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Effect of climate change on cotton growth period and yield in Kashgar City, Xinjiang Uygur Autonomous Region

新疆喀什气候变化对棉花发育期及产量的影响分析



全 文 :中国生态农业学报 2015年 7月 第 23卷 第 7期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Jul. 2015, 23(7): 919930


* 新疆气象局面上课题(ms201523)资助
阿布都克日木·阿巴司, 主要从事农业气象观测、服务与研究工作。E-mail: kashiqixiang@163.com
收稿日期: 20141219 接受日期: 20150429
http://www.ecoagri.ac.cn
DOI: 10.13930/j.cnki.cjea.141452
新疆喀什气候变化对棉花发育期及产量的影响分析*
阿布都克日木·阿巴司1 胡素琴1 努尔帕提曼·买买提热依木2
(1. 新疆维吾尔自治区喀什地区气象局 喀什 844000; 2. 新疆维吾尔自治区塔什库尔干县气象局 塔什库尔干 845250)
摘 要 利用喀什国家基准气候站 1961—2013 年 53 a 的平均气温、平均最高气温、平均最低气温、降水量
以及日照时数资料, 结合 1990—2013 年的棉花发育期、单位面积产量、“三桃”数等资料, 采用线性倾向估计
计算、检验方法、气候趋势系数和气候倾向率方法, 对 1961 年以来喀什气候变化特征、1990 年以来棉花发育
期和产量进行分析, 探讨了喀什近期气候变化对棉花生产的影响。结果表明: 近 53 a 来, 喀什年和各季平均气
温、平均最高气温、平均最低气温总体呈线性上升趋势, 其年气候倾向率为 0.25~0.47 ℃10a1(P0.01), 春、
夏、秋 3 个季节的倾向率分别为 0.24~0.47 ℃10a1(P0.05)、0.09~0.37 ℃10a1、0.32~0.46 ℃10a1(P0.01), 其
中春、秋季平均最低气温的升温率最大。年降水量呈明显增多趋势, 其增幅为 6.16 mm10a1, 对各季节降水
而言, 春季降水量呈减少趋势, 其气候倾向率为0.44 mm10a1, 夏、秋季降水量呈明显的增多趋势, 其增幅分
别为 2.10 mm10a1、2.23 mm10a1(P0.05)。日照时数呈增多趋势 , 其气候倾向率分别为 31.3 h10a1
(P0.05)(年)、16.16 h10a1(P0.01)(春)、9.84 h10a1(P0.05)(夏)、4.27 h10a1(P0.01)(秋), 其中春季日照时
数的增幅最大。近 53 a 来, 喀什初霜日呈推后趋势(1.4 d10a1)、终霜日呈提前趋势(1.3 d10a1), 无霜期延长
明显(1.0 d10a1)。近 23 a 来喀什棉花生长发育期资料统计指出, 棉花播种期、出苗期、三真叶期、五真叶期、
现蕾期、开花期、裂铃期、吐絮期等各发育期均表现出不同程度的提前趋势, 其中现蕾期的提前趋势最明显, 为
6.6 d10a1(P0.01); 棉花停止生长期呈延迟趋势, 即延迟幅度为 4.2 d10a1(P0.01), 发育期的延长对棉花
产量和品质的提高都十分有利。棉花“三桃”数中 , 伏前桃数、伏桃数和秋桃数呈增多趋势 , 其增幅分别为
0.58 个10a1、0.92 个10a1 和 0.49 个10a1。近 23 a 棉花生产中, 平均产量呈增多趋势, 其增幅为 373.5
kghm210a1(P0.01)。影响棉花发育期和产量的主要气候因子有气温、日照时数、降水、初终霜日、无霜期。
总之, 喀什气候的变化对棉花生产的影响以积极影响为主, 气候变暖有利于提高棉花的产量和品质。本文中,
初、终霜冻日及无霜期与棉花产量总体呈正相关, 初霜日推后、终霜日提前、无霜期延长, 棉花产量增多。
关键词 喀什 气候变化 棉花 气象因素 发育期 产量
中图分类号: S162.5 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2015)07-0919-12
Effect of climate change on cotton growth period and yield in Kashgar
City, Xinjiang Uygur Autonomous Region
Abudoukerimu ABASI1, HU Suqin1, Nu’erpatiman MAIMAITIREYIMU2
(1. Kashgar Meteorological Bureau of Xinjiang Uyghur Autonomous Region, Kashgar 844000, China; 2. Taxkorgan Meteorological
Bureau of Xinjiang Uyghur Autonomous Region, Taxkorgan 845250, China)
Abstract This paper analyzed climate change and the responses of cotton growth period and yield to warming climate since 1961
in Kashgar, Xinjiang Uygur Autonomous Region, China. The paper used the methods of tendency, detection and trend coefficient to
determine the rate of climate changes of average temperature, maximum temperature, minimum temperature, precipitation and
sunshine duration for the period 19612013. The study also analyzed cotton growth period, yield amount, and characteristics of
pre-summer boll, summer boll and autumn boll for the past 23 years (19902013) of ground-truth data in the national reference
stations of Kashgar (75°59′E, 39°28′N). The results showed that average annual temperature, average seasonal temperature, average
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maximum and average minimum temperature increased significantly in the past 53 years (19612013). The rates of warming in
annual temperature, spring temperature, summer temperature and autumn temperature were respectively 0.250.47 ℃10a1 (P 
0.01), 0.240.47 ℃10a1 (P  0.05), 0.090.37 ℃10a1 and 0.320.46 ℃10a1 (P  0.01). Among the variables, the trends of
