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《陕西师范大学》 2018年
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1960-2016年我国冬小麦主产区二十四节气气候变化研究

赵芮芮  
【摘要】:二十四节气是中国古代物候学、气象学、农学等多学科的结晶,其反应的时令顺序、物候变化等信息对农业活动具有重要指导意义。随着全球气候变暖,二十四节气内的气象要素时空分布必然发生变化。本文根据我国冬小麦主产区1960-2016年86个气象站点的逐日平均气温、最高气温、最低气温、降水量与日照时数等气象数据与1992-2013年38个农业气象站的冬小麦物候数据,运用线性变化趋势分析、Mann-Kendall检验法、滑动t检验法、相关分析法以及Arcgis10.0等数理统计方法来分析我国冬小麦主产区二十四节气气候变化特征。研究表明:(1)二十四节气最高气温、平均气温和最低气温均呈上升趋势,其中最低气温升温趋势最为显著。气温最高的节气是大暑,气温最低的节气是小寒,清明和立冬节气前后气温波动幅度最大,春季型节气和秋季型节气相邻节气气温变化幅度和日气温差均较大。就季节型节气而言,春季型节气升温最为显著。从年代变化上看,二十四节气气温在年代间波动上升,1960s-1980s气温偏低,1990s各节气气温差异较大,21世纪初气温偏高。惊蛰、清明、小满、芒种4个物候性节气气温在波动中上升,其中惊蛰和清明增温显著,小满和芒种增温相对较慢。57a来,惊蛰、清明、芒种平均气温分别在2000、1983和1997年左右发生转暖突变。惊蛰和清明气温呈现出由南向北递减的空间分布特征,小满和芒种则呈现出由中部地区向东西两侧递减的空间分布特征。惊蛰与清明所有站点均呈升温趋势,小满与芒种气温倾向率以正值为主,其中部分站点呈现出微弱的降温趋势,空间上,气温倾向率整体上呈现出北高南低的空间分布特征。(2)二十四节气降水量变化不明显。大暑节气降水量最大,冬至节气降水量最小,谷雨-秋分降水最为集中。夏至降水量增加最快,立秋降水量减少最快。超过一半的节气降水量呈下降趋势,但仅立秋降水量变化趋势通过了显著性检验。季节型节气中春季型和秋季型节气降水量下降趋势相对明显。从年代变化上看,二十四节气降水量年代差异并不明显,降水量随年代变化呈现出先减少后增加的变化特征,1980s和1990s降水偏少,2000年之后降水有所增多。物候性节气降水量变化不显著。惊蛰和清明降水量呈微弱的下降趋势,小满和芒种则表现为微弱的上升趋势,小满降水量随年代变化波动性较强。57a来,仅芒种降水量在1971年发生了突变。惊蛰与清明降水量呈现由南向北递减的纬向分布规律,小满和芒种区域内中南部地区降水量呈现出自南向北递减,北部地区存在差异。从惊蛰到芒种,区域中站点降水量倾向率的值以负值为主逐渐转变成以正值为主,惊蛰、清明和芒种区域内降水量多的站点降水量大多呈下降趋势,降水量少的站点降水量大多呈上升趋势,这种变化趋势将使区域差距进一步缩小。(3)除清明与谷雨外,二十四节气日照时数均呈下降趋势。小满日照时数最大,冬至日照时数最小。春季型与秋季型节气日照时数最多,大寒和春分前后日照时数出现大幅度的增加,夏至和立冬前后出现大幅度的减少。小暑日照时数减少最快(-0.390h/10a),谷雨日照时数增加最快(0.060h/10a)。就季节型节气而言,日照时数的下降趋势表现为夏季型节气冬季型节气秋季型节气春季型节气。日照时数年代变化特征明显,整体上日照时数随年代的增加而减少,2000s与2010s日照时数偏少,1960s和1970s偏多。物候性节气中惊蛰、小满和芒种日照时数呈减少趋势,其中小满和芒种日照时数减少趋势达到极显著水平,清明日照时数呈微弱的上升趋势。惊蛰、小满和芒种日照时数发生突变的年份分别为1975,1999和1982年左右。惊蛰、清明、小满和芒种日照时数均呈现出自南向北递增的空间分布特征。河北、陕西和山西的北部地区日照时数最长,豫南地区日照时数最短,除清明多数站点日照时数呈现出微弱的上升趋势外,其余物候性节气大部分站点日照时数均呈现出下降趋势,且研究区东部地区日照时数下降速率要高于西部地区。(4)冬小麦越冬、抽穗和成熟期均呈提前趋势,播种、出苗、分蘖、返青、拔节与乳熟期呈推迟趋势。研究区内全生育期历时呈减少趋势,冬小麦营养生长阶段呈显著缩短趋势,生殖生长阶段则呈延长趋势。各物候期变化趋势存在区域差异,山西省南部地区与山东半岛地区播种期呈推迟趋势,河南、陕西的南部地区和京津冀的北部地区播种期提前。越冬期变化趋势不明显,空间变化不显著。返青、抽穗和成熟期推迟区域主要分布在研究区北部地区。(5)气温是影响我国冬小麦主产区冬小麦物候期变化的关键因子,降水和日照是引起物候变化的重要气候因子。不同物候期历时与对应节气内气温均呈负相关关系,降水和日照对不同物候期历时影响具有差异性。播种-越冬日数与寒露-大雪日温差与日照时数呈显著正相关。越冬-返青日数与大雪-雨水节气内的气温与降水均呈负相关关系。抽穗-成熟与谷雨-芒种节气内的最高气温与降水显著负相关,与日温差呈显著正相关。全生育期历时主要与大雪-芒种节气内的平均气温与降水呈负相关关系。冬小麦物候期历时对大雪-雨水节气内的气候变化最为敏感。
【学位授予单位】:陕西师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:S162;S512.11

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