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摘 要：为了探讨本溪山区作物生长季地表及耕作层温度变化特征，利用本溪市草河口氣象站1953-2014年作物生长季地表温度、耕层温度资料，运用数理统计分析等方法，分析了本溪山区作物生长季地温、耕层温度的变化趋势及特征。结果表明：本溪山区近62a来地表、耕作层温度呈随机性升温趋势变化，异常高温年21世纪初出现次数较多，异常低温年多出现在1996年以前；地表和浅层温度没有突变现象发生。
关键词：浅层地温；倾向率；异常年；突变检测
中图分类号 S162 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）05-140-04
Abstract：In order to investigate change characteristics of temperature of ground surface and topsoil during crops growing season in Benxi mountainous area，based on the temperature data of ground surface and topsoil during crop growth season from 1953 to 2014 in caohekou meteorological station. By unitizing statistics analysis methods，temperature tendency and features of ground surface and topsoil during crop seasons were analyzed. The results showed that temperature of ground surface and topsoil during crop growing seasons was stochastic warming trend，unusual high temperature climate occurred more times early 21 century，and extreme cold climate appeared before 1996；The ground surface and topsoil temperature was not mutation phenomenon.
Key words：Shallow layer ground temperature；Tendency rate；Abnormal years；Mutation detection
IPCC第4次评估报告指出，近100a来全球平均气温经历了4次大的波动，总体上气温呈上升趋势，但全球气候变化却存在明显的区域差异[1-4]。地温是冻土动态特征的重要标志，一定深度的钻孔地温曲线可以反映该处冻土的现状、演变史和变化趋势。地温、地温场是地热的重要参数之一，是土壤表面吸收太阳辐射后转变为土壤热能并传送到深层的表述，其变化比气温更具有保守性和滞后性。土壤深处存在自身热量的四季变化，无论是太阳辐射的影响还是地球内部自身的热流变化，在经过一段时间后，都必然会对大气气候变化产生反馈作用。土壤是一个生物、有机物质和矿物质构成的系统，在自然因素和生产因素的影响下，土壤的性质及其微气象条件会发生很大变化，这对于农业生产将产生至关重要的影响。土壤温度是一个重要的土壤物理性状，也是重要的农业气象参数，影响着土壤中一系列的物理、化学和生物化学过程。土壤温度，尤其地表土壤温度，是地气系统中能量与物质交换的重要影响因子，是衡量全球温度变化的一个重要指标，影响着陆面与大气间能量和物质的交换，是研究地气相互作用的重要参数[5-10]。随着气候变暖的加剧，作物地表和耕作层的温度也随之变化，这种变化不仅影响土壤物理性质、生物学过程和热能与交换，并且决定着土壤资源质量，从而影响到农业生产环境[11-12]。许多学者从不同地域地温变化开展研究[13-15]，如陆晓波[16]研究发现全国年平均地温的年代际变化大致经历了3个阶段，即地温下降阶段、相对气候冷期和20世纪90年代后期的升温阶段；王春玲等[17]研究指出，郑州地区0～20cm地温呈持续升高趋势，年平均地温与冬小麦各发育期均为负相关，且与冬小麦产量正相关；周绍毅等[18]研究表明，广西深层地温各深度年平均温度呈升温趋势变化，并与气温、降水密切相关。因此，研究浅层地温变化特征，有助于揭示地温对农业生产和农业生态环境的影响，对于农业生产及农业结构调整具有重要的指导作用。为此，笔者利用草河口气象站近62a浅层地温资料，应用数理统计分析方法，对本溪山区农作物耕作层地温变化规律进行了研究，旨在为农业生产及新农村建设提供科学的气象依据。
1 资料与方法
1.1 资料来源 资料选用本溪市草河口气象站1953-2014地面0cm、耕作层5cm、10cm、15cm、20cm地温资料。4～9月为大田作物生长季；1953-2014年逐月平均气温资料。年代划分：20世纪50年代（1953-1960年）、20世纪60年代（1961-1970年）、20世纪70年代（1971-1980年）、20世纪80年代（1981-1990年）、20世纪90年代（1991-2000年）、21世纪初期（2001-2014年）。气候平均值为1953-2014年62a地温平均值。
1.2 分析方法
1.2.1 气候倾向率[19-21]分析 使用一元线性回归方程来描述浅层地温的变化趋势，即[y=a0+a1t]，趋势变化率[a1]由最小二乘法求得，即[10a1]为气候倾向率，单位为：℃/10a。
3 结论与讨论
（1）近62a本溪山区地表温度和浅层地温均随机性波动上升趋势，气候倾向率为0.05～0.09℃/10a，未通过显著性检验。说明本溪山区在气候变暖背景下，浅层地温增温趋势是不明显的。 （2）从地表至20cm平均温度的气候值依次呈下降趋势。最高溫度地表出现在1958年，5cm、10cm、15cm出现在2003年，20cm出现在2002年。最低温度大多出现在1969年，只有10cm温度出现在1976年。
（3）浅层温度异常年的出现，由于层次不同，异常年并非完全一致，这可能是由于土壤结构不同，热量传到不一致造成的。
（4）经过突变检测分析，本溪山区作物生长季耕作层地温未出现突变现象。本溪山区近62a气温呈明显的升温趋势变化，其线性倾向率为0.19℃/10a（通过了0.01显著性水准检验），地温升温趋势不明显。说明在本溪地区在品种引种和品种选种上不要盲目选择生育期较长的品种，而应选择适合当地生产的品种，确保作物安全生长和成熟。
参考文献
[1]秦大河，陈振林，罗勇，等.气候变化科学的最新认识[J].气候变化研究进展，2007，3（2）：63-73.
