气候变暖对新疆核桃种植气候适宜性的影响*

普宗朝，张山清



气候变暖对新疆核桃种植气候适宜性的影响*

普宗朝1，张山清2**

（1． 新疆乌鲁木齐市气象局，乌鲁木齐 830002；2．新疆农业气象台，乌鲁木齐 830002）

基于新疆102个气象台站1961-2015年逐日平均气温、最低气温、最高气温资料，采用线性趋势分析、累积距平、t检验以及ArcGIS的空间插值技术，对影响新疆核桃种植的关键气候因子（≥10℃积温、最低气温≤−25℃日数、最高气温≥40℃日数、终霜冻日早于≥10℃初日天数）的时空变化特征进行分析的基础上，结合核桃种植气候适宜性区划指标，研究了气候变化对新疆核桃种植气候适宜性及其分布的影响。结果表明：新疆≥10℃积温的空间分布总体呈现“南疆多，北疆少；平原和盆地多，山区少”的格局，最低气温≤−25℃日数有“南疆少，北疆多；平原和盆地少，山区多”的特点，夏季最高气温≥40℃日数为“东部多，西部少；平原和盆地多，山区少”的特点；终霜冻日早于≥10℃初日的天数呈现“西部多，东部少；山区多，平原和盆地少”的格局。在上述气候要素空间分异的综合作用下，新疆核桃种植的气候适宜区主要在塔里木盆地西部平原；次适宜区在塔里木盆地大部和吐哈盆地南部；北疆大部，阿尔泰山、天山和昆仑山区以及吐哈盆地、塔里木盆地东部为核桃不适宜种植区。在气候变暖背景下，近55a新疆≥10℃积温、最高气温≥40℃日数和终霜冻日早于≥10℃初日的天数分别以64.7℃·d·10a−1、0.48d·10a−1、0.120d·10a−1的倾向率呈显著（P＜0.05）增多趋势，冬季日最低气温≤−25℃日数以−0.980d·10a−1的倾向率呈极显著（P＜0.001）减少趋势。上述各要素分别于1986年和1997年发生了突变，受其影响，1997年后较其之前，新疆核桃种植的气候适宜区和次适宜区明显扩大，而不适宜区明显减小，气候变暖对新疆核桃种植总体趋于有利。

气候变化；≥10℃积温；最低气温≤−25℃日数；最高气温≥40℃日数；霜冻；核桃种植；气候适宜性；新疆

政府间气候变化专门委员会（IPCC）第五次评估报告指出，过去130a（1880-2012年）全球气温升高了0.85℃，1951-2012年平均增温速率约为1880 年以来升温速率的两倍[1]。第三次气候变化国家评估报告指出，中国的陆地平均温度升高幅度大于全球平均，但其变化具有明显的区域性差异[2]，以气候变暖为主要特征的全球变化已成为不争的事实。气候变暖使中国大部分地区热量资源增多，农业气候带北移，作物生长季延长[3-4]，进而对农业种植制度、作物布局产生重要影响[5-6]，但同时，气候变化也导致许多地区高温热害、低温冷害、越冬冻害以及干旱、洪涝、霜冻等农业气象灾害呈多发、重发之势，对农业生产的不利影响趋于严重[7]。

中国是世界第一大核桃生产国[8]，光、热、水等气候条件是决定核桃适宜种植区、影响核桃产量和品质的主要环境因素[8-10]。春季日平均气温稳定≥10℃核桃树陆续进入发芽、展叶、开花和结实期，期间若出现最低气温≤0℃的霜冻，将对核桃生长发育和产量形成造成危害。核桃从发芽至果实成熟需≥10℃积温3300℃·d以上，若形成较好的生产能力则需3800～4500℃·d。核桃从受精到坚果成熟若出现最高气温超过38.0～40.0℃的高温，果实易被灼伤，致使核仁发育不良，空壳率高。冬季最低气温低于−25.0℃将对核桃树安全越冬造成威胁[9-10]。核桃一般要求全年日照时数不少于2000h、年降水量500～800mm才可满足其生长发育对光照和水分条件的需求[11-16]。近年来有关中国核桃种植气候适宜性的研究受到业内许多学者的关注，郭兆夏等[11-16]根据核桃生长发育对气候条件的要求，基于历史气候数据的多年平均值，分别就陕西、甘肃、河南、贵州、浙江、四川等部分核桃产区核桃种植气候适宜性开展了初步研究，但有关气候变化对各地核桃种植影响的研究目前还鲜有报道。

新疆位于中国西北边陲，地处欧亚大陆腹地，光照充足，年日照时数2500～3500h；热量丰富，平原地区大部≥10℃积温在3800℃·d以上；平原绿洲地带虽降水稀少，但山区较丰沛的降水和高山冰川、积雪融水形成的径流为农业灌溉提供了较稳定的水资源保障[9-10,17]，加之空气干燥，气温日较差大[17]，独特的气候和生态条件，使新疆许多地区适于核桃种植，且生产的核桃壳薄、仁香、品质上乘，享誉国内外[9-10]。进入21世纪以来，随着新疆“大力发展特色林果业”战略的贯彻实施，作为新疆特色林果重要组成部分的核桃种植业进入了快速发展时期，2015年全疆核桃种植面积达3.51677×105hm2，总产6.00844×108kg[18]，居全国首位，核桃已成为促进新疆农村经济社会发展、农民增收的支柱产业之一。但由于新疆地域辽阔，地形地貌复杂，气候类型多样，各地气候条件对核桃种植的适宜程度有很大差异。近年来，新疆部分地区出现了忽视气候条件的适宜性而盲目扩大种植面积，或种植区域不合理，导致核桃遭受越冬冻害、高温热害、霜冻危害等农业气象灾害的风险增加，产量低而不稳，品质下降，严重影响了核桃生产的经济、社会效益[9-10,19]。

