宁德农业气候资源时空特征分析

2023-03-22陈苑旻陈志昭郭怡宁

农业灾害研究 2023年12期

陈苑旻陈志昭郭怡宁

摘要浅析宁德农业气候资源变化特征和时空分布，构建宁德茶树气候适宜度模型，为宁德茶树适应气候变化的科学决策提供参考。结果如下：（1）1970—2019年50年间，宁德年日照时数为1 332～2 076 h，气候倾向率均呈减少趋势，但变化均不显著。空间上，各县（市、区）年日照时数为1 570～1 777 h。（2）1970年至2019年50年间，宁德年平均气温为16.5～18.5 ℃，气候倾向率是0.28 ℃/10年，年平均最高气温为20.8～23.4 ℃，气候倾向率是0.27 ℃/10年。（3）1970—2019年50年间，宁德年降水量为1 148.8～2 541.8 mm，气候倾向率是34.6 mm/10年，时间上呈增加趋势，但增加不显著。降水分布自东北向西南呈现少—多—少的特点。（4）福鼎、古田、蕉城、福安、霞浦的活动积温和有效积温均多于寿宁、周宁、屏南、柘荣等县（市）。

关键词农业气候资源；时空特征；分析

中图分类号：S162.3 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）12–0-03

Analysis of Spatiot-

emporal Characteristics of Agricultural Climate Resources in Ningde

Chen Yuan-min et al（Fuding Meteor-

ological Bureau， Fuding， Fujian 355200）

Abstract Based on the analysis of the characteristics and spatiotemporal distribution of agricultural climate resources in Ningde， this article constructs a climate suitability model for tea trees in Ningde， in order to provide reference for scientific decision-making of tea trees adapting to climate change in Ningde.The results are as follows：（1） During the 50 years from 1970 to 2019， the annual sunshine hours of Ningde was 1 332 to 2 076 h， decreasing the climate tendency trend， but the change was not significant. In space， the annual sunshine hours of each county （city， district） are

1 570～1 777 h. （2） During the 50 years from 1970 to 2019， the annual average temperature of Ningde was 16.5～18.5 ℃， the climate propensity was 0.28 ℃/10 years， the annual average maximum temperature was 20.8～23.4 ℃，

and the climate propensity was 0.27 ℃/10 years. （3） During the 50 years from 1970 to 2019， the annual precipitation in Ningde was 1 148.8～2 541.8 mm， and the climate tendency rate was 34.6 mm/10 years， showing an increasing trend in time， but the increase was not significant. Precipitation distribution from northeast to southwest presents less-more-less characteristics. （4） The activity temperature and effective temperature of Fuding， Gutian， Jiaocheng， Fuan and Xiapu are more than those of Shouning， Zhouning， Pingnan， Zherong and other counties and cities.

Key words Agricultural climate resources; Spatio-temporal characteristics; analysis

目前，由于人類活动和自然因素的影响，地球气候发生了显著的变暖变化，其幅度远远超过了自然范围，吸引了国际社会和学术界的大量目光[1]。目前，我国气温升高的程度高于世界平均水平，农作物的生长发育和种植受气候变化的影响重大。气候变化会改变作物种植结构和布局，还会导致极端气候事件的增多、破坏性的提高，导致农作物产量和收益严重下降[2-3]。

农作物的生长发育和种植变化受到气候变化的影响重大。气候变化不仅会改变农业生产的环境条件，还会改变作物种植结构和布局，同时，气候变暖会使得农业病虫害发生范围更广，危害程度更重，使农作物产量和收益受到严重威胁，还会导致气候变化导致极端气候事件更多、破坏性更大，农业生产的不稳定性增加[4-5]。

研究农业气候资源变化特征和时空分布意义重大。为了预防气候变化给农业生长带来的不利影响，相关部门应采取相应对策，了解农业气候资源特征变化情况，最大可能地减少损失[6-7]。

