黑龙江省近50 a 农业界限温度变化特征分析

李 瑶，于宗辰，高璐迪，李浩然，许佳琦，孙千然，孙彦坤

（东北农业大学资源与环境学院，黑龙江 哈尔滨150030）

1 引言

温度与农业生产的关系非常密切， 直接影响作物的分布、生长和产量；温度同时影响作物的发育速度， 从而影响作物全生育期的长短及各发育期出现的早晚；温度还影响作物病虫害的产生和发展。 农业界限温度是具有普遍意义的， 春季日平均温度稳定通过0 ℃,土壤开始解冻,标志着农业生产的开始-农耕期。 稳定通过10 ℃后,喜温作物开始生长，喜凉作物进入积极生长期。 研究农业界限温度为合理安排农业生产季节、充分利用热量资源、提高土地利用效率提供科学依据。 积温是重要的气候资源，积温的多少不仅影响作物生长发育、 产量和质量以及作物本身全部生命过程， 而且也影响作物的分布界限种植制度和栽培方式。

本文选用黑龙江省典型地区 （哈尔滨、 齐齐哈尔、佳木斯、牡丹江、伊春、漠河）1961-2010年的日平均气温数据，通过5 d 滑动平均法，计算各地区稳定通过0 ℃、10 ℃农业界限温度的起止日期持续日数、积温的年际变化、年代际变化，分析各指标近50 a 的变化规律， 以增进对该地区农业气候条件变化的了解，从而为农耕生产提供气象条件参考依据。

2 研究区域概况

黑龙江省位于欧亚大陆东部、太平洋西岸、中国最东北部， 气候为温带大陆性季风气候。 从1961-1990年30 a 的平均状况看， 全省年平均气温多在-5-5 ℃之间，由南向北降低，大致以嫩江、伊春一线为0 ℃等值线。

3 资料与方法

3.1 资料来源

本文所采用的气温资料为哈尔滨、齐齐哈尔、佳木斯、牡丹江、伊春、漠河共6 个气象站点1961-2010年的日平均气温数据。 为了计算方便，依据经验把3月1日定为第一天， 则3月2日为第二天。 以此类推。

由于哈尔滨、齐齐哈尔、佳木斯、牡丹江、伊春和漠河六个城市依此分布在黑龙江省的南、西、东、东南、东北、北六个方位，囊括了黑龙江省大部分的气候情况， 所以可以用这六个站点的数据来概括整个省份的农业界限温度变化的情况。

3.2 分析方法

5 d 滑动平均法是一个求算界限温度起止日期、持续日数和活动积温的客观方法， 减少了主观的影响。 起止日期的确定方法是从春季第一次出现高于某界限温度之日起，向前推动4 d，按日序依次计算出每连续5 d 的平均温度，并从其中选出第一个在某日后不再出现平均气温低于该界限温度的连续5 d，从这个连续5 d 中挑出第一个日平均气温大于该界限温度的日期，此日即为起始日期（又称初日）。 终止日期的确定方法是从秋季第一次出现低于某界温度之日起，向前推动4 d，按日序依次计算出每连续5 d的平均温度， 并从其中选出第一个出现小于该界限温度的连续5 d 的上一个连续5 d， 从此连续5 d 中挑出最后一个日平均气温大于该界限温度的日期，此日即为终止日期（又称终日）。 持续日数是稳定通过某界限温度起止日期之间的天数之和。 活动积温是把起止日期之间各天的日平均温度累加之和。

把统计得到的黑龙江省各地区稳定通过0 ℃和10 ℃积温和持续日数资料作为研究对象,计算各地区研究对象不同气候期和近50 a 的算术平均值, 对各研究对象进行线性和多项式趋势分析,采用相关统计分析方法，以探讨黑龙江省农业界限温度变化趋势。

4 结果与分析

4.1 农业界限温度的起止日期变化特征分析

4.1.1 稳定通过≥0 ℃起止日期变化特征分析

根据黑龙江省6 个城市50 a 的日平均气温数据，利用5 d 滑动平均法求算出稳定通过≥0 ℃的起始日期和终止日期。

黑龙江省农业界限温度≥0 ℃的起始日期有提前趋势，最大值为46 即4月15日，最小值为18 即3月18日，平均值为35 即4月4日，平均每10 a 提前1.9 d。 各区域与全省整体变化趋势一致，都呈提前趋势，但各区域提前的时间存有差异。 其中变化最大的是南部地区，平均每10 a 减少2.3 d，变化最小的是北部地区，平均每10 a 减少1.1 d。黑龙江省≥0 ℃终止日期的总体趋势为推迟， 最大值为249 即11月4日，最小值为228 即10月14日，平均值为239 即10月25日，平均每10 a 推迟1.2 d(表1)。各区域与全省的变化趋势是一致的，都呈推迟趋势。 其中推迟时间最长的是北部地区，平均每10 a 推迟1.6 d，最短的地区在南部地区，平均每10 a 推迟0.9 d。

表1 稳定通过≥0 ℃起止日期变化特征分析

4.1.2 稳定通过≥10 ℃起止日期变化特征分析

根据黑龙江省6 个城市50 a 的日平均气温数据，利用5 d 滑动平均法算出稳定通过≥0 ℃的起始日期和终止日期。 黑龙江省≥10 ℃初日的总体趋势为提前，波动范围较大，最大值为87 即5月26日，最小值为60 即4月29日， 平均值为71 即5月10日，平均每10 a 提前1.3 d。 各区域与全省变化趋势一致，都呈提前趋势。 变化最大的是西部地区，平均每10 a 提前1.8 d，变化最小的东部地区平均每10 a提前0.6 d。 黑龙江省≥10 ℃终日的总体趋势为推迟， 最大值为215 即10月1日， 最小值为199 即9月15日，平均值为207 即9月23日，平均每10 a 推迟0.6 d，推迟趋势不明显(表2)。 除最北区域呈提前趋势（平均每10 a 提前0.9 d）外，其余区域均与整体变化趋势一致，东南部地区推迟最多，平均每10 a 推迟1.4 d。