increase in average minimum temperature in spring and autumn were of significant. Yearly precipitation apparently increased at a rate
of 6.16 mm10a1. Spring precipitation declined at a rate of 0.44 mm10a1, while summer and autumn precipitations increased at
rates of 2.10 mm10a1 and 2.23 mm10a1 (P < 0.05), respectively. There was significant positive trend in sunshine duration,
increasing at a rate of 31.3 h10a1 (P  0.05) at annual scale, 16.16 h10a1 (P  0.01) during spring, 9.84 h10a1 (P  0.05) during
summer and 4.27 h10a1 (P  0.01) during autumn. The highest increase was in spring. The date of the latest frost advanced (1.3
d10a1), the date of the first frost delayed (1.4 d10a1) and then frost-free period lengthened (1.0 d10a1) in the past 53 years from
1961 to 2013. Over the past 23 years (19902013), average sowing date, seedling stage, third true leaf stage, fifth true leaf stage,
squaring stage, flowering stage, cracked-bell stage and boll-opening stage of cotton apparently advanced to different degrees,
with the trend in squaring stage as most obvious — 6.6 d10a1 (P < 0.01). Cotton sub-stop growth season date delayed by
about 4.2 d10a1 (P < 0.01), the extended growth period was very favorable for cotton yield and quality. The numbers of pre-
summer boll, summer boll and autumn boll of cotton significantly increased at respective rates of 0.58 bolls10a1, 0.92 bolls10a1
and 0.49 bolls1 a1. Average yield per acre increased in the past 23 years (19902013) by 373.5 kghm210a1 (P < 0.01). The
factors influencing cotton growth period and yield were temperature, precipitation and sunshine duration which changed frost days,
last frost day and frost-free period, suggesting that warming climate very much favored cotton production and quality in Kashgar
region. This study suggested that cotton yield was positively correlated with last frost date, first frost date and frost-free period. Last
frost date apparently advanced, first frost date apparently delayed, and frost-free period lengthened, enhancing cotton production in
the study area.
Keywords Kashgar; Climate change; Cotton; Climate factor; Growth period; Yield
(Received Dec. 19, 2014; accepted Apr. 29, 2015)
气候变化是当前研究的热门领域之一[13]。在我
国, 诸多气候学家对中国气候变化规律作了很多研
究[48]。有研究表明, 20世纪中期, 我国约 100°E以
东地区地表气温上升 4~8 , ℃ 升温中心位于江淮流
域下游地区; 该经度线以西地区地表气温升幅相对
较弱[9]。中国年降水量变化有很强的区域性差异, 有
关降水的空间分布型(如南方多雨/北方少雨等)及其
变化的问题至今仍受关注[10]。马宗晋等[11]从第四纪
气候变化和发展规律出发, 认为 21 世纪初, 虽然降
水量可能有所增加, 但仍属干旱期, 特别是中国北
方将受到干旱灾害的严重威胁。近 40 a, 在新疆北部平
均气温增温率达 0.36 ℃10a1, 南疆为 0.19 ℃10a1[12],
新疆北部、青海和西藏大部年均降水略有增加, 而
新疆中部和南部年均降水略有减少[9]。
2007年《气候变化国家评估报告》针对气候变
化影响进行了详细评估, 并指出: 中国农业、水资
源、森林与其他自然生态系统、海岸带与近海生态
系统等极易受全球气候变化的不利影响, 自然灾害
将有进一步加剧的可能。气候变暖是当今世界共同
面临的气候变化危机, 气候变暖已经给自然生态、
工农业和社会经济各方面带来许多新问题, 在气候
变暖及其影响研究中, 农业是对气候变化反应最为
敏感的行业[1315]。农业和气象等领域的科学家们已
经在气候变化对农作物的生长发育及产量形成的影
响机理等相关领域进行了大量研究工作[1618]。农业
生产是一个对自然条件尤其是对气候条件依赖程
度很强的过程, 气候资源变化必然对其产生重大影
响[19]。全球变暖将会对农业生产造成直接和间接的
影响[2021]。气候变暖导致积温增加、生长期延长, 农
业生产布局和结构、种植制度和作物品种发生较大
变化, 种植区北移[2234]。气候变化将通过温度与降
水变化的综合作用, 使光、温、水、土、气、生等
生态系统要素发生变化, 进而对种植制度、病虫害
防治、农业生产潜力及农业管理等产生影响[35]。气
温是最重要的气象要素之一, 也是热量资源分析中
常用的指标之一 [36], 气温与农业生产关系密切, 对
农业影响尤为显著, 是农作物生长、发育和产量形
成必须依赖的关键气象要素[37]。气温升高使作物生
长发育加快, 对于有限生长习性的谷物, 由于生育
期缩短而减少产量 ; 而对于无限生长习性的作物 ,
如块根作物和牧草, 则有利于生长期延长, 增加产
量[3840]。因此研究气温的时空分布特征、变化规律
对实际生产和科学研究具有非常重要的意义[41]。光
资源是重要的农业气候资源之一。光以热效应形式
给地球创造了生物得以生存的温度环境, 光对绿色
植物表现出光合效应、形态效应和光周期效应, 保
障植物正常生长、发育并形成产量[2]。目前关于气
候变化对作物影响方面的研究很多, 主要侧重于对
作物播种期和生育期变化[4245]、产量以及作物种植
结构变化的影响方面[4653]。
第 7期 阿布都克日木·阿巴司等: 新疆喀什气候变化对棉花发育期及产量的影响分析 921


