（二） 热量资源

热量是生物赖以生存和进行各种生理活动所必需的环境条件，常以温度的高低、累积的强度及适宜作物生长温度的时间长短作为表征。
1.气温的时空变化。
(1)气温的地理分布。北京地区热量条件较好，年平均气温为4～12℃。年平均气温的分布一般随海拔高度的增加而减少，其中平原地区的年平均气温在11～12℃之间，山前暖区达12℃；海拔100～600米的丘陵、低山区为8～11℃；海拔500米左右的延庆盆地的年平均气温为8～9℃，汤河口地区为8～10℃;600米以上的山区在7℃以下；海拔2 000米以上的东灵山、海坨山只有2℃左右。北京的地势从西北向东南倾斜，年平均气温则由东南平原向西北山区逐渐降低。
(2)气温的时间变化。据对北京100多年气象资料分析，最暖年平均气温为12.8℃(1921、1961年)，最冷年为10.5℃(1941、1956、1969年)，最暖年与最冷年相差2.3℃。一般年份在11～12℃之间摆动。一年之中，1月气温最低，月平均只有-4.6℃，以后气温逐渐上升，3月升到0℃以上，7月达到高峰25.8℃，随后气温逐渐下降，12月降到0℃以下。春、秋两季月际之间气温变化显著，平均在7～9℃左右，冬、夏两季月际之间温差较小，仅为2℃左右，说明北京地区的春秋季天气变化剧烈。北京地区年平均日较差在10℃以上，延庆年平均日较差最大，为13.1℃；霞云岭最小，为10.4℃。日较差大，有利于光合物质的积累。
2.四季。以候(5天为一候)平均气温≥22℃为夏季，≤10℃为冬季，界于10～22℃之间为春、秋季来划分四季。北京平原地区冬季从10月底到翌年3月底，长达5个月，山区较平原还要长半个月至1个月。平原夏季从6月初到9月初共100天左右，延庆缩短为2个月，海拔2 000米以上的高山没有真正的夏季。本市春、秋两季较短，除古北口、延庆在2个月以上外，大部分地区为50～60天。
3.农业气候指标温度和积温。对农业生产有指示或临界意义的温度，称为农业气候指标温度。该温度的出现日期、持续日数和持续期间积温的多少，对一个地方的作物布局、耕作制度、品种搭配和季节安排等都有十分重要的意义。北京常用的农业气候指标温度有0℃、5℃、10℃、15℃、20℃等。
≥0℃积温：春季日平均气温稳定通过0℃的初日，标志着土壤昼化夜冻，冬小麦开始扎根返青，早春作物开始顶凌播种，草木萌发，春耕等农事活动开始。秋季稳定通过0℃的终日，土壤开始冻结，越冬作物停止生长，草木休眠。所以，日平均气温在0℃以上的持续日期，称为农耕期。北京平原地区稳定通过0℃的平均初日为2月28日至3月2日，平均终日为11月24日至27日，持续260～270天左右；山区持续日数要少30～40天。由于地形复杂，各地热量资源差异很大。沿西山、军都山的山前广大平原区为一暖区，活动积温均大于4500℃，其中位于石景山、昌平、怀柔、房山、平谷的几个暖区中心，活动积温均大于4 600℃,80%保证率在4 400℃以上，是北京热量资源最丰富的区域。平原与山区的过渡地带热量变化梯度较大，海拔每升高100米积温约减少155℃左右。低于海拔500米的浅山丘陵区热量约为3900～4500℃;500米以上的延庆、怀柔、密云、平谷的山区积温少于3 800℃；百花山、东灵山等深山区的热量则不足3000℃，是北京地区积温最少的区域。
