全 文 ：气候变化背景下中国农业气候资源变化域.西南
地区农业气候资源时空变化特征*
代姝玮1 摇 杨晓光1**摇 赵摇 孟2 摇 李摇 勇1,3 摇 王文峰1,4 摇 刘志娟1
( 1 中国农业大学资源与环境学院, 北京 100193; 2 贵州省桐梓县气象局, 贵州桐梓 563200; 3 贵州省气象局科技减灾处, 贵
阳 550002; 4 国家气象中心, 北京 100081)
摘摇 要摇 基于 1961—2007 年中国西南地区 88 个气象台站的地面观测资料,结合统计方法和
GIS软件,分析了全年及温度生长期内农业气候资源的时空变化特征.结果表明:1961—2007
年,西南地区年平均气温呈上升趋势,平均增速为 0郾 18 益·(10 a) -1;温度生长期内逸10 益
和逸15 益积温均呈增加趋势,平均增速分别为 55郾 3 益·d·(10 a) -1和 37 益·d·(10 a) -1 .
全区年日照时数呈现由西向东逐渐减少的特征,且东部的减少趋势较西部更显著;温度生长
期内日照时数整体呈增加趋势,但空间差异较大.全区降水资源总体减少,年降水量和温度生
长期内降水量的平均下降速率分别为 10 mm·(10 a) -1和 8 mm·(10 a) -1 .全区年参考作物
蒸散量普遍降低,其减幅小于年降水量的变化趋势,约 53%的站点温度生长期内参考作物蒸
散量减少.
关键词摇 西南地区摇 农业气候资源摇 气候倾向率
文章编号摇 1001-9332(2011)02-0442-11摇 中图分类号摇 S162郾 3摇 文献标识码摇 A
Changes of China agricultural climate resources under the background of climate change.
域. Spatiotemporal change characteristics of agricultural climate resources in Southwest Chi鄄
na. DAI Shu鄄wei1, YANG Xiao鄄guang1, ZHAO Meng2, LI Yong1,3, WANG Wen鄄feng1,4, LIU
Zhi鄄juan1 ( 1College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing
100193, China; 2Tongzi County Meteorological Bureau in Guizhou Province, Tongzi 563200,
Guizhou, China; 3Division of Technology and Disaster Reduction, Guizhou Meteorological Bureau,
Guiyang 550002, China; 4National Meteorological Center, Beijing 100081, China) . 鄄Chin. J. Appl.
Ecol. ,2011,22(2): 442-452.
Abstract: Based on the 1961 - 2007 ground observation data from 88 meteorological stations in
Southwest China, and by using statistical methods and GIS software, this paper analyzed the spatio鄄
temporal change characteristics of agricultural climate resources in this region in the whole year and
during temperature鄄defined growth period. In 1961-2007, the annual mean temperature in the re鄄
gion showed an increasing trend, with the increment averaged 0. 18 益·(10 a) -1 . The 逸10 益
and 逸15 益 accumulated temperature during temperature鄄defined growth period also showed an in鄄
creasing trend, with the increment averaged 55. 3 益·d·(10 a) -1 and 37 益·d·(10 a) -1, re鄄
spectively. The annual sunshine hours decreased gradually from west to east, and the decreasing
trend was more significant in eastern than in western region. The sunshine hours during tempera鄄
ture鄄defined growth period showed an overall increasing trend, and the spatial difference was great.
The precipitation resource had an overall decrease, with the decrement in whole year and during
temperature鄄defined growth period averaged 10 mm·(10 a) -1 and 8 mm·(10 a) -1, respectively.
The annual reference crop evapotranspiration generally decreased, but the decrement was less than
that of annual precipitation. The reference crop evapotranspiration during temperature鄄defined
growth period within about 53% meteorological stations decreased.
Key words: Southwest China; agricultural climate resource; climatic trend rate.
*国家重点基础研究发展计划项目(2010CB951502)、国家科技基础性工作专项(2007FY120100)和公益性行业(农业)科研专项(200903003)资助.
**通讯作者. E鄄mail: yangxg@ cau. edu. cn
2010鄄09鄄13 收稿,2010鄄11鄄19 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 2 月摇 第 22 卷摇 第 2 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Feb. 2011,22(2): 442-452
摇 摇 全球气候变化对陆地生态系统、粮食生产和社
会经济发展等产生了重大影响,已成为国际社会普
遍关注的重大问题之一[1-2] . IPCC 第四次评估报告
指出,1906—2005 年全球平均气温升高了0郾 56 益 ~
0郾 92 益,1956—2005 年全球气温增速为0郾 13 益·
(10 a) -1 [3] .我国是全球气候变暖最显著的国家之
一,近 50 a 的增温尤其明显,且温度升高主要发生
在 20 世纪 80 年代中期[4-5] . 在全球气候变暖背景
下,各国科学家及政府部门对气候变化可能引起的
环境和生态问题给予了极大关注[6-7] .
