℃·d）/10年。

3）高寒地区贵南县油菜播种-成熟期积温的年际间变化幅度最小（仅为0.07），其次是油菜开花-成熟期积温（变异系数为0.14）。而稳定通过0 ℃-播种期、现蕾-抽薹期、五真叶-现蕾期、抽薹-开花期、出苗-五真叶期、播种-出苗期积温的年际间变化幅度较大，变异系数分别为0.27、0.35、0.45、0.45、0.50、0.62。

4）突变分析表明，油菜出苗-五真叶期、开花-成熟期、播种-成熟期的积温分别在2003、2001和2004年发生了由少到多的突变。

5）随着气候变暖，高寒地区贵南县热量资源总体增加，低温冷害对农业生产的影响有所减少，应充分利用热量资源增加的优势，更换新的油菜品种，实施新的栽培和抗旱技术，发展粮食生产[27]。但气候变化对油菜生长发育的影响是多方面的，积温变化的影响是其中一个重要的因素，但不是惟一因素，比如可结合水分、光照、土肥等因素考虑。因此积温在如实反映油菜生长发育对热量的需求上会存在一定局限性，有待于进一步探讨和研究[28]。

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