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气候变化使中国未来农业生产面临 3 个突出问
题: 一是使农业生产的不稳定性增加, 产量波动加
大; 二是带来农业生产布局和结构的变动; 三是引
起农业生产条件的改变, 农业成本和投资大幅度增
加[54]。因此, 预测未来气候的可能变化, 研究其对生
态系统、经济和社会的影响及其响应, 探寻减缓和适
应气候变化的策略成为气候变化研究的核心内容[55]。
喀什地区是以农业为主的人口大区, 全区区域
面积 16.2 万 km2, 截至 2011 年底, 喀什地区总人口
409.42 万人, 其中, 非农业人口为 92.09 万人, 农业
人口 311.6万人, 全地区农牧业人口约占全疆的 1/4。
新疆是我国最大的棉花(Gossypium hirsutum L.)种
植基地, 连续十多年实现棉花单产、总产和调出量
全国第一。2014 年新疆地方棉花种植面积为 197.8
万 hm2, 较 2013 年统计数据(110.3 万 hm2)增加了
87.5 万 hm2, 总产达到 309 万 t; 喀什地区耕地面积
493 540 hm2, 棉花 22.8万 hm2, 喀什地区 2014年棉
花公证检验突破 40万 t。棉花生产受多种因素制约,
年际间产量的波动较大, 其中以气候条件对棉花产
量和品质的影响最为重要。本文分析了喀什棉区
1961—2013 年的气象资料和 1990—2013 年棉花发
育期资料, 研究棉花生长期间喀什棉区气候变化特
征及棉花生长发育对气候变化的响应, 为棉花种植
区划和棉花基地建设、棉花生产提供理论依据, 为
充分合理利用气候资源, 提高喀什棉花生产对气候
变化的适应性提供参考。
1 研究区概况
喀什市位于新疆维吾尔自治区西南部。地处东经
71°39′~79°52′, 北纬 35°28′~40°16′。东临塔克拉玛干
大沙漠, 东北与阿克苏地区的柯坪县、阿瓦提县相连,
南依喀喇昆仑山, 与西藏阿里地区为邻, 西靠帕米尔
高原, 西北与克孜勒苏柯尔克孜自治州的阿图什市、
乌恰县和阿克陶县相连, 东南与和田地区的皮山县
相连。喀什地区西、南、北三面环山, 东面朝塔里木
盆地开口地势, 由西南向东北倾斜, 属温带大陆性干
早气候。由于光、热、昼夜日差大等自然原因, 喀什
地区是全国优质棉生产基地, 同时具有独特的自然
地理格局, 处于西风气流带的喀什境内生态环境极
其脆弱, 而气候变化及各类气象灾害天气对当地农
业、特色经济林发展产生巨大影响。
2 资料来源及分析方法
2.1 资料来源
本文选取喀什国家基准气候站(75°59′E, 39°28′N)
1961—2013年 53 a的平均气温、平均最高气温、平
均最低气温、降水量以及日照时数资料(因喀什陆地
棉从 3月下旬到 4月上、中旬播种, 10月下旬到 11
月上旬停止生长, 所以气象资料选用 3—11 月, 即
春、夏、秋季的资料)、1990—2013年的棉花发育期、
单产、“三桃”数等资料。
2.2 研究方法
数据处理及分析在Microsoft Excel 2003等软件的
支持下进行。利用气候倾向率[5657]和气候趋势系数[58]
方法将棉花发育期与气象因子进行相关分析, 找出对
发育期影响显著的因素, 喀什棉花发育期序列的年际
和年代际变化趋势特征, 并通过相关分析和线性回归
方法评价气象因子的年际波动对棉花发育期的影响。
气象要素的趋势变化通过气候倾向率表述, 即
设某一气象要素的时间序列为 1 2, , , nx x x , 它总可
以用一个多项式来表示:
(t)=α0+α1t+α2t+⋯+αntn (1)
一般来讲, 温度和降水的气候趋势用一元线形
回归方程表示, 即:
0 1ˆtx a a t  (2)
式中: t为年份序列号(t=1, 2, ⋯, n); α0为常数; α1为
回归系数( 1 ˆta dx dt ), 当 α1 为正(负)时, 表示要素
在计算时段内线性增加(减弱), 将 α1×10记得所求的
气候倾向率, 即每 10 a的要素变化。
为了研究气象要素在气候变化中升降的定量程
度, 并对其进行统计检验, 计算气候趋势系数 rxt。rxt
定义为 n个时刻(年)的要素与自然序列 1, 2, 3, ⋯, n
的相关系数。
1
2 2
1 1
( )( )
( ) ( )
n
i
i
xt n n
i
i i
x x i t
r
x x i t