≥5℃积温：春季或秋季日平均气温稳定通过5℃的日期，为农作物及多数果树恢复或停止生长的日期，这一持续时期可作为生长期长短的标志，称为作物生长期。北京日平均气温稳定通过5℃的初日，平原地区平均在3月20日，山区推迟10～25天。终日，平原地区平均为11月11日，山区提前10～20天。平原的持续日数为235～240天，山区为210～185天。平原积温值在4 400～4 500℃，山区下降到3 600～3 200℃。
≥10℃积温：春季日平均气温稳定通过10℃，是喜温作物生长发育的生物学零点，其后喜温作物才开始生长，喜凉作物及草木进入积极生长期，冬小麦开始拔节。秋季，日平均气温下降到10℃，喜温作物停止生长，是草木开始枯萎的界限温度。所以日平均气温在10℃以上的持续期称为生长活跃期。北京日平均气温稳定通过10℃的初日，平原平均为4月6～7日，山区推迟10～15天，延庆县为4月17日，马道梁为4月22日。终日，平原平均为10月23至24日，山区提前15天左右，为10月7至11日。平原地区积温值在4 100℃以上，海拔800米以上的山区积温小于2 900℃，二者相差约1 200℃。
≥15℃积温：日平均气温稳定通过15℃，喜温作物进入积极生长期，水稻移栽，甘薯开始扦插，≥15℃的终期与冬小麦适宜播种期的下限相近。≥15℃的持续日数，是喜温作物积极活动生长期。北京日平均气温稳定通过15℃的初日，平原在4月25日前后，延庆推迟到5月10日，海拔800米以上地区在5月25日以后。终日，平原平均在10月1日，延庆县为9月20日，海拔800米以上地区为9月1日。从平原到山区，持续时间从160天下降到95天，积温值从3 600℃下降到2 700℃。
≥20℃积温：日平均气温稳定通过20℃，喜温作物生长旺盛，同时是喜温作物光合作用最适宜范围的下限，气温低于20℃，喜温作物灌浆受到抑制。北京日平均气温稳定通过20℃的初日，平原为6月1日，延庆县为6月16日，马道梁为7月6日。终日，平原为9月10日，延庆县为8月20日，海拔800米以上地区为8月5日。持续日数平原地区为100天，山区在60天以下；积温值从2600℃下降到1 700℃以下。马道梁≥20℃的日数不足一个月，积温值仅有639℃。
负积温：日平均气温<0℃的温度总和称为负积温，表示冬季寒冷程度。北京平原大部分地区负积温为-300～-400℃，浅山、丘陵区在-600～-700℃之间。小麦越冬与负积温的多少有关。北京海拔300～500米处是适宜种植冬小麦的上限。
4.无霜冻期。北京平原地区最低气温大于2℃的无霜冻期在200天左右。随着海拔高度的增加，无霜冻期减少，每上升100米，无霜冻期约减少3～4天。长城以北地区无霜冻期比平原约少1个月，延庆县只有150～170天。80%保证率的无霜冻期比多年平均值少10天左右。

