农学与生物科技学院第四届论文大赛参赛论文论文题目陕北黄土高原气候与农业生产研究作者姓名刘建国专业班级农村区域发展2班指导教师陈国惠参赛作品类别 AA 类为自然科学研究类学术论文B 类为哲学社会科学类学术论文（含社会调查报告）C 类为自然科学类研究综述西南大学农学与生物科技学院陕北黄土高原气候与农业生产研究刘建国1陈国惠2 （西南大学农学与生物科技学院北碚 400715）摘要：通过查阅资料，收集整理陕北黄土高原相关信息，对陕北黄土高原的气候与农业生产进行了研究分析，分析了气候形成因素（太阳辐射、季风环流、下垫面），气候形成的特征（光照、温度、降水），研究了气候对农业生产的影响，综合这些因素，有针对性的提出了未来的发展对策，使生产可持续发展，达到最优化，大力提高效益。

关键词：气候农业生产对策陕北前言：陕北黄土高原这块辽阔的地域，海拔大约在800～1300ｍ之间，黄土层厚度达100ｍ左右，最厚的地方可达20Oｍ以上。

由于黄土质地疏松，降水多集中在夏秋季节，且多暴雨，加上森林和草原大多遭到历代不合理利用和破坏，所以水土流失非常严重，流水把高原侵蚀切割成许多沟堑纵横的黄土地貌。

黄土高原绝大部分地区，已成为千沟万壑、支离破碎的丘陵沟谷区。

同时，被冲走的土壤，顺着黄河的大小支流，带到下游，淤塞了河道，造成黄河下游的洪涝灾害。

所以，同水土流失现象作斗争，不仅成为改变黄土高原面貌的重要措施，也是治理黄河的一个根本问题。

一、陕北黄土高原气候形成的因素陕北黄土高原是我国农业的发祥地，现在是全国旱涝灾害最频繁、最严重的地区。

陕北黄土高原环境的临界性和生态的脆弱性，使得它对气候变化的反应十分敏感。

许多学者从考古、气候、地形地貌、植被、古土壤序列、土壤化学物质变化等方面，对陕北u黄土高原进行了研究，本文根据这些研究成果，综述了地质时期第四纪气候变迁与陕北黄土高原演变之间关系，旨在抛砖引玉，进一步引起人们对黄土高原生态环境的关注，为陕北黄土高原地区的可持续发展提供科学指导。

（一）太阳辐射的影响太阳总辐射空间分布特征和各月太阳总辐射空间分布的变化陕北黄土高原地区各月太阳总辐射分布的共同特点是随着纬度的增高而增大,但各月之间也有显著差异。

又由陕北于黄土高原地区降水集中在7～8月份,因此整体上而言6月份的辐射值最高,11月最低。

1月和2月太阳总辐射总体上是自黄土高原的东北部向南部减少。

其中1月份的最高值出现在西宁市,而2月份的出现在甘肃的白银市内,总辐射值分别为340.5MJ/m２和563.8MJ/m２ ;最低值分别出现在陕西省的汉中和甘肃的定西地区,总辐射值分别在200MJ/m２和180MJ/m２以下。

3～4月与1～2月相比有明显变化,主要是受冬季风的影响,沙尘暴从黄土高原的西北部入侵,受沙尘天气的影响,致使3～4月份黄土高原西北部的辐射值相对北部和东北部要小,其中3月的高值区出现在黄土高原的东北部，而4月份太阳总辐射的分布较好地体现了其随纬度增高而增加的特点,最高值和最低值分别位于其最北部和最南部,其值分别为668MJ/m２和410MJ/m２,且总体上已经明显高出前3个月。

5～6月的辐射值总体上进一步增高 ,且两个月的高值和低值区都在相同的区域,其中高值区出现在黄土高原北部和东北部,分别达到790MJ/m２和739MJ/m２。

7～8月为黄土高原区的雨季,云量多,日照少,所以尽管天文辐射值高,但太阳总辐射值并不比6月份高。

总辐射在整个区域内基本上也是随着纬度的增加而增高,高值区都出现在黄土高原的最北部,其值分别为734MJ/m２和664MJ/m２ ,7～8月最低值在540MJ/m２以上。