农业气候资源是农业自然资源的重要组成部
分,是农业生产的基本环境条件和物质能源,直接影
响农业生产过程,并在一定程度上决定了一个地区
农业生产结构和布局、作物种类和品种、种植方式、
栽培管理措施和耕作制度等,最终影响农业产量的
高低和农产品质量的优劣[8-9] . 赵汝植[10]研究认
为,西南地区热量丰富,雨热同期,农业气候资源复
杂多样,地域差异大;马振锋等[11]研究表明,20 世
纪后 40 a,川西高原、云贵高原气温上升、降水增加、
湿度增大的趋势明显,而在四川盆地东北部和西南
部则存在明显的降温趋势;刘晓冉等[12]分析 1961—
2000 年西南地区年均气温变化趋势的空间分布特
征发现,除四川盆地东部、大凉山地区有下降趋势
外,其他地区年均气温均呈上升趋势,其中,西部高
原地区气温上升较快,中心地区的气温倾向率达
0郾 5 益 ·(10 a) -1;董谢琼和段旭[13]分析 1951—
1995 年西南地区降水量的气候特征及变化趋势认
为,该区降水量分布受地形影响较大,空间分布不
均,局地差异大,年降水量分布由东南向西北减少,
变率多在 10% ~20% ,年降水量的减少趋势强于增
加趋势.迄今,针对中国西南地区农业气候资源的研
究并不多,且多集中于气候资源分布特征的分析,关
于气候变化背景下西南地区农业气候资源时空变化
特征的研究尚鲜有报道.因此,本研究基于我国西南
地区 88 个气象台站 1961—2007 年的地面观测资
料,结合全球气候变化特征将 1961—2007 年划分为
1961—1980 年(时段玉)和 1981—2007 年(时段域)
两个时段[14],比较分析了研究区域内热量、日照、降
水和参考作物蒸散量等农业气候资源的空间分布特
征及时间变化趋势,以期为制定农业生产应对气候
变化的策略提供科学参考.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
我国西南地区 (21毅 08忆—34毅 19忆 N,97毅 31忆—
110毅12忆 E)包括云南、贵州、四川和重庆四省(市),
云贵高原、横断山区和四川盆地等构成了其大陆地
貌的主要特征,是世界上地形最复杂的区域之一,其
西北依青藏高原、北接黄土高原、东邻我国东部低山
丘陵平原、西南毗邻缅甸[15-16] . 该区跨越 13 个纬
度,生态系统丰富;地势特征为北高南低,西高东低
(图 1);山地立体气候显著,山麓河谷为热带或亚热
带气候,山腰为温带气候,山顶为寒带气候[16-17] .全
区年均气温在 10 益 ~ 22 益,热量丰富,冬暖突出,
年降水量 600 ~ 1800 mm,降水集中于夏半年,雨热
同季的特点对水稻和玉米等作物的生长极为有利.
该区光能资源较少,且时空分布差异大,太阳总辐射
量以四川盆地、贵州高原最少,川西及云南高原最
多.西南地区粮食作物以水稻和玉米为主,其次是小
麦和薯类[18] .
1郾 2摇 数据来源
本文所用数据来自本研究组已建立的气候资料
库,包括云南、贵州、四川和重庆四省(市)88 个气象
台站(图 1)1961—2007 年地面观测的逐日气象资
料,气候要素包括平均气温、最高气温、最低气温、降
水量、日照时数、平均风速和平均相对湿度.
1郾 3摇 研究方法
1郾 3郾 1 稳定通过界限温度起止日期的确定摇 10 益是
喜温作物生长的起始温度,也是喜凉作物迅速生长、
多年生作物开始以较快速度积累干物质的温度. 日
均气温稳定通过 10 益的时期是越冬作物生长活跃
期和喜温作物生长活动期,因此,本文以逸10 益的
日数作为喜温作物的温度生长期(文中简称为温度
生长期) [19] .热带喜温作物分布区域的气候条件通
常采用逸15 益活动积温[20] . 本文采用 5 日滑动平
均法计算稳定通过界限温度的起止日期.
图 1摇 西南地区气象台站及其海拔分布
Fig. 1摇 Meteorological stations and height distribution in South鄄
west China.