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（二） 热量资源

1.温度年型及四季特征。
(1)温度年型划分与出现概况。上海年平均气温由1873—1996年资料计算为15.6℃。按年平均气温，≥16.0℃为暖年，<15.0℃为冷年，介于两者之间为平年的温度年型划分标准，则暖年占24.2%，平年有62.1%，冷年为13.7%。冷年90%以上出现在20世纪30年代以前，尤以1903年以前最为集中，60年代以来没有出现过。暖年则全部出现在自20世纪30年代以来气温明显上升时期，尤其是近10年已连续出现暖年(表1-2-4)。

表1-2-4 1873—1996年各月平均气温统计表

单位：℃ 月 份 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 年均 平均气温 平均最高气温 平均最低气温 3.5 7.9 0.2 4.5 8.8 1.2 8. 3 13.0 4.7 13.9 19.0 10.0 19.0 24.3 15.0 23.3 28.0 19.9 27.5 32.1 24.2 27.4 32.2 24.2 23.3 28.0 20.0 17.9 23.1 13.9 11.9 17.0 8.0 6.0 10.9 2.3 15.6 20.3 12.0

(2)不同温度年型口平均气温稳定通过10℃积温。暖年，生长季热量条件偏好，日平均气温稳定通过10℃生长期236.7天，比冷年长11.2天；较平年长6.1天；期间有效积温2 780.6℃·日，比冷年高333.6℃·日， 较平年多208.1℃·日。
(3)不同温度年型特征。暖年。年平均气温偏高0.8℃, 四季温度偏高0.7～0.9℃。春季回暖早， 倒春寒鲜见； 夏季35℃高温日比平年多4.4天、较冷年多5.6天； 秋季降温推迟，≥15℃晚稻安全成熟期终日比冷年迟8天、较平年晚6天， 初霜偏晚； 冬季多暖冬、-5℃以下天数比平年少2.2天、较冷年少3.8天； 有较长无霜期及作物生长期。
冷年。年平均气温偏低0.8℃, 四季温度偏低0.5～1.4℃。春季回暖日期推迟， 倒春寒常见； 夏季较凉爽、炎夏期短； 秋季降温早、初霜也早； 冬季较寒冷， 常有严重冰冻； 无霜期、作物生长期短， 期间积温少。
平年。四季气候总体接近常年平均， 气候变化具有多种形式的季节性升降， 有的季节温度偏高、有的偏低； 有的年份夏热冬寒或夏凉冬暖； 有的年份春温较低或秋温较低。
2.农作物生长期间热量资源状况。
(1) 日平均气温稳定通过各界限温度初终期与持续天数及积温。日平均气温大于10℃是喜温作物开始生长及喜凉作物快速生长温度； 大于15℃喜温作物快速生长。从春到秋稳定≥15℃可表示水稻开始分蘖到成熟的生长期。此外， 日平均气温≥5℃三麦开始春发；≥8℃玉米开始生长； 20℃是水稻抽穗开花的最低界限温度等。
(2)作物生长季热量条件概况。通常把日平均气温稳定通过10℃的初日、终日、间隔日数、积温作为鉴定作物生育环境热量条件优劣的指标。
上海日平均气温稳定通过10℃初日平均为4月2日， 终日为11月19日， 持续天数231.4天， 稳定通过10℃初终期间的有效积温平均为2 604.4℃·日。在80%保证率下， 稳定通过10℃的初日为4月9日、终日11月10日、持续期222.2天； 有效积温为2 485.8℃·日。但冷暖年之间差异很大， 如≥10℃有效积温最多年1994年达3 146.2℃·日， 而最少年1899年仅2 300.8℃·日， 两者相差达845.4℃·日 (表1-2-5)。
从历史变化看， 19世纪后期到1930年以前各年代， ≥10℃持续期较短， 多数年代不足230天， 有效积温都不足2 550℃·日； 30、40年代有效积温较高，分别达2 630℃·日、2 705℃·日。50年代以来，≥10℃持续期均在231天以上， 20世纪70～90年代增长明显，1991—1997年平均长达240天， 比最短的1873—1880年增加19天。1950年以来各年代≥10℃期间有效积温均在2 620℃·日以上， 自70～90年代每10年约增加 100℃·日积温， 80年代已超过2 700℃·日， 尤其是1991—1997年平均高达2 857℃·日， 较最少的1901—1910年平均值高出400℃·日。

表1-2-5 日平均气温稳定通过各级界限温度的初、终期和积温表(1873—1997年)

	≥8℃				≥10℃
	初日 日/月	终日 日/月	持续期 天	积温 度·日	初日 日/月	终日 日/月	持续期 天	积温 度·日
平均 80%	23/3	25/11	248.5	3 105.9	2/4	19/11	231.4	2 604.4
保证 率	30/3	19/11	237.2	2 964.2	9/4	10/11	222.2	2 485.8
	≥15℃				≥20℃
	初日 日/月	终日 日/月	持续期 天	积温 度·日	初日 日/月	终日 日/月	持续期 天	积温 度·日
平均 80%	28/4	27/10	183.6	1 509.0	29/5	30/9	125.1	677.6
保证 率	5/5	20/10	173.0	1 412.4	5/6	23/9	115.0	600.1