有关新疆气候变化的研究表明，在全球变暖背景下，过去50多年新疆气候总体呈显著变暖趋势[20]，≥0℃积温增多[21]、无霜冻期延长[22]、冬季极端最低气温升高[23]。有学者就近50a新疆气候变化对农业的影响进行初步研究表明，气候变暖对新疆设施农业[24]以及棉花[25]、红枣[26]、哈密瓜[27]、酿酒葡萄[28]等部分特色农作物的种植总体趋于有利[29]，但有关气候变化对新疆核桃种植影响的研究目前尚未开展。本文拟在对1961-2015年影响新疆核桃生产的主要气候因素时空变化进行分析的基础上，根据核桃的生物学特性及其对气候条件的要求，结合核桃种植气候适宜性指标，就1961-2015年新疆气候变化对核桃种植气候适宜性的影响进行研究和分析，以期为适应气候变化，充分发挥新疆核桃种植有利的农业气候条件，规避不利气象灾害的影响，科学制定新疆核桃发展规划，促进核桃生产的持续稳定发展提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 资料来源

选用新疆自治区范围内102个资料序列较长的气象站1961-2015年逐日平均气温、最高气温和最低气温资料，以及各站地理坐标和新疆地理信息数据，研究分析气候变化对核桃种植气候适宜性的影响。研究区域和所选气象站点见图1。各站气象数据、地理坐标和新疆1:50000地理信息数据由新疆气象信息中心提供。

1.2 核桃种植气候适宜性指标的确定

前人研究结果表明，制约新疆核桃生产的气候因素主要是生长期的热量条件、越冬期低温、果实生长期高温以及核桃展叶、开花期的霜冻，而光照和自然降水对核桃基本无制约作用[8-10,19]。因此，确定≥10℃积温、最低气温≤−25℃日数、最高气温≥40℃日数以及终霜冻日早于≥10℃初日的天数作为新疆核桃种植气候适宜性判别因子，其等级划分标准见表1。由于上述各要素对核桃生长发育、产量形成的影响具有相互不可替代性，因此，确定核桃种植气候适宜性时以上四要素需同时必备，缺一不可。

图1 新疆气象站点分布

1.3 统计方法

（1）≥10℃积温

采用五日滑动平均法[30]确定各年份日平均气温稳定通过≥10℃的初日和终日，≥10℃初、终日间逐日平均气温之和为≥10℃活动积温，简称≥10℃积温。

（2）最低气温≤−25℃和最高气温≥40℃日数

最低气温≤−25℃的日数是核桃冬季休眠期间日最低气温≤−25℃的天数之和；最高气温≥40℃日数是核桃生长季日最高气温≥40℃的天数之和。

表1 新疆核桃种植气候适宜性指标及其等级划分标准

（3）终霜冻日早于≥10℃初日的日数

将春季最后一次出现最低气温≤0℃之日作为终霜冻日[17]，并将终霜冻日早于或晚于≥10℃初日的天数作为终霜冻对核桃树危害程度的判别指标。

1.4 变化趋势分析

分别用线性倾向率、累积距平以及t检验[30]对1961-2015年≥10℃积温、冬季最低气温≤−25℃日数、最高气温≥40℃日数、终霜冻日早于≥10℃初日天数的变化趋势、突变特征进行分析和检测。

1.5 栅格化数学模型

新疆地域辽阔，地形地貌复杂，地势高差悬殊，气候类型多样[17]，但气象站点稀疏且分布不均（图1），为提高各指标气候要素空间分布式模拟的精度，采用混合插值法（宏观地理因子的三维二次趋势面模拟与反距离加权残差订正相结合）对各指标气候要素进行500m×500m栅格点的空间插值模拟[20-22]，计算式为

式中，w为各气候要素的栅格点模拟值；w(l,j, h)为宏观地理因子影响的各气候要素的栅格点模拟值；e为局部小地形因子和随机因素对各气候要素的影响，即残差项；l为栅格点的平均经度（°）；j为栅格点的平均纬度（°）；h为栅格点的平均海拔高度（100m）；b0-b9为待定系数。

残差项e的栅格点插值模拟采用反距离加权法，具体的插值计算式为[20-22]

式中，e为气候要素残差项的栅格点模拟值；n为用于插值的气象站点的数目；ei为第i个气象站点气候要素的残差值；di为插值的栅格点与第i个气象站点之间的欧氏距离，k为距离的幂。

1.6 核桃种植气候适宜性分析

在ArcGIS10.2平台上将经过栅格化空间插值模拟的各指标气候要素图层，按照表1等级划分标准，对其进行分级并叠加处理，即可获得综合考虑各指标气候要素变化的新疆核桃种植气候适宜性区划图，并对其进行分区评述。