1 研究区概况与方法

1.1 研究区域概况

宁德地处福建东北部，位于鹫峰山东侧，由福鼎、福安、柘荣、蕉城、霞浦、古田、屏南、周宁、寿宁9个县级行政区组成。宁德地势呈西北至南向降低，中间地形为隆起的梯状，东部沿海是平原。年平均气温为14～21℃，年日照时数约1 100～2 300 h，年降水量为1 100～2 600 mm，光源丰富，热源充足，水源丰沛。

1.2 研究资料与方法

运用宁德9个国家气象观测站1970—2019年的气温、降水、日照、相对湿度等观测数据等历史观测数据，通过计算各界限值温度初终日以及持续日数，运用气候倾向率、样条函数插值、5 d滑动平均法、百分位数法模糊数学分析等方法进行研究。

（1）利用宁德9个国家气象观测站的历史资料，通过数理方法和ArcGIS分析宁德1970—2019年光、温、水等农业气候资源变化特征和空间分布情况。

（2）通过分析宁德各县（市、区）1970—2019年的各界限温度起止日期以及持续日数的变化特征，进一步探究宁德热量资源变化特征和空间分布情况。

（3）季节的划分根据《福建气候》一书中的相关定义，将3—6、7—9、10—11、12—次年2月依次定义为春季、夏季、秋季、冬季。

（4）宁德农业气候资源分析使用的气候指标数据统计方法及缺测数据处理方法依据《地面气象资料实时统计处理业务规定（2017版）》相关规定处理。

2 宁德农业气候资源的时空特征分析

2.1 光资源特征

农作物的生长离不开太阳，太阳光是农作物进行光合作用的前提。收集宁德地区日照时数相关资料，分析宁德光源的变化特征和空间分布。

2.1.1 年日照时数变化特征宁德1970—2019年50年间的年日照时数（图略），以1971年的年日照时数2 076 h为最多，2000年的年日照时数1 332 h最少，两者之间相差744 h，气候倾向率是-22.7 h/10年，日照时数呈减少趋势，但变化没有通过0.05水平显著性检验，说明年日照时数随时间变化趋势不明显。空间上（图1a），古田、福安、霞浦日照较多，最多的古田（1 777 h）比最少的蕉城（1 570 h）多207 h。

2.1.2 季节日照时数变化特征宁德季节日照时数的气候倾向率是3.78、-3.34、-2.13年和-11.2 h/10年，表明除春季变多外，其他3个季节的日照时数均逐年减少，但日照时数变化没有通过0.05水平显著性检验，表明变化趋势不显著。

春季的日照时数最多，为627.2 h，出现在1972年，最少为350.5 h，出现在1973年；夏季日照时数最多，为738.9 h，出现在2003年，最少为382.7 h，出现在1997年；秋季日照时数最多，为431.9 h，出现在1979年，最少为138.5 h，出现在2000年；冬季日照时数最多，为478.2 h，出现在1987年，最少为168.0 h，出现在2012年。

2.2 热资源特征

2.2.1 年平均气温变化特征 1970—2019年的50年间，宁德年平均气温气候倾向率是0.28 ℃/10年（图略），通过了0.01水平的显著性检验，说明年平均气温随时间上升显著提高。年平均气温最低为16.5 ℃，出现在1976和1984年，最高为18.5 ℃，出现在1998和2016年。各个县（市、区）增幅在1.2（霞浦）至1.9 ℃（蕉城）之间。

从图1b可以看出，宁德气温空间分布呈从西北向东南递增趋势。一条东北、西南向的弯曲分界线从福鼎贯穿到古田，东南部福鼎、福安、霞浦、蕉城以及古田等县（市）年平均气温的多年平均值比西北部县（市）高出3～4 ℃。常年平均气温最高的蕉城（19.6 ℃）比最低的周宁（14.8 ℃）高4.8 ℃。

