氣候變化對齊河縣糧食生產(chǎn)的影響和對策

朱保美等

摘要

根據(jù)山東省齊河縣1959～2012年的氣象資料，利用最小二乘法對氣溫、降水進(jìn)行線性擬合，并對暴雨、冰雹、大風(fēng)等要素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析了該縣近54年來的氣候變化特征和規(guī)律。結(jié)果表明，氣溫和降水的變化均具有明顯的波動(dòng)性和階段性，二者均呈整體上升趨勢，氣溫的上升幅度比降水明顯偏大，降水季節(jié)性變化明顯，暴雨日數(shù)呈增加趨勢，冰雹和大風(fēng)日數(shù)呈下降趨勢，暴雨等極端氣候事件的發(fā)生幾率有所增加。分析了氣候變化對農(nóng)作物生長發(fā)育、產(chǎn)量形成等的影響，提出了適應(yīng)氣候的對策，為今后齊河縣糧食生產(chǎn)順應(yīng)氣候變化提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞氣候變化；糧食生產(chǎn)；影響；對策

中圖分類號S161文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號0517-6611（2014）28-09869-03

The Impact of Climate Change on Grain Production in Qihe County and Countermeasures

ZHU Baomei1， HU Xuehong2， ZHOU Qing1 et al（1. Qihe County Meteorological Bureau of Shandong Province， Qihe， Shandong 251100； 2.Dezhou Meteorological Bureau of Shandong Province， Dezhou， Shandong 253078）

Key wordsBased on the meteorological data of Qihe County in Shandong Province during 1959-2012， linear fitting was conducted on temperature， precipitation by using the least square method， the avarage statistics was carried out on heavy rain， hail， gale and other elements according to 10 years a time. The climate change characteristics and laws of the county in recent 50 years were analyzed. The results showed that temperature and precipitation changes with fluctuation and obvious stages， two showed overall upward trend， the temperature rise was larger than precipitation， seasonal changes in precipitation， rainstorm day number increased， hail and gale days showed a decreasing trend， the probability of occurrence of extreme weather events such as heavy rain increased. The impact of climate change on development and growth， yield formation of crops were analyzed， which will provide basis for grain production in Qihe County adapting to climate change.

Key wordsClimate change； Grain production； Influence； Countermeasures

20世紀(jì)80年代以來，全球氣溫明顯上升，特別是20世紀(jì)90年代氣候急劇增暖[1-2]，氣候極端事件頻繁發(fā)生，不僅給社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來影響，還對人類生活和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅。因此，氣候變化與研究越來越受到社會(huì)的關(guān)注[3]，氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境均會(huì)產(chǎn)生影響，制約著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)的發(fā)展，不容忽視。筆者分析了齊河近54年來氣溫和降水的變化特征及其對糧食生產(chǎn)的影響，并提出了適應(yīng)氣候變化應(yīng)采取的措施。

1 資料與方法

氣候資料來自齊河縣氣象局1959～2012年（其中1991～1995資料缺測，缺測資料用插值法求出）的氣象觀測資料，選用齊河縣1959～2012年平均氣溫、降水量、冰雹日數(shù)、大風(fēng)日數(shù)、暴雨日數(shù)等資料。采用最小二乘法等對這些資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，研究近54年來齊河縣氣候變化特征及其對糧食生產(chǎn)的影響。

2齊河縣氣候變化特征分析

2.1氣溫變化特征

從1959～2012年齊河縣逐年平均氣溫及其5年滑動(dòng)平均（圖1）可以看出，近54年來齊河縣的氣溫變化具有一定的波動(dòng)性和明顯的階段性，但氣溫整體呈上升趨勢，自20世紀(jì)80年代中期開始上升速度明顯加快，并一直持續(xù)到21世紀(jì)初。用最小二乘法對54年來的年平均氣溫進(jìn)行擬合，線性函數(shù)為y=0.007x-1.074（r=0.262），可見齊河縣年平均氣溫以0.07 ℃/10a的速度上升。