3442 期摇 摇 摇 摇 摇 代姝玮等: 气候变化背景下中国农业气候资源变化域郾 西南地区农业气候资源时空变化特征摇 摇
1郾 3郾 2 参考作物蒸散量摇 参考作物蒸散量(ET0)指
假设平坦地面被特定低矮绿色植物(高 0郾 12 m,地
面反射率为 0郾 23)全部覆盖、土壤水分充分情况下
的蒸散量.本文采用联合国粮食及农业组织(FAO)
推荐的 Penman鄄Monteith公式计算 ET0 [21] .
1郾 3郾 3 气候倾向率摇 采用最小二乘法计算气候要素
的变化趋势,用 xi 表示样本量为 n 的某一气候变
量,用 ti 表示 xi 所对应的时间,建立 xi 与 ti 之间的
一元线性回归方程:
xi =ati+b摇 ( i=1,2,…,n) (1)
式中:a为线性回归系数;b为线性回归常数.以 a的
10 倍作为气候要素倾向率[22],表示气候要素每10 a
的变化速率.
1郾 3郾 4 气温垂直递减法 摇 研究表明,气温的空间分
布主要受经度、纬度、地形条件、海拔高度和下垫面
等因素影响[23] . 由于西南地区海拔高度差异大,对
该区温度要素进行空间插值时需做海拔高度的订
正.本文采用气温垂直递减法进行订正,即在对流层
范围内,气温随海拔的升高而降低,海拔每升高 100
m,气温平均降低 0郾 65 益 . 根据气温的垂直变化规
律,首先将不同经纬度和海拔高度的气温值根据海
拔高程和气温垂直递减率投影到虚拟海平面上[24],
即:
T0 =Th+0郾 0065h (2)
式中:Th 为某点的实测气温(益);T0 为某点对应
(相同的经纬度)在虚拟海平面上的气温(益);h 为
气象站的海拔高度(m).
对虚拟海平面上的气温值按要求的格网大小进
行内插和栅格化,因为在同一水准面上气温的变化
被认为是连续的.最后,用虚拟海平面上的栅格气温
减去因海拔升高而降低的气温差得到实际地面的气
温值.
1郾 4摇 数据处理
采用反距离权重插值方法 ( inverse distance
weighted interpolation,IDW)对 88 个气象台站的上
述气象数据进行插值,设定的 cell size 参数均为
0郾 002,生成空间栅格数据,然后根据指标要求,使用
GIS软件中的 Spatial Analyst 工具计算各农业气候
要素特定值的区域面积,相应区域界限的地理位移
使用软件中的测量工具来度量,取其平均值,最后输
出各要素空间分布及其气候倾向率的地理图.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 西南地区热量资源的变化特征
2郾 1郾 1 年平均气温的变化特征 摇 由图 2 可以看出,
西南地区年平均气温具有明显的区域性特征,西部
高原(云南省西部和四川省西部)主要受纬度影响,
表现为由南向北递减的纬向分布特征,北部地区
(包括四川省北部和重庆市)主要受地形影响,表现
为由东向西递减的经向带状分布特征. 时段玉和域
内全区年平均气温分别为-1郾 6 益 ~ 23郾 7 益和-1郾 0
益 ~23郾 8 益;时段域的多年平均气温较时段玉升高
了 0郾 3 益,其中最低值升高了 0郾 6 益 . 1961—2007
年,全区年平均气温气候倾向率在-0郾 06 益·(10
a) -1 ~ 0郾 83 益·(10 a) -1,平均增速 0郾 18 益·(10
a) -1,约 94% 的站点呈升温趋势,增温速率与
1958—1999 年华南沿海的增温速率接近[25],且略高
于 1960—2002 年长江中下游地区的增温速率[26],
比1961—2005年华东地区的增温速率[0郾 21 益·
图 2摇 西南地区年平均气温及其气候倾向率的分布
Fig. 2摇 Distribution of annual mean temperature and its climatic trend rate in Southwest China.
a)1961—1980;b)1981—2007;c)1961—2007. 下同 The same below.
444 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
(10 a) -1]略低[27] .班军梅等[28]认为,西南地区存在
降温趋势,与本研究结果不一致,原因在于所用资料
的年代存在差异,且所选取的研究区域和站点不同.
西南地区年平均气温的气候倾向率总体呈明显的经
向带状分布,西部高于东部,南北差异不大,这与我
国其他区域气温北高南低的分布特征[29]不同,主要
与该区西高东低的地形分布有关.有研究认为,四川
盆地东部和云贵高原北部为降温区[30-31],但 1961—
2007 年间该区的降温趋势有所减弱,仅巴中、盐源、
越西、盘县和屏边 5 个站点的年平均气温呈降低趋
势.年平均气温气候倾向率低值区[<0郾 15 益·(10
a) -1]主要分布在贵州和重庆两省(市)的大部地区
以及四川和云南两省的东部地区,最低值出现在四
川省巴中;高值区[逸0郾 30 益·(10 a) -1]主要分布
在四川省西南部和云南省部分地区,最高值出现在
四川省木里.
