塔里木河流域农业气候资源的调查分析与利用对策

贾 佳 康顺光

(塔里木大学信息工程学院，新疆 阿拉尔 843300)



塔里木河流域农业气候资源的调查分析与利用对策

贾 佳 康顺光

(塔里木大学信息工程学院，新疆 阿拉尔 843300)

以塔里木河流域农业气候资源为研究对象，对该流域主要站点的光能资源、热量资源、水分资源进行了时空分布规律分析。提出了塔里木河流域农业气候资源的合理利用对策，以期为政府进行农业生产决策提供指导。

塔里木河流域；农业气候资源；利用对策；农作物

塔里木河流域是环塔里木盆地的九大水系114条源流和塔里木河干流的总称，流域总面积102万平方公里. 流域内有 5 个地(州)的 42 个县(市)和兵团 4 个师的 55 个团场，全流域总人口 902 万人，耕地 2044 万亩[1]。 该流域地理上相对封闭，导致暖湿气流无法进入，降水偏少，水资源匮乏，生态环境也十分脆弱，经济以农业为主体，种植业占农业总产值的 82.94%，是新疆主要的粮食生产基地、国家级棉花生产基地、著名的干鲜果品产区，但农业生产水平不高，广大农牧民生活水平低，是新疆贫困人口最多、最集中的地区。

图1：塔里木河流域示意图

农业气候资源通常概括为光照、热量、水分三大资源，这些资源数量的多少、分配的特点及其相互配合的情况等，形成各种农业气候资源类型。在一定程度上决定着一地区农业生产类型的构成、产量的高低、品质的优劣. 农业气候资源作为一种特殊的自然资源，具有无限的循环性和单位时段的有限性、波动性和相对稳定性、区域差异性和相似性以及相互依存性和可改造性等特征[2]。 以往，塔里木河流域气候资源的研究主要集中于对近半个世纪来的观测数据的统计分析[3/4]。因此，为了合理利用该流域农业气候资源，课题研究组从2015年3月至2016年1月先后4次对该流域多个气象站点进行调查和考察，取得了大量的直接和间接的气候及农业种植情况资料，在总结与分析的基础上，结合该流域主要农作物对气候条件的基本要求，对如何合理利用农业气候资源，为区域发展种植业提出一些初步意见。

一、塔里木河流域农业气候资源评述

(一)光资源丰富

太阳光是植物进行光合作用的唯一能源，而日照时间决定着光合作用的时间长短，在农业气候资源状况分析中，可以通过研究日照时间分析光资源的分布情况。因此，掌握一个地区光能资源的数量分布规律及生产潜力，对充分利用和提高光能利用率，进一步挖掘生产潜力有一定的帮助。

1. 日照时数统计分析

塔里木河流域地处欧亚大陆中心，远离海洋，空气干燥，晴天多云量少，光资源十分充裕。全年日照时数达2400-3250小时，且日照时数随着经度的增加而增加，见图1所示。其中，4-9月是作物的生长季节，其日照时数为1347-1868小时。

图2：塔里木河流域全年日照时数特征分布图

一般称大于等于某一临界温度值的日平均气温的总和为活动积温，常用的临界温度值有≥0℃，≥5℃，≥10℃和≥15℃，从其强度和作用时间两个方面表示温度对农作物生长发育的影响，是进行农业气候区划、合理配置农作物、作物田间管理的重要依据。对调查的数据分析发现，该流域各界限温度期间的日照时数随纬度和海拔的增加而减小，具体如表1所示。

表1：塔里木河流域主要站点日照时数(h)

地点经度纬度全年4-9月日平均气温≥0℃日平均气温≥10℃日平均气温≥15℃总量日平均值总量日平均值总量日平均值总量日平均值总量日平均值于田81.6336.8628707.815368.423678.218178.515058.6皮山78.2937.0627537.515108.222808.118278.415238.5民丰82.6337.0729718.115598.524098.519238.715948.7和田79.9437.1226947.415488.523607.818648.516468.5塔什库尔干75.2237.7628787.916989.320819.110829.757910.7莎车77.2538.4524296.613807.520297.316437.714097.8麦盖提77.6238.9529228.116819.223988.619339.216939.4喀什75.9839.4729808.1168210.225449.1215010192510.3乌恰75.1839.727327.516028.821908.516429.211009.5阿图什76.1239.7325717.115908.722007.918968.616818.9巴楚78.5939.7827877.616418.922878.318938.916799.1阿拉尔81.2840.5528627.815998.721768.517498.715308.8柯平79.0640.5524096.613477.420827.115507.613397.5阿克苏80.2941.1528717.817029.322808.519299.316929.5沙雅82.9141.2529328.116178.823218.618748.816248.9库尔勒86.0641.6831528.6184010.125579.420909.9185710.1库车82.9741.6829978.216709.123338.818679.215829.1轮台84.2541.7729318.116649.122908.718699.116089.1拜城81.8441.8231558.618059.923569.518909.815589.9阿合奇78.4241.9128467.815478.520798.415468.911209.4焉耆86.5542.0532148.8186810.224949.7192210.2171410.2