[2]曾丽红，宋开山，张柏，等.1960-2008年吉林省降水量的时空演变特征[J].中国农业气象，2010，31（3）：344-352.
[3]李宗省，何元庆，辛慧娟，等.我国横断山区1960-2008年气温和降水时空变化特征[J].地理学报，2010，65（5）：563-579.
[4]李小亚，张勃，汪宝龙，等.河西地区1960-2011年不同级别降水日数和极端降水事件的变化特征[J].资源科学，2013，35（1）：182-190.
[5]金会军，赵林，王绍令，等.青藏公路沿线冻土的地温特征及退化方式[J].中国科学D辑（地球科学），2006，36（11）：1009-1019.
[6]周庆华，冯子辉，门广田.松辽盆地北部徐家围子断陷现金地温特征及其与天然气生成关系研究[J].中国科学D辑（地球科学），2007，37（增Ⅱ）：177-188.
[7]王宝灵，汤懋仓.我国土壤热流计算结果的初步分析[J].科学通报，1993，38（11）：205-215.
[8]刘辉志，涂钢，董文杰，等.半干旱地区地气界面水汽和二氧化碳通量的日变化及季节变化[J].大气科学，2006，30（1）：108-118.
[9]王丽娟，左洪超，陈继伟，等.遥感估算绿洲-沙漠下垫面地表温度及遥感通量[J].高原气象，2012，31（3）：1646-656.
[10]狄晓英，赵俊萍，史海平，等.近46年临汾浅层地温气候变化特征分析[J].山西师范大学学报；自然科学版2009，23（1）：120-124.
[11]张焕平，张占峰，汪青春，等.近40年青海浅层地温的变化特征[J].中国农业气象，2013，34（2）：146-152.
[12]程建峰，潘晓云，刘宜柏.土壤条件对陆稻根系生长的影响[J].土壤学报，2002，39（4）：590-598.
[13]李栋梁，钟海玲，吴奇柏，等.青藏高原地表温度的变化分析[J].高原气象，2005，24（3）：291-298.
[14]杜军，李春.近45年拉萨浅层地温对气候变化的响应[J].气象，2007，33（10）：61-67.
[15]张慧智，史学正，于东升，等.中国土壤温度的季节性变化及其区域分异研究[J].中国农学通报，2009，46（10）：227-234.
[16]陆晓波，徐海明.中国近50年地温的变化特征[J].南京气象学院学报，2006，29（5）：706-712.
[17]王春玲，申双和，王润元，等.中原地区地温对冬小麦发育期生长量和产量的影响[J].干旱气象，2012，30（1）：66-70.
[18]周绍毅，苏炜，苏志，等.1961-2010年广西浅层地温辩护特征[J].西南农业学报，2012，25（4）：1372-1375.
[19]魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].北京：气象出版社，2007：36-56.
[20]刘宇峰，孙虎，原志华.1960-2007年汾河流域气温年际和季节性变化特征[J].资源科学，2011，33（3）：489-496.
[21]吉奇，刘克中，孙雪，等.本溪山区旱柳物候变化特征及其对气候变化的响应[J].中国农学通报，2014，30（29）：217-221.
[22]曲曼丽.农业气候实习指导[M].北京：北京农业大学出版社，1991：1-28.
[23]吉奇.1953-2008年辽宁本溪地区气候异常年分析[J].安徽农业科学，2010，38（24）：13023-13025.
[24]高巍，赵雷，孙雪，等.辽宁省本溪市近60年气候变化态势分析[J].安徽农业科学，2013，41（1）：6404-6408.
（责编：张宏民）
关键词：浅层地温；倾向率；异常年；突变检测
中图分类号 S162 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）05-140-04
Abstract：In order to investigate change characteristics of temperature of ground surface and topsoil during crops growing season in Benxi mountainous area，based on the temperature data of ground surface and topsoil during crop growth season from 1953 to 2014 in caohekou meteorological station. By unitizing statistics analysis methods，temperature tendency and features of ground surface and topsoil during crop seasons were analyzed. The results showed that temperature of ground surface and topsoil during crop growing seasons was stochastic warming trend，unusual high temperature climate occurred more times early 21 century，and extreme cold climate appeared before 1996；The ground surface and topsoil temperature was not mutation phenomenon.