2 结果与分析

2.1 各气候指标的变化趋势和突变特征

2.1.1 ≥10℃积温

由图2可见，1961-2015年，新疆年≥10℃积温总体以64.7℃·d·10a−1的倾向率呈极显著（P<0.001）增多趋势（图2），55a来增多了355.6℃·d。累积距平和t检验表明（表2），近55a新疆≥10℃积温于1997年发生突变，突变后较突变前全疆平均≥10℃积温增多259.4℃·d。

2.1.2 冬季最低气温≤−25℃日数

由图3可见，1961-2015年，新疆冬季最低气温≤−25℃日数总体以−0.980d·10a−1的倾向率呈极显著（P＜0.001）减少趋势（图3），55a来减少了5.4d。累积距平和t检验表明（表2），近55a新疆日最低气温≤−25℃的日数于1986年发生了突变，突变后较突变前全疆平均日最低气温≤−25℃日数减少了3.4d。

图2 1961-2015年新疆102站平均≥10℃积温变化

图3 1961-2015年新疆日最低气温≤−25℃日数变化

表2 新疆核桃种植气候适宜性区划指标突变点t检验结果

注：n1、n2分别为检测点前后气候要素序列的样本数。*、**分别表示通过0.05、0.01水平的显著性检验。下同。

Note: n1and n2are the sample number before and after detected point.*is P＜0.05，**is P＜0.01. The same as below.

2.1.3 最高气温≥40℃日数

由图4可见，1961-2015年，新疆最高气温≥40℃日数总体以0.120d·10a−1的倾向率呈极显著（P＜0.01）增多趋势（图4），55a来增多了0.7d。累积距平和t检验表明（表2），近55a新疆最高气温≥40℃日数于1997年发生了突变，突变后较突变前全疆平均最高气温≥40℃日数增多了0.6d。

2.1.4 终霜冻日早于≥10℃初日的天数

由图5可见，1961-2015年，新疆终霜冻日早于≥10℃初日的天数总体以0.48d·10a−1的倾向率呈显著（P＜0.05）增多趋势（图5），55a来增多了2.6d。累积距平和t检验表明（表2），近55a新疆终霜冻日早于≥10℃初日的天数于1986年发生了突变，突变后较突变前全疆平均终霜冻日早于≥10℃初日的天数增多了2.4d。

图4 1961-2015年新疆最高气温≥40℃日数变化

图5 1961-2015年新疆终霜冻日早于≥10℃初日的天数变化

2.2 各气候指标的空间分布及其变化

2.2.1 ≥10℃积温

以1997年为时间节点，分别计算1997年前（1961-1996年）、后（1997-2015年）≥10℃积温平均态的空间分布，结果见图6。由图可见，新疆日平均气温稳定≥10℃积温的空间分布总体呈现“南疆多，北疆少；平原和盆地多，山区少”的特点。按照对核桃种植适宜程度划分的≥10℃积温的等级标准（表1），1997年前，≥10℃积温多于4500℃·d的区域仅在东疆的吐哈盆地腹地、南疆塔里木盆地东北部罗布泊地区有少量分布；塔里木盆地和吐哈盆地大部以及北疆准噶尔盆地西南缘局部为3800～4500℃·d；准噶尔盆地中南部，塔里木盆地和吐哈盆地周边山前倾斜平原3300～3800 ℃·d；北疆大部，阿尔泰山、天山和昆仑山区≥10℃积温少于3300℃·d （图6a）。1997年后较其之前，≥10℃积温多于4500℃·d的区域明显扩大，具体表现为，不仅在吐哈盆地有所扩大，而且在塔里木盆地该区域也明显向中西部高海拔地区扩展；3800～4500℃·d区域的海拔上限有所抬升，其中北疆抬升200～250m，南疆和东疆抬升100～200m，受其影响，北疆该区域明显东扩、北抬，面积扩大，南疆则因≥10℃积温多于4500℃·d区域扩大的“挤压”作用，该区域面积有所减小；南、北疆3300～3800℃·d的区域均不同程度地向高纬度、高海拔地区压缩，≥10℃积温不足3300℃·d的区域也向高海拔地区抬升并压缩，平均抬升100～200m（图6b）。

2.2.2 日最低气温≤−25℃的日数

以1997年为时间节点，分别计算其前（1961- 1996年）、后（1997-2015年）两段日最低气温≤−25℃日数平均态的空间分布，结果见图7。由图可见，新疆冬季日最低气温≤−25℃日数的空间分布呈现“南疆少，北疆多；平原和盆地少，山区多”的特点。按照对核桃种植适宜程度划分的日最低气温≤−25℃日数的等级标准（表1），1997年前，年最低气温≤−25℃日数少于0.3d的区域主要在塔里木盆地大部和吐鲁番盆地中心地带；0.3～3.0d的区域在吐哈盆地大部及塔里木盆地周边低山丘陵地带；北疆及阿尔泰山、天山和昆仑山区在3.0d以上（图7a）。

1997年后较其之前，南疆日最低气温≤−25℃日数少于0.3d的区域有所增大，0.3～3.0d的区域向高海拔抬升；与此同时，伊犁河谷平原地带也被0.3～3.0d所覆盖；南、北疆最低气温≤−25℃日数多于3.0d的区域均不同程度地向高海拔抬升并压缩，平均抬升150～200m（图7b）。

