1993—2022年祁连县气候变化特征分析及对农业的影响

张莹，刘 丹

（祁连县气象局，青海祁连 810400）

作为自然环境的重要组成部分，气候的变化对农牧业生产的影响具有多尺度和全方位的特征，正面和负面影响同时存在，且负面影响受到了学术界和社会大众的广泛关注[1-4]。气候因素种类较多，其中气温、降水等要素对农业生产的影响较大。尤其是在全球气候变暖的大背景下，气象灾害出现频率和危害强度均呈现出不同程度的增加趋势，并得到了社会各界的高度关注[5-7]。长久以来，气象、农业等不同部门对自然灾害的发生发展规律、预测预报、灾害影响、防灾减灾等工作进行了大量研究，对减少农业生产损失起到了一定作用。祁连县隶属于青海省海北藏族自治州，因地处祁连山中段腹地而得名，属于典型的高原大陆性气候。青藏高原对大气环流的特殊影响，使得祁连县频繁出现气象灾害，对当地农业生产造成了严重影响。因此，研究祁连县气候变化特征，并全面分析其对农业生产的影响，对于进一步开展农业生产具有重要意义，研究农业如何应对气候变化，充分挖掘出气候变化过程中的农业发展潜力，通过趋利避害的方式来增强未来气候资源的利用率。

1 研究资料和方法

本文利用祁连县气象局1993—2022 年逐月平均气温、降水量资料，选择线性倾向估计法分析祁连县气候变化特征，并研究气候变化对农业生产的影响。在对季节进行划分时选择常规划分标准：春季为3—5 月、夏季为6—8 月、秋季为9—11 月、冬季为12 月至次年2 月。

2 祁连县气候变化特征

2.1 气温

2.1.1 年际变化

1993—2022 年祁连县年平均气温为1.9 ℃，其中年平均气温的最大值为2.7 ℃（2022 年），最小值为0.6 ℃（1995 年），最大值大约是最小值的5倍，说明祁连县年平均气温波动幅度较大。1993—2022 年祁连县年平均气温整体以增加趋势为主（见图1），气候变化倾向率为0.412 ℃/10 a，增加趋势极为显著。结合曲线图，可将1993—2022 年祁连县年平均气温划分为3个阶段：1）1993—2005年，年平均气温以快速上升趋势为主；2）2005—2012年，年平均气温以波动下降趋势为主；3）2012 年往后，年平均气温继续上升。

图1 1993—2022 年祁连县年平均气温变化趋势图

2.1.2 四季变化

1993—2022 年祁连县4 个季节平均气温均以上升趋势为主，但气候变化倾向率有一定差异。1）春季。平均气温为3.1 ℃，气候变化倾向率为0.532 ℃/10 a，上升趋势极为显著。2）夏季。平均气温为13.0 ℃，气候变化倾向率为0.540 ℃/10 a，上升趋势极为显著。其中，1991—2010 年祁连县夏季平均气温以直线上升趋势为主，且2010 年的平均气温达到次大值，为14.5 ℃；2010 年往后，祁连县夏季平均气温呈现出波动下降的趋势。3）秋季。平均气温为2.0 ℃，气候变化倾向率为0.403 ℃/10 a，整体以上升趋势为主。4）冬季。平均气温为-10.6 ℃，气候变化倾向率为0.191 ℃/10 a，增加趋势不太显著。其中，1991—2004 年祁连县冬季平均气温以上升趋势为主；2004—2011 年祁连县冬季平均气温呈现出大幅度下降趋势；2011—2016 年冬季平均气温以小幅度增加趋势为主，且2016 年冬季平均气温达到最大值，为-8.6 ℃；2016 年往后，祁连县冬季平均气温以快速下降趋势为主。

2.2 降水量

2.2.1 年际降水量

1993—2022 年祁连县年平均降水量为433.8 mm，其中年降水量的最大值为564.3 mm（2014 年），最小值为331.0 mm（2010 年），两者之间相差233.3 mm，说明祁连县降水量年际波动幅度较大。1993—2022 年祁连县年降水量整体以增加趋势为主（见图2），气候变化倾向率为15.088 mm/10 a，只是降水量增加趋势不太显著。结合年降水量曲线图，1993—2001 年祁连县年降水量以波动下降趋势为主；2001—2014 年降水量呈现出波动增加的趋势；2014 年往后祁连县年降水量快速下降。

图2 1993—2022 年祁连县降水量年际变化图

2.2.2 月降水量

1993—2022 年祁连县年内降水量呈现出单峰型变化特征（见图3），且峰值高达99.1 mm（7 月），占年降水量的22.8%；谷值只有0.6 mm（12 月），只占年降水量的0.1%。祁连县年内降水主要出现在4—10月，这段时间的降水量约占全年降水量的97.0%，尤以6—9 月最为集中，占全年降水量的77.8%。

图3 1993—2022 年祁连县年内各月降水量变化图

2.2.3 季降水量

对祁连县4 个季节的降水量进行分析，祁连县春季平均降水量为74.3 mm，占年降水量的17.1%，气候变化倾向率为9.446 mm/10 a，增加趋势较为显著。1993—2002 年祁连县春季降水量呈现出波动增加的趋势；2002—2006 年祁连县春季降水量以直线下降趋势为主；2006—2017 年祁连县春季降水量呈现出显著增加的趋势，且2017 年的降水量达到最大，为117.0 mm；2017 年往后，祁连县春季降水量以快速下降趋势为主。