2郾 1郾 2 温度生长期内逸10 益积温的变化特征 摇
1961—2007 年,西南地区稳定通过 10 益期间,逸10
益积温与年平均气温的空间分布特征相同,均表现
为由东南向西北递减的趋势(图 3玉),这与我国整
个南方地区逸10 益积温的空间分布特征类似[32] .
西南地区温度生长期内逸10 益积温在时段玉和时
段域分别为 69 ~ 8665 益·d 和 83 ~ 8704 益·d,其
中最低值均出现在四川省石渠,最高值均出现在云
南省元江.与时段玉相比,时段域逸10 益积温的最
低值升高了 14 益·d,最高值升高了 39 益·d,平均
值升高了 98 益·d.研究期间,西南地区逸10 益积
温的气候倾向率在-61 ~ 289 益·d·(10 a) -1,逸
10 益积温的平均增速为 55郾 3 益·d·(10 a) -1,比
20 世纪 50 年代至 2007 年我国整个南方地区的增
速[52郾 7 益·d·(10 a) -1]略高[32],但比华东地区
1961—2005 年的增速 [70郾 1 益 ·d·(10 a) -1 ]
低[27] .研究期间,除云南省的屏边、沾益、昭通和贵
州省的盘县、桐梓以及四川省的盐源、巴中和红原站
点外,研究区约 85%的站点温度生长期内逸10 益积
温呈增加趋势. 逸10 益积温气候倾向率的低值区
[<40 益·d·(10 a) -1]主要分布在贵州省北部、云
南省东部、重庆市的西部和南部以及四川省的东部
和西北部地区,最低值出现在四川省盐源;高值区
[逸90 益·d·(10 a) -1]主要分布在云南省的大部
地区(德钦、思茅、昆明、保山、楚雄、江城、腾冲和瑞
丽等)和四川省的少数地区(木里、雷波和广元等),
最高值出现在四川省木里.云贵高原稻区对逸10 益
积温的热量需求为3500 ~ 4500 益·d[20] . 1961—
图 3摇 西南地区温度生长期内逸10 益(玉)和逸15 益(域)积温及其气候倾向率的分布
Fig. 3摇 Distribution of 逸10 益 (玉) and 逸15 益 (域) accumulated temperature and their climatic trend rates during temperature鄄
defined growth period in Southwest China.
5442 期摇 摇 摇 摇 摇 代姝玮等: 气候变化背景下中国农业气候资源变化域郾 西南地区农业气候资源时空变化特征摇 摇
2007年,西南地区逸10 益积温<3500 益·d的区域向
西推移约 0郾 04毅,面积减少约 1郾 3 伊104 km2;3500 ~
4500 益·d积温带的区域面积减少约 0郾 3伊104 km2 .
逸10 益积温的增加为种植对热量要求较高的作物品
种提供了有利条件,并使晚熟作物品种的种植界限北
移,在相同栽培管理条件下可提高作物产量[29] .
2郾 1郾 3 温度生长期内逸15 益积温的变化特征 摇
1961—2007 年,西南地区稳定通过 15 益期间,逸15
益积温的空间分布特征明显,由西北向东南逐渐升
高(图 3域).研究区时段玉和时段域内逸15 益积温
分别为 0 ~ 7971 益·d和 0 ~ 8099 益·d,平均值分
别为 3211 益·d 和 3269 益·d. 研究期间,该区稳
定通过 15 益的年持续日数均未超过 100 d 的地区
主要分布在四川省西部以及云南、贵州两省的局部
地区,所覆盖站点数占研究区总站点数的 21% . 时
段玉和时段域内稳定通过 15 益的持续日数为 0 的
站点分别有 7 个(四川省的石渠、若尔盖、色达、红
原、理塘和峨眉山及云南省的德钦)和 3 个(四川省
的石渠、色达和峨眉山).
时段玉和时段域内,研究区域逸15 益积温为
3000 ~ 4200 益·d(该积温范围为研究区域春夏大
豆气候区的热量要求[20])的区域面积分别约 32郾 9伊
104 和 33郾 2伊104 km2 .甘薯的生育期要求逸15 益积
温逸1800 益·d,达到较高产量则需逸2400 益·
d[20] . 1961—2007 年间,逸15 益积温逸1800 益·d
的区域面积由时段玉的 82郾 6伊104 km2 增至时段域
的 83郾 7伊104 km2,逸15 益积温逸2400 益·d 的区域
面积由时段玉的 74郾 3伊104 km2 增至时段域的 74郾 9伊
104 km2 .
