陕北黄土高原红枣种植区气温、降水变化特征及其对气候影响

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陕北黄土高原红枣种植区气温、降水变化特征及其对气候影响



摘要：为了揭示陕北黄土高原红枣种植区水热资源变化特征，给当地红枣产业适应气候变化提供科学依据，利用陕北黄土高原红枣种植区8个气象站1971—2019年的气温、降水资料，及中等（RCP4.5）和高等（RCP8.5）排放气候情景下2021—2050年的气候变化预估数据，采用线性倾向估计、M-K检验、Morlet小波分析方法对气温、降水变化特征进行分析。结果显示：近49 a，红枣种植区年和生长季平均气温呈显著上升趋势，分别在

1991年和1993年发生突变，存在44 a的周期变化。年和生长季降水量呈不显著增加趋势，存在31 a左右的周期变化，未发生突变。2021—2050年，RCP4.5、RCP8.5两种情景模式下，年和生长季平均气温呈上升趋势，RCP8.5排放情景下升温更显著，年平均气温在2027年发生了突变。两种排放情景下，年和生长季平均气温存在31 a左右的周期变化。年和生长季降水量在RCP4.5排放情景下呈不显著减少趋势，在RCP8.5排放情景下呈不显著增加趋势；降水量没有发生突变现象。RCP4.5情景下，年和生长季降水存在23～31 a周期变化；RCP8.5情景下存在7 a的变化周期。陕北红枣种植区应积极适应气候变化，调整种植布局，选择适宜的红枣品种，促进陕北红枣产业可持续健康发展。



红枣喜光温、耐旱，适应性强，素有“铁杆庄稼”之称

近年来，许多学者采用不同的研究方法对不同区域的气温、降水等气候要素过去和未来的变化趋势进行了大量的研究。国内很多学者采用不同的统计分析方法对中国西北地区作物生长期内气候资源变化

也有一些学者利用不同的气候变化预测模式对不同区域未来水热资源变化趋势进行了模拟研究

1 研究材料与方法

1.1 研究区域与资料来源

本研究主要选择陕北榆林和延安的府谷、神木、佳县、吴堡、绥德、清涧、延川、延长共8个红枣主产县为研究区域。8个县气象站1971—2019年的逐日平均气温、降水量等气象历史数据来源于陕西省气象信息中心。未来情景预估数据采用国家气候中心提供的Reg CM4全球气候系统模式，中国地区RCP4.5和RCP8.5两种排放气候情景下预估的2021—2050年逐日气温、降水数据。

1.2 研究方法




采用线性趋势拟合

本研究中气候情景预估数据采用国家气候中心研究人员利用Reg CM4.0，单向嵌套BCC＿CSM1.1(Beijing Climate Center＿Climate System Model version 1.1）全球气候系统模式，以中国地区RCP4.5、RCP8.5两种温室气体排放气候情境下1950—2099年的连续积分模拟结果输出的气温、降水二进制格点数据作为预估的基础，模式水平分辨率为50 km×50 km。采用双线性内插的方法将格点数据插值到研究区域中的气象站点，生成

1950—2060年气温和降水量的月尺度时间序列数据。通过模式输出的1951—2005年气温、降水数据与相应时段实际观测资料进行对比，建立差值传递函数，将订正结果叠加到预估数据集上，得到订正后的陕北红枣种植区气温、降水月尺度预估数据集。

2 结果与分析

2.1 过去49 a陕北红枣种植区水热资源变化特征

1971—2019年种植区年平均气温、红枣生长季平均气温多年均值分别为10.2℃、18.4℃，最高值均出现在1999年，最低值分别出现在1984、1976年。近49 a来，两者均呈上升趋势，气候倾向率分别为0.22℃·（10a)

2.1.2 降水变化

红枣种植区年降水量288～679mm，红枣生长季降水量255～663 mm，大部分年份生长季降水占年降水量的90%以上；7、8月降水量较多，在100 mm以上（表1）。年降水量、生长季降水量呈不显著的增加趋势，气候倾向率分别为14.73mm·（10a)

