哈密市气候变化对棉花生产的影响
哈密市气候变化对棉花生产的影响
摘要 利用新疆哈密市棉区1971—2010年的逐日温度、降水、日照时数资料，及近10年的棉花产量观测资料，利用线性趋势函数研究了该地区40年的气候变化特征，并运用相关分析法分析了气候变化对当地棉花生产的影响。结果表明：近40年哈密市年平均气温呈升高趋势，增长率为0.259 ℃/10 a，气温的升高以近10年尤为明显；近10年来哈密市≥10 ℃积温有所升高；近40年来无霜期变化呈下滑趋势，但是近10年来无霜期呈显著增加趋势。40年来哈密市降水量呈增加的趋势，而近10年棉花生长季内的降水量却明显减少，为负增长。40年来，哈密市日照时数呈逐年增长的趋势，增幅为24.6 h/10 a。棉花单产和≥10 ℃积温、无霜期、日照时数、平均气温呈正相关，其中与日照时数的相关性最大，相关系数为0.771，与≥10 ℃积温相关性最小，相关系数为0.174。哈密市的光照资源十分丰富，因而日照时数的增长有利于棉花产量的增加。
关键词 棉花；气候变化；积温；降水；日照时数
中图分类号 s162.5+4 文献标识码 a 文章编号 1007-5739（2013）14-0232-03
气候作为人类赖以生存的自然环境的一个重要组成部分，它的任何变化都会对自然生态系统以及社会经济产生明显的影响。近百年来，全球气候变暖导致气候异常现象频繁发生，农业作为对气候反应较为敏感的产业之一，气候变化对其产生的影响受到国内外学者的广泛关注[1-2]，并取得了许多有理论和实用价值的成果。然而气候变化具有很强的地域特征，各地的气候变化趋势并不完全一致。新疆作为全国最大的优质棉商品基地，2010年生产棉花近248万t，约占全国棉花总产量的40%和世界总产量的11%，由于近年来国际、国内市场的棉花价格呈持续高涨态势，使得新疆棉花产业取得了较好的经营效益，已经成为新疆最重要的产业之一。新疆棉花生产与气象条件关系密切，40年来新疆气候具有变暖增湿的趋向，同时各种极端气候事件也频繁发生[3]，但是在不同区域、不同季节，气候变化的趋势存在一定的差异。因此，有必要开展气候变化对新疆不同地区棉花生产的影响研究。
哈密地区地处亚欧大陆腹地的新疆东部，地理位置介于东经90°06′～96°23′，北纬40°45′～45°09′，天山南部的哈密市，干燥少雨，温差大，光照时间长，40年平均气温为10.1 ℃，平均降水42.1 mm，平均日照时数3 329.0 h，无霜期211 d。新疆哈密市位于西风带控制之下，属于典型的大陆性半干旱气候区。该地区在新疆棉花气候资源区划上属宜棉区。该文利用主要棉区40年的逐月平均气温、降水、日照时数等观测资料和近10年的棉花产量统计资料，
研究哈密市棉区40年来的气候变化特征及其对当地棉花生产的影响，以为气候变化背景下种植结构的调整、气候资源的高效利用提供科学依据。
1 材料与方法
选择哈密市主要棉区的气象台站（北纬40°45′～45°09′、东经90°06′～96°23′）、海拔高度739.0 m，1971—2010年月平均气温、降水量、日照时数等资料，分别计算了各气象要素的年平均值、月平均及棉花生长季平均值（4—10月为棉花生长季）。利用计算的气象要素时间序列，以时间（t）为自变量、要素（y）为因变量，运用最小二乘法原理对气象要素时间序列进行线性拟合：y（t）=a+bt，其中b×10为变化倾向率；b值的符号反映上升或下降的变化趋势[4]。40年均值采用wto规定的1971—2010年的标准气候均值。近10年的棉花产量资料来自哈密基准气候站农气组。
2 结果与分析
2.1 温度变化
2.1.1 年平均温度变化。从图1可以看出，哈密地区转暖的信号是20世纪90年代初开始显现，
20世纪90年代末进入较为稳定的增温阶段，近40年的线性增温率为0.259 ℃/10 a，而新疆1956—2001年的线性增温率是0.37 ℃/10 a[3]，说明哈密地区气温总体趋势是上升的，但升温幅度略小于新疆的平均水平。年均气温最低值是9.1 ℃，出现在1976年；次低值是9.2 ℃，出现在1972年；年均气温最高值11.2 ℃，出现在2007年，次高值10.9 ℃，出现在1982年。除1987、1990、1994、2000年接近多年平均值外，其他均比多年平均值偏高0.75 ℃以上，是增温最明显的阶段，其中2007年偏高达2.15 ℃。
从表1可以看出，年均气温呈逐年代递增的趋势，其中20世纪70年代比多年平均气温值偏低，80、90年代接近多年平均值，20世纪00年代平均值比多年平均值偏高0.5 ℃。
2.1.2 棉花生长季温度变化。从表2可以看出，近10年来4—10月平均气温呈增长趋势。最低点为2003年，4—10月平均气温新疆棉花怎么回事20.2 ℃，略高于30年均值；最高点为2008年的20.6 ℃。除2000、2003年外，21世纪00年代以来的其余年份，主要棉区每年生长季平均气温都高于30年均值。棉花发育期要经过开花、吐絮期。现蕾、开花期要求天气晴好，光照充足，适宜温度为24.0～30.0 ℃，如温度过高或过低会造成受精不良、花铃大量脱落。近10年4—10月平均气温以及5、6、9、10月的平均气温均为40年中最暖的时段。7月为生长季平均气温最高
月份，最高值为2002、2010年7月的28.3 ℃。10月为生长季平均气温最低月份，最低值出现在2000年10月（6.7%）。此期间6—8月平均温度在24.0～30.0 ℃，适宜棉花发育。
2.1.3 ≥10 ℃积温的变化。积温对作物的生长发育极其重要，不能用温度指标进行简单替代，棉花生育期对积温的要求更高。有研究指出，≥10 ℃积温与棉花纤维含糖量呈显著的负相关，≥10 ℃积温越高，含糖量越少；霜前花的百分率与≥10 ℃积温呈显著的正相关。≥20 ℃积温与棉花纤维强度呈显著的正相关，≥20 ℃积温越高，纤维强度越高[5]。根据资料统计，近10年来哈密市≥10 ℃积温呈增长趋势，增加幅度为10.1 ℃·d/a，年平均值是4 079 ℃·d，相关系数为0.207。除2001、2003、2008、2010年积温低于平均积温，剩余年份均大于平均积温，积温值最大年份为2009年的4 352.4 ℃·d，最小值为2003年的3 675.5 ℃·d。近10年来哈密市 ≥10 ℃积温期间日数也呈逐渐增加趋势，对棉花的生长发育极其有利。

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