 
 

 

 
(3)
式中: n为年份序列号, xi是 i年要素值, x 为要素平
均值, t=(n+1)/2。当 rxt为正(负)时, 表示该要素在计
算的 n年内有线性增加(减少)趋势, rxt符合自由度为
n2的 t分布, 从而可以检查气候变化趋势是否有意
义, 还是一种随机振动。气候趋势系数实际上也就
是常说的相关系数, 用通常的相关系数统计检验方
法, 检验气候趋势 rxt是否显著。由于 rxt无量纲, 故
其大小可比较不同气象要素的长期变化趋势大小 ,
特别是适合于对大范围的气象要素场长期趋势的空
间分布特征进行研究。
3 结果与分析
3.1 喀什市气候变化特征
3.1.1 气温变化
近 53 a来喀什年和各季平均气温、平均最高气
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温、平均最低气温总体呈线性上升趋势, 其年平均
气温、平均最高气温、平均最低气温气候倾向率为
0.25~0.47 ℃10a1(P0.01), 其中年平均最低气温
的升温率最大(图 1、表 1)。各季节平均气温、平均
最高气温、平均最低气温气候倾向率分别为 0.24~
0.47 ℃10a1(P0.05)(春)、0.09~0.37 ℃10a1(夏)、
0.32~0.46 ℃10a1(P0.01)(秋), 其中春、秋季平均
最低气温的升温率最大。

图 1 1961—2013 年喀什市气温变化趋势
Fig. 1 Change trends of temperatures in Kashgar City from 1961 to 2013
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表 1 1961—2013 年喀什市气候因子的变化率和相关系数
Table 1 Changes trends and correlation coefficients of meteorological factors in Kashgar City from 1961 to 2013
气候因子
Meteorological factor
冬季
Winter
春季
Spring
夏季
Summer
秋季
Autumn
全年
Year round
平均气温 Average temperature (℃10a1) 0.5 0.3 0.2 0.3 0.3
平均最高气温 Average maximum temperature (℃10a1) 0.3 0.2 0.1 0.4 0.3
变化趋势
Changes
trend
平均最低气温 Average minimum temperature (℃10a1) 0.6 0.5 0.4 0.5 0.5
降水 Precipitation (mm10a1) 1.4 0.4 2.1 2.3 5.3
日照 Sunshine duration (d10a1) 0.3 16.2 9.8 4.4 31.4
平均气温 Average temperature 0.406 6 0.466 7 0.298 7 0.530 2 0.614 8
平均最高气温 Average maximum temperature 0.214 5 0.328 8 0.185 0 0.579 5 0.506 7
相关系数
Correlation
coefficient
平均最低气温 Average minimum temperature 0.518 7 0.597 8 0.477 4 0.550 0 0.676 0
降水 Precipitation 0.165 0 0.034 7 0.165 4 0.279 8 0.220 2
日照 Sunshine duration 0.007 5 0.318 8 0.262 2 0.112 8 0.262 1