2.2 未来气候情景下水热资源变化趋势预估

2.2.1 未来气候情景下热量资源变化趋势预估

在未来中等（RCP4.5）排放情景下，陕北红枣种植区2021—2050年平均气温为11.4℃，较过去49 a均值增加了1.2℃；最大值13.0℃出现在2047年，最小值10.1℃出现在2024年，年际间最大温差2.9℃。红枣生长季平均气温19.5℃，较过去增加1.1℃。从变化趋势看，年平均气温呈不显著的上升趋势，气候倾向率为0.25℃·（10a)

高等（RCP8.5）排放情景下，年平均气温11.7℃，较过去和RCP4.5排放情景的均值分别增加1.5℃、0.3℃；最大值13.2℃出现在2050年，最小值10.8℃出现在2023年，年际间最大温差2.4℃。红枣生长季平均气温为20.0℃，较过去和RCP4.5排放下分别增加1.6℃、0.5℃。年平均气温呈显著上升趋势，气候倾向率0.38℃·（10a)




2.2.2 未来气候情景下水资源变化趋势预估

中等（RCP4.5）排放情景下，陕北红枣种植区2021—2050年年降水量223～765 mm，气候倾向率为-5.61 mm·（10a)

高等（RCP8.5）排放情景下，陕北红枣种植区2021—2050年年降水量343～899 mm，气候倾向率为19.66 mm·（10a)

3 结论

本研究结果显示，过去49 a(1971—2019年），陕北黄土高原红枣种植区年平均气温、生长季平均气温呈上升趋势，且在90年代前期发生了由冷到暖的突变；1—12月各月平均气温呈上升趋势，3月增温最明显。年降水量和生长季降水量呈增加趋势，水热资源呈增加趋势，气候表现出暖湿化特征。年平均气温和生长季平均气温存在40 a左右的主周期，在该时间尺度上气温经历了冷-暖交替且曲线未闭合，气温还将继续上升；年降水量、生长季降水量存在31 a左右的主周期，在该时间尺度上降水经历了丰-枯-丰交替且曲线未闭合，降水还将持续丰的状态。未来30 a,RCP4.5排放情景（RCP4.5）下，红枣种植区年平均气温、生长季平均气温均呈上升趋势；年降水量、生长季降水量均呈减少趋势；RCP8.5排放情景下，年平均气温、生长季平均气温呈上升趋势，年平均气温在2027年发生了突变；年降水量、生长季降水量呈增加趋势，未通过显著性检验。两种排放情景下，年平均气温和生长季平均气温等热量因子呈上升趋势，RCP8.5排放情景下更加明显。

4 讨论

陕北红枣种植区年平均气温、生长季平均气温及各月平均气温等气温因子呈上升趋势，红枣生育期将会延长，休眠期推迟。其中春季3、4月平均气温增温率高于年平均气温，增温相对其他月份更为显著，会导致枣树萌芽期提前。RCP8.5排放情景下年平均气温、生长季平均气温气候倾向率最高，RCP4.5排放情景下的气候倾向率次之，过去49 a的气候倾向率最低；未来陕北红枣种植区升温将会更加明显，对红枣物候的影响也更突出。另外，气温升高，提高了枣树安全越冬率，但是同时也为虫卵安全越冬提供了有利条件，导致病虫害越冬基数提高，这对红枣生产构成了较大的潜在威胁，需采取有效措施防御枣树病虫害，减轻对红枣产量品质的影响。过去49 a及RCP8.5排放模式下，降水呈增加趋势，降水增加能够缓解种植区干旱问题，对红枣生长有利，但成熟期降水量增加也将导致红枣裂果风险增大，严重影响红枣产量品质。总体看来，陕北红枣种植区域水热资源变化对红枣生长及产业发展利大于弊，应充分挖掘气候资源潜力，适当调整红枣产业种植布局及规模，选择抗裂果性强的红枣品种，促进陕北红枣产业可持续健康发展。

2.1.1气温变化

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