壽光市氣候變化對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響淺析

高學(xué)芹 (山東省壽光市氣象局，山東壽光262700)

農(nóng)業(yè)對(duì)氣候變化非常敏感，是受氣候變化影響最大的行業(yè)［1－3］;氣候始終是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的首要決定因子［4］。這種影響是多尺度、全方位、多層次的，正面和負(fù)面影響并存，其中負(fù)面影響將更多地受科學(xué)界和社會(huì)的普遍關(guān)注［5］。

氣候因素包括很多，其中對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響較大的主要有氣溫、降水、光照3個(gè)要素，這3個(gè)要素直接影響著農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，無(wú)論哪一個(gè)因素發(fā)生變化，均會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生巨大的影響。隨著全球氣候變暖，農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害發(fā)生頻率和強(qiáng)度呈上升態(tài)勢(shì)［6］，已引起政府部門(mén)的高度關(guān)注。長(zhǎng)期以來(lái)，氣象、水利、農(nóng)業(yè)部門(mén)致力于自然災(zāi)害發(fā)生規(guī)律、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、災(zāi)害評(píng)估、防災(zāi)減災(zāi)對(duì)策研究，對(duì)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的防范起到了一定的作用［7］。筆者在此對(duì)壽光1961～2010年的氣象資料進(jìn)行分析、整理和研究，找出壽光市近50年氣候變化的特征及其對(duì)農(nóng)業(yè)的影響，探索農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害發(fā)生規(guī)律，并初步探討應(yīng)對(duì)氣候變化的措施，以期為壽光市防災(zāi)減災(zāi)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供有意義的參考。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況 壽光市位于山東半島中部(118°32'～119°10'E、36°41'～37°19'N)、渤海萊州灣南畔，東鄰風(fēng)箏城濰坊，西依石油城東營(yíng)，是著名的中國(guó)“蔬菜之鄉(xiāng)”。轄區(qū)海岸線長(zhǎng)56 km，總面積2 180 km2，地形全部為平原。壽光市屬暖溫帶半濕潤(rùn)氣候，四季分明，氣候溫和。年平均氣溫12.9℃，月平均氣溫7月最高(26.6 ℃)、1月最低(－2.8 ℃)，極端最高氣溫42.5℃，極端最低氣溫－22.3℃，年平均降水量593.8 mm，年平均日照總時(shí)數(shù) 2 444.4 h，年平均蒸發(fā)量1 834.0 mm，無(wú)霜期平均202 d。

1.2 資料與方法 選用山東省壽光市1961～2010年逐年平均氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)等氣象資料，采用線性傾向估計(jì)方法分析近50年來(lái)壽光市氣候變化特征。四季劃分標(biāo)準(zhǔn)為春季(3～5月)、夏季(6～8月)、秋季(9～11月)、冬季(12月～次年2月)。

2 壽光市氣候變化特征分析

2.1 氣溫變化 在全球變暖大背景下，1961～2010年壽光市年平均氣溫總體呈顯著升溫趨勢(shì)，增溫率為0.41℃/10a(通過(guò)α=0.01的顯著性檢驗(yàn))，近50年來(lái)壽光市年平均氣溫升高約2.1℃(圖1);壽光市四季平均氣溫均呈增溫趨勢(shì)，冬季氣溫增溫趨勢(shì)最為明顯，四季中增溫率大小依次為冬季(0.62 ℃/10a)、春季(0.45 ℃ /10a)、秋季(0.38 ℃ /10a)、夏季(0.19 ℃ /10a)，近 50年來(lái)分別增溫 3.10、2.25、1.90、0.95℃(圖2)。壽光市近50年來(lái)氣溫變化呈前期偏冷、后期偏暖的趨勢(shì)，突變點(diǎn)是1994年前后，即1961～1993年為偏冷期，自1994年始，壽光市平均氣溫出現(xiàn)了突發(fā)性增溫，進(jìn)入了一個(gè)相對(duì)偏暖的氣候態(tài)，1961～1993年平均氣溫為12.4℃，1994～2010年平均氣溫為13.8℃，突變前后平均氣溫相差1.4 ℃。