2.2.3 最高气温≥40℃日数

以1997年为时间节点，其前、后两段日最高气温≥40℃日数平均态的空间分布如图8。由图可见，新疆核桃生长季最高气温≥40℃日数的空间分布总体呈现“东部多，西部少；平原和盆地多，山区少”的特点。以对核桃果实生长影响程度分级（表1）的夏季最高气温≥40℃日数的分布情况来看，1997年前，最高气温≥40℃日数10d以上的区域仅在于吐哈盆地腹地和塔里木盆地东北部罗布泊地区有少量分布；3～10d的区域主要在塔里木盆地东部、吐哈盆地大部，另在准噶尔盆地西南缘、北疆沿天山东部平原地带也有少量存在；全疆其余地区均在3d以下（图8a）。

图6 1997年前（a）、后（b）新疆≥10℃积温空间分布

图7 1997年前（a）、后（b）新疆日最低气温≤−25℃日数的空间分布

图8 1997年前（a）、后（b）新疆夏季最高气温≥40℃日数的空间分布

1997年后较其之前，吐哈盆地和塔里木盆地东部罗布泊地区最高气温≥40℃日数10d以上的区域均有所扩大，另在哈密地区北部淖毛湖荒漠戈壁地带也有少量出现；3～10d的区域在南疆塔里木盆地东部和东疆吐哈盆地明显扩大，但北疆地区变化不明显；3d以下的区域在南疆明显缩小，北疆变化不大（图8b）。

2.2.4 终霜冻日早于≥10℃初日的天数

1997年前、后两段终霜冻日早于≥10℃初日天数平均态的空间分布结果见图9。由图可见，新疆终霜冻日早于≥10℃初日天数的空间分布总体呈现“西部多，东部少；山区多，平原和盆地少”的特点。1997年前，吐哈盆地大部、南疆东部等地多年平均终霜冻日多出现在≥10℃的初日之后（终霜冻日早于≥10℃初日的日数≤0），常对正处于展叶、开花期的核桃树造成冻害；南、北疆平原地区大部以及伊犁河谷虽多年平均终霜冻日多出现在≥10℃的初日之前，但提前日数一般只有0～8d，部分年份终霜冻还会出现在≥10℃的初日之后，仍会对核桃树造成一定霜冻危害；南疆西部平原地带多年平均终霜冻日多出现在≥10℃初日之前8d以上，核桃树极少遭受春季终霜冻危害。另外，天山、昆仑山区多年平均终霜冻日也多出现在≥10℃初日之前8d以上，但由于这些区域多为牧区，不能种植核桃（图9a）。

1997年后较其之前，多年平均终霜冻日出现在≥10℃的初日之后的区域明显减小，其主体仅在哈密地区东南部的平原地带有所出现；终霜冻日出现在≥10℃初日之前0～8d的区域北疆变化不大，南疆则明显向东部退缩；终霜冻日出现在≥10℃初日之前8d以上的区域北疆变化仍然不大，南疆则明显向东部扩张（图9b）。

2.3 核桃种植气候适宜性的变化及其分区评述

2.3.1 适宜种植区

在ArcGIS10.2平台上分别将1997年前、后新疆≥10℃积温、冬季最低气温≤−25℃日数、最高气温≥40℃日数、终霜冻日早于≥10℃初日天数的栅格数据按照表1的等级划分标准对其进行分级，并将分级后的各要素图层进行叠加处理，获得综合考虑各指标气候要素变化的新疆核桃种植气候适宜性区划图（图10）。由图10可见，1997年前新疆核桃适宜种植区主要在南疆的喀什地区大部、和田地区西部以及阿克苏地区西南部平原地带（图10a），其海拔上限自北向南在1100-1400m范围，面积7.2256×104km2，占新疆总面积的4.3%。1997年后较其之前，核桃适宜种植区总体向高纬度和高海拔区域转移，其主体转移至阿克苏地区平原大部以及和田地区西北部，另在塔里木盆地西南缘海拔1200-1500m的山前倾斜平原地带也呈带状分布出现，面积增至1.26044×105km2，较1997年前增大了5.3788×105km2，占比增大3.3个百分点（表3）。

核桃适宜种植区气候温和，多年平均年≥10℃积温3800～4500℃·d，热量条件能够满足核桃生长发育和优质高产的需要；冬季日最低气温≤−25℃日数在0.3d以下，核桃树遭受越冬冻害的风险低；夏季最高气温≥40℃日数不足3d，高温热害较轻；终霜冻日多出现在≥10℃初日之前8d以上，核桃树展叶、开花期遭受霜冻危害的几率很低，加之该区域光照充足，气温日较差大，灌溉条件有保障，因此，是新疆核桃种植最理想的发展区域。

1997年后较其之前南疆核桃适宜种植区向高纬度和高海拔区域转移的成因主要是，受气候变暖的影响，≥10℃积温增多，利于核桃优质高产的≥10℃积温3800～4500℃·d的区域普遍向高纬度和高海拔转移之故。

2.3.2 次适宜种植区

1997年前新疆核桃次适宜种植区主要在南疆的塔里木盆地中西部，另在东疆的吐鲁番盆地南部也有少量分布（图10a），面积287357×105km2，占新疆总面积的17.3%。1997年后较其之前核桃次适宜种植区明显扩大（图10b），其中，在塔里木盆地明显向东扩展，在吐哈盆地南部该区域也有所扩大。另外，北疆伊犁河谷平原地带、塔额盆地以及准噶尔盆地西南缘等地的零星区域也成为核桃次适宜种植区，其面积增至4.21433×105km2，较1997年前增大了1.34076×105km2，占比增加8.0个百分点（表3）。