3.1.2 棉花生长期天数和有效积温的变化
由图 2可知, 喀什棉花生长期为 180~212 d, 1990—
2013年生长期呈延长趋势, 延长幅度为 7.2 d10a1;
棉花发育期间的有效积温为 3 6605~4 6315 ℃。最
多的有效积温出现在 2011年(4 631.5 ), ℃ 最少的有
效积温出现在 1996年(3 660.5 ), ℃ 棉花发育期间的
有效积温呈增加趋势, 增量达 306.5 ℃10a1。

图 2 1990—2013 年喀什市棉花生长期天数和有效积温
的变化趋势
Fig. 2 Change trends of days and effective cumulative
temperature of cotton growth period in Kashgar City from 1990
to 2013
3.1.3 降水量、日照时数和霜冻的变化
降水量的线性回归计算结果表明(图 3), 1961—
2013年期间, 喀什年降水量呈明显增多趋势, 其增
幅为 6.16 mm10a1, 对各季节降水来说, 春季降水
量呈减少趋势 , 其气候倾向率为 0.44 mm10a1,
夏、秋季降水量呈明显增多趋势 , 其增幅分别为
2.10 mm10a1(夏)、2.23 mm10a1(P0.05)(秋)。
近 53 a来, 喀什年和各季日照时数呈增多趋势
(图 3), 其气候倾向率分别为 31.3 h10a1(P0.05)
(年)、16.16 h10a1(P0.01)(春)、9.84 h10a1(P0.05)
(夏)、4.27 h10a1(P0.01)(秋), 其中春季日照时数的
增幅最大。
由喀什近 53 a初、终霜冻日变化曲线图(图 3)可
看出, 初霜日呈推后趋势(1.4 d10a1)、终霜日呈提前
趋势(1.3 d10a1), 无霜期延长明显(1.0 d10a1 )。
3.2 喀什市棉花的发育期、产量变化特征
3.2.1 棉花各发育期的变化
由图 4 可看出 , 棉花播种期、出苗期、三真叶
期、五真叶期、现蕾期、开花期、裂铃期、吐絮
期等各发育期均表现出不同程度的提前趋势 , 其
春季出现的发育期(播种期、出苗期、三真叶期、
五真叶期、现蕾期)的提前趋势较明显 , 其中现蕾
期的提前趋势最明显 , 即 6.6 d10a1(P0.01); 夏
季的发育期 (开花期、裂铃期、吐絮期 )提前较少 ,
即 0.4~2.3 d10a1; 棉花停止生长期(秋季出现的
发育期 )呈延迟趋势 , 即延迟幅度为 4.2 d10a1
(P0.01)。
3.2.2 棉花“三桃”数和产量的变化
棉花铃数是决定棉花产量的主要因素之一, 在
产量估算中根据棉铃的成铃时间, 把棉铃分为伏前
桃、伏桃和秋桃, 统称为“三桃”[59]。伏前桃是指 7
月 15日以前的成铃, 成铃是指直径 2.0 cm以上的铃,
直径 2.0 cm以下的铃为幼龄。伏前桃的产量一般占
总产的 3%~5%, 伏前桃多一般表示棉花早发[60]; 伏
桃是 7月 15日—8月 15日这段时间的成铃, 是棉花
产量形成的主体。秋桃是 8 月 15 日—9 月 10 日的
成铃。秋桃成熟稍晚, 但结住秋桃是棉花早熟不早
衰的表现, 棉花要高产, 仍需要一定比例的秋桃[61]。
总桃中“三桃”比例的不同又会直接影响产量和品质,
因此, 研究“三桃”建成有重要意义[62]。为此, 喀什自
1990 年开始每年对棉花“三桃”的生长情况进行调查,
探讨影响棉花“三桃”的主要外部气象因素, 从而为
924 中国生态农业学报 2015 第 23卷


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图 3 1961—2013 年喀什市降水量、日照时数和初、终霜冻日的变化趋势
Fig. 3 Change trends of precipitation, sunshine duration, dates of the first and last frost in Kashgar City from 1961 to 2013