圖1 1959～2012年齊河縣年平均氣溫、5年滑動(dòng)平均及長期趨勢

把1959～2012年各季及年的平均氣溫按10年一個(gè)階段進(jìn)行平均，與54年平均值進(jìn)行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)（表1），1959～2012年整個(gè)時(shí)段的氣溫可劃分為冷、暖2個(gè)時(shí)期，1959～1989年為相對的冷期，該時(shí)段平均氣溫為13.5 ℃，偏低0.1 ℃，1969年是近54年來的最低年，平均氣溫為12.6 ℃；1990～2012年為相對的暖期，該時(shí)段平均氣溫為13.8 ℃，偏高0.2 ℃，1997～2002年氣溫增暖明顯，該時(shí)段平均氣溫為14.1 ℃，偏高0.5 ℃，近54年來的氣溫最高值出現(xiàn)在該暖期的1998年，平均氣溫為14.5 ℃，偏高0.9 ℃。從表1還可看出，不同時(shí)段各季的平均氣溫變化各不相同，2000～2009年平均氣溫冬季>春季>秋季>夏季，夏季增溫不明顯，即對于氣候變暖的貢獻(xiàn)率冬季最大，其次是春秋季，最后是夏季。

2.2降水變化特征

從圖2可以看出，近54年來齊河的降水變化具有明顯的波動(dòng)性和階段性，其中最大年降水量比最小年降水量多844 mm，前者是后者的4.4倍。從降水的長期變化趨勢看，降水總量略呈增加趨勢，用最小二乘法對54年來的降水量進(jìn)行擬合，線性函數(shù)為y=0.212x+195.79（r=0.02），年降水量以2.12 mm/10a的速度遞增。

逐年各季降水量按10年一個(gè)階段進(jìn)行平均，與54年平均值進(jìn)行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)（表2），1959～2012年整個(gè)時(shí)段的降水可劃分為多雨、少雨、多雨3個(gè)時(shí)期，1959～1979年為多雨期，該時(shí)段平均降水量642.2 mm，偏多10.5 mm，其中1961年是近54年來降水最多年，降水量達(dá)1 092.0 mm，偏多460.3 mm；1980～1989年為少雨期，該時(shí)段平均降水量503.2 mm，偏少128.5 mm，其中，1989年是近54年來降水次少年，降水量為371.8 mm，偏少259.9 mm，2002年是近54年來降水最少年，降水量僅248.0 mm，偏少383.7 mm；1990～2012年為多雨期，該時(shí)段平均降水量677.9 mm，偏多46.2 mm。從表2還可看出，不同時(shí)段各季節(jié)的降水量變化各不相同，季節(jié)性變化明顯，如1959～1979年的春季平均降水量偏少，而夏秋季卻相對偏多；1980～1989年的夏秋冬季平均降水量偏少，而春季卻相對偏多。可見一年四季的降水量均偏多或偏少的情況很少發(fā)生，若春季偏少，一般夏秋季偏多，若春夏季偏多，則秋冬季相對偏少，除個(gè)別年份，總體上年降水量與多年平均值較為接近。

2.3 暴雨、冰雹、大風(fēng)天氣

對逐年日雨量達(dá)到50 mm以上的暴雨日及對日極大風(fēng)速≥17.0 m/s的大風(fēng)日數(shù)和出現(xiàn)冰雹的日數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，按10年一個(gè)階段進(jìn)行平均。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，除1980～1989年暴雨日數(shù)偏少外，其他時(shí)段的暴雨日數(shù)均偏多，其中以1990～2009年更為明顯，說明近20年來強(qiáng)降水發(fā)生次數(shù)強(qiáng)度比前期明顯增加；就冰雹日數(shù)而言，1959～1968年次數(shù)最多，2000～2009年發(fā)生次數(shù)較少，2010～2012年最少，冰雹次數(shù)為0，1970～1989年發(fā)生次數(shù)無明顯變化，為0.3 d/a，整個(gè)時(shí)段冰雹日數(shù)呈下降趨勢；1959～2012年整個(gè)時(shí)段的大風(fēng)日數(shù)呈明顯的下降趨勢，由最初的21.2 d/a下降至0.9 d/a。

