区域日照时数、辐射强度的波动变化，可能会导致作物物候期改变、光合效率波动及病虫害风险上升，从而影响粮食安全和农牧民生计[1]。相关学者围绕日照变化与农业响应已开展大量研究。日照时数减少会延长作物生育期并降低籽粒灌浆速率[2-3]。强辐射伴随高温也可能引发光抑制和水分胁迫反应[4]。现有成果多集中于湿润或典型干旱区，对半干旱冷凉区的针对性研究有待完善补充。内蒙古乌兰察布市地处中国北方干旱与半干旱过渡带，属半干旱冷凉区，其光热资源丰富、降水稀少且季节分配不均，以马铃薯、燕麦、冷凉蔬菜等作物种植为主。本文基于该地区11个气象站点日照时数数据，采用趋势分析法、滑动平均法等方法，研究区域日照变化特征及其对农作物的影响，为优化区域种植结构、提升气候适应性管理水平提供参考。
1 材料与方法
2 结果与分析
2.1 日照的变化趋势
2.1.1 年变化
由图1可知，研究区年日照时数呈波动趋势，在1959—1985年上升、1986—2004年下降、2005—2012年上升、2013—2018年下降，总体呈下降趋势。
2.1.2 季节变化
由表1可知，研究区年日照时数与日照百分率≥60%日数在春季呈小幅缓慢上升趋势，其他3个季节均呈下降趋势。秋季日照时数与日照百分率≥60%日数整体变化趋势相似，春季的差异最大。夏季日照百分率≥60%日数年际变化波动最大，秋季最小，可能是因为夏季是降水的主要季节，降水日数与降水量均是影响日照时数的重要因素，从而引起夏季日照时数年际变化较大。
表1 1959—2018年四季年日照时数及日照百分率≥60%日数倾向率和皮尔逊相关系数 |
| 要素 | 项目 | 春季 | 夏季 | 秋季 | 冬季 |
|---|---|---|---|---|---|
| 日照时数 | 倾向率（h/10 a） | 0.13 | -0.20 | -1.00 | -0.80 |
| 相关系数 | 0.04 | -0.09 | -0.39 | -0.40 | |
| 日照百分率≥60%日数 | 倾向率（d/10 a） | 0.05 | 0 | -0.10 | -0.04 |
| 相关系数 | 0.16 | -0.01 | -0.34 | -0.15 | |
2.2 日照的空间特征
研究区年日照时数与日照百分率≥60%日数的空间分布情况一致，均是由南向北递增，最长出现在四子王旗，分别为3 067 h和270 d，最短出现在兴和县，分别为2 816 h和245 d。
2.3 日照的突变
图2中，UF为年日照时数的顺序列统计曲线，UB为年日照时数的逆序列统计曲线，并给定显著性水平，当α=0.05时，临界值为±1.96。1999年之前，UF>0；1999年之后，UF<0，说明研究区年日照时数在1999年之后开始减少。2006年之后这种减少趋势通过了0.05显著性检验，UF与UB的交点位于置信线内，突变点为1997年。
2.4 日照的周期变化特征
由图3可知，在26—31年的时间尺度上，日照时数经历了减小—增大—减小—增大—减小—增大的连续波动变化，同时最大正值与负值中心均出现在日照时数上半部分的低频期，表明了较长时间尺度波动的频率高、强度大，较短时间尺度波动的频率低、强度弱。在22、31、12和4年小波方差均出现了小波峰值，其中22年峰值较为突出且最高，说明22年的周期Chaoxing最强，是年日照时数变化的第1主周期。
2.5 日照对农作物的影响
3 结论
本研究利用Morlet小波分析、Mann-Kendall检验等分析方法，探究了研究区1959—2018年日照的趋势变化、空间分布特征及周期性变化特征，以及其对粮食作物产量的影响，得出以下结论。
（1）研究区年日照时数与年日照百分率≥60%日数呈波动变化，总体呈下降趋势，日照时数在1997年发生了快速减少的突变。
（2）研究区年日照时数与日照百分率≥60%日数在四季变化中春季呈小幅缓慢上升趋势，其他3个季节均呈下降趋势。
（3）年日照时数与年日照百分率≥60%日数空间分布情况一致，均是由南向北递增。日照时数小波分析存在22、3、12和4年震荡周期。
（4）小麦产量与年日照百分率呈正相关；年日照百分率对薯类产量的贡献度较大，呈负相关。