壽光市近50年高溫(≥35℃)日數(shù)年均9.98 d，變化趨勢(shì)為0.70 d/10a，但不顯著(沒(méi)有通過(guò)α=0.10的顯著性檢驗(yàn));低溫(≤－10℃)日數(shù)年均15.26 d，呈顯著性減少趨勢(shì)，變化趨勢(shì)為－4.3 d/10a(通過(guò)α=0.01的顯著性檢驗(yàn))。壽光平均氣溫以異常偏高年份居多，其中2006、2007年連續(xù)2年異常偏高。從季節(jié)上看，氣溫異常現(xiàn)象主要發(fā)生在秋、冬季，秋季以氣溫異常偏高居多，其中2006年秋季異常偏高，冬季以氣溫異常偏低居多，1967年冬季異常偏低。

2.2 降水變化 由圖3可見(jiàn)，1961～2010年壽光市年平均降水量總體上呈減少趨勢(shì)，變化趨勢(shì)為－18.5 mm/10a，不顯著(沒(méi)有通過(guò)α=0.10的顯著性檢驗(yàn));近50年年平均降水量減少92.5 mm。夏季、秋季、冬季降水量均呈減少趨勢(shì)，變化趨勢(shì)大小依次為 －12.7、－7.0、－0.6 mm/10a，而春季降水量總體變化趨勢(shì)則略呈微增加趨勢(shì)，趨勢(shì)為1.7 mm/10a(圖4)。近50年來(lái)壽光市降水量的減少主要體現(xiàn)在夏、秋、冬季降水量的減少，特別是夏季降水量的減少所致。

由于壽光市屬暖溫帶季風(fēng)區(qū)大陸性氣候，降水主要集中在夏季，而近50年來(lái)壽光市春季降水僅占全年降水量的14.6%，雖然春季降水量呈緩慢的增加趨勢(shì)，由于夏、秋、冬季降水均呈減少趨勢(shì)，特別是占全年降水量的63.8%的夏季降水量的顯著減少，使得壽光市近50年平均降水量總體上仍呈減少趨勢(shì)。壽光市50年平均降水日數(shù)(≥0.1 mm)為73.78 d，變化趨勢(shì)顯著為 －3.08 d/10a(通過(guò) α =0.01 的顯著性檢驗(yàn))。

2.3 日照時(shí)數(shù)變化 近50年壽光市平均日照時(shí)數(shù)為2 444.4 h，年最多日照時(shí)數(shù)為2 827.4 h(1967年)，年最少日照時(shí)數(shù)為 2 156.5 h(2002年)，兩者相差 670.9 h。1961～2010年壽光市日照時(shí)數(shù)總體呈顯著減少趨勢(shì)，變化趨勢(shì)為－73.0 h/10a(通過(guò)α=0.01的顯著性檢驗(yàn))，近50年日照時(shí)數(shù)減少了364.9 h(圖5)。近50年壽光日照時(shí)數(shù)四季均呈減少趨勢(shì)，春季平均日照時(shí)數(shù)為635.3 h，變化趨勢(shì)為－12.3 h/10a;夏季平均日照時(shí)數(shù)為487.0 h，變化趨勢(shì)為 －27.5 h/10a;秋季平均日照時(shí)數(shù)為563.5 h，變化趨勢(shì)為 －15.8 h/10a;冬季平均日照時(shí)數(shù)為440.0 h，變化趨勢(shì)為 －18.8 h/10a(圖6)。

3 氣候變化對(duì)壽光農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)的影響表現(xiàn)在兩方面:一是溫度、水平衡、大氣成分和極端氣候事件的變化對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量及質(zhì)量產(chǎn)生直接影響;二是土壤、病蟲(chóng)害、雜草及其他指標(biāo)性因子的分布和發(fā)生頻率的變化對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量產(chǎn)生間接影響［8］。