2.2.2 季节平均气温变化特征宁德春季、夏季、秋季、冬季平均气温分别为14.5～22.3、21.4～29.5、11.9～21.7、3.7～12.9 ℃，气候倾向率依次为0.22、0.19、0.32、0.58 ℃/10年，各个季节的气温均呈上升趋势，变化均通过0.05水平的显著性检验，标明气温随着时间变化显著升高，以冬季升高最为明显。宁德四季平均气温空间分布同年平均气温空间分布特征一致。

2.3 水资源特征

2.3.1 年降水量变化特征宁德1970—2019年50年的降水量气候倾向率是34.6 mm/10年，变化没有通过0.05显著性检验，说明增多不显著。年降水量最多为2016年，达到2541.8 mm，最少为2003年1148.8 mm，兩者相差1 393 mm。

空间上（图1c），蕉城、寿宁、周宁、柘荣等县市降水丰盈，整个宁德降水分布自东北向西南呈现少—多—少的特点，其中霞浦县降水最少，为1 396.1 mm，周宁县降水最多，为2 092.7 mm，两者相差658.7 mm。

2.3.2 季节降水量变化特征宁德春季、夏季、秋季、冬季降水量的气候倾向率分别是-4.99、27.8、50和6.77 mm/10年，表明除春季变少外，其他3个季节的降水变多，变化没有通过0.05水平显著性检验，表明变化不显著。

春季降水量最多为1 189.4 mm，出现在2010年，最少为490.7 mm，出现在1971年；夏季降水量最多为1 028.7 mm，出现在1990年，最少为292.5 mm，出现在1998年；秋季降水量最多为317.6 mm，出现在1987年，最少为37.2 mm，出现在1983年；冬季降水量最多为456.8 mm，出现在1998年，最少为81.6 mm，出现在1999年。

在空间上，春季，屏南、周宁、寿宁降水多，霞浦最少；夏季，柘荣、周宁、蕉城降水多，古田最少；秋季，蕉城、周宁、柘荣降水多，霞浦最少；冬季，蕉城、周宁、屏南降水多，霞浦最少。

2.3.3 降水日数 1970—2018年间，宁德总降水日数为133.9～216.8 d，气候倾向率为-3.95 d/10年，通过0.05水平显著性检验，说明降水日数随着时间呈下降趋势，且下降显著。

降水日数最多的是1975年（216.8 d），比最少的2013年（133.9 d）多了82.9天。中雨及以下量级日数最多为195.2 d，出现在1975年，最少为122 d，出现在2003年；大雨日数最多为20.7 d，出现在2016年，最少为9.4 d，出现在2003年；暴雨日数最多为9.4 d，出现在2005年，最少为1.7 d，出现在1993年；大暴雨日数最多为3.2 d，出现在1990年，最少为0.1 d，出现在1976年和1986年。

2.4 积温

积温分为活动積温和有效积温。活动积温包含低于生物学下限温度的那部分无效积温，温度愈低，无效积温所占的比例就越大。有效积温较为稳定，能更确切地反映作物对热量的要求。

2.4.1 活动积温从宁德1970—2019年各县（市、区）各界限温度活动积温表（表略）中可以看出，1970—2019年间，宁德各县（市、区）≥5 ℃活动积温多年平均值在5 057.5（周宁）至7 076.3 ℃·d（福安）之间；≥10 ℃活动积温多年平均值在4 483.8（周宁）至6 380.3 ℃·d（福安）之间；≥15 ℃活动积温多年平均值在3 544.8（周宁）至5 579.4 ℃·d（福安）之间；≥20 ℃活动积温多年平均值在2 194.4（周宁）至4 366.7 ℃·d（福安）之间。总体来看，福鼎、古田、蕉城、福安、霞浦的活动积温均多于寿宁、周宁、屏南、柘荣等县（市）。

≥5 ℃、≥10 ℃、≥15 ℃和≥20 ℃活动积温最少的年份分别是1976年的5 647.2 ℃·d、1976年的4 853.1 ℃·d、1987年的4 185.8 ℃·d和1976年的2 623.8 ℃·d；最多的年份分别是1998年的6 615.1 ℃·d、2018年的6 070.6 ℃·d、1998年的5 403.1℃·d和2008年的3 884.8 ℃·d；活动积温最多的年份比最少的年份分别多967.9、1 217.5、1 217.3和1 260.9 ℃。