70～80年代， 6～10月、11～5月的有效积温较常年有所增加， 但昼夜温差减小。自1873年有记录以来， 到20世纪20年代， 6～10月≥10℃有效积温均不足2 100℃·日， 最少为2 041℃·日； 自30年代起， ≥10℃有效积温都高于常年平均值2 126C·日。1991～1996年最多， 达2 270℃·日。11～5月≥3℃有效积温平均为1 486℃·日， 其历史演变趋势与6—10月≥10℃有效积温的年际变化相似， 最多的1991—1996年为1 679℃·日。
6～10月平均最高气温28.7℃, 平均最低20.5℃, 昼夜温差平均8.2℃; 11～5月平均最高气温14.6℃, 平均最低气温6.1℃，昼夜温差平均为8.5℃。20世纪50年代前， 上海昼夜温差较大， 尤其是1921—1940年间温差最大达9.5～9.6℃。70～90年代， 最高温度有所下降， 而最低温度则有所升高， 昼夜温差缩小， 1981—1996年， 11～5月昼夜温差7.6℃, 6～10月仅为6.7～6.8℃, 为历史最低。
3.土壤温度状况。
(1) 各深度地温随季节与深度变化的特征。土壤0～20厘米土层月平均地温最低值均出现在1月、最高值都出现在8月， 秋温高于春温。其中， 地表温度年平均值为17℃, 1月平均为4.1℃, 8月平均为30.5℃。上海年平均地表温度地区差异不大， 在17.0～18.1℃之间。
自地表面到5、10、15、20、40厘米各深度处地温月际变化， 主要受地表热量收支的盈亏所制约， 由于土壤的导热性能不良， 所以热量在上下层传输过程中， 土层愈深， 温度的变化愈小， 高低温出现的季节愈滞后。在11月～次年2月地温随深度的增加而升高； 4～8月则随深度的增加而下降； 3月及9～10月属过渡季节， 地表与地中温度相差不大， 随土壤深度的增加， 地温先是略降，后微升(表1-2-6)。

表1-2-6 各月各深度平均地温统计表(1961—1990年)

单位：℃ 土壤深度 （厘米） 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 年均 0 5 10 15 20 40 4.1 4.5 4.9 5.3 5.6 7.6 5.4 5.5 5.7 5.9 6.0 7.4 9.5 9.2 9.2 9.1 9.1 9.6 15.6 14.8 14.5 14.3 14.1 13.8 21.0 19.9 19.6 19.3 19.1 18.8 25.1 24.0 23.6 23.3 23.0 22.0 30.4 28.8 28.3 27.9 27.5 25.9 30.5 29.0 28.8 28.5 28.3 27.0 24.8 24.1 24.2 24.3 24.4 24.8 18.9 18.6 18.8 19.0 19.3 20.7 12.4 12.6 13.1 13.5 13.9 16.0 6.0 6.7 7.2 7.6 8.0 10.5 17.0 16.5 16.5 16.5 16.5 16.9

(2)稳定通过各级界限地温初终期及有效积温。在0～20厘米深的土壤中，随深度的增加，稳定通过10℃、15℃、20℃初日滞后、终日推迟、持续期延长而有效积温呈减少趋势。
0～20厘米土壤各层在3月27～28日出现≥10℃初日；4月21～24日稳定在15℃以上； 5月20～26日升到20℃以上。而在10月4～10日，0～20厘米各层陆续降到20℃; 11月2～9日出现15℃终日；11月21日～12月1日10℃结束。降温速度稍快于升温速度(表1-2-7)。