研究期间,西南地区逸15 益积温的气候倾向率
在-131 ~ 357 益·d·(10 a) -1,平均 37 益·d·
(10 a) -1 .积温呈减少趋势的站点主要有四川省的
盐源、巴中、会理、南充、越西、内江、泸州、阆中、遂
宁、昭觉和云南省的泸西、屏边以及贵州省的盘县、
桐梓、安顺、兴义.积温增速高于区域平均水平的地
区主要分布在云南省的瑞丽、临沧、思茅、勐腊一带
以及四川省的木里、雷波附近,最大增速出现在四川
省木里.云南省西南部逸15 益积温的增加,有利于
甘蔗、烟草等热带经济作物的发展.
西南地区逸10 益和逸15 益积温均呈增加趋
势,与年平均气温升高的趋势基本一致,且与逸10
益、逸15 益持续日数的变化有关(表 1). 时段域内
逸10 益的起始日序较时段玉提前了 1 d,终止日序
推迟了 2郾 6 d,研究期间逸10 益持续日数的增速为
2郾 2 d·(10 a) -1,其中持续日数增加最多的站点为
云南省德钦.时段域内逸15 益的起始日序较时段玉
推迟了 2郾 7 d,终止日序推迟了 4郾 1 d,研究期间逸15
益持续日数的增速为 1郾 2 d·(10 a) -1,其中持续日
数增加最多的站点为四川省木里.
2郾 2摇 西南地区日照资源的变化特征
2郾 2郾 1 年日照时数的变化特征 摇 研究期间,西南地
区年日照时数呈明显的经向带状分布,且由西向东
逐渐减少(图 4玉). 年日照时数丰富的地区主要集
中在四川省西部和云南省西北部,贵州省和重庆市
的日照时数相对较少.时段玉和时段域内,西南地区
的年日照时数分别在 1051 ~ 2691 h 和 858 ~ 2608
h,平均值分别为 1789 和 1679 h. 研究期间,西南地
区年日照时数的减速为 36 h·(10 a) -1,除云南省
的会泽、勐腊、澜沧、保山、瑞丽、思茅、屏边以及四川
省的理塘、若尔盖、会理、昭觉、道孚、峨眉山、盐源、
九龙和贵州省的盘县、重庆市的梁平站点的年日照
时数有所增加外,研究区域内 81%的站点年日照时
数呈减少趋势. 年日照时数的最大上升幅度为
63 h·(10 a) -1,最大的下降幅度为 161 h·(10
a) -1,降幅比升幅大得多. 年日照时数减幅超过
60 h·(10 a) -1的地区主要分布在四川省东部(阆
中、遂宁和宜宾附近)、云南省中部的部分地区(楚
雄、沾益和昆明附近)和贵州省部分地区(黔西和罗
表 1摇 1961—2007 年西南地区逸10 益和逸15 益起止日序及持续日数的变化
Table 1摇 Changes of 逸10 益 and 15 益 beginning and ending date order as well as sustained days during 1961 -2007 in
Southwest China
时段
Periods of time
起始日序
Beginning date order
逸10 益 逸15 益
终止日序
Ending date order
逸10 益 逸15 益
持续日数
Sustained days
逸10 益 逸15 益
1961—1980 年的多年平均值
Perennial average value during 1961-1980(d)
86 105 309 256 224 152
1981—2007 年的多年平均值
Perennial average value during 1981-2007(d)
85 107 312 260 228 153
1961—2007 年的气候倾向率
Climatic trend rate during 1961-2007[d·(10 a) -1]
-0郾 9 0郾 9 1郾 3 2郾 1 2郾 2 1郾 2
644 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
图 4摇 西南地区全年(玉)及温度生长期内(域)日照时数及其气候倾向率的分布
Fig. 4摇 Distribution of sunshine hours and their climatic trend rate in the whole year (玉) and during temperature鄄defined growth peri鄄
od (域) in Southwest China.