9月和10月的辐射值已经明显减少,其分布形势与3月相似,只是10月的高值中心稍有不同，9月的最高值为578MJ/m２ ;9～10月的低值区都出现在黄土高原的南部,分别为301MJ/m２和248MJ/m２。

11月和12月的辐射值进一步减少,主要是因为天文辐射值比较小。

分布上总体是由西北向东南减少,但东北部在11月份仍是一个高值区。

两个月的最高值分别为413MJ/m２和313MJ/m２ ;最低值分别在100MJ/m２和200MJ/m２以下。

年和月平均太阳总辐射空间分布的变化。

对12个月辐射值分别进行累加和平均运算,得到黄土高原区年太阳总辐射值和月平均太阳总辐射值。

结果发现,两者分布特点十分相似,除了总辐射值随纬度增高而增高外,两者都表现出东西两侧辐射值较高的特点,尤其是东北部明显高出相邻区域 ,且最大值也都出现在黄土高原北部的库布齐沙漠 ,其值分别为6379MJ/m２和531MJ/m２。

（二）季风环流的影响研究表明，陕北黄土高原自8—7Ma风尘沉积发育至5Ma左右，西风环流和季风环流都有减弱的趋势；自5Ma以来，西风环流和季风环流的强度都在逐步加强；与此同步，季风环流对风尘沉积的贡献增加，而西风环流对风尘的贡献逐渐减小，这一逐渐发展的大气环流趋势与北半球高纬冰盖的逐步发展有关；大气环流的这种趋势变化在8—7Ma，3.4Ma和1.2—0.9Ma这几个时期存在着突变，可能反映了陕北黄土高原的阶段性隆升对中国北方季风环流演化的决定性作用以及对西风环流结构和强度的重要影响。

中国北方大气环流在轨道尺度变化的基本特征是，低空季风环流在冰期加强，在间冰期减弱。

西风环流和季风环流在冰期和间冰期的强度和格局可能主要与全球冰量的基本状况和黄土高原原面的性质有关。

陕北黄土高原处于我国东南湿润区向西北干旱区的过渡地带，属大陆性季风气候，在季风环流和地势的综合影响下，从南到北形成三种不同的气候类型。

即陕南北亚热带湿润气候，关中暖温带半湿润气候和陕北暖温带干旱半干旱气候。

（三）下垫面的影响陕北黄土高原位于“北山”以北，是我国黄土高原的中心部分，海拔800～1300ｍ，总面积92521.4km2约占全省总面积45%，地势西北高，东南低，是在中生代基岩所构成的古地形基础上，覆盖新生代红土和很厚的黄土层，再经过流水切割和土壤侵蚀而形成的。

基本地貌类型是黄土塬、梁、峁、沟、塬，是黄土高原经过现代沟壑分割后留存下来的高原面。

梁、峁，是黄土塬经沟壑分割破碎而形成的黄土丘陵，或是与黄土期前的古丘陵地形有继承关系。

沟大都是流水集中进行线状侵蚀并伴以滑塌、泻溜的结果。

其北部为风沙区，南部是丘陵沟壑区。

经过50年来的建设，陕北防护林体系、生态农业、沙漠绿洲等都取得了显著成绩。

畜牧业较为发达，煤、石油、天然气储量丰富。

二、陕北黄土高原气候形成的特征陕北黄土高原气候特点是：雨量少，雨季短，干季长，干湿季节明显，日照足，无霜期长，热量条件比较优越，冬春季节大风多，冬干春旱比较严重。

就气温来看，黄土高原具有冬寒夏热、寒暑变化剧烈的大陆性气候特点，其大部分（四分之三左右）地方的年平均温度在8～13℃之间，≥10℃积温只有2 000～3200℃左右，无霜期只有100～160天左右，属中温带，为一年一熟区。