Key words：Shallow layer ground temperature；Tendency rate；Abnormal years；Mutation detection
IPCC第4次评估报告指出，近100a来全球平均气温经历了4次大的波动，总体上气温呈上升趋势，但全球气候变化却存在明显的区域差异[1-4]。地温是冻土动态特征的重要标志，一定深度的钻孔地温曲线可以反映该处冻土的现状、演变史和变化趋势。地温、地温场是地热的重要参数之一，是土壤表面吸收太阳辐射后转变为土壤热能并传送到深层的表述，其变化比气温更具有保守性和滞后性。土壤深处存在自身热量的四季变化，无论是太阳辐射的影响还是地球内部自身的热流变化，在经过一段时间后，都必然会对大气气候变化产生反馈作用。土壤是一个生物、有机物质和矿物质构成的系统，在自然因素和生产因素的影响下，土壤的性质及其微气象条件会发生很大变化，这对于农业生产将产生至关重要的影响。土壤温度是一个重要的土壤物理性状，也是重要的农业气象参数，影响着土壤中一系列的物理、化学和生物化学过程。土壤温度，尤其地表土壤温度，是地气系统中能量与物质交换的重要影响因子，是衡量全球温度变化的一个重要指标，影响着陆面与大气间能量和物质的交换，是研究地气相互作用的重要参数[5-10]。随着气候变暖的加剧，作物地表和耕作层的温度也随之变化，这种变化不仅影响土壤物理性质、生物学过程和热能与交换，并且决定着土壤资源质量，从而影响到农业生产环境[11-12]。许多学者从不同地域地温变化开展研究[13-15]，如陆晓波[16]研究发现全国年平均地温的年代际变化大致经历了3个阶段，即地温下降阶段、相对气候冷期和20世纪90年代后期的升温阶段；王春玲等[17]研究指出，郑州地区0～20cm地温呈持续升高趋势，年平均地温与冬小麦各发育期均为负相关，且与冬小麦产量正相关；周绍毅等[18]研究表明，广西深层地温各深度年平均温度呈升温趋势变化，并与气温、降水密切相关。因此，研究浅层地温变化特征，有助于揭示地温对农业生产和农业生态环境的影响，对于农业生产及农业结构调整具有重要的指导作用。为此，笔者利用草河口气象站近62a浅层地温资料，应用数理统计分析方法，对本溪山区农作物耕作层地温变化规律进行了研究，旨在为农业生产及新农村建设提供科学的气象依据。
1 资料与方法
1.1 资料来源 资料选用本溪市草河口气象站1953-2014地面0cm、耕作层5cm、10cm、15cm、20cm地温资料。4～9月为大田作物生长季；1953-2014年逐月平均气温资料。年代划分：20世纪50年代（1953-1960年）、20世纪60年代（1961-1970年）、20世纪70年代（1971-1980年）、20世纪80年代（1981-1990年）、20世纪90年代（1991-2000年）、21世纪初期（2001-2014年）。气候平均值为1953-2014年62a地温平均值。
1.2 分析方法
1.2.1 气候倾向率[19-21]分析 使用一元线性回归方程来描述浅层地温的变化趋势，即[y=a0+a1t]，趋势变化率[a1]由最小二乘法求得，即[10a1]为气候倾向率，单位为：℃/10a。
3 结论与讨论
（1）近62a本溪山区地表温度和浅层地温均随机性波动上升趋势，气候倾向率为0.05～0.09℃/10a，未通过显著性检验。说明本溪山区在气候变暖背景下，浅层地温增温趋势是不明显的。 （2）从地表至20cm平均温度的气候值依次呈下降趋势。最高溫度地表出现在1958年，5cm、10cm、15cm出现在2003年，20cm出现在2002年。最低温度大多出现在1969年，只有10cm温度出现在1976年。
（3）浅层温度异常年的出现，由于层次不同，异常年并非完全一致，这可能是由于土壤结构不同，热量传到不一致造成的。
（4）经过突变检测分析，本溪山区作物生长季耕作层地温未出现突变现象。本溪山区近62a气温呈明显的升温趋势变化，其线性倾向率为0.19℃/10a（通过了0.01显著性水准检验），地温升温趋势不明显。说明在本溪地区在品种引种和品种选种上不要盲目选择生育期较长的品种，而应选择适合当地生产的品种，确保作物安全生长和成熟。
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[6]周庆华，冯子辉，门广田.松辽盆地北部徐家围子断陷现金地温特征及其与天然气生成关系研究[J].中国科学D辑（地球科学），2007，37（增Ⅱ）：177-188.
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[16]陆晓波，徐海明.中国近50年地温的变化特征[J].南京气象学院学报，2006，29（5）：706-712.
[17]王春玲，申双和，王润元，等.中原地区地温对冬小麦发育期生长量和产量的影响[J].干旱气象，2012，30（1）：66-70.
[18]周绍毅，苏炜，苏志，等.1961-2010年广西浅层地温辩护特征[J].西南农业学报，2012，25（4）：1372-1375.
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[24]高巍，赵雷，孙雪，等.辽宁省本溪市近60年气候变化态势分析[J].安徽农业科学，2013，41（1）：6404-6408.
（责编：张宏民）