表1-2-7 各深度地温稳定通过各界限温度的初终期、持续天数与有效积温表

土壤深度 （厘米）		初日 (日/月)			终日 (日/月)			持续期 （天）			有效积 (度·日)
		≥10℃	≥15℃	≥20℃	≥10℃	≥15℃	≥20℃	≥10℃	≥15℃	≥20℃	≥10℃	≥15℃	≥20℃
0	平均 最早、 多 最晚、 少	27/3 8/3 6/4	21/4 3/4 8/5	20/5 29/4 6/6	21/11 6/11 2/12	2/11 16/10 18/11	4/10 14/9 22/10	239.9 266 221	196.2 221 166	138.3 174 116	3 054.6 3 702.5 2 805.2	1 913.3 2 398.8 1 648.5	997.2 1 496.6 791.7
5	平均 最早、 多 最晚、 少	28/3 10/3 12/4	23/4 4/4 7/5	23/5 8/5 9/6	22/11 7/11 13/12	2/11 16/10 18/11	4/10 19/9 19/10	240.4 266 222	193.6 220 166	124.7 165 114	2 833.5 3 153.2 2 617.1	1 700.2 1 975.4 1 477.4	828.1 1 062.4 652.3
10	平均 最早、 多 最晚、 少	28/3 10/3 7/4	23/4 7/4 7/5	24/5 8/5 9/6	25/11 7/11 13/12	3/11 17/10 18/11	6/10 22/9 19/10	243.8 266 222	195.2 215 167	135.5 156 115	2 804.7 3 074.5 2 608.8	1 666.1 1 942.5 1 459.3	792.2 1 009.9 633.2
15	平均 最早、多 最晚、少	28/3 10/3 8/4	24/4 8/4 8/5	25/5 11/5 9/6	29/11 13/11 16/12	7/1 1 21/10 20/1 1	6/10 13/8 22/10	247.2 267 222	197.3 217 171	135.0 159 71	2 775.5 3 024.3 2 564.3	1 630.6 1 890.5 1 443.6	747.5 962.4 563.7
20	平均 最早、 多 最晚、 少	28/3 13/3 10/4	24/4 8/4 8/5	26/5 11/5 11/6	1/12 14/11 16/12	9/11 22/10 21/11	10/10 29/9 23/10	248.3 267 228	199.2 217 179	137.6 160 114	2 757.6 3 018.4 2 555.8	1 610.4 1 870.7 1 423.0	738.1 938.1 601.1

各界限温度有效地积温随深度的增加而减小，20厘米比地表降低10%～26%。
浅层地温的年际变化很大。5厘米地温≥10℃初日最早出现在3月10日、最晚4月12日， 相差约1月； 终日最早出现在11月7日、最晚12月13日， 相差也有1月余； 持续期最长266天、最短222天， 相差达44天； 有效积温最多3 153.2℃, 最少2 617.1℃，相差536.1℃。
4.初终霜冻与无霜期。
(1) 初终霜冻起讫期和霜日数。上海郊区平均初霜期为11月13～18日。终霜期为3月26日～4月3日。上海年平均霜日数以松江、嘉定最多， 为53天，靠长江口的宝山区最少为33天， 其余在45～50天左右。各月平均霜日数以1月最多， 为11.0天， 12月次之， 为10.3天。10月早霜平均仅0.1天， 4月晚霜平均为0.6天。初终霜冻年际变化较大， 最早初霜为10月22日 (1979年), 迟的年份到12月中旬才出现；最早终霜出现在2月中旬 (宝山2月19日), 最迟终霜见于4月23日 (1909年、1959年)。终霜结束晚、初霜出现早对农业作物危害较大。
(2) 无霜期。上海无霜期大致与日平均气温稳定通过10℃的时期一致。自 1892年有霜记录以来至1996年，平均无霜期238天，最长352天(1892年)，最短198天(1962年)。上海无霜期有一定的地区差异，崇明、嘉定的西部无霜期较短，在225天以下，其次是松江、奉贤、金山和南汇部分地区，为225～230天，而上海中部、崇明东端及长兴、横沙岛多在230天以上。但总的看来，地区差异比年际波动小。上海各地最长无霜期可达258～274天，最短年份仅为193～205天，相差可达57～81天。