图 4 1990—2013 年喀什市棉花发育期的变化
Fig. 4 Changes of dates of cotton growing stages in Kashgar City from 1990 to 2013
棉花高产栽培提供理论依据, 同时为地区有关部门
在棉花生产的安排、调整、指挥工作提供参考。因
此, 研究“三桃”形成阶段的气象条件, 对应用气象
科技指导棉花生产有重要意义。
由图 5可知, 棉花“三桃”数中, 伏前桃数、伏桃数
和秋桃数呈增多趋势, 其增幅分别为 0.58 个10a1、
0.92个10a1和 0.49个10a1。平均产量呈增多趋势,
其增幅为 373.5 kg10a1·hm2(P0.01)。
3.3 喀什市气象因子对棉花春季发育期的影响
3 月气温和日照时数除了对棉花播种期、出苗
期有明显影响外, 对其他发育期影响并不大(表 2),
棉花播种期和出苗期与 3 月均温和日照时数的相关
系数达0.560 7~0.649 4(P0.01); 3月降水对棉花
三真叶期、五真叶期、现蕾期的相关性较明显, 其
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图 5 1990—2013 年喀什市棉花“三桃”数和产量的变化
Fig. 5 Changes of numbers of pre-summer boll, summer boll, autumn boll and yield of cotton in Kashgar City from 1990 to 2013
相关系数达0.471 9~0.574 2(P0.05); 4月气温除
了对棉花播种期、出苗期、三真叶期、五真叶期有
明显的影响外, 对其他发育期影响并不大, 棉花播
种期、出苗期、三真叶期、五真叶期与 4 月均温的
相关系数达0.564 6~0.753 0(P0.01); 4月日照时
数与棉花播种期、出苗期、三真叶期、五真叶期的
相关性较明显 , 其相关系数达0.441 5~0.585 6
(P0.05); 5月气温除了对棉花三真叶期、五真叶期、
现蕾期有明显影响外 , 对其他发育期影响并不大 ,
棉花三真叶期、五真叶期、现蕾期与 5 月均温的相
关系数达0.647 0~0.710 1(P0.01); 5月日照时数
与棉花出苗期、五真叶期、现蕾期的相关性较明显,
其相关系数达0.422 6~0.555 8(P0.05); 5月降水
量与棉花春季发育期的相关性不显著。
近 53 a来, 喀什春季平均气温、平均最高气温、
平均最低气温总体呈线性上升趋势, 春季降水量呈
减少趋势, 日照时数呈增多趋势; 棉花春季出现的
发育期(播种期、出苗期、三真叶期、五真叶期、现
蕾期)的提前趋势较明显, 其中现蕾期的提前趋势最
明显, 这与春季气温明显上升、降水量减少、日照
时数明显增多有关, 3—5月(春季)温度、日照时数与
棉花春季发育期总体呈负相关关系 , 即气温越高、
日照时数越多, 发育期越早, 反之相反。3—5 月(春
季)降水量对棉花五真叶期的相关性较明显。这与有
些学者[6365]气候变暖对中国西北地区、陕西省、河
西走廊棉花生产影响的研究结论相类似。
表 2 喀什市棉花春季发育期与不同时段气候因子的相关系数
Table 2 Correlation coefficients of cotton growth stages in spring and meteorological factors at different stages in Kashgar City
棉花春季发育期
Cotton growing stage in spring
气候因子
Meteorological factor
3月
March
4月
April
5月
May
春季(3—5月)
Spring (from March to May)
播种期 气温 Temperature 0.649 4*** 0.557 9*** 0.449 8* 0.722 3****
Sowing date 降水 Precipitation 0.426 8* 0.550 6*** 0.007 9 0.518 9**
日照 Sunshine duration 0.624 1*** 0.449 9* 0.434 0* 0.649 2***
出苗期 气温 Temperature 0.560 7*** 0.753 0**** 0.407 4^ 0.743 6****
Seedling stage 降水 Precipitation 0.351 9 0.479 9* 0.074 3 0.388 6^
日照 Sunshine duration 0.565 7*** 0.585 6*** 0.422 6* 0.667 5****
三真叶期 气温 Temperature 0.450 9* 0.635 9*** 0.647 0*** 0.729 1****
3rd true leaf stage 降水 Precipitation 0.471 9* 0.184 1 0.146 8 0.463 7*
日照 Sunshine duration 0.350 5 0.512 4** 0.402 5^ 0.524 7**
五真叶期 气温 Temperature 0.466 5* 0.564 6*** 0.710 1**** 0.730 6****
5th true leaf stage 降水 Precipitation 0.511 7** 0.197 0 0.214 4 0.536 6***
日照 Sunshine duration 0.445 1* 0.441 5* 0.555 8*** 0.608 8***
现蕾期 气温 Temperature 0.399 2^ 0.443 4* 0.672 2**** 0.632 6***
Squaring stage 降水 Precipitation 0.574 2*** 0.041 0 0.262 5 0.532 2**
日照 Sunshine duration 0.315 9 0.302 0 0.476 8* 0.455 9*
^、*、**、***、**** 分别表示通过 0.1、0.05、0.02、0.01和 0.001的显著性检验, 下同。^, *, **, ***, **** indicate significance at 0.1,
0.05, 0.02, 0.01, 0.001 levels, respectively. The same below.

