株洲氣候變化特征及其對糧油生產的影響

吳萍 曾欣 陳蕾等

摘要 利用株洲區域內1961～2014年的基本氣象資料，從研究株洲氣候變化特征入手，結合區域內主要糧油作物的生產情況，對區域內的氣候變化特征及其對糧油作物生產的影響進行了較深入的分析。結果表明，進入20世紀90年代以來，株洲氣溫呈明顯的上升趨勢，高溫日數增加明顯，極端氣溫兩極化，降水分布不均，洪澇與干旱頻次增加，春季連陰雨和“寒露風”天氣雖然隨著氣溫的上升有所減少，但時有發生。株洲氣候變化對株洲區域的農作物造成了一定的影響，特別是水稻與油菜等主要農作物影響更加明顯。

關鍵詞 氣候變化；糧油生產；影響

中圖分類號 S162 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）20-227-03

全球氣候變化正在深刻影響著人類生存和發展，氣候變化對農業生產的影響關系到全球糧食安全，已成為全球氣候變化研究中的主要內容之一[1] 。近年來的研究表明，氣候變化對我國農業生產的潛在影響主要表現為我國未來農業生產不穩定性增加、產量波動大、種植熟制變化大等[1-2]。20 世紀90 年代以來，全球氣候持續偏暖，株洲氣溫與全球氣溫變化趨勢保持一致，呈波動上升趨勢。株洲市位于湖南東部、羅宵山脈西麓，南嶺山脈與江漢平原的傾斜的地段上，介于26°03′05″～28°01′07″N、112°57′30″～114°07′15″E，屬于典型的亞熱帶季風性濕潤氣候，四季分明，日照充足，無霜期長，達286 d，年平均氣溫16～18 ℃，年平均降雨量1 400～1 700 mm，適宜多種農作物生長，是湖南有名的糧食產區和國家重要的商品糧基地。同時株洲境內多年來各種自然災害頻繁出現，各種氣象災害對農業生產造成了嚴重的影響。筆者試圖通過對近54年氣候變化特征進行分析，確定其對株洲主要農作物糧油生產的利弊影響，進而從防災學角度提出相應的防御對策，以期為當地農業生產提供合理建議。

1 資料與方法

資料采用株洲區域內1961～2014年的氣溫、降水等資料，春、夏、秋、冬季分別為3～5月、6～8月、9～11月、12月～次年2月。在計算氣溫和降水變化傾向率a時，采用線性回歸方法；分析降水時，采用方差分析周期法。

2 株洲氣候變化特征分析

2.1 氣溫變化特征

2.1.1 年平均氣溫、年平均最高氣溫、年平均最低氣溫的年代際變化。

從株洲1961～2014 年年平均氣溫、年平均最高氣溫、年平均最低氣溫變化（圖1）來看，株洲氣溫年際變化具有階段性變化特征，在一定長度的時間內，冷暖特征具有一定的穩定性；20世紀60年代氣溫呈較低狀態，70 年代氣溫開始呈上升趨勢，80 年代略降，進入90 年代，株洲氣溫呈明顯上升趨勢；對年平均氣溫、年平均最高氣溫與年平均最低氣溫進行擬合，得到擬合方程分別為Y=0.016 1x-14.207（r2=0.253 2）、Y=0.015 8x-8.843 7（r2=0.382 9）、Y=0 .021 6x-28.554（r2=0.741 8），

可見株洲的平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫均呈明顯的上升趨勢，與全球氣候持續偏暖保持一致。

2.1.2 季平均氣溫的年代際變化。從表1可看出，20世紀90年代以前，四季平均氣溫距平呈負距平（除60年代春秋季為正距平），上升不明顯，90年代以后，呈明顯上升，90年代冬季升溫率為1.0 ℃/10a，春季升溫率為0.4 ℃/10a，夏季降溫率為0.3 ℃/10a，秋季持平，90年代起暖冬現象明顯，冬季氣溫升高對氣候變暖的貢獻最大；進入21世紀以來，各季的平均氣溫持續上升（冬季除外），變暖趨勢更加明顯，2001～2014年平均氣溫增溫達1.1 ℃，與前10年情況相比，春季氣溫上升0.9 ℃，夏季上升0.6 ℃，秋季上升1.0 ℃；從株洲四季氣溫增溫變率來看，秋季>春季>夏季>冬季，即對于氣候變暖的貢獻率秋季最大，其次是春季、夏季。

2.1.3 夏季極端高溫≥35 ℃天數變化。

統計日最高氣溫≥35.0 ℃的高溫天數（表2）和階段極端最高氣溫的變化情況發現，株洲20世紀60年代高溫日數相對較多，年平均天數達40 d，70～80年代高溫日數相對穩定，有33～35 d，90年代高溫天數相對少一些，年平均高溫日數僅30 d，到2000年以后，高溫日數迅速增長，達42 d。可見近14年夏季高溫天氣出現頻率明顯增加， 同時從不同時段的極端最高氣溫隨時間的推移情況來分析，2000年以前無明顯增長變化趨勢，但進入2000年以后，出現了41.6 ℃的極值。

2.1.4 冬季極端低溫≤0 ℃天數變化。

統計日最低氣溫≤0 ℃的低溫天數（表3）發現，1961～2014年株洲低溫天氣的日數呈明顯遞減趨勢， 從20世紀80年代減少明顯，90年代以來減少尤為顯著，可見90年代以來冬天更加溫暖。然而， 不同時段的極端最低氣溫與平均氣溫及低溫日數并不一一對應。如2008年冬天，出現了長時間的低溫冰凍天數，低溫日數達28 d，極端最低氣溫-6.9 ℃，冬季平均氣溫卻有8.4 ℃，說明在平均氣溫偏高的冬季仍有可能出現明顯的低溫凍害天氣。

