摘要：利用库尉轮地区1981—2024 年棉花生育期4～10 月逐日平均气温、降水、日照时数、≥10℃的积温、霜期及生育期高影响天气日数资料，采用一元线性趋势法、相关分析法分析该地区主要的热量资源变化趋势以及对当地棉花产量的影响。结果表明：(1)近 40 年库尉轮地区平均气温均呈升高趋势，增幅分别为 0.58℃、0.57℃、0.46℃/10a；(2)年降水量变幅分别为 2.7mm、-5.5mm、-8.9mm/10a；(3)年日照时数变幅分别为 16.7h、-61.1h、-7.8h/10a；(4)无霜期增幅分别为 7.5d、8.4d、5.1d/10a；(5)≥10℃积温增幅分别为 34.9℃?d、128.7℃?d、108℃?d/10a；(5)高温日数增幅分别为 2.5d、3.9d、4.0d/10a，大风日数变幅分别为-1.7d、-0.8d、1.8d/10a，终霜日推迟幅度分别为 4.5d、3.3d、2.8d/10a，初霜日提前幅度分别为 3.3d、4.7d、2.5d/10a；(6)棉花单产与 4～10 月平均气温、无霜期、高温日数均呈正相关，其余要素在不同地区与棉花产量的相关性不同。

关键词：棉花单量；气候变化；库尉轮地区；产量

中图分类号：P422.1 文献标志码：A

气候条件制约着一个区域农业生产作物种类、耕作制度和生产季节等。在全球气候变化的趋势下，新疆气候变暖、积温增加、降水增多的趋势明显[1-3]。气候变暖将导致农业灾害多发并发，对农作物的品质和产量带来极大影响。棉花生产与气象条件关系密切，热量资源的增加可能使宜棉地区的范围扩大，但热量的增加会导致土壤的潜在蒸散增大，降水的利用率减小，使农业生产环境恶化，旱地农业和灌溉农业的前景受到威胁[4]，同时降水的增多会使棉田杂草和病虫害危害风险上升[5]，日照时数增多则有利于提高棉花的成铃率和单铃重[6]。

巴州库尉轮地区为巴音郭楞蒙古自治州库尔勒市、尉犁县及轮台县的简称，位于塔克拉玛干大沙漠东北缘，塔里木河中下游左岸和孔雀河南侧两河之间的漫滩冲积平原上，属中温带和暖温带大陆性气候，2024 年棉花种植面积320 余万亩，约占巴州棉花总种植面积的90%。新疆气候的变化在不同区域、不同季节存在一定的差异[6]。因此，有必要开展气候变化对新疆不同地区棉花生产的影响研究。本研究利用巴州库尉轮地区1981-2024 年4～10 月的逐日平均气温、降水、日照时数等观测资料和棉花产量数据，研究当地40 年来的气候变化特征及其对棉花产量的影响，以此为气候变化背景下种植结构的调整、气候资源的高效利用提供科学依据。也可提高对当地气候变化的认识，改善天气气候预报水平，有效应对区域气候变化及其影响提供必要的科技支撑，也为推动库尉轮地区棉花产业转型升级，提高棉花生产效益，提供理论依据。

1 资料与方法

利用库尔勒、轮台、尉犁国家气象站1981－2024 年4～10 月逐日平均气温、降水、日照时数、≥10℃的积温、霜期及生育期高影响天气日数资料，对农业生产影响较大的气候指标为主要研究对象，运用数理统计方法分析，探讨气候变化特征；棉花产量的相关数据来源于巴州统计年鉴1981—2024 年。

2 结果分析

2.1 平均气温

由图1 可知，1981-2024 年4～10 月库尉轮地区平均气温分别为21.3℃、20.4℃、20.7℃，最大值分别为23.1℃（2024 年）、22.6℃（2024 年）、22.1℃（2022 年）；最低值分别为 19.6℃（1993 年）、19.1℃（1983、1984、1993年）、19.3℃（1981 年）。年平均气温均呈逐年递增的趋势，线性增温率分别为0.58℃、0.57℃、0.46℃/10a，其中库尔勒增温趋势最明显。

图 1 库尉轮 1981-2024 年 4～10 月平均气温年变化图

2.2 降水量

1981-2024 年 4～10 月库尉轮地区年均降水量分别为 56.0mm、45.8mm、62.5mm，最大值分别为 137.9mm（2016年）、142mm（1987 年）、130.2mm（1988 年）；次高值分别为 112.4mm（2012 年）、113.8mm（2015 年）、129.5mm（1987 年）；最低值降水量分别为 11.0mm（2011 年）、12.9mm（2001 年）、16.5mm（2009 年）；次低值分别为 16.1mm（1986 年）、14.7mm（2004 年）、19.7mm（1984 年）。近40 年来库尔勒降水量呈增加趋势，尉犁、轮台呈下降趋势，变幅分别为 2.7mm、-5.5mm、-8.9mm/10a。