表2 稳定通过≥10 ℃起止日期变化特征分析

4.2 稳定通过农业界限温度的积温与持续日数分析

4.2.1 稳定通过≥0 ℃积温与持续日数分析

黑龙江省稳定通过≥0 ℃积温的历年平均值为2 961.7 ℃，呈递增趋势，倾向率为39.0 ℃/10a。 多项式趋势分析表明， 近50 a 黑龙江省稳定通过≥0 ℃年积温呈上升趋势； 20 世纪60年代初期小幅度波动向下后， 在60年代中期开始一致保持着明显增幅。1961-1990年（第一个30 a）、1971-2000年（第二个30 a）、1981-2010年 （最近30 a） 黑龙江省稳定通过≥0 ℃历年平均积温分别为2 839.5、2 941.1 和3 016.1 ℃，呈递增趋势，其倾向率分别为29.1、75.1 和85.7 ℃/10a， 表明黑龙江省稳定通过≥0 ℃积温一直呈现递增趋势， 但和后两个30 a 相比， 第1 个30 a增势较缓。 1961-2010年黑龙江省稳定通过≥0 ℃持续日数历年平均为204 d，呈递增趋势，倾向率为3.1 d/10a。 多项式趋势分析表明，近50 a 黑龙江省稳定通过≥0 ℃年持续日数呈波动上升态势，60年代初期-中期小幅波动向上，60年代中期-70年代中期小幅波动向下，之后一直小幅度震荡递增，21 世纪以来又向下波动，2008年持续日数达到峰值。 第1 个、第2 个和最近30 a 黑龙江省稳定通过≥0 ℃持续日数分别是200.7、203.5 和207.7 d(表3)，倾向率分别为3.1、4.7 和2.8 d/10a， 表明黑龙江省稳定通过≥0 ℃持续日数呈先急后缓趋势。

表3 稳定通过≥0 ℃积温与持续日数特征分析

4.2.2 稳定通过≥10 ℃积温与持续日数

黑龙江省稳定通过≥10 ℃积温的历年平均值为2 515.3 ℃，呈递增趋势，倾向率为37.4 ℃/10a。 多项式趋势分析表明， 近50 a 黑龙江省稳定通过≥0 ℃年积温呈上升趋势；60年代初期-中期波动向下，60年代中期-70年代末期波动向上且振幅较大，80年代初期往后一直是震荡向上的态势，但幅度不大。 第1 个、 第2 个和最近30 a 黑龙江省稳定通过≥10 ℃历年平均积温分别为2 455.8、2 501.0 和2 573.7 ℃，呈递增趋势， 其倾向率分别为43.9、73.1 和75.1 ℃/10a， 表明黑龙江省稳定通过≥0 ℃积温一直呈现递增趋势，但趋势渐缓。 1961-2010年黑龙江省稳定通过≥10 ℃持续日数历年平均为135 d， 倾向率为2.0 d/10a。 多项式趋势分析表明，近50 a 黑龙江省稳定通过≥10 ℃年持续日数呈震荡上升趋势，60年代初期-中期波动向下幅度较大，60年代中期-80年代末期小幅震荡向上， 之后一直到21 世纪初迅速向上，之后有向下波动趋势。第1 个、第2 个和最近30 a 黑龙江省稳定通过≥10 ℃持续日数分别为133.1、134.6 和137.1 d，倾向率分别为0.8、2.8 和3.1 d/10a，表明黑龙江省稳定通过≥10 ℃持续日数增速加快，增幅减小(表4)。

表4 稳定通过≥10 ℃积温与持续日数特征分析

5 结论

（1）黑龙江省≥0 ℃、10 ℃起始日期均呈提前趋势，分别为平均每10 a 提前1.9、1.3 d。 ≥0 ℃、10 ℃终止日期均呈推迟趋势，分别为每10 a 推迟1.2、0.6 d。全省≥0 ℃起始日期总的分布自北向南逐渐提前，≥0 ℃终止日期自南向北逐渐延长。 ≥10 ℃起始日期总的分布自东向西逐渐提前，自北向南逐渐延长；≥10 ℃终止日期趋势不明显。

（2）近50 a 来稳定通过≥0 ℃积温历年平均值为2 961.7 ℃，倾向率为39.0 ℃/10a，总体呈递增趋势。 近50 a 来稳定通过≥10 ℃积温历年平均值为2 515.3 ℃，倾向率为37.4 ℃/10a，呈递增趋势。

（3）稳定通过≥0 ℃持续日数历年平均为204 d，倾向率为3.1 d/10a，呈递增趋势。稳定通过≥10 ℃持续日数历年平均为135 d，倾向率为2.0 d/10a，呈递增趋势。

（4）从稳定通过≥0 ℃积温和持续日数与稳定通过≥10 ℃积温和持续日数比较上看， 前者的递增趋势更为明显，≥0 ℃的积温比≥10 ℃高1.6 ℃/10a，≥0 ℃持续日数比≥10 ℃高1.1 d /10a。

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