2. 太阳总辐射的分布

塔里木河流域年辐射总量为5200-6200MJ/m2，其中该流域北部山区的年辐射总量大概在5200-5800MJ/m2之间，塔里木盆地及其边缘区域的年辐射总量大概为5800-6200MJ/m2。总辐射量季节差异比较大，在冬季(12-2月)总辐射量的分布状况主要受地理纬度的影响，由南到北逐渐减少，均匀变化，变化范围为900-750MJ/m2左右；在春季(3-5月)太阳辐射量受风沙影响较大，尤其塔里木盆地西北缘及皮山一带，加上云量相对较多，总辐射量为1500-1600MJ/m2左右，该流域其他区域为1600-1800MJ/m2左右；夏季(6-8月)的日照时间全年最长，总辐射量占全年的35%左右，分布状况主要也是受风沙及云量的影响，但区域差别不大，种植区域的总辐射量为2000-2200MJ/m2左右；在秋季(9-11月)风沙及云量都较少，日照时间也缩短，所以太阳总辐射量减少且受地理纬度影响，由南到北在1450-1200MJ/m2均匀减少。

(二)热量资源丰富多样

1. 界限温度初、终日与积温

日平均气温稳定通过0℃初日，土壤化冻，持续的日数称为农耕期，这个时期的积温称为可利用积温，可以代表农业生产需要的热量资源。相反，日平均气温稳定通过0℃终日，土壤冻结，农耕结束。塔里木流域日平均气温≥0℃初日，由南到北，由盆地到山区推迟，其中和田一带最早，大概在2月中旬左右，持续日数280天左右，积温可以达到5173℃。阿合奇一带最晚，大概在3月中旬左右，持续日数235天左右，积温为3263℃。

日平均气温≥10℃是喜温作物开始播种及生长的温度，其持续期的长短和积温可以反映该期间的热量状况。塔里木河流域日平均气温≥10℃初、终日的分布和≥0℃的地理变化趋势一致，初日时间从3月中旬持续到该月下旬底，部分山区可以推迟到5月初，而山区终日时间在9月中旬就出现了，持续大概130天左右，其他地区终日大都出现在10月中上旬，一般可以持续200天左右。除部分山区外，≥10℃积温多为1943-4288℃，积温悬殊较大，具体如表2所示。

塔里木盆地纬度偏南，加上天山山脉的走向，冷空气部不易直接侵入，所以该流域热量资源丰富。通过上述分析，发现各界限温度的地理分布总体趋势为：由南到北，由盆地到山区初日提前，终日提前，积温减少，并且根据积温可以划分为暖温带、中温带和寒温带三种气候特征。

2. 无霜期

无霜期的长短也是鉴定一个地区热量资源的重要指标之一。塔里木盆地腹地、东部及东南部边缘，初霜来的早去的迟，无霜期较短，所以无霜期都在200天以内；塔里木盆地周边其他地带的无霜期均在200天以上，其中盆地的西南地带可以达到240天左右。另外，山区的无霜期更短。

表2：主要站点≥0℃与≥10℃的初、终日(d/月)及其积温(℃)

地点≥0℃初日≥0℃终日≥0℃积温(1)≥10℃初日≥10℃终日≥10℃积温(2)(1)与(2)之差于田23/221/11463316/35/104288345皮山21/221/11488019/38/1031331747民丰20/221/11490024/34/1028982002和田12/222/11517317/316/1029432230塔什库尔干16/321/1023616/516/913091052莎车22/222/11473617/319/1029131823麦盖提22/220/11462417/316/1031391485喀什22/222/11483617/319/1028132023乌恰28/29/1133231/46/1019431380阿图什28/221/11498618/321/1027702216巴楚20/210/11479917/325/1031381661阿拉尔23/26/11436119/38/1031801181柯平21/29/11444015/37/1029361504阿克苏22/29/11455917/316/1031141445沙雅22/28/11477018/315/1030361734库尔勒21/29/11501215/315/1035341478库车22/29/11446128/37/1031311330轮台22/28/11475520/318/1029921763拜城2/36/11386031/36/1028151045阿合奇13/36/11326331/323/920281235焉耆22/28/11409831/37/1028641234