祁连县夏季平均降水量为271.0 mm，占年降水量的62.5%，气候变化倾向率为-0.026 mm/10 a，下降趋势不显著；1993—2002 年夏季降水量呈现出波动下降的趋势；2002—2016 年祁连县夏季降水量呈现出波动增加趋势；2016 年往后，祁连县降水量以小幅度下降趋势为主，且下降幅度要远远低于1993—2002 年。

祁连县秋季平均降水量为85.0 mm，占年降水量的19.6%，气候变化倾向率为5.167 mm/10 a，增加趋势不显著。1993—2003 年祁连县秋季降水量以波动增加趋势为主；2003 年往后，祁连县秋季降水量呈现出波动下降的趋势。

祁连县冬季平均降水量只有3.5 mm，只占年降水量的0.8%，气候变化倾向率为0.312 mm/10 a，增加趋势不显著。1993—2003 年祁连县冬季降水量呈现出波动下降的趋势；2003—2018 年冬季降水量呈现出波动增加的趋势，且2018 年的降水量达到最大，为12.8 mm；2018 年往后，祁连县冬季降水量呈现出大幅度下降的趋势。

3 气候变化对农业生产的影响

当前，祁连县农业生产仍旧没有摆脱“靠天吃饭”的局面。虽然气候变暖给农业生产带来了一定好处，但更多的则是负面影响。气候变暖对农业生产的影响主要表现在2 个方面：1）温度、水平衡、大气成分和极端气候事件变化直接对农作物产量和质量的影响；2）土壤、病虫害、杂草等的分布和出现频率变化间接对农作物产量和质量的影响。

3.1 温度变化对农业生产的影响

在农作物生长发育过程中，温度是重要的气候因子，直接影响农作物的生长发育速度，进而影响农作物的生育期。祁连县年平均气温和4 个季节的平均气温均以上升趋势为主，但增加幅度不同。祁连县属于高原地区，春季和冬季气温上升使得当地农作物的物候期发生改变，具体表现为春季物候期缩短，冬季物候期延长，农作物的整个生长发育期也随之延长。与此同时，年内超过10 ℃的热量资源也会有所增加。1）因有效积温上升，之前不适宜种植青稞的区域也能种植青稞，高海拔和高纬度地区的青稞种植面积将会增加，地理适应性水平有所提升。随着有效积温的增加，农作物生长期延长，农作物产量也会进一步提高。积温变化对作物的影响主要表现在作物布局方面，冬季作物播种期会推迟，而春季作物的播种期则会提前，可对祁连县多余积温进行充分利用，积极发展套复种。2）气候变化除了影响作物布局外，还对作物播种期产生影响。1993—2022 年祁连县春季平均气温增加趋势显著，春季气温快速回升，会加快土壤解冻速率，使得物候期提前，作物春播时间也会发生改变，提前播种青稞等作物，能有效避开病虫害高发期，为青稞高产丰收提供了有力保障。另外，温度上升，会加快土壤微生物分解速率，根生物量积累和分解受到限制，有利于病虫害幼虫越冬和杂草生长，使得农药和除草剂使用量加大，农业生产中的投资增加，同时面临着粮食安全生产方面的风险。暖冬天气的出现会造成倒春寒和极端灾害性事件频繁出现，将会影响农作物生长发育和农业增产丰收，尤其是夏粮会出现严重减产。

3.2 降水量对农业生产的影响

1993—2022 年祁连县降水量整体呈现出增加的趋势，且30 年间有17 年的降水量低于多年平均值，季节分布不均，年际分布不平衡。降水分布不平衡，会加大旱涝风险，加大农业需水量，地下水开采量加剧，使得地下水位下降明显，水资源呈现出减少趋势。因缺少大型灌溉设备，当前气温上升和蒸发量加大的情况，会导致有效水分减少，土壤变干，使得干旱灾害出现频率增加。水分亏欠会抑制热量资源增加所发挥的作用，造成青稞、油菜等农作物减产。秋季降水增加会对秋收秋种产生影响，使得收获后的农作物发霉变质，品质下降。

4 应对策略

1）祁连县气象部门需对当地气候变化加大研究力度，熟练掌握气候变化规律，积极调整农作物种植结构，不断优化农作物布局，合理开展农业生产。同时对当地人影系统不断进行完善，在有利天气形势下合理开发空中云水资源，以增加地表有效降水。农业农村部门应指导农户优先选用抗病、抗寒、抗旱等抗逆性强的农作物品种，加强农田水利设施建设，研发农业节水灌溉技术，避免水土流失和农田沙化速度加快。2）做好气象监测，提高天气预测预报水平。对于当地频繁出现的气象灾害，需使用科学有效的方法尽快构建农业气象灾害防御机制和应急保障体系，提升气象为农服务水平，提升农业生产过程中应对气候变化和极端灾害性天气的能力。3）不断完善气象为农生产服务机制。祁连县气象部门应加大气象为农服务产品开发力度，并实现水文、气象、农林等部门间的信息资源共享，同时结合新媒体和多媒体平台，不断拓宽气象信息发布渠道和覆盖面，将其在气象防灾减灾中的综合效益充分发挥出来。