次适宜种植区气候条件对核桃种植的适宜程度总体逊于适宜区，但各地制约其种植气候适宜性的因素不同，塔里木盆地中部平原主要是核桃展叶、开花期遭受霜冻危害的几率高于适宜种植区，塔里木盆地东部、吐哈盆地南部是由于夏季最高气温≥40℃的日数以及≥10℃积温值超过了适宜范围，对核桃优质高产具有一定不利影响，而塔里木盆地北部和西部的低山、丘陵地带以及北疆的次适宜种植区则是由于≥10℃积温只有3300～3800℃·d，热量条件稍显不足，且冬季气温较低，日最低气温≤−25℃日数在0.3～3.0d，越冬期遭受冻害的风险高于适宜区。

图9 1997年前（a）、后（b）终霜冻日早于≥10℃初日天数的空间分布

图10 1997年前后核桃种植气候适宜性区划结果

表3 图10中各项面积的统计结果和比较

1997年后较其之前，核桃次适宜种植区明显扩大的成因主要是，第一，受气候变暖的影响，原先海拔较高的低山、丘陵地带因热量不足而不能种植核桃的区域成为核桃次适宜种植区；第二，终霜冻日早于≥10℃初日的天数普遍增多，东疆和南疆东部地区终霜冻日出现在≥10℃初日之后的区域明显减小，核桃树遭受春季终霜冻危害的几率降低，核桃次适宜种植区扩大。

2.3.3 不适宜种植区

北疆大部以及阿尔泰山、天山和昆仑山区冬季严寒，日最低气温≤−25℃的日数多在3d以上，核桃树难以安全越冬，且上述地区除准噶尔盆地中南部以外的绝大部分区域≥10℃积温不足3300℃·d，难以满足核桃生长发育和产量形成对热量条件的基本需求，因此是核桃的不适宜种植区。另外，吐哈盆地及塔里木盆地东部因夏季气候炎热，≥10℃积温在4500℃·d以上，最高气温≥40℃日数在10d以上，且多年平均终霜冻日在≥10℃初日之后，核桃树展叶、开花期遭受终霜冻危害的几率高，因此也不适宜核桃种植（图10）。1997年前新疆核桃不适宜种植区面积为1.305287×106km2，占新疆总面积的78.4%，1997年后降至1.117423×106km2，面积缩小1.87864×105km2，占比缩小11.3个百分点（表3）。

1997年后较其之前新疆核桃不适宜种植区缩小的原因，一是，气候变暖使塔里木盆地和吐哈盆地周边山前倾斜平原及部分低山丘陵地带的核桃次适宜种植区向高海拔、高纬度方向抬升、扩大，不适宜种植区被压缩；二是，吐哈盆地以及塔里木盆地东部春季终霜冻日出现在≥10℃初日之后的区域明显减小，核桃树遭受终霜冻危害的几率降低，核桃次适宜种植区扩大，不适宜区减小。

3 结论与讨论

（1）影响新疆核桃种植的主要气候因素具有明显的区域性差异，≥10℃积温的空间分布总体呈现南疆多，北疆少；平原和盆地多，山区少的特点，最低气温≤−25℃日数的空间分布呈现南疆少，北疆多；平原和盆地少，山区多的格局，夏季最高气温≥40℃日数的空间分布呈现东部多，西部少；平原和盆地多，山区少的特点，终霜冻日早于≥10℃初日天数的空间分布总体呈现西部多，东部少；山区多，平原和盆地少的特点。在上述各气候要素空间分异的综合作用下，新疆核桃种植的气候适宜区主要在塔里木盆地西部和西南部平原地带；塔里木盆地大部和吐哈盆地南部为核桃种植的气候次适宜区；北疆大部，阿尔泰山、天山和昆仑山区以及吐哈盆地大部、塔里木盆地东部的部分区域为核桃不适宜种植区。在气候变暖背景下，近55a，新疆≥10℃积温、最高气温≥40℃日数和终霜冻日早于≥10℃初日的天数呈显著（P＜0.05）增多趋势，冬季日最低气温≤−25℃日数呈极显著（P＜0.001）减少趋势，且上述各要素分别于1986年和1997年发生突变。受其影响，1997年后较其之前，新疆核桃种植气候适宜区和次适宜区明显扩大，不适宜区明显减小。

（2）据文献[31]，20世纪80年代以前新疆核桃种植规模很小，1992年全疆种植面积仅1.0×104hm2，总产5.0×103t，且仅分布在南疆塔里木盆地西南部的和田、喀什两地区。近20多年新疆核桃发展迅猛，至2015年种植面积已达3.51677×105hm2，总产6.00844×108kg[18]，较1992年分别提高了31.7倍和120.2倍，且全疆核桃种植面积的92.4%和总产的95.9%集中在南疆西部的阿克苏、和田、喀什三地区，其中阿克苏地区发展尤为迅速，2015年种植面积达1.09704×105hm2，居全疆各地区首位。对照上述核桃种植的分布区域及其变化可以初步得出如下结论：第一，本研究关于新疆核桃种植气候适宜性的研究结果与核桃种植的实际情况基本相符；第二，目前，新疆核桃大多种植在气候适宜的阿克苏、和田、喀什三地区，但在次适宜区仍有一定规模的种植；第三，适宜的气候是作物种植的基本条件[17]，近20多年新疆核桃种植发展迅速除得益于国家政策、市场经济的发展以及核桃栽培管理技术的进步[31]外，气候变暖使核桃适宜种植区扩大应是其先决因素。

