以气候变暖为主要特征的气候变化问题是当前人类社会面临的重大环境问题。联合国政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）第五次评估报告指出，气候变化有95%以上的可能是人类活动造成的，目前大气中CO₂、CH₄和N₂O 3种最主要的温室气体浓度比工业化前的1750年分别升高了40%、150%和20%，达到80万年以来的最高值；1880—2012年，全球海陆表面平均温度呈线性上升趋势，升高了0.85 ℃，预计到2100年大气增温达4.8 ℃^[1]。

西藏高原由于特殊的地理位置和特殊气候条件，全球气候变化对其影响更加明显，总体向暖湿化发展^[2-3]。农业是对气候变化非常敏感及受影响非常大的领域^[4-5]，青稞作为西藏最主要的粮食作物，种植面积约占到全区粮食播种总面积的60%，依海拔及气候特点主要分为4个大的种植区：（1）温暖湿润和半湿润区，海拔高度为600~3300 m，主要分布于藏东南的林芝及山南地区，水热丰富，可实现一年两熟；（2）冷凉半干旱区，海拔在3300~4100 m，包括昌都、山南、拉萨和日喀则等40个县农区，该区可能会出现短期干旱或持续干旱现象；（3）寒冷半湿润区，该区主要包括边坝、丁青、洛隆、巴青、索县和类乌齐等县（区），海拔高，气温低，寒冷期长，易遭受霜冻危害；（4）寒冷半干旱区，该区包括帕里、浪卡子、错那等地，为海拔4200~4750 m的半农半牧区，部分地区霜冻、冰雹灾害频发、多发，宜种植需积温相对较少的早熟青稞。青稞是最能适应青藏高原特殊环境的作物，为藏民族的基本口粮作物^[6]，气候变化将对西藏青稞生产产生重要的影响，研究气候因子与青稞产量的内在关系，对西藏青稞粮食安全及采取相关应对措施有着重要的意义。目前已有一些学者对其影响作了相关研究，主要集中在对西藏青稞的生理生长、生产潜力、播种期、产量和品质方面^[7-12]，虽有一些研究涉及了气候相关因子与青稞产量相关关系，但大多是从各气候因子的单独影响进行分析，没有将各气候因子的影响进行综合分析^{[8, 11]}。本文在前人相关研究的基础上，基于气象站点数据及青稞产量数据，综合分析了几个主要气候因子对青稞产量的影响以及各气候因子的贡献大小，旨在为西藏青稞应对气候变化提供参考依据。

气象数据来源于国家气象科学数据共享服务平台（http://data.cma.cn/），选取了西藏地区的37个地面气象观测站（图 1）1986—2015年的逐日气温、最高温、最低温、降水量、空气相对湿度和日照时数；青稞产量相关数据来自西藏统计年鉴^[13]。

图 1 气象站点分布图 Figure 1　Distribution map of weather stations in Tibet

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数据汇总分析采用ACCESS及EXCEL软件，对西藏地区37个气象站点逐日的平均气温、最高气温、最低气温、空气相对湿度和日照时数进行平均，得到每站点的各气候因子的年平均值，降水量为日值汇总得到年降水量值，再将37个气象站点的年均值作加权平均，得到西藏全区的气候因子的年平均值。各气象因子与青稞产量的相关分析及回归分析采用了DPS数据处理系统分析软件中的相关模块^[14]。

对近30年来（1986—2015）西藏主要青稞产区的年均气温状况及生长期（4—8月）年均气温状况进行了趋势分析，其结果如图 2和图 3所示。从图 2看，西藏地区近30年来年均气温、最高温及最低温虽然年际波动较大，但总体线性上升趋势非常显著，年均气温的增幅达到了0.60 ℃·10 a^-1，平均最高气温及最低气温的增幅更高，分别达到了0.69 ℃·10 a^-1和0.68 ℃·10 a^-1，特别是最高温的增幅更大，说明极端温度天气的几率增大；有两个气温增加幅度较大的年份，分别是1999年和2010年，2010—2015年气温的增幅有明显放缓的趋势。

图 2 西藏年均气温变化趋势 Figure 2　The trend of annual average temperature in Tibet

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图 3 西藏青稞生长期间气温变化趋势 Figure 3　Trend of temperature change during the growth of Tibetan highland barley

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比较年均温及青稞生长期的增温差异，青稞生长期的平均气温及平均最高温增温幅度均较年平均温度低，分别低了约0.09 ℃·10 a^-1和0.15 ℃·10 a^-1，增幅与年平均温度的变化较为一致（图 3）。而对于最低温，两者的增幅趋势基本一致，而且从增温幅度变化来看，青稞生长期平均最低温的波动幅度明显大于年均最低温的波动幅度，极端低温的潜在危害可能是影响青稞生产的重要因素之一。

