托克托县春玉米生长季水热资源变化特征分析

杨倩

摘    要：全球气候变化将导致农作物的产业结构发生变化，一些灾害性天气将对农业种植产生不利影响，利用1980—2019年托克托县的日平均气温、日降水量数据对该地区的水热资源进行研究分析，为托克托县合理调整农业种植布局和优化利用农业气候资源提供科学的依据。研究表明，托克托县稳定通过10 ℃的持续日数在142～193 d，稳定通过10 ℃的活动积温平均值为3 227.5 ℃·d，总体呈现上升趋势。春玉米生长季7月的活动积温和有效积温的平均值均大于其他各月，其值分别为734.2 ℃·d和424.2 ℃·d。1980—2019年生长季的降水平均值为281.6 mm，气候倾向率为7.3 mm/10 a。近40年间只有5月存在3次特旱天气现象，且都发生在20世纪80年代，其余各月都无特旱天气发生，7、8月无旱占比较大，分别占总数的35%和33%，5月发生重旱次数较多，且呈现增多的趋势。

关键词：托克托县;春玉米;水热资源;变化特征

文章编号： 1005-2690（2020）21-0006-02       中图分类号： S513       文献标志码： B

在全球气候变暖的大背景下，不同区域内的年平均气温均呈现出逐年增加的趋势，极端天气气候事件出现频率和为害强度不断加重，为此应全面掌握气候变化规律，科学合理利用气候资源，这对促进农业发展和保证粮食产量方面意义重大。越来越多的研究结果表明，气候变暖会进一步加剧生态环境恶化，其涉及农业生产、生态环境、水资源等不同方面。農业生产过程对气候条件有较大的依赖性，气候变化会对农作物布局和结构等产生影响，极端灾害性天气将对农牧业产生重大的影响。

托克托县隶属于内蒙古自治区呼和浩特市，位于黄河中上游分界处北岸的土默川平原上。地势为东南高、西北和西南低，属于温带大陆性气候，四季分明，日照时间充足，为农作物种植提供了有利条件。春玉米作为当地的主要农作物，对托克托县春玉米生长季的水热资源的变化特征进行研究分析，对当地的春玉米种植结构的调整以及充分利用气候资源具有十分重要的意义。

1   研究资料和方法

1.1   研究资料

主要利用托克托县1980—2019年40年的日平均气温、日降水量数据对托克托县春玉米生长季水热资源变化特征进行分析研究，定义玉米的生长季为每年5—9月。

1.2   研究方法

1.2.1   气候倾向率

某个气象要素随时间变化，用一次线性方程y（t）=a0+a1t定量描述，式中a1×10则为气候倾向率，方程中系数a1可以采用最小二乘法计算。当a1>0则表示气象要素随时间呈现增加的趋势;当a1<0，则表示气象要素随时间呈现减少的趋势[1]。

1.2.2   起止日期、活动积温及持续时间

春玉米采用平均气温10 ℃作为界限温度，利用五日滑动平均法[2]得出稳定通过10 ℃积温的起始时间和终止时间、持续时间、活动积温以及有效积温。当春季第1次出现高于10 ℃之日起，依次计算出之后每连续5 d的滑动平均气温值，直到找到第1个5 d滑动平均气温超过10 ℃的时间段，并挑选这段时间日平均气温第1个大于10 ℃的那天即为稳定通过10 ℃的起始时间;而秋季则是挑选最先出现日平均气温低于10 ℃那天起，往前推4 d并依次计算连续5 d的滑动平均气温值，直到找到第1个5 d滑动平均气温低于10 ℃那段时间，并挑选这段时间第1个小于10 ℃的那天即为稳定通过10 ℃的终止日期;起始日到终止日的时间段即为稳定通过10 ℃的持续时间;起始日与终止日之间的各个≥10 ℃的平均气温的和即为活动积温;有效积温就是稳定通过10 ℃持续日数之间各个日平均气温减去每天界限温度值的累加和，即为春玉米实际能够利用的热资源。

1.2.3   相对湿润度指数

相对湿润度指数是体现某时段降水量与蒸发量之间平衡的指标之一，反映了作物生长季水分平衡特征，可以用于作物生长季月以上尺度的干旱指标的检测和评估[3]。

其计算方法为：

式中：P为某时段降水量，单位为毫米（mm）;PET为某时段潜在蒸散量，单位为毫米（mm），PET由Thornthwaite 公式计算。相对湿润度干旱等级划分见GB/T 20481—2017《气象干旱等级》中表2：相对湿度度干旱等级划分表。

2   托克托县水热资源分析

2.1   热量资源

利用托克托县1980—2019年的逐日平均气温计算稳定通过10 ℃的热量变化特征，如图1所示。

托克托县稳定通过10 ℃的开始时间在4月中下旬或5月上旬，只有2006年和2008年的开始时间是5月中旬;而结束时间大多分布在9月下旬以及10月上中旬。稳定通过10 ℃的持续日数在142～193 d，有明显的上升趋势，气候倾向率为3.1 d/10 a。从1980—2018年40年稳定通过10 ℃的活动积温平均值为3 227.5 ℃·d，总体呈现上升趋势，1995年以后稳定通过10 ℃的活动积温增加较明显，并以80.4 ℃·d/10 a的速率增加。其最大活动积温值出现在1998年为3 709.1 ℃·d，持续时间为193 d，开始时间为1998年4月3日，结束时间是1998年10月13日;最小活动积温值出现在1995年为2 831.6 ℃·d，持续时间为142 d，开始时间1995年5月4日，结束时间1995年9月22日。有效积温40年平均值为1 559.5 ℃·d，有效积温的范围为1 308.2～1 779.1 ℃·d，最大值与最小值分别出现于1984年和1998年。由上可见，托克托县地区稳定通过10 ℃的活动积温基本满足晚熟玉米对温度的需求，是适宜种植玉米的优选地段。