926 中国生态农业学报 2015 第 23卷


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3.4 喀什市气象因子对棉花夏季发育期的影响
6月气温与棉花开花期、裂铃期的相关性较明显
(表 3), 其相关系数达0.425 7~0.508 3(P0.05); 7月
气温与棉花开花期的相关性较明显, 其相关系数达
0.439 7(P0.05); 7月降水与棉花裂铃期的相关性较
明显, 其相关系数达 0.428 4(P0.05); 夏季(6—8 月)
气温与棉花开花期的相关性较明显, 其相关系数达
0.519 0(P0.05); 与其他发育期的相关性不明显。
3.5 喀什市气象因子对棉花秋季发育期的影响
从表 4可看出, 除了 11月日照时数与棉花秋季
发育期(停止生长期)呈负相关以外, 秋季(9—11 月)
的气温、日照时数、降水量与棉花秋季发育期呈正
相关, 即气温越高、日照时数越多, 降水量越多, 棉
花秋季发育期越延迟, 反之相反。这与王润元等[6669]
的研究结论“气候变暖使棉花的停止生长期延迟, 生
长期延长”一致。
表 3 喀什市棉花夏季发育期与不同时段气候因子的相关系数
Table 3 Correlation coefficients of cotton growth stages in summer and meteorological factors at different stages in Kashgar City
棉花夏季发育期
Cotton growth stage in summer
气候因子
Meteorological factor
6月
June
7月
July
8月
August
夏季(6—8月)
Summer (from June to August)
开花期 气温 Temperature 0.508 3** 0.439 7* 0.298 5 0.519 0**
Flowering stage 降水 Precipitation 0.206 7 0.408 3^ 0.112 3 0.363 4^
日照 Sunshine duration 0.382 1^ 0.357 8^ 0.060 9 0.073 3
裂铃期 气温 Temperature 0.425 7* 0.271 7 0.126 8 0.346 6
Cracked bell stage 降水 Precipitation 0.191 8 0.428 4* 0.052 1 0.344 9
日照 Sunshine duration 0.133 6 0.322 1 0.015 4 0.076 3
吐絮期 气温 Temperature 0.413 0^ 0.251 2 0.113 3 0.327 7
Boll opening stage 降水 Precipitation 0.192 7 0.410 7^ 0.059 8 0.338 2
日照 Sunshine duration 0.144 3 0.341 7 0.049 8 0.063 4
表 4 喀什市棉花秋季发育期与不同时段气候因子的相关系数
Table 4 Correlation coefficients of cotton growth stages in autumn and meteorological factors in different stages in Kashgar City
棉花秋季发育期
Cotton growing period in autumn
气候因子
Meteorological factor
9月
September
10月
October
11月
November
秋季(9—11月)
Autumn (from September to November)
停止生长期 气温 Temperature 0.242 0 0.267 0 0.024 8 0.221 4
Stop growing season date 降水 Precipitation 0.106 2 0.197 8 0.131 9 0.225 8
日照 Sunshine duration 0.151 7 0.095 3 0.264 6 0.023 7