宁德≥5 ℃、≥10 ℃、≥15 ℃和≥20 ℃活动积温气候倾向率分别为125.07、112.34、114.82和128.32 ℃/10年，变化通过0.05显著性检验，表明各界限温度活动积温呈显著增多，并且≥5 ℃活动积温的增长幅度最大，≥20 ℃活动积温增幅次之，≥10 ℃和≥15 ℃的增长幅度相当。

2.4.2 有效积温从宁德1970年至2019年各县（市、区）各界限温度有效积温表（表略）中可以看出，1970年至2019年间宁德各县（市、区），≥5 ℃有效积温多年平均值在3 602.9（周宁）至5 305.9 ℃·d（福安）之间；≥10 ℃有效积温多年平均值在2 177.6（周宁）至3496.3 ℃·d（福安）之间；≥15 ℃有效积温多年平均值在1 069.8（周宁）至2 137.8 ℃·d（福安）之间；≥20 ℃有效积温多年平均值在333.6（周宁）至1 057.9 ℃·d（福安）之间。总体来说，福鼎、古田、蕉城、福安、霞浦的有效积温多于寿宁、周宁、屏南、柘荣等县市。≥5 ℃、≥10 ℃、≥15 ℃、≥20 ℃有效积温最少的年份分别是1976年的4 112.2 ℃·d、1976年的2 555.3 ℃·d、1973年的1 446.0 ℃·d和1976年的535 ℃·d；最多的年份分别是1998年的4901.2 ℃·d、2016年的3 190.7 ℃·d、1998年的1 896.4 ℃·d和2017年的877.8 ℃·d；有效积温最多的年份比最少的年份分别多789、635.3、450.3和342.8 ℃·d。宁德≥5 ℃、≥10 ℃、≥15 ℃、≥20 ℃有效积温气候倾向率分别为103.65、76.45、50.52、33.12 ℃/10年，变化通过0.05显著性检验，表明各界限温度有效积温随时间显著增多，并且≥5 ℃有效积温的增长幅度最大，其次是≥10 ℃有效积温，≥20 ℃有效积温的增长幅度最小。

3 结论

（1）日照时数减少不利于水稻、甘薯、玉米、大豆等粮食作物提高产量，也不利于水果和茄果类、瓜类蔬菜提高产量和品质，但适宜茶树生长，有利于提高茶叶品质[8-9]。1970—2019年50年间，宁德年日照时数为1 332～2 076 h，气候倾向率均呈减少趋势，但变化均不显著。空间上，各县（市、区）年日照时数为1 570～1 777 h。

（2）热量是农作物生长发育的重要条件，年平均气温增加有利于农作物生长，低温天气危害的影响减少，但超高温和极端高温天气对农作物生长发育有不利影响。气温日较差大，有利于农作物营养积累，提高农产品产量和品质[10-11]。1970—2019年50年间，宁德年平均气温为16.5～18.5 ℃，气候倾向率是0.28 ℃/10年，年平均最高气温为20.8～23.4 ℃，气候倾向率是0.27 ℃/10年。

（3）水资源是农作物生长发育的重要条件，但过量的降水会诱发洪涝灾害，导致农作物烂根、倒伏和增加病虫危害[6]。1970—2019年50年间，宁德年降水量为1148.8～2541.8 mm，气候倾向率是34.6 mm/10年，时间上呈增加趋势，但增加不显著。降水分布自东北向西南呈现少—多—少的特点。宁德总降水日数为133.9～216.8 d，气候倾向率为-3.95 d/10年。随着时间呈减少趋势，且减少显著。

（4）活动积温和有效积温增加，有利于延長农作物生长期，有利于提高农作物产量和品质[12]。福鼎、古田、蕉城、福安、霞浦的活动积温和有效积温均多于寿宁、周宁、屏南、柘荣等县（市）。

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