（3）近55a气候变暖对新疆核桃种植虽总体有利，但各地有明显的区域性差异。例如，作为核桃种植气候次适宜区的巴音郭楞蒙古自治州以及伊犁河谷等地，近年来核桃种植也呈快速发展之势[31]，但受气候变化的影响，近年冬季低温、春季霜冻等异常灾害性天气、气候事件频发，使核桃遭受越冬冻害、霜冻危害的风险增大[9,19]；另外，气候变暖使夏季炎热的吐哈盆地以及塔里木盆地东部核桃果实主要生长期气温进一步升高并超出其生长发育的适宜范围，对核桃优质高产造成不利影响等。因此，须根据新疆气候变化及其对核桃种植影响的区域性特点，科学调整核桃发展规划和种植布局。可利用气候变暖使阿克苏、和田、喀什等地核桃种植气候适宜区扩大的有利条件，增大上述地区核桃种植的规模，充分发挥其气候资源优势和核桃种植的规模效应，提高核桃生产的经济、社会效益；同时，适当控制次适宜区核桃的发展速率和种植规模，降低各种气象灾害对核桃生产的不利影响。

需要指出的是，在实际生产中，核桃种植区域的确定不仅受以热量条件为主的气候因素的影响，同时还与市场状况、种植技术、土壤和灌溉条件等因素密不可分[26-28]，因此，在本研究基础上，统筹考虑自然、社会和经济因素的综合影响，制定更加符合新疆实际的核桃种植区划和发展规划，是今后新疆核桃种植业发展的主要研究工作。

[1]IPCC.Climate Change 2013:the physical sciencebasis: contributionof working group I to the fifth assessmentreport of the intergovernmental panel on climate change[R]. Cambridge, United Kingdom and New York,NY,USA: Cambridge University Press,2013:1535.

[2]《第三次气候变化国家评估报告》编写委员会.第三次气候变化国家评估报告[M].北京:科学出版社,2015. Compilation Committee of the Third National Assessment Report on Climate Change.The third national assessmentreport on climate change[M].Beijing:Science Press,2015.

[3]胡琦,潘学标,邵长秀,等.1961-2010年中国农业热量资源分布和变化特征[J].中国农业气象,2014,35(2):119-127. Hu Q,Pan X B,Shao C X,et al.Distribution and variation of China agricultural heat resources in 1961-2010[J].Chinese Journal of Agrometeorology,2014,35(2):119-127.(in Chinese)

[4]曹萌萌,李俏,张立友,等.黑龙江省积温时空变化及积温带的重新划分[J].中国农业气象,2014,35(5):492-496. Cao M M,Li Q,Zhang L Y,et al.Accumulated temperature variation and accumulated temperature rezone in Heilongjiang province [J].Chinese Journal of Agrometeorology,2014, 35(5):492-496.(in Chinese)

[5]杨晓光,刘志娟,陈阜.全球气候变暖对中国种植制度可能影响Ⅰ.气候变暖对中国种植制度北界和粮食产量可能影响的分析[J].中国农业科学,2010,43(2):329-336. Yang X G,Liu Z J,Chen F.The possible effects of global warming on cropping systems in China Ⅰ.The possible effects of climate warming on northern limits of cropping systems and crop yields in China[J].Scientia Agricultura Sinica,2010,43(2):329-336.(in Chinese)

[6]李祎君,王春乙.气候变化对我国农作物种植结构的影响[J].气候变化研究进展,2010,6(2):123-129. Li Y J,Wang C Y.Impacts of climate change on crop planting structure in China[J].Advances in Climate Change Research, 2010,6(2):123-129.(in Chinese)

[7]周广胜.气候变化对中国农业生产影响研究展望[J].气象与环境科学,2015,38(1):80-94. Zhou G S.Research prospect on impact of climate change on agricultural production in China[J].Meteorological and Environmental Sciences,2015,38(1):80-94.(in Chinese)

[8]党转转,马惠兰.中国核桃国内市场消费特征及潜力预测[J].北方园艺,2015,(18):211-215. Dang Z Z,Ma H L.Consumption characteristics and potential prediction of Chinese walnuts in domestic market[J].Northern Horticulture,2015,(18):211-215.(in Chinese)

[9]王健,徐德源,高永彦,等.新疆优势瓜果与气候[M].北京:气象出版社,2006:101-109 . Wang J, Xu D Y, Gao Y Y,et al.Xinjiang melon,fruits and climate[M]. Beijing:China Meteorological Press,2006:88-100. (in Chinese)

[10]王健,邱宗旭,韩勇.核桃生长与气候[J].新疆气象,2002, 25(5):43-45. Wang J,Qiu Z X,Han Y.Walnut growth and climate[J]. Bimonthly of Xinjiang Meteorology,2002,25(5): 43-45.(in Chinese)

[11]郭兆夏,梁轶,王景红,等.GIS技术支持下的陕西核桃精细化气候适宜性区划[J].干旱地区农业研究,2015,33(1): 194-198. Guo Z X, Liang Y,Wang J H,et al.Climate regionalization for walnut plant in Shaanxi province based on GIS[J]. Agricultural Research in the Arid Areas,2015,33(1):194- 198.(in Chinese)