甸附近),减幅最大值出现在云南省楚雄.四川省的
泸州、内江、宜宾、都江堰、绵阳、遂宁、南充和贵州省
的榕江、毕节、独山、黔西以及重庆市沙坪站点既是
年日照时数的低值区( <1400 h),又是减幅的高值
区[>60 h·(10 a) -1],日照资源尤其缺乏. 年日照
时数增加的地区主要集中在云南省的会泽、勐腊、澜
沧、保山和瑞丽以及四川省的理塘、若尔盖和会理站
点附近,增幅最大值出现在云南省会泽.四川省的理
塘、若尔盖、会理和盐源站点既是年日照时数的高值
区(逸2200 h),也是日照时数增加的区域,其日照资
源尤其丰富.与时段玉相比,西南地区时段域内年日
照时数逸2200 h 的区域面积减少最明显,由 34郾 9伊
104 km2 缩小到 22郾 3伊104 km2;年日照时数 1800 ~
2200 h 的区域向北推进了 1 个纬度,面积增加了
9郾 3伊104 km2;年日照时数<1800 h 的区域向西推进
了 0郾 3 个经度,面积增加了 3郾 3伊104 km2 .
2郾 2郾 2 温度生长期内日照时数的变化特征摇 在时段
玉和时段域,西南地区温度生长期内日照时数分别
为 48 ~ 2336 h 和 57 ~ 2310 h,平均值分别为 1124
和 1066 h(图 4域). 温度生长期内日照时数的高值
区(逸1700 h)主要集中于云南省西南部,低值区
(<700 h)主要分布在四川省西部,两个时段的最低
值均出现在四川省石渠.与时段玉相比,时段域温度
生长期内日照时数逸1700 h 的区域向西推移了 0郾 1
个经度,面积减少了 1郾 5伊104 km2;1200 ~ 1700 h 的
区域面积减少了 2郾 6伊104 km2;<1200 h 的区域向南
伸展,面积增加了 4郾 1伊104 km2 .
1961—2007 年间,西南地区温度生长期内日照
时数的气候倾向率在-87 ~ 98 h·(10 a) -1,平均值
为 14 h·(10 a) -1 . 除云南省西南部和四川省西部
的部分站点温度生长期内日照时数呈增加趋势外,
研究区域 68%的站点呈减少趋势.温度生长期内日
照时数倾向率最低值出现在云南省楚雄,为-87 h·
(10 a) -1,最高值出现在云南省保山,为 98 h·
(10 a) -1,两者相差 185 h·(10 a) -1,说明研究区域
温度生长期内日照时数变化的空间差异较大. 研究
区东部和中部日照时数的减少,可能导致作物光合
速率降低、作物吸收的光合能量减少、光合产物减
少,并最终影响作物生产潜力和产量.四川省西部温
度生长期内日照时数的增加使原来缺乏日照资源的
情况有所改善,在不考虑其他因素的前提下将有利
于提高作物产量.
2郾 3摇 西南地区降水资源的变化特征
2郾 3郾 1 年降水量的变化特征 摇 1961—2007 年,西南
7442 期摇 摇 摇 摇 摇 代姝玮等: 气候变化背景下中国农业气候资源变化域郾 西南地区农业气候资源时空变化特征摇 摇
地区年降水量空间分布特征明显,由东南向西北逐
渐减少(图 5玉),与全国年降水量的空间分布特征
相似[33] .时段玉和时段域,研究区年降水量分别在
445 ~ 2244 mm 和 501 ~ 2269 mm,平均值分别为
1067 和 1049 mm. 与时段玉相比,时段域年降水量
的最低值增加了 56 mm,最高值增加了 25 mm,平均
值减少了 18 mm.西南地区年降水量变化具有明显
的空间差异性,时段域内年降水量高值区(逸1100
mm)和低值区( <700 mm)的区域面积较时段玉分
别减少了 6郾 8伊104 和 2郾 1伊104 km2 . 1961—2007 年,
西南地区年降水量的气候倾向率为-76 ~ 43 mm·
(10 a) -1,平均为-10 mm·(10 a) -1,整体呈减少趋
势,但减幅小于华北平原同期的变化趋势[34],与华
南沿海 1958—1999 年降水量增加以及长江中下游
地区 1951—2001 年降水量微弱增加的趋势相
反[25,35] .西南地区年降水量气候倾向率的空间分布
特征明显,以马尔康、小金、越西、雷波、西昌、会理、
楚雄和元江一带为分界,界限以西的地区(包括四
川省西部和云南省西北部)年降水量呈增加趋势,
最大增幅出现在四川省理塘,界限以东的大部分地
区年降水量呈减少趋势,以研究区中部的减幅最大,
东部次之,最大减幅出现在四川省峨眉山. 研究区
51%的站点年降水量减幅在 0 ~ 40 mm·(10 a) -1,
减幅逸40 mm·(10 a) -1的站点主要有四川省的峨
眉山、宜宾、乐山、都江堰、广元、绵阳、雅安、泸州和
贵州省的威宁以及云南省的沾益.研究期间,四川盆
地的年降水量呈减少趋势,这与王英等[36]的研究结
果一致.云南省西北部和四川省西部为年降水量的低
值区,同时也是气候倾向率的正值区,年降水量呈增
加趋势,这与杨建平等[37]的研究结果相同,至于该趋
势是否有利于当地的农业生产,还需要考虑降水的有
效性及其年内分布特征.四川省的理塘、稻城和雷波
以及云南省的德钦、维西、保山、楚雄和瑞丽站点的年
降水量呈增加趋势,且年平均气温增幅均超过 0郾 30
益·(10 a) -1,说明该区气候变化呈暖湿化趋势.