3. 水分资源缺乏且分布不均匀

水分资源包括大气降水、冰雪融水、地表水及地下水。塔里木河流域多年平均天然径流量 398.3亿立方米(国外入境水量63亿立方米)，主要以冰川融雪补给为主，不重复地下水资源量为30.7亿立方米，流域水资源总量为429亿立方米[5]。该流域在远离海洋及高山环列的综合影响下，降水稀少，降水量地区分布差异较大。即，广大平原一般无降水径流发生，盆地中部存在大面积荒漠无流区；降水量总的分布趋势是北部多于南部，西部多于东部，山地多于平原，其中山地降水量为200-500mm左右，盆地边缘为50-80mm左右，东南缘为20-30mm左右，盆地中心为10mm 左右。全流域多年平均年降水量为116.8mm，受水汽条件和地理位置的影响，该流域各个地区及各个季节的降水量均有明显的差异，其全年特征分布图见图3。

根据季节降水量统计分析可以发现，降水以夏季最多，其次是春季，秋季最少，但细分之，各地略有差异。具体见表3。

图3：塔里木河流域全年降水量的特征分布图

表3：主要站点四季降水量(mm)及其占年降水量的百分比(%)

地点春(3-5月)夏(6-8月)秋(9-11月)冬(12-2月)降雨量百分比降雨量百分比降雨量百分比降雨量百分比降雨总量于田2.5535.9770.517.516145.4皮山19.74020.5412.147.114148.4民丰5.61336.5810.202.56144.8和田10.52327.1610.726.414144.7塔什库尔干31.63335.19616.71713.314256.7莎车12.52029.9484.3715.225161.9麦盖提29.34624.8691.937.312193.3喀什22.72136.73410.51039.236210.1乌恰105.132123.13851.41644.214423.8阿图什43.72942.12813.9952.835253.5巴楚17.52739.8620.916.210164.4阿拉尔9.11741.1791.220.82152.2柯平19.21779.9695.5510.99215.5阿克苏21.22844.5592.847.210176.7沙雅7.11728.9692.882.87142.6库尔勒2.3358.1826.194.36170.8库车14.22134.2519.7158.413166.5轮台11.32321.1448.7187.115148.2拜城15.11189.96718.11410.18233.2阿合奇64.224143.75330.11132.912370.9焉耆8.31826.3573.587.817145.9

二、塔里木河流域农业气候资源的利用对策

农业气候资源对整个农业生产的全过程都有影响，对农业气候资源利用的好坏，对塔里木河流域特色农业的发展起着重要作用。塔里木河流域光热资源比国内其他相近纬度地区丰富，而且光热匹配，无霜期长，积温有效性高，越冬条件也较好。但该流域降水稀少，秋季降温快，并有春旱存在，组合条件并末理想。因此，根据该流域气候资源分布特点，以及该流域主要农作物对气候资源的基本要求，来探讨塔里木河流域农业气候资源的合理利用对策。

(一)主要农作物对气候条件的要求

小麦、玉米、棉花、红枣、苹果，梨、核桃、石榴、葡萄、杏、哈密瓜等经济作物以其优良品质、稳定的产量、较高的收益，已经成为塔里木河流域的主要经济收入。其优良的品质主要源自于其相适宜的气候资源，这些优势经济作物对气候条件的基本要求如表4所示。

表4. 塔里木河流域主要农作物对气候条件的基本要求

农作物类型生物学零度(℃)生长期(d)积温(℃·d)能忍受的高温(℃)低温(℃)棉花早熟中熟晚熟长绒棉彩棉10170～1803300～3500180～2003500～3900≥200≥3900181～210≥3950145～153≥34004036～37出苗期12,苗期16,蕾期20,花铃期15小麦冬小麦春小麦5242～2972200～2300120～1351500～220035-24玉米早熟中熟晚熟1070～1001800～220085～1202100～250096～1502300～2800380红枣10180～2103300～380043-30苹果早熟中熟晚熟1065～872000～240090～1332400～3000137～168≥300030-32-40梨早熟中熟晚熟香梨1085～1102000～2900110～1352900～3800135～1683800～4500220～230≥340035-25-35-35-22葡萄极早熟早熟中熟晚熟极晚熟10≤1202100～2500120～1402500～2900140～1552900～3300155～1803300～3700≥180≥37000-16-22-260核桃10160～1803300～440038-30杏早熟中熟晚熟1075～851400～150085～1001500～1700≥100≥170040-25～-30石榴10180～1903500～410040-17