[12]贺春燕.甘肃省核桃气候适宜性分区评价与种植区划[J].甘肃农业大学学报,2007,42(4):77-81. He C Y.Adaptability assessment of regional climatic condition for juglans region in Gansu province and planting division[J].Journal of Gansu Agricultural University, 2007,42 (4):77-81.(in Chinese)

[13]魏玉君,李高阳.河南省核桃栽培区划[J].河南林业科技,2015,35(3):21-23. Wei Y J,Li G Y.Division of walnut cultivation in Henan[J]. Journal of Henan Forestry Science and Technology,2015,35 (3):21-23.(in Chinese)

[14]熊华,于飞,刘济明,等.贵州省核桃种植的生态适宜性区划[J].贵州农业科学,2016,44(5):106-108. Xiong H,Yu F,Liu J M,et al.Ecological suitability zoning of walnut cultivation in Guizhou[J].Guizhou Agricultural Sciences,2016,44(5):106-108.(in Chinese)

[15]金志凤,赵宏波,李波,等.基于GIS的浙江山核桃栽植综合区划[J].浙江农林大学学报,201l,28(2):256-261.Jin Z F,Zhao H B,Li B,et al.Optimum areas for pecan planting in Zhejiang provincebased on GIS[J].Journal ofZhejiang University of agriculture and Forestry,201l,28(2):256-261.(in Chinese)

[16]韩华柏,罗成荣,朱益川,等.四川核桃栽培适宜性区划研究[J].西部林业科学,2012,41(3):1-7.Han H B,Luo C R,Zhu Y C,et al.Planting regionalization and ecological adaptability of walnut in Sichuan province[J].Journal of West China Forestry Science,2012,41(3):1-7.(in Chinese)

[17]徐德源.新疆农业气候资源及区划[M].北京:气象出版社,1989:1-62.Xu D Y.Xinjiang agricultural climate resources and divisions[M]. Beijing:Meteorological Press,1989:1-62.(in Chinese)

[18]新疆维吾尔自治区统计局.新疆统计年鉴(2016年)[M].北京:中国统计出版社,2016:372-373. Xinjiang Uygur Autonomous Region Statistics Bureau. Statistical yearbook of Xinjiang in 2016[M].Beijing:China Statistics Press,2016:372-373.(in Chinese)

[19]吉春容,邹陈,陈丛敏,等.新疆特色林果冻害研究概述[J].沙漠与绿洲气象,2011,5(4):1-4. Ji C R,Zou C,Chen C M,et al.Review on frozen injury of fruit trees in Xinjiang[J].Desert and Oasis Meteorology, 2011,5(4):1-4.(in Chinese)

[20]李景林,张山清,普宗朝,等.近50a新疆气温精细化时空变化分析[J].干旱区地理,2013,36(2):228-237. Li J L,Zhang S Q,Pu Z C,et al.Spatial-temporal variation of seasonal and annual air temperature in Xinjiang during 1961-2010[J].Arid Land Geography,2013,36(2):228-237.(in Chinese)

[21]普宗朝,张山清,李景林,等.近50a新疆≥0℃持续日数和积温时空变化[J].干旱区研究,2013,30(5):781-788. Pu Z C,Zhang S Q,Li J L,et al.Spatiotemporal change of duration and accumulated temperature of temperature ≥ 0℃ in Xinjiang in recent 50 years[J].Arid Zone Research, 2013,30(5):781-788.(in Chinese)

[22]张山清,普宗朝,李景林,等.气候变暖背景下新疆无霜冻期时空变化分析[J].资源科学,2013,35(9):1908-1916. Zhang S Q,Pu Z C,Li J L,et al.The impact of global warming on frost-free periodsfrom 1961 to 2010 in Xinjiang[J]. Resources Science,2013,35(9):1908-1916.(in Chinese)

[23]普宗朝,张山清,李景林,等.1961-2010年新疆不同保证率极端最低气温变化分析[J].中国农业气象,2014,35(1):10-16. Pu Z C,Zhang S Q,Li J L,et al.Analysis of different guarantee rate extreme minimum temperature variation in Xinjiang during 1961-2010[J].Chinese Journal of Agromete- orology, 2014, 35(1):10-16.(in Chinese)

[24]张山清,普宗朝,李景林,等.气候变暖背景下南疆棉花种植区划的变化[J].中国农业气象,2015,36(5):594-601. Zhang S Q,Pu Z C,Li J L,et al.Cotton-planting zoning change in southern Xinjiang under the background of global warming[J].Chinese Journal of Agrometeorology,2015,36 (5):594-601.(in Chinese)

[25]张山清,普宗朝,李新建,等.气候变化对天山北坡经济带设施农业气候适宜性的影响[J].中国农业气象,2016,37(5): 495-504. Zhang S Q,Pu Z C,Li X J,et al.Impact of climate change on facility agriculture climatic suitability in economic belt on north slope of Tianshan mountains in Xinjiang[J].Chinese Journal of Agrometeorology,2016,37(5):495-504.(in Chinese).