2郾 3郾 2 温度生长期内降水量的变化特征 摇 研究期
间,西南地区温度生长期内降水量分布特征为西北
部少、东南部多(图 5域).时段玉和时段域内,研究
区温度生长期内降水量分别在 26 ~ 2218 和 27 ~
2258 mm,平均值分别为 919 和 901 mm,其空间变化
特征与年降水量类似,时段域内高值区 (逸1000
mm)和低值区( <600 mm)的区域面积较时段玉分
图 5摇 西南地区全年(玉)及温度生长期内(域)降水量及其气候倾向率的分布
Fig. 5摇 Distribution of precipitation and its climatic trend rate in the whole year (玉) and during temperature鄄defined growth period
(域) in Southwest China.
844 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
别减少了 10郾 3伊104 和 0郾 6伊104 km2,中值区(600 ~
1000 mm)面积较时段玉增加了 10郾 9伊104 km2 .在西
南玉米适宜种植地区,生长季需水量为 600 mm[20],
满足该降水量区域面积的增加,可为玉米的扩种提
供有利条件. 1961—2007 年,西南地区温度生长期
内降水量气候倾向率在-66 ~ 47 mm·(10 a) -1,平
均值为-8 mm·(10 a) -1,总体呈减少趋势,减幅略
小于年降水量的变化趋势. 研究区温度生长期内降
水量丰富的东半部的降水量呈现出减少趋势,而温
度生长期内降水量相对较少的西北部则呈现出增加
趋势,这在一定程度上使全区温度生长期内降水量
的空间分布更加均匀,有利于作物种植面积的扩大
和农业生产管理.
2郾 4摇 西南地区参考作物蒸散量的变化特征
2郾 4郾 1 年参考作物蒸散量的变化特征摇 1961—2007
年,西南地区年参考作物蒸散量的空间分布特征明
显,由西南向东北逐渐减少,高值区(逸1100 mm)主
要集中在云南省的大部地区,低值区( <900 mm)主
要集中在四川省东部、重庆市大部以及贵州省北部
(图 6玉).时段玉和时段域内,研究区域年参考作物
蒸散量分别在 668 ~ 1521 mm 和 677 ~ 1467 mm,平
均值分别为 993 和 968 mm.与时段玉相比,时段域
的年参考作物蒸散量最低值增加了 9 mm,最高值减
少了 54 mm,平均值减少了 25 mm,表明研究区域年
参考作物蒸散量整体减少. 时段域内年参考作物蒸
散量为 900 ~ 1000 mm、1000 ~ 1100 mm 和逸1100
mm的区域面积较时段玉分别减少了 15郾 2伊104、4郾 2
伊104 和 1郾 9伊104 km2,<900 mm 的区域面积较时段
玉增加了 21郾 3 伊104 km2 . 1961—2007 年,西南地区
年参考作物蒸散量气候倾向率在-149 ~ 25 mm·
(10 a) -1,平均值为-6 mm·(10 a) -1,减幅小于年
降水量的变化趋势. 除云南省西部的澜沧、会泽、勐
腊和保山以及四川省西南部的木里、若尔盖、九龙和
峨眉山站点的年参考作物蒸散量呈增加趋势外,研
究区 69%的站点呈减少趋势. 重庆市大部、四川省
东部以及西北部高海拔地区、云南省中部和贵州省
中部部分地区年参考作物蒸散量的减幅较大,均在
10 mm·(10 a) -1以上,减幅小于 10 mm·(10 a) -1
的区域占研究区总面积的 56% .
2郾 4郾 2 温度生长期内参考作物蒸散量的变化特征摇
1961—2007 年,西南地区温度生长期内参考作物蒸
散量的空间分布特征为南部多、东北次之、西北最少
(图 6域).时段玉和时段域内,研究区温度生长期内
参考作物蒸散量分别在2 7 ~ 152 2 mm和3 2 ~
图 6摇 西南地区全年(玉)及温度生长期内(域)参考作物蒸散量及其气候倾向率的分布
Fig. 6摇 Distribution of reference crop evapotranspiration and its climatic trend rate in the whole year (玉) and during temperature鄄de鄄
fined growth period (域) in Southwest China.