图 2 库尉轮 1981-2024 年 4～10 月降水量年变化图

2.3 日照

图3 为库尉轮地区 1981—2024 年4～10 月日照时数的逐年变化曲线图，由图可知：库尉轮地区平均日照时数分别为 1878.4h、2004.8h、1761.8h，最大值分别为 2117.6h（2012 年）、2211.4h（1990 年）、2077.8h（2009 年），最低值分别为 1620.5h（1992 年）、1601.6h（2020 年）、1481.8h（2019 年）。近 40 年来库尔勒日照时数呈上升趋势，平均每10a 增加16.7h，尉犁年日照时数呈下降趋势，平均每10a 减少61.1h，轮台年日照时数平均每 10a 减少7.8h，从2012 年开始尉犁、库尔勒日照时数下降趋势明显。

图 3 库尉轮 1981-2024 年 4～10 月日照时数年变化图

2.4 无霜期

霜冻是指农作物生长期间出现最低气温小于或等于0℃，包括春季终霜冻和秋季初霜冻，春季终霜冻是库尉轮地区农业主要气象灾害之一 。无霜期是评价热量资源的重要指标，是一年内终霜冻日至初霜冻日之间的持续日数，用来表示一个地区喜温作物可以生长的时间，表示了该地区热量资源的丰富程度[4]。库尉轮1981-2024 年无霜期分别为 224d、206d、223d，最大值分别为 254d（2017 年）、239d（2024 年）、255d（2008 年），最小值分别为186d（2008 年）、176d（1990 年）、197d（1985 年）。40 年来库尉轮地区无霜期均呈逐年递增的趋势，线性增幅分别为7.5d、8.4d、5.1d/10a，尉犁增加趋势最明显。

图 4 库尉轮 1981-2024 年无霜期年变化图

2.5 ≥10℃积温

一定界限温度以上的累积温度及其持续日数是评价地区热量资源的重要指标之一。一般以日平均气温≥0℃积温反映地区农事季节内的热量资源，而以≥10℃积温来反映作物生长期内的热量状况，这2 项积温代表当地的热量资源状况，是农业气候热量的分析和区划、农作物种植规划和引进或推广地区温度条件等的常用指标。图5 可以看出库尉轮地区 1981-2024 年≥10℃积温平均分别为 4392.8℃∙d、4251.0℃∙d、4307.6℃∙d，最大值分别为 5037℃∙d（2013 年）、4799.4℃∙d（2022 年）、4812.2℃∙d（2009 年），最小值分别为 3775.4℃∙d（2023 年）、3747.9℃∙d（1984年）、3840.6℃∙d（1989 年）。近 40 年≥10.0℃积温呈逐年递增的趋势，线性增幅分别为 34.9℃∙d、128.7℃∙d、108℃∙d/10a，其中尉犁增加趋势最明显。活动积温的增加，使农作物生长季延长，对提高作物产量和作物种植结构调整提供了有利的生态环境。

图 5 库尉轮 1981-2024 年≥10℃积温变化图

2.6 高影响天气变化特征

2.6.1 高温日数

高温天气会加速棉株呼吸作用，削弱光合作用，导致养分供应不足，引起蕾铃脱落，也会使棉花纤维品质下降及病虫害加剧。库尉轮1981-2024 年日最高气温≥35℃的高温日数平均分别为21d、29d、24d，最大值分别为39d（2023 年）、52d（2023 年）、47d（2023 年），最小值分别为 2d（1993 年）、11d（1993 年）、7d（1989 年）。40年来高温日数均呈逐年递增的趋势，线性增幅分别为2.5d、3.9d、4.0d/10a，其中轮台增加趋势最明显。

2.6.2 大风日数

库尉轮地区靠近天山南坡风口，大风天气频发、多发，尤其是在棉花生育初期（4～5 月）的大风天气经常会破坏地膜覆盖，影响棉花正常的发芽出苗环境， 新播种，大风夹带的沙尘天气，也会加速棉花幼苗的受伤或失水死亡。库尉轮1981-202 4～5 月的大风日数平均分别为 、4.2d、3.7d，最大值分别为 15d（1998年）、11d（1985 年）、16d（2023 年），最小值分别为 0d（2005 年 15 年）、0d（2015 年）、0d（共 8 年）。近40 年来4～5 月的大风日数除轮台外均呈逐年递减的趋势，线性变幅分别为-1.7d、-0.8d、1.8d/10a，轮台大风日数增加的主要是由于迁站至风口地区。