黄土高原深居内陆，气候大陆性强，气温较差大，一般日较差达10℃以上，极端日较差可达25℃以上。

昼夜温差大，有利于作物生长。

就降水来说，黄土高原的年降水量基本上介于400～600ｍｍ之间。

黄土高原降水存在的问题是季节分配不均，变率大，保证率低。

降水变率过大，降水保证率低，对农业高产稳产很不利。

黄土高原大部分地方降水少，而蒸发强烈，干旱问题比较普遍。

陕北黄土高原因位于我国东部沿海与西北内陆之间，正当我国来自太平洋的东南季风暖湿气流向西北吹送的通道之中，故气候带有明显的过渡性，为我国东南沿海温暖湿润的季风气候向西北内陆干旱气候过渡的半湿润、半干旱的温带大陆性气候。

总的说来，黄土高原的气温和降水量的地理分布都呈自东南部向西北部递减的趋势。

（一）光照特点陕北黄土高原气候的一个有利因素是光能资源丰富。

区内的太阳辐射年总量在50～55MJ/m２之间，仅次于青藏高原、新疆和内蒙古干旱区。

光能分布呈自东南部向西北部递增的趋势。

这是由于东南部雨水多，日照时数较短，而西北部雨水较少，日照时数较长所致。

黄土高原的年日照时数大致介于2 300～2 900ｈ之间，东南部为2 300～2 500ｈ左右，西北部可达2 600～2 900ｈ。

阳光是绿色植物进行光合作用创造有机物的能源，日照充足有利于作物的生长发育和果实的成熟。

黄土高原的日照时间长，光能丰富，有利于农业的增产。

目前区内的光能利用率还很低，只有1%～2.5%左右，还有巨大的开发潜力。

加强农作物的间作混种、套种和适度密植，是提高光能利用率，提高作物产量的重要途径。

(二)气温变化特征及其气温的空间分布陕北黄土高原21个代表站1961—2000年40a逐年平均气温场EOF分解的第1特征向量 (占总方差的77.7% )的空间分布均为正值 (图略 ) ,表明年平均气温变化的空间分布是相当一致的,但黄土高原腹地的振幅较大,向西北和东北周边逐渐减小。

第1特征向量对应的时间系数拟合曲线呈抛物线型,1984年后明显上升,时间系数变化趋势拟合方程为:y=0.0057x2-0.154x-0.694,其线性化后的复相关系数R=0.7,通过α=0.01检验。

6—8月平均气温场EOF分解第1特征向量占总方差的62.1%,其空间分布介于0.5与0.9之间,腹地振幅较大,周边逐渐减小,说明夏季气温变化62%是同相位分布。

第1特征向量对应的时间系数拟合曲线亦呈抛物线型,y=0.003x2-0.124x+0.726,线性化后的复相关系数R=0.528也通过α =0.01检验。

当y′=0时,则求得1980年为最低值点,之后时间系数持续上升。

冬季12月—次年2月平均气温场EOF分解第1特征向量占总方差的81.0%,空间分布仍为正值,介于0.56与0.97之间,除个别站点振幅在018以下外,大部分地区振幅较大,在0.8以上。

表明冬季气温变化80%呈同位相分布。

第1特征向量对应的时间系数拟合曲线呈抛物线型,y=0.007x2-0.154x-0.694,其线性化后的复相关系数R=0.548,同样通过α=0.01检验。

1964年后时间系数则持续上升。

气温的年际变化陕北黄土高原年平均气温呈明显的上升趋势,40气温距平变化曲线线性拟合斜率为0.026,即年平均气温以0.026℃/a的速度上升,大于近40a全国的增温速度为0.004℃/a 、且冬季升温最快、达0.051℃/a、秋季次之、为0.024℃/a、春季为0.019℃/a、夏季升温最慢、为0.007℃/a。

陕北黄土高原40a年平均气温818℃,20世纪60年代平均气温8.5℃,70和80年代年平均气温为8.6和8.7℃,90年代年平均气温为9.3℃,年代际变化与全国同步,年平均气温高值年均出现在20世纪90年代最后几年,1997—2000年年平均气温分别达9.7℃、10.3℃、10.2℃、9.6℃。