9442 期摇 摇 摇 摇 摇 代姝玮等: 气候变化背景下中国农业气候资源变化域郾 西南地区农业气候资源时空变化特征摇 摇
1468 mm. 温度生长期内参考作物蒸散量高值区
(逸900 mm)主要集中在云南省的中部和南部,该区
亦为年参考作物蒸散量的高值区;低值区 ( < 300
mm)主要分布在四川省西北部,即石渠、色达、理塘、
若尔盖和红原等,与年参考作物蒸散量的低值区不
重合,表明该区参考作物蒸散量年内分布不均匀.
1961—2007 年,西南地区温度生长期内参考作物蒸
散量气候倾向率在-118 ~ 54 mm·(10 a) -1,最低值
出现在重庆市涪陵,最高值出现在四川省木里.除四
川省的北部和西部以及云南省西部呈增加趋势外,
研究区 53%的站点呈减少趋势,减幅为 0 ~ 10 mm
·(10 a) -1的区域约占 49% ,且主要分布在云南省
东部、四川省东部、贵州省大部和重庆市东北部. 就
整个西南地区而言,贵州、重庆和四川三省(市)的
东部年参考作物蒸散量最少,但温度生长期内参考
作物蒸散量处于中上等水平;四川省西北部年参考
作物蒸散量处于中等水平,但温度生长期内参考作
物蒸散量最少.
3摇 讨摇 摇 论
西南地区热量资源的增加有利于水稻及玉米中
熟和晚熟品种种植界限北移,特别利于高原地区中
稻的种植面积迅速扩大以及大豆和甘薯的适种面积
增加,在保证产量的前提下可以追求更好的品
质[20] .但温度升高对生育期短的作物来说则是不利
的,因为发育速度加快会导致生育期缩短,在相同的
栽培管理措施下,生育期缩短将导致产量下降,有研
究结果表明,气温每升高 1 益,水稻产量将减少
10% ~17% [38] .此外,气候变暖将使病虫害发生期
提前、害虫死亡率降低、繁殖代数增加,从而使农作
物病虫害危害加重. 根据热量资源的变化特征可适
当调整作物品种的熟性和推广抗高温、抗病虫害品
种,以求得产量的最大化[39] . 1961—2007 年,西南地
区日照时数整体下降,主要原因在于近些年大气污
染严重、云量和气溶胶增多,从而增强了大气对太阳
光的反射和吸收作用,使太阳辐射减小[40] . 若不考
虑其他因素的影响,在日照资源缺乏的四川省西部
地区,温度生长期延长及温度生长季内总的日照时
数增加将有利于长日照作物产量的提升. 西南地区
西部降水资源增加,有利于提高作物的品质和产量,
但过分集中的降水会使农田受淹、肥料流失、农业成
本增加,在作物收获季节,还会使果实浸水后发芽霉
烂,造成损失[41] .西南地区东部呈暖干化趋势,干旱
频率增加,可能会抵消热量资源增加所发挥的作用.
研究区降水资源整体呈减少趋势,季节性干旱频繁
发生,尤其是秋旱的增加趋势明显,可推广旱作节水
技术、增强农业防旱减灾的综合能力,同时加大优良
抗旱品种推广力度,提高良种覆盖度,以减轻降水资
源减少的不利影响[39,42] . 根据 Penman鄄Monteith 方
程和能量平衡原理,影响参考作物蒸散变化的因素
包括两部分,即辐射能量部分和空气动力学部分.其
中,辐射能量部分主要为太阳辐射,空气动力学部分
主要与风速、温度和水汽压差有关[43] . Thomas[44]认
为,西南地区潜在蒸发主要受辐射影响. 因此,该区
域参考作物蒸散量降低可能与日照时数减少有关,
而温度升高对参考作物蒸散量变化的作用不明显.
此外,气温的垂直递减率随地点、季节和昼夜的
不同而变化,夏季和白天的气温垂直递减率高,冬季
和夜晚的气温垂直递减率低[25] .本文采用的气温垂
直递减法尽管是目前比较公认的方法,但进一步提
高栅格化结果的精度,还必须考虑气温垂直递减率
在不同季节和不同下垫面上的差异.
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作者简介摇 代姝玮,女,1987 年生,硕士研究生. 主要从事气
候变化与种植制度适应研究,发表论文 3 篇. E鄄mail: daishu鄄
wei7@ 163. com
责任编辑摇 杨摇 弘
254 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