西藏地区降雨量的变化年际波动很大（图 4），总体变化趋势拟合以二次多项式的拟合效果较好，1998年以前降雨量呈抛物线上升阶段，1998—2004年间降雨量较多，处于抛物线顶端，2005年至目前降雨量处于抛物线下降趋势。年际间降水的变化幅度很大，波动幅度可达到150 mm，变异系数达18.8%。而且，数据统计显示青稞生长期的降雨量占到了总降雨量的74.6%左右，并且生长期降雨量的波动幅度更大，最大可达到200 mm左右，而水分状况是影响青稞生产的重要因素之一，水分胁迫会导致青稞产量的下降，使产量波动的不确定性变大^[15]。

图 4 西藏年降水量（a）及青稞生长期降水量（b）变化 Figure 4　Changing rainfall of annual(a) and during highland barley growth period(b) in Tibet

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从空气相对湿度的变化来看（图 5），其年变化趋势及青稞生长期间变化趋势与降水量的变化趋势相似，但年均降水量与年均空气相对湿度的相关性并不显著（r=0.349 0，n=30，P>0.05），青稞生长期的降水量与空气相对湿度的相关性达到了显著水平（r=0.448 3^*，n=30，P < 0.05）。青稞生长期空气相对湿度比年均相对湿度高7.5%左右，年际变化结果用二次多项式拟合效果较好，整体变化趋势也呈向下开口的抛物线形式。近几年空气相对湿度呈抛物线下降趋势，气候有向干燥方向发展趋势。

图 5 西藏年均（a）及青稞生长期（b）空气相对湿度变化 Figure 5　Changing air relative humidity of annual(a) and during highland barley growth period(b) in Tibet

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西藏地区日照时数的变化幅度总体较小（图 6），平均在7.5 h左右，近30年的变化趋势使用二次多项式拟合效果较好，与降水的拟合趋势相反，日照时数的变化呈向上开口的抛物线形式，日照时数在20世纪80年代中期最大，然后缓慢下降，至1998年前后达最低值后缓慢上升。数据统计显示年均日照时数与降水量呈极显著负相关（r=-0.774 1^**，n=30，P < 0.01）。年均日照时数的变化幅度较青稞生长期大，与降水量之间的负相关性也不如青稞生长期显著（r=-0.857 5^**，n=30，P < 0.01）。

图 6 西藏年均（a）及青稞生长期（b）日照时数变化 Figure 6　Change of annual(a) and during highland barley growth period(b) of sunshine hours in Tibet

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选取了1986—2015年来主要气候因子：年均及青稞生育期平均气温（X₁，单位℃）、最高温（X₂，单位℃）、最低温（X₃，单位℃）、降水量（X₄，单位mm）、空气相对湿度（X₅，单位%）、日照时数（X₆，单位h）这两组气候要素，分别与青稞产量（y，单位kg·hm^-2）作逐步回归分析。当使用年均气候因子与青稞产量作逐步回归分析时，得到回归方程y=13 920.59-5 167.45X₁+2 202.10X₂+3 859.51X₃-2.27X₄-777.86X₆，方程中空气相对湿度对青稞产量影响不显著，没有被引入回归方程，年均气候因子与青稞产量之间的相关关系见表 1，从表 1中可以看到，温度（含气温、最高温及最低温）与青稞产量呈极显著相关，其次是降水量，与青稞产量的相关性也达到了极显著水平，而日照时数与空气相对湿度与青稞产量的相关性不显著。表 2列出了年均气候因子与青稞产量的偏相关关系，温度（含气温及最低温）与青稞产量的偏相关关系仍然极显著，尤其以最低温与青稞产量偏相关性最高，最高温与青稞产量的偏相关性也达到了显著水平。而降水量与青稞产量的偏相关关系则变得不显著，说明温度是影响西藏青稞产量的最主要因素。

表 1　西藏1986—2015年气候因子与青稞产量相关关系 Table 1　Correlation between climatic factors and barley yield in Tibet from 1986 to 2015

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表 2　西藏1986—2015年气候因子与青稞产量偏相关关系 Table 2　Partial correlation between climatic factors and barley production in Tibet from 1986 to 2015