由以上分析可知，不同的年份、季節(jié)氣溫的高低與降水的多少二者之間的變化并沒有明顯的規(guī)律可循，但近10年來氣溫和降水均呈上升趨勢，氣溫的上升幅度比降水明顯偏大。氣溫偏高的時(shí)段主要在冬秋季，降水偏多的時(shí)段主要出現(xiàn)在春夏季，即出現(xiàn)春夏季多雨、秋冬季暖干的現(xiàn)象。隨著暴雨日數(shù)的增加，極端強(qiáng)降水天氣出現(xiàn)的概率將增加，冰雹大風(fēng)等災(zāi)害性天氣也時(shí)有發(fā)生，因此，采取有效措施，適應(yīng)氣候變化是非常必要的。

3氣候變化對糧食生產(chǎn)的影響

3.1 氣溫變化對糧食生產(chǎn)的影響

齊河縣的氣溫呈整體上升趨勢，對糧食生產(chǎn)來講，氣溫升高有利有弊。暖冬出現(xiàn)，利于越冬作物冬小麥的安全越冬；積溫增多，無霜期延長可以使農(nóng)作物得到更多的熱量，提高了農(nóng)作物的復(fù)種指數(shù)和產(chǎn)量，減少了凍害[4]。氣溫升高增大地表水的蒸發(fā)量，土壤有效水分將會(huì)減少，導(dǎo)致危害作物生長的水分脅迫加重，農(nóng)業(yè)水資源短缺加劇[5]。氣溫升高后，土壤有機(jī)質(zhì)的微生物分解加快，造成地力下降。雖然光合作用的增強(qiáng)能夠促進(jìn)根生物量增加，在一定程度上補(bǔ)償了土壤有機(jī)質(zhì)的減少，但土壤一旦受旱，根生物量的積累和分解均將受到限制。這意味著需要使用更多的肥料以滿足作物的需要，同時(shí)，隨著氣候變暖，作物生長季延長，昆蟲的繁衍代數(shù)將增加，還為各種雜草的生長提供了優(yōu)越條件。因此，氣溫升高會(huì)加劇病蟲害的流行和雜草的蔓延，這就不得不使用更多的農(nóng)藥和除草劑，增大了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本[5]。

3.2降水變化對糧食生產(chǎn)的影響

齊河縣的年降水量上升趨勢不明顯，上升幅度遠(yuǎn)比不上氣溫上升的速度，降水量年際波動(dòng)大，旱澇天氣經(jīng)常發(fā)生。齊河縣的旱澇、大風(fēng)等災(zāi)害本來就頻發(fā)，隨著氣候的變暖，暴雨日數(shù)的增加，洪澇災(zāi)害的發(fā)生頻率和強(qiáng)度可能還會(huì)增加，這些極端事件引起的后果也會(huì)加劇。降水量的變化也會(huì)導(dǎo)致蟲害的變化，干旱常導(dǎo)致大范圍蟲害，濕冷的環(huán)境也會(huì)導(dǎo)致蟲害增加[5]。單從氣候因素方面分析，干旱和洪澇頻繁的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致一定范圍內(nèi)的糧食作物受災(zāi)頻繁，致使作物減產(chǎn)或絕產(chǎn)，從而造成全縣糧食產(chǎn)量下降。冰雹和大風(fēng)日數(shù)的下降，說明二者對糧食生產(chǎn)的影響在逐漸減小，農(nóng)作物因冰雹和大風(fēng)受災(zāi)的幾率減小，利于糧食作物的生長。

4適應(yīng)氣候變化的對策

4.1搞好農(nóng)田水利建設(shè)

疏通河道，加固水庫、塘壩，實(shí)行灌溉配套，提高水資源利用率，使旱能灌、澇能排，做到暴雨不倒壩，干旱有水澆，提高應(yīng)對干旱洪澇氣象災(zāi)害的防御能力。目前齊河縣根據(jù)氣候變化趨勢正在開展高產(chǎn)創(chuàng)建示范方開展高標(biāo)準(zhǔn)糧田建設(shè)，基本實(shí)現(xiàn)“田成方、樹成行、溝相通、渠相連、旱能澆、澇能排”，水利設(shè)施的建設(shè)在糧食生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大威力。