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（二） 热量资源

1.年平均气温。天津市年平均气温在11.1～12.5℃之间，地理分布基本倾向是东南部偏高，向北气温逐渐降低，蓟县的观测站点由于设在北部山区山前，气温稍有偏高。天津市区气温比郊区高，甚至比南部的静海县等地也高，与城市热岛效应有关。纵观天津市各地，年平均气温差别不超过1～2℃。
2.气温的季节变化。冬季(12～2月份)是天津市最寒冷的季节，三个月的平均气温都在零度以下，尤以1月为最冷，月平均气温-3.6～-5.8℃。春季(3～5月)，气温多变，3月各地平均气温为3.8～5.5℃，到4月猛增至12.5～13.7℃,5月即达18.9～20.2℃，是全年中温差最大的季节。夏季(6～8月)进入6月，副热带高压逐渐控制天津市，7月份副高进入鼎盛时期，高温天气持续，夏季的三个月月平均气温均在23℃以上，7月份最高，月平均气温为25.5～26.4℃。秋季(9～11月)暖湿气流势力减弱，冷气团开始活跃。9月份平均气温19.5～21.4℃，比8月份下降4.6～5.1℃,10月份又比9月份下降6.8～7.0℃。11月份更是秋季气温下降最快的月份，气温下降至3.6～5.8℃。
3.极端气温。
(1)极端最低气温： 天津市年极端最低气温为-17.1～-27.4℃，北部比中南部低，极端最低气温的出现时间，主要集中在1月份 (占60%)、2月份(占27%)，有的年份也出现在12月份。1971年市区极端最低气温-17.7℃，出现在3月3日。极端最低气温出现的年际变化差异很大，仅以天津市区为例，1966年极端最低气温-22.9℃，而1995年极端最低气温仅-8.4℃，相差14.5℃。所以，每年冬天寒冷程度很不一样，从新中国成立到1995年47年间极端最低气温在-10.0～-20.0℃之间的年份有43年，占91%，极端最低气温在-10.0℃以上或-20.0℃以下的年份仅4年。
(2)极端最高气温： 天津市极端最高气温在37.4～41.2℃之间，沿海的塘沽区、汉沽区极端最高气温相对较低，大于等于35℃的高温日数也较少。极端最高气温一般都出现在6月份、7月份 (占86%)，少数年份也出现在5月份或者8月份。
4. 日平均气温。日平均气温稳定通过0℃、10℃的初终期及积温。日平均气温稳定维持在0℃以上的时期为广义的作物生长期即作物能生长的季节。天津市日平均气温稳定通过0℃的初日，平均在11月底12月初，生长期长短各地区略有不同，其中，宝坻县、宁河县略少为265～269天。津南区、塘沽区、市区稍多为277～280天。
日平均气温稳定维持在10℃以上的时期是喜温作物的积极生长期，天津市日平均气温稳定通过10℃以上的初日出现在4月上旬中后期，终日在10月下旬，初终间日数在200～208天之间。
农作物的生长发育以及产量的形成，除了要求一定的生长天数 （生长季长度） 外，还要求有一定的温度积累，即积温。天津市0℃以上的活动积温平均为4 478～4 803℃,10℃以上活动积温为4 107～4 398℃。其中，北部的宝坻县、宁河县稍少，市区、塘沽区较多。
各年之间热量条件有很大差异，一般作物需要80%的保证率，而多年生作物需要80%～95%的保证率甚至更高。天津各地80%保证率下的作物生长期在275～290天之间，市区290天。≥0℃活动积温在4 603～4 936小时之间，市区4 936小时。80%保证率下的喜温作物生长期在207～215天之间，市区215天。≥10℃活动积温在4 238～4540小时，南北部差异与平均情况基本一致。

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1.气温／2.气温年、日变化／3.热量资源分布和利用