3.1 溫度變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響 近50年來(lái)壽光市年平均氣溫升高約2.1℃。氣溫升高后，農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育加快，生長(zhǎng)期普遍縮短，將減少干物質(zhì)積累和籽粒產(chǎn)量。在農(nóng)作物的生育期，氣溫每升高1℃，冬小麥的生育期日數(shù)就會(huì)縮短14 d左右，在作物生長(zhǎng)期縮短的同時(shí)，養(yǎng)分積累時(shí)間減少，降低了品質(zhì)，特別是負(fù)積溫減少，不利于冬小麥越冬期期間的耐旱鍛煉，對(duì)小麥的品質(zhì)有一定影響。小麥?zhǔn)菈酃馐械闹饕Z食作物，研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)去30年的氣候變化已經(jīng)對(duì)小麥的生育期和產(chǎn)量產(chǎn)生了影響［9－10］。溫度升高后，土壤有機(jī)質(zhì)的微生物分解加快，土壤受旱，用于補(bǔ)充土壤有機(jī)質(zhì)減少的根生物量的積累和分解受到限制。同時(shí)還為病蟲(chóng)害幼蟲(chóng)的越冬和雜草的生長(zhǎng)提供了優(yōu)越條件，加劇了病蟲(chóng)害的流行和雜草蔓延，農(nóng)藥和除草劑的施用量增加，糧食生產(chǎn)安全受到威脅，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投資大大增加。

極端高溫日數(shù)增多，使得農(nóng)作物受到高溫的威脅，抑制了農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育，同時(shí)，高溫還有可能導(dǎo)致土壤中的有益因子和肥料成分的分解和流失，使得農(nóng)作物的營(yíng)養(yǎng)不足，呼吸消耗作用增加，還有可能使得植物生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)間縮短，導(dǎo)致果實(shí)或顆粒不飽滿。特別是出現(xiàn)在5月中、下旬至6月初的干熱風(fēng)天氣，對(duì)冬小麥灌漿造成嚴(yán)重影響，導(dǎo)致全市小麥產(chǎn)量和質(zhì)量的下降。異常冬暖易引發(fā)“倒春寒”天氣和極端氣候事件的發(fā)生(如低溫凍害)，對(duì)農(nóng)作物正常生長(zhǎng)發(fā)育和農(nóng)業(yè)增產(chǎn)豐收將產(chǎn)生顯著影響。如2002年4月25日，壽光市轄區(qū)內(nèi)18處鄉(xiāng)鎮(zhèn)遭受霜凍天氣，果樹(shù)、棉花、小麥、玉米葉株等遭受不同程度的凍害，受害面積達(dá)7 820.93 hm2，造成經(jīng)濟(jì)損失3.6億元。

3.2 降水變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響 近50年壽光年降水量減少92.5 mm，平均降水日數(shù)減少15.4 d。降水的減少在一定程度上制約著氣溫升高對(duì)作物產(chǎn)量的影響。氣溫升高使蒸發(fā)量增加，又會(huì)減小水分的有效性，使土壤變干，干旱發(fā)生的機(jī)率加大。由于水分虧欠抑制了熱量資源增加所發(fā)揮的作用，玉米等糧食作物嚴(yán)重減產(chǎn)。

由于壽光降水減少，季節(jié)分布不均，使壽光農(nóng)業(yè)需水量加大，地下水開(kāi)采量加劇，導(dǎo)致壽光地下水位下降，水資源大大減少。加之壽光北部屬于鹽堿地，農(nóng)田無(wú)法引黃灌溉，在當(dāng)前氣溫升高、降水量減少、蒸發(fā)量加大的情況下，淺層地下水順土壤毛細(xì)管上升，將鹽分帶到土壤表層，進(jìn)一步擴(kuò)大了土壤鹽堿化的面積，嚴(yán)重影響壽光農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