2.6.3 初霜日

在棉花地膜栽培中，霜冻是主要的气象灾害之一，如果初、终霜冻在棉花生长期内出现，则对棉花的成熟和幼苗生长构成威胁。库尔勒 1981-2024 年初霜日平均为 10 月 28 日，最早为 10 月 15 日，出现在 2003 年，最晚年为11 月16 日，出现在2006 年和2024 年；40 年来库尔勒初霜日呈明显推迟的趋势，推迟程度为 4.5d/10a，尤其是从2010 年开始推迟趋势明显。尉犁1981-2024 年初霜日平均为10 月19 日，最早为10 月1 日，出现在1984 年，最晚年为 11 月 12 日，出现在2024 年；40 年来尉犁初霜日呈明显推迟的趋势，推迟程度为3.3d/10a，尤其是从2020 年开始初霜日连续推迟。轮台1981-2024 年初霜日平均为10 月 29 日，最早为 10 月14 日，出现在1985 年，最晚年为 11 月 17 日，出现在2006 年；40 年来轮台初霜日呈明显推迟的趋势，推迟程度为2.8d/10a，尤其是从2018 年开始初霜日连续推迟。

2.6.4 终霜日

库尔勒 1981-2024 年终霜日平均为 3 月20 日，最早为2 月 26 日，出现在2018 年，最晚年为4 月20 日，出现在2008 年；40 年来库尔勒终霜日呈明显提前的趋势，提前程度为3.3d/10a，尤其是从 2010 年开始提前趋势明显，但 2023 年终霜日为 4 月 5 日。尉犁 1981-2024 年终霜日平均为 3 月 22 日，最早为 3 月 7 日，出现在 2021年，最晚年为4 月29 日，出现在1990 年；40 年来尉犁终霜日呈明显提前的趋势，提前程度为4.7d/10a，尤其是从2010 年开始提前趋势明显，但2023 年终霜日为4 月5 日。轮台1981-2024 年终霜日平均为3 月22 日，最早为3 月 3 日，出现在2008 年，最晚年为4 月13 日，出现在1989 年；40 年来轮台终霜日也呈提前趋势，提前程度为2.5d/10a，尤其是从2011 年开始提前趋势明显，但2023 年终霜日为4 月6 日。

2.7 主要气象因子分析

利用 SPSS 软件对近 40 年棉花单产、4～10 月平均气温、≥10℃积温、降水量、日照时数、无霜期、大风、高温日数的时间序列进行处理分析。从表1 可以看出，库尉轮地区棉花单产和4～10 月平均气温、无霜期、高温日数均呈正相关，库尔勒、尉犁与≥10℃积温、日照时数、大风日数呈负相关，而轮台呈正相关，库尔勒棉花单产和降水呈正相关，尉犁、轮台呈负相关。

表1 近40 年库尉轮棉花单产与气象要素相关性

3 结论

3.1 对棉花全生育期热量条件的影响

库尉轮地区平均气温、≥10℃积温、无霜期均升高态势，平均气温增幅均大于0.46℃/10a，高于全年增温幅度；无霜期的线性增幅分别为7.5d、8.4d、5.1d/10a；在≥10℃积温中，积温均呈逐年递增的趋势，其中尉犁增温趋势明显为 128.7℃/10a，有效积温持续的增多，使当地棉花播种期提前、吐絮成熟期延长，有利于棉产量的形成和稳定，提高了棉花生产潜力。

3.2 对棉花生育期霜冻日期的影响

早、晚霜冻是影响库尉轮地区棉花成熟和幼苗生长的主要气象灾害，受当地气候变暖影响，库尉轮地区平均初霜日期均呈推迟趋势，推迟程度 推迟程度更加明显；终霜日呈提前趋势，提前程度分布为3.3d、 ，库尉轮地区初霜日的推迟、终霜日呈提前变化趋势，使得霜冻 尤其 初霜冻对棉花地上部分叶片死亡和棉铃脱落的严重威胁，但 2023 在 5 1 日 对棉花幼苗造成毁灭性打击，造成棉花单产减少。

3.3 对棉花产量和品质的影响

库尉轮地区气温上升、降水增多趋势对喜温棉花作物生长发育十分有利，但降水分布不均等引起的需水期干旱灾害使得农业用水紧张矛盾更加突出；降水量增加导致日照时数减少，近10 年中7、8 月日照时数较往年的持续偏少对于花铃期蕾铃的生长极为不利，是造成棉花减产、品质下降的原因之一；而且气候变暖致使极端天气发生的概率增大，干旱、冻害、冰雹、高温等极端气候事件发生频繁，造成了棉花产量和品质不稳定，个别年份波动较大。

棉花的种植和分布区域不仅受以热量条件为主的气候因素的影响，同时还与土壤、灌溉条件、种植技术、生产成本以及市场状况等因素关系密切[7]。库尉轮地区棉花生长季增暖增湿、无霜期增加、初霜推迟、终霜提前、积温增加而光照减少的气候变化特征对棉花生产利弊兼存。因此，库尉轮地区棉花产业应遵循当地气候生态规律，统筹考虑自然、社会和经济因素对棉花生产的综合影响，制定更加符合当地农业生产实际的棉花种植区划和发展规划，

趋利避害，提高农业气象服务水平，建立健全气象灾害防御机制，尽可能将灾害影响降至最低。

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作者简介：马光旭（1995.8-），女，工程师，主要研究方向：天气预报预测及农业气象服务