(二) 农业气候资源的合理利用对策

塔里木河流域西南部为干旱气候地区，包括和田地区除民丰以外的6个县市，图木舒克市，喀什地区除塔什库尔干以外的10个县市和克孜勒苏柯尔克孜自治州的阿图什市、阿克陶县。该区域早春温度回升快，日平均气温在2月下旬稳定通过0℃，在3月20日左右稳定通过10℃，≥0℃积温有3300～5200℃·d，≥10℃积温有2800～4300℃·d，无霜期210～240d，降水量144～254mm，冬季温度相对较高，1月份平均气温≥-6℃，极端最低气温近30年没有超过-26℃。从气候生态及地缘优势来看，本区域应该以小麦、玉米、棉花、杏、葡萄、核桃、石榴和哈密瓜为优势农产品来发展种植业。但是，本区域地处边疆，距离国内主要市场及海外市场路途遥远，并且农作物种植杂乱，难于批量生产及销售。因此，建议该区域在小麦、玉米等粮食作物自足的前提下，每个县市发展适合自己的一两个优势产业。例如：阿图什的热量在本区域相对较优，4～10月份的空气湿度相对较小，因此可以把需求热量较多，无霜期较长的木纳格葡萄发展成为当地的主要种植品种；皮山种植大籽甜石榴、伽师种植铁皮哈密瓜、喀什种植杏、喀什种植葡萄等等。另外，在我国葡萄制干地区有限的情况下，根据气候条件可以确定和田、巴楚、阿图什、麦盖提、莎车和伽师等地区是发展葡萄制干的较适宜地区。

塔里木河流域北部也为干旱气候地区，包括天山南麓阿克苏地区除拜城、乌什以外的7个县市、阿拉尔市和巴音郭楞蒙古自治州的库尔勒、轮台和尉犁3个县市。该区域早春温度回温相对缓慢，日平均气温在2月20日左右稳定通过0℃，在3月中下旬稳定通过10℃，≥0℃积温有4300～5100℃·d，≥10℃积温有2900～3600℃·d，无霜期195～220d，降水量150～200mm，冬季温度相对其他区域较低，1月份平均气温-7.6℃，最低的极端温度一般会≤-30℃。从气候生态及地缘优势来看，本区域应该以小麦、玉米、棉花、梨、杏、葡萄、苹果和红枣为优势农产品来发展种植业。在日平均气温15～27℃的范围内，香梨果实生长速度与气温呈正相关，日平均气温在24～26℃时，香梨果实纵横径增长速度达最大值，为0.45 mm/d左右，通过对库尔勒气象数据分析，在6月下旬至8月中旬该地区旬平均气温在24～27℃之间，因此建议库尔勒地区可以大量种植香梨，尉犁也满足香梨种植的气候条件，也可以大量种植；另外，根据地方气候特点和农作物对气候条件的基本要求，建议阿克苏、阿拉尔阿瓦提和沙雅可以大量种植长绒棉、冰糖心红富士苹果、葡萄和各种红枣，而阿克苏其他县市可以大量种植粮食作物、普通棉花及各种红枣；建议库车和轮台在大量种植小麦、玉米和棉花的情况下，可以发展油杏产业的发展。

塔里木河流域东南部是极干旱气候地区，包括和田地区的民丰县和巴音郭楞蒙古自治州的且末县和若羌县。该区域早春温度回温相对缓慢，日平均气温在2月下旬稳定通过0℃，在4月初稳定通过10℃，≥0℃积温有4300～4500℃·d，≥10℃积温有3800～4300℃·d，无霜期185～200d，降水量较少，空气干燥，1月份平均气温民丰为-6℃，且末和若羌分别为-7.6℃何-8℃，极端最低温度一般会≤-26℃。从气候生态及地缘优势来看，本区域应该以小麦、玉米、棉花、红枣和葡萄为优势农产品来发展种植业。根据地方气候特点和农作物对气候条件的基本要求，红枣因其耐旱，耐瘠薄，耐盐碱，该区域积温也能够满足要求，因此建议该区域可以发展红枣种植业；其中在且末县也可以大量种植小麦和玉米等粮食作物。

焉耆盆地是温和干旱气候地区，包括焉耆、和静、和硕和博湖4个县，是天山南坡的一个盆地，冬季寒冷，年最低气温可达到-30℃，日平均气温在3月初稳定通过0℃，在4月中旬稳定通过10℃，≥0℃积温有3800～4100℃·d，≥10℃积温有2800～3400℃·d，无霜期185～186d，降水量稀少，因此该区域应该选择较抗寒，花期晚的农作物进行种植。综合气候特点和农作物对气候条件的基本要求，建议种植小麦、玉米、葡萄和苹果，但在果树栽植上做到防冻安排。另外，其气候条件也适宜酿葡萄酒的产业发展。

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2016-04-09

塔里木大学校长基金青年创新资金项目“基于模糊数学的塔里木河流域农业气候资源评价研究”(TDZKQN201507)阶段性成果。

贾佳(1983-)，女，汉族，硕士，讲师。研究方向为数学及系统建模。康顺光(1983-)，男，汉族，硕士，讲师，通讯作者。