4.2科學(xué)合理調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)

農(nóng)業(yè)對于旱澇災(zāi)害最為敏感，也最為脆弱，受災(zāi)害影響較大。根據(jù)齊河縣旱澇災(zāi)害的發(fā)生規(guī)律和水資源條件，因地制宜科學(xué)合理調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，選種抗旱作物和推廣耐澇品種，調(diào)整作物播期，趨利避害，減輕災(zāi)害威脅[6]。如齊河近幾年來推廣小麥品種選取濟(jì)麥22抗倒、抗病性好、產(chǎn)量也很好，濟(jì)麥22是非常優(yōu)秀的品種；對全縣所有玉米高產(chǎn)創(chuàng)建田免費(fèi)供應(yīng)登海605和鄭單958玉米種，這2個(gè)品種在惡劣的天氣下表現(xiàn)出良好的抗逆性和穩(wěn)產(chǎn)性，對全縣夏玉米生產(chǎn)戰(zhàn)勝天災(zāi)獲得豐收起了關(guān)鍵作用。

4.3發(fā)揮氣候資源優(yōu)勢，通過減災(zāi)進(jìn)行增利

氣候?yàn)?zāi)害消耗且浪費(fèi)氣候資源，使氣候資源的價(jià)值大為降低，甚至全部喪失。因此，合理利用氣候資源應(yīng)該包括盡可能有效地減少和減輕氣候?yàn)?zāi)害[5]。如2013年齊河夏糧生產(chǎn)根據(jù)小麥整個(gè)生育期氣候呈現(xiàn)“前高中低后高”的特點(diǎn)及小麥苗情，全縣在農(nóng)業(yè)局的指導(dǎo)下改變以往的管理方式，在返青、拔節(jié)期的小麥管理上以控為主，后期的小麥管理上以促為主，既防倒伏，又促增產(chǎn)，盡可能多地利用氣候資源，糧食產(chǎn)量有大幅度提高。

4.4加大生產(chǎn)科技支撐

自2002年以來，齊河縣糧食生產(chǎn)產(chǎn)量逐年遞增，截至到2014年，齊河縣糧食產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)“十二連增”，氣候變化對齊河縣糧食產(chǎn)量影響所占份額逐漸下降，說明齊河縣糧食生產(chǎn)應(yīng)對氣候變化能力逐漸加強(qiáng)，這主要是得益于技術(shù)進(jìn)步、政策機(jī)制保障、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入大幅增加等人為因素方面原因。建議服務(wù)該縣糧食生產(chǎn)的相關(guān)部門，繼續(xù)加強(qiáng)氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響的進(jìn)一步研究，加大應(yīng)對氣候變化先進(jìn)技術(shù)的研究和推廣應(yīng)用，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)抵御氣候變化的能力，特別是抵御氣候變化所帶來的不利影響。

參考文獻(xiàn)

[1]

焦志勇，周紹美.二次飽和D-最優(yōu)設(shè)計(jì)[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，1989（2）：46-49.

[2] 張永成.飽和D最優(yōu)設(shè)計(jì)方法在農(nóng)業(yè)試驗(yàn)中的應(yīng)用[J].馬鈴薯雜志，1997（3）：171-176.

[3] 張明剛.用Excel對農(nóng)業(yè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析的方法[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（6）：256-258.

[4] 成兆金，趙再全，靳會(huì)梅，等.氣候變化對莒縣農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的影響及對策[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2007，23（8）：540-543.

[5] 王春風(fēng)，胡玲，于愛玲，等.德州近50a溫度變化趨勢分析及對策[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010，16（21）：151-152.

[6] 周清，朱保美，劉明云.齊河縣旱澇演變規(guī)律分析及防御對策[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2011（5）：288-289.