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使用青稞生长期的气候因子与青稞产量作逐步回归，可得到相应的回归方程y=-1 346.86-5 660.84X₁+2 475.09X₂+3 939.37X₃-1.46X₄+15.67X₅+251.79X₆，生育期各气候因子与青稞产量之间的相关关系见表 1，从表 1中可以看到其结果与年均气相因子的表现相似，温度（含气温、最高温及最低温）及降水量与青稞产量呈极显著相关，与年均气象因子不同的是青稞生长期日照时数与青稞产量的相关性也达到了极显著水平，因为降水量与日照时数本身大体就是一个此消彼长的关系，因此青稞生长期降水量的增加是青稞产量增加的另一个重要因素。同时也对青稞生长期气候因子与青稞产量的偏相关关系进行了分析（表 2），青稞生长期年均气温及最低温与青稞产量的偏相关关系仍然极显著，而生长期最高温与青稞产量的偏相关关系则变得不显著，其中最低温与青稞产量的偏相关性最显著，说明青稞生长期气温特别是最低温的增长是影响青稞产量增长的最主要因子，而在增温的前提下降水量的影响变得不显著，日照时数对产量有一定的影响，但这种影响并未达到显著水平。

1986—2015年期间西藏年均气温、最高温及最低温虽然年际之间有波动，但总体呈明显的线性增加趋势，每10年的增温幅度约为0.60、0.69 ℃和0.68 ℃，极端温度的波动幅度变大，青稞生长期的增温幅度较年均增长幅度分别低0.09、0.15 ℃和0.01 ℃，最低温的增长幅度两者基本持平。西藏地区的增温幅度明显高于全球及全国的平均水平^[16]，主要由于西藏地区低气温和高海拔，受气候变化的影响更加明显，而且这种增温幅度较以往的增温有明显的加速趋势^[11]，只不过受气温的周期性波动影响^[8]，最近几年西藏地区的增温幅度有放缓的趋势。无论是年平均气温、最高温还是最低温，都和青稞产量呈极显著正相关，说明气候变化条件下气温增加是导致青稞产量增加的最主要的因子，偏相关结果进一步揭示了影响青稞产量最密切的是最低温。

西藏地区降水量及空气相对湿度的变化年际波动较大，从本研究时段来看，年降水量总体变化呈二次抛物线变化趋势，2010—2015年降水量处于下降阶段。但从更长远的周期来看，降水量呈现出较大的周期性的波动，整体增加或减少的趋势还并不明显，整体平均只是略有增加^[11]。降水量与青稞产量呈极显著正相关关系，特别是青稞生长期的降水量，约占全年降水量的75%，对青稞产量的影响更为显著；但因为青稞产量的影响是各气候因子共同作用的结果，若从偏相关的角度分析，则降水量对产量的影响变得不显著，因而降水量对青稞产量的贡献主要是在温度增加的前提条件下发挥作用的。温度的增加会导致青稞的蒸发量增加，从而增加了水分胁迫的可能性，而降水量的增加则有利于降低这种胁迫风险，从而带来产量的增加^[15]。本研究中空气相对湿度对青稞产量的影响不明显。因为空气相对湿度的变化与降水量的变化趋势有相似性，但从统计分析结果看其与青稞产量的关系并不显著，在选取的气候因子中相关性最小，而且其与产量的相关系数为负值，可能与降水及湿度的增加带来的光照减少对产量的影响有关^[17]；另外，空气中相对湿度的变化很频繁，变化幅度大，不确定性大，可能也是导致其与产量关系不显著的一个实际因素。

西藏地区日照时数的变化以二次多项式拟合效果较好，其与产量的变化关系呈开口向上抛物线趋势，但总体变化幅度不大，平均日照时数约7.5 h。相关性结果显示日照时数与青稞产量呈负相关趋势，相关性在年均尺度上不显著，但在青稞生长期尺度上则表现显著负相关，而其与产量的偏相关关系则不显著，说明其不是影响青稞产量的重要因子，这可能与青稞产量形成的气象条件有关^[17]。由于降水量与日照是一对大体上此消彼长的气候因子，而青稞生长期的水分胁迫会造成青稞产量的下降^[15]，日照时数的增加意味着降水量的相对减少，青稞生长受水分胁迫的可能性会增加，而且日照时数的增加，会加剧田间蒸发，加剧水分胁迫，造成产量的下降，这可能是造成其与产量负相关的原因^[17]。

（1）气温（平均气温、最高气温和最低气温）是影响西藏青稞产量最重要的气候因素，与青稞产量呈极显著正相关，其中最低气温与西藏青稞产量相关性最显著。

（2）降水量也与西藏青稞产量正相关，但相关性不如气温与产量的相关性显著，其对青稞产量的影响主要是在气温增加的前提下发挥作用；而空气相对湿度与青稞产量的相关性不显著。

（3）日照时数对西藏青稞的产量有一定的负面影响，但相关性不显著。