2.1.5 低溫陰雨天氣變化情況。

春季低溫陰雨會導致春播作物爛種、爛秧、死苗， 果樹落花落果等，危害較大。根據適宜水稻生長的最低氣象條件，規定日降水量R≥0.1 mm、日照時數S≤2 h、在3月日平均氣溫T≤12 ℃、4月T≤14 ℃作為一個陰雨低溫日，按連續≥7 d為一次低溫陰雨過程；連陰雨天氣7～9 d定義為輕度連陰雨， 10 d或以上定義為中度或重度連陰雨[3]。按此標準統計1961 ～ 2014 年3月和4月的低溫陰雨天氣出現情況，結果表明（表4）， 低溫陰雨出現次數20世紀70與90年代較多，其次60年代，80年代出現次數較少，進入2000年以后次數就更少了。中度以上的連陰雨天氣2000年以前變化規律不明顯，但2000年以后呈急劇減少的趨勢。株洲連陰雨天氣變化情況與春季溫度變化比較一致。

3.2.3 氣溫上升致使農作物病蟲害加重。

一些研究表明，除了極少數害蟲對高溫天氣較為敏感之外， 絕大多數害蟲耐高溫能力較強， 夏季高溫對其影響不大[7-8]。株洲年平均氣溫上升必然會造成害蟲的發育速度加快， 繁殖代數增加， 冬季氣溫偏高又利于病蟲越冬，從而使病蟲害發生、流行的幾率增大[7]，噴施的農藥量增加，不但提高農業生產的成本，且造成農藥殘留污染，破壞生態環境。

3.2.4 各種氣象災害致使株洲糧油產量減少。

株洲是雙季稻米與雜交水稻糧食生產基地，同時株洲也是一個災害性天氣較多的地方，特別是降水時空分布不均，汛期極易誘發暴雨洪澇、山洪暴發等，糧油作物產量與年均降水量之間雖沒有明顯的相關性，但暴雨洪澇對糧油作物的生長構成嚴重的威脅，有時甚至是毀滅性的損失，另外春季連陰雨與秋季“寒露風”天氣正值水稻及農作物關鍵生長期階段，這種災害性天氣的出現對株洲糧食生產的影響也很巨大。如歷史上洪澇明顯的年份1965、1973、1982、1994、1995年造成早稻大面積減產；嚴重春季連陰雨年份有1977、1981、1983、1984、1991、2000年，春季連陰雨對株洲早稻播種育秧及油菜壯籽均有較大的影響。“寒露風”天氣影響株洲晚稻的抽穗揚花， 造成不實粒數增加、產量下降。由此可見，氣候變化對水稻產量的影響主要是極端氣候事件造成的，平均氣候狀況的變化影響較小。

3.2.5 干旱對糧油作物產量的影響。

干旱也是株洲常見的氣象災害，對株洲水稻及農作物影響較大，造成減產，影響品質。但據統計株洲歷史上多次干旱對株洲糧油作物的影響小于洪澇的影響，特別是對株洲油菜生長與產量有利。如2003年株洲市干旱比較明顯，但油菜卻出現了罕見的豐產，增產率達80%～100%。這與株洲的地理位置、地形地貌特點有關，與株洲農田小型水利建設有關，株洲農田小型水利建設比其他地區條件好，排全省第一或第二的水平。

4 結論

（1）近54年來株洲氣溫呈上升趨勢，20 世紀90 年代以來尤為明顯；季、年平均氣溫的波動幅度有增大趨勢，異常冷暖事件增多。

（2）株洲年降水量與各時段的降水量變化呈波動性，線性變化趨勢不明顯。從年代際來看，20世紀90年代以前，降水量總體略偏少，90年代株洲降水呈增多趨勢，進入21世紀以來，降水量又呈略減少趨勢。株洲暴雨日數的變化呈增多的趨勢。

（3）近54年株洲各種氣象災害頻發，特別是21世紀以來，多種氣象災害事件發生呈現極端性。

（4）株洲氣候變化對株洲糧食與油料生產均有較大的影響，主要表現在隨著氣溫上升，糧油種植制度的適應性調整；氣溫上升、高溫日數增多引發農作物病蟲害增加均可以造成糧油作物的減產；各種氣象災害也影響株洲糧油作物的產量，特別是株洲主要氣象災害洪澇對糧油生產的影響最大；干旱對株洲糧油作物的減產并不明顯，相反，一定程度的干旱對株洲油菜生產非常有利。

參考文獻

[1] 秦大河.氣候變化：科學、影響和對策[M]//中國氣象年鑒.北京：氣象出版社，2004：119.

[2] 丁一匯，戴曉蘇.中國近百年來的溫度變化[J].氣象，1994，20（12）：19-25.

[3] 湖南省質量技術監督局.湖南省地方標準DB43/T2342004.ICS07.060[S].2005

[4] 潘志祥，廖玉芳，彭家棟，等.適應氣候變化湖南戰略研究[M].長沙：湖南大學出版社，2013.

[5] 廖玉芳，宋忠華，趙福華，等.氣候變化對湖南主要農作物種植結構的影響[J].中國農學通報，2010，26（24）：276-286.

[6] 李克勤.湖南糧油作物生產與氣象[M].長沙：湖南科學技術出版社，2005.

[7] 丁麗佳.潮州氣候變化特征及其對農業生產的影響和對策[J].氣象科技，2009，37（2）：190-195.

[8] 許信旺，孫滿英，方宇媛.安徽省氣候變化對水稻生產的影響及應對[J].農業環境科學學報，2011，30（9）：1755-1763.