3.6 喀什市气象因子对棉花产量的影响
年平均气温、年总降水量、年总日照时数与棉花
产量总体呈正相关, 其相关系数分别为 0.690 0(P
0.01)、0.161 5、0.658 7(P0.01), 即气温越高、日照
时数越多, 降水量越多, 棉花产量增多, 反之相反。这
与王润元等[6667]的研究结论“气候变暖有利于提高棉
花的产量、利于提高棉花品质”一致; 初、终霜冻日、
无霜期与棉花产量总体呈正相关, 但相关性并不明显,
即初霜日推后、终霜日提前、无霜期延长, 棉花产量
增多, 反之相反。这与有些学者[6869]气候变化对石河
子地区、北疆棉区棉花产量影响的研究结论相类似。
4 讨论与结论
近 53 a来, 喀什市年和各季节的平均气温、平
均最高气温和平均最低气温的变化趋势总体上呈线
性上升趋势, 其年平均气温、平均最高气温以及平
均最低气温的气候倾向率为 0.25~0.47 ℃10a1
(P0.01), 其中年平均最低气温的升温率最大。各季
节的平均气温、平均最高气温、平均最低气温的气
候倾向率分别为 0.24~0.47 ℃10a1(P0.05)(春)、
0.09~0.37 ℃10a1(夏)、0.32~0.46 ℃10a1(P0.01)
(秋), 其中春、秋季平均最低气温的升温率最大。年
降水量呈明显增多趋势, 其增幅为 6.16 mm10a1;
对各季节降水而言, 春季降水量呈减少趋势, 其气
候倾向率为0.44 mm10a1, 夏、秋季降水量呈明
显增多趋势 , 其增幅分别为 2.10 mm10a1(夏)、
2.23 mm10a1(P0.05)(秋)。年和各季节日照时数呈
增多趋势, 其气候倾向率分别为 31.3 h10a1(P0.05)
(年)、16.16 h10a1(P0.01)(春)、9.84 h10a1 (P0.05)
(夏)、4.27 h10a1(P0.01)(秋), 其中春季日照时数的
增幅最大。近 53 a来, 喀什初霜日的变化呈推后趋
势(1.4 d10a1), 而终霜日呈提前趋势(1.3 d10a1),
这使无霜期明显延长(1.0 d10a1)。
随着喀什气候变化特征, 近 30 a来棉花播种期、
出苗期、三真叶期、五真叶期、现蕾期、开花期、
裂铃期、吐絮期等各发育期均表现出不同程度的提
第 7期 阿布都克日木·阿巴司等: 新疆喀什气候变化对棉花发育期及产量的影响分析 927


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前趋势, 其春季出现的发育期(播种期、出苗期、三真
叶期、五真叶期、现蕾期)的提前趋势较明显, 其中现
蕾期的提前趋势最明显, 即 6.6 d10a1 (P0.01); 夏季
出现的发育期(开花期、裂铃期、吐絮期)的提前趋势
较弱, 即 0.4~2.3 d10a1; 棉花停止生长期(秋季出现
的发育期 )呈延迟趋势 , 即延迟幅度为 4.2 d10a1
(P0.01)。棉花“三桃”数中, 伏前桃数、伏桃数和秋
桃数呈增多趋势, 其增幅分别为 0.58 个10a1、0.92
个10a1和 0.49 个10a1。平均产量呈增多趋势, 其
每公顷的增幅为 373.5 kg10a1(P0.01)。
棉花春季发育期的提前趋势与春季气温的明显
上升、春季降水量的减少、春季日照时数的明显增
多有关, 3—5月(春季)温度、日照时数与棉花春季发
育期总体上呈负相关关系, 即气温越高、日照时数
越多, 发育期越早。3—5月(春季)降水量对棉花五真
叶期的相关性较明显。夏季(6—8 月)气温与棉花开
花期的相关性较明显 , 其相关系数达 0.519 0
(P0.05), 与其他发育期的相关性不明显。除了 11
月日照时数与棉花秋季发育期(停止生长期)呈负相
关以外, 秋季(9—11 月)的气温、日照时数、降水量
与棉花秋季发育期呈正相关, 即气温越高、日照时
数越多 , 降水量越多 , 棉花秋季发育期越延迟 , 反
之相反。
年平均气温、年总降水量、年总日照时数与棉
花产量总体呈正相关, 其相关系数分别为 0.690 0
(P0.01)、0.161 5、0.658 7(P0.01), 即气温越高、
日照时数越多, 降水量越多, 棉花产量增多, 初、终
霜冻日、无霜期与棉花产量总体呈正相关, 但相关
性不明显, 即初霜日推后、终霜日提前、无霜期延
长, 棉花产量增多。
总体而言, 影响棉花发育期、产量的主要气候
因子有气温、日照时数、降水、初、终霜日、无霜
期。随气温升高 , 日照时数增多 , 光照期充足促进
棉花植株的光合作用, 使棉花生长季延长; 同时降
水量增加尤其在干旱地区会积极促进棉花生长。喀
什市近 53 a来气候变暖 , 使棉花春、夏季发育期不
同程度的提前、秋季发育期延迟、生长期延长 ; 气
候变暖有利于提高棉花的产量、利于提高棉花品
质 ; 初、终霜冻日、无霜期与棉花产量总体呈正相
关 , 初霜日推后、终霜日提前、无霜期延长, 棉花
产量增多。
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