[26]张山清,普宗朝,李景林,等.气候变化对新疆红枣种植气候区划的影响[J].中国生态农业学报,2014,22(6):713-721. Zhang S Q,Pu Z C,Li J L,et al.Impact of climate change on the division of jujube planting zones in Xinjiang[J].Chinese Journal of Eco-Agriculture,Jun.2014,22(6):713-721.(in Chinese)

[27]普宗朝,张山清,吉春容,等.气候变化对新疆哈蜜瓜种植气候区划的影响[J].气候变化研究进展,2015,11(2):115-122.Pu Z C,Zhang S Q,Ji C R,et al.Impacts of climate change on melon-planting zoning in Xinjiang in 1961-2013[J]. Advances in Climate Change Research,2015,11(2):115- 122.(in Chinese)

[28]张山清,普宗朝,李景林,等.气候变化对新疆酿酒葡萄种植气候区划的影响[J].中国农业资源与区划,2016,37(9): 125-134. Zhang S Q,Pu Z C,Li J L,et al.Impact ofclimate change onwinegrape-planting climatic division in Xinjiang[J]. Chinese Journal of Agricultural Resources and Regional Planning,2016,37(9):125-134.(in Chinese)

[29]刘敬强,瓦哈甫·哈力克,哈斯穆·阿比孜,等.新疆特色林果业种植对气候变化的响应[J].地理学报,2013,68(5):708-720.Liu J Q,Wahap H L K,Hasm A B Z,et al. Responses of characteristic horticulture plant to climate change of Xinjiang[J]. Acta Geographica Sinica,2013,68(5):708-720. (in Chinese)

[30]魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].北京:气象出版社,2007:40-67. Wei F Y.Modern technology of climate statistical diagnosis and prediction[M].Beijing:China Meteorological Press,2007: 40-67.(in Chinese)

[31]任欢.新疆核桃生产发展优势及竞争力研究[D].乌鲁木齐:新疆农业大学,2015:1-16. Ren H.Study on the development of production advantage and competitiveness in Xinjiang walnut[D].Urumqi:Xinjiang Agricultural University,2015:1-16.(in Chinese)

Impact of Climate Change on Walnut-Planting Climatic Suitability in Xinjiang

PU Zong-chao1，ZHANG Shan-qing2

（1．Urumqi Meteorological Bureau of Xinjiang, Urumqi 830002,China; 2．Xinjiang Agro-meteorological Observatory, Urumqi 830002）

Based on the data of daily mean temperature, maximum temperature and minimum temperaturefrom 102 meteorological stations in Xinjiangduring 1961-2015, the fundamental spatial-temporal change characteristic of keyclimatic factorsaffecting walnut planting, such as ≥10℃ accumulated temperature(∑Tmen≥10℃), days of minimum temperature was lower than −25℃ (DTmin≤−25℃), days of the daily maximum temperature was over 40℃(DTmax≥40℃) andthe days which was the last frost date earlier than the first date of daily mean temperature≥10℃(DFTmen≥10℃−LF), were analyzed by using the methods of linear regression, accumulative anomaly, T-test and mixed spatial interpolation technology based on ArcGIS. And the effect of above climatic factors change on walnut-planting climatic suitability, andthe distributed areas of suitable, sub-suitable and unsuitable to walnut-planting were studied by combining with the climatic suitability zoning index of walnut planting. The main results showed thatspatial distribution of aboveclimatic factors had very obvious difference from place to place in Xinjiang, generally, ∑Tmen≥10℃were more in south than in north, in plain and basin than in mountain regions.DTmin≤−25℃were more in north and mountain regions than in south, plain and basin.DTmax≥40℃were more in east, plain and basin than in west and mountain regions.DFTmen≥10℃−LFwere more in west and mountain regionsthanin east, plain and basin. Under the comprehensive influence of above climatic factors, the climate suitable areas for walnut planting were mainly in the west of Tarim basin, sub-suitable areas were in most of Tarim basin and the south of Tuha basin. Most of the northern Xinjiang, Altai mountain, Tianshan mountain and Kunlun mountain, and the Tuha basin, eastern part of the Tarim basin were not suitable for walnut-planting. In the background of global warming, ∑Tmen≥10℃, DTmax≥40℃andDFTmen≥10℃−LFhad been significantly（P＜0.05）increased with the rate of 64.7℃·d·10y−1，0.48d·10y−1and 0.120d·10y−1, respectively, DTmin≤−25℃presented significantly（P＜0.001）decreasing trend with the rate of −0.980d·10y−1, and above climatic factors had mutation in 1986 or 1997respectively, climate warming was obvious in recent 55 years in Xinjiang. By the affected of climate warming, the suitable areas and sub-suitable areas for walnut-planting were increased, but unsuitable areas were decreased after 1997 than before in Xinjiang region, generally, climate warming was beneficial to walnut planting in Xinjiang during 1961-2015.

Climate change;≥10℃accumulated temperature; Days of minimum temperature is lower than −25℃; Days of maximum temperature is over than 40℃; Days of last frost date earlier than the first date of daily mean temperature≥10℃; Walnut-planting; Climatic suitability; Xinjiang region

10.3969/j.issn.1000-6362.2018.04.006

普宗朝,张山清.气候变暖对新疆核桃种植气候适宜性的影响[J].中国农业气象,2018,39(4):267-279

2017-08-07

。E-mail: zhangshanqing-66@163.com

国家自然科学基金（41375122）；中央级公益性科研院所基本科研业务费（IDM201201）；科技部农业科技成果转化资金（2013GB24160633）；新疆气象局科研项目（MS201512）

普宗朝（1965-），高级工程师，从事气候变化与农业气象研究。E-mail: puzongchao@163.com