3.3 日照變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響 日照是重要的氣候因子，也是可供人類開(kāi)發(fā)利用的一種重要的可再生能源，更是農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育不可缺少的條件。日照時(shí)間的多少是衡量一個(gè)地區(qū)光照是否充足的重要指標(biāo)，太陽(yáng)輻射能是一切動(dòng)植物生存的源泉，一個(gè)地區(qū)農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育以及成熟日期等均與該地區(qū)的光照時(shí)間和熱量有關(guān);近50年壽光市日照時(shí)數(shù)減少了364.9 h，日照時(shí)數(shù)的減少直接影響到農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，特別對(duì)冬小麥、夏玉米的灌漿、乳熟不利。

壽光市是著名的日光溫室蔬菜種植地和集散地，近年來(lái)，隨著冬季日照時(shí)數(shù)的減少和極端低溫天氣的出現(xiàn)，低溫寡照是影響壽光日光溫室蔬菜生長(zhǎng)的最嚴(yán)重的災(zāi)害之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1976～2005年間壽光市先后出現(xiàn)8次低溫寡照災(zāi)害天氣，低溫寡照改變了日光溫室獲取能源的自然條件，使日光溫室無(wú)法為蔬菜生長(zhǎng)提供所必需的環(huán)境和條件，致使蔬菜作物出現(xiàn)生長(zhǎng)停滯、植株枯萎甚至死亡等現(xiàn)象［11］。

4 結(jié)論

(1)1961～2010年壽光市氣溫總體呈顯著升溫趨勢(shì)，增溫率為0.41℃/10a，四季中增溫率大小依次為冬季＞春季＞秋季＞夏季;氣溫變化呈前期偏冷、后期偏暖的趨勢(shì)，突變點(diǎn)是1993年前后，隨后壽光市氣溫進(jìn)入了一個(gè)相對(duì)偏暖的氣候態(tài);高溫日數(shù)年均9.98 d，變化趨勢(shì)為0.70 d/10a，低溫日數(shù)年均15.26 d，呈顯著性減少趨勢(shì)，變化趨勢(shì)為－4.3 d/10a。壽光平均氣溫以異常偏高年份居多，氣溫異常現(xiàn)象主要發(fā)生在秋、冬季，秋季以氣溫異常偏高居多，冬季以氣溫異常偏低居多。

(2)1961～2010年壽光市年平均降水量總體上呈減少趨勢(shì)，變化趨勢(shì)為－18.5 mm/10a，夏季、秋季、冬季降水量均呈減少趨勢(shì)，變化趨勢(shì)大小依次為夏季＞秋季＞冬季，而春季降水量總體變化趨勢(shì)則略呈微增加趨勢(shì);平均降水日數(shù)73.78 d，變化趨勢(shì)顯著為 －3.08 d/10a。

(3)1961～2010年壽光市年日照時(shí)數(shù)總體呈顯著減少趨勢(shì)，變化趨勢(shì)為－73.0 h/10a，四季日照時(shí)數(shù)均呈減少趨勢(shì)，變化趨勢(shì)大小依次為夏季＞冬季＞秋季＞春季。

(4)氣候變化對(duì)壽光當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)有弊有利，極端氣象事件和災(zāi)害性天氣有所增加，有關(guān)職能部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)氣候變化領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究。積極開(kāi)展氣象預(yù)測(cè)、監(jiān)測(cè)的科研、服務(wù)、應(yīng)用，以提高對(duì)極端天氣事件的預(yù)報(bào)、預(yù)警能力，達(dá)到減災(zāi)防災(zāi)的目的，以最大限度減少極端氣象事件對(duì)農(nóng)業(yè)的影響。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)氣候變化及其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)對(duì)等方面的宣傳、教育和培訓(xùn)，鼓勵(lì)公眾參與，提高全社會(huì)的意識(shí)，為有效應(yīng)對(duì)氣候變化創(chuàng)造良好的社會(huì)氛圍。

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