鳳城地區氣候變化及其對玉米產量的影響

單璐璐　白華　譚麗靜

摘要 通過對鳳城地區有氣象記錄以來的歷史資料進行分析，分別探討年降水量、≥10 ℃年有效積溫、生育期日照時數的變化規律，以及這些氣象要素對近37年玉米產量的影響。結果表明，1955—2014年日照時數明顯增加，年降水量緩慢減少，≥10 ℃積溫有緩慢增加的趨勢。對鳳城地區玉米產量的影響程度由大到小依次為≥10 ℃有效積溫、日照時數、降水量。

關鍵詞 氣候變化；降水；積溫；日照；玉米產量；遼寧鳳城

中圖分類號 S162.5+3 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）16-0215-02

鳳城市，古稱鳳凰城，隸屬于遼寧省丹東市，位于遼東半島東部，臨近黃海北岸，為省轄縣級市。鳳城市北鄰本溪滿族自治縣，南與丹東市振安區和東港市接壤，東靠寬甸滿族自治縣，是丹東市玉米主要種植地。鳳城地區氣候溫寒適度，冬少嚴寒，夏無酷暑，四季分明，年平均氣溫8.1 ℃，年降水量1 013.6 mm[1]。

氣候變化將改變農業氣候資源的時空分布，進而對農業種植結構和農作物產量形成重要影響，因而農作物對氣候變化最為敏感[2-3]。氣候因素很多，其中對農業影響較大的有3個主要因素，分別為降水量、有效積溫和生育期日照時數，其直接影響著農作物生長環境，無論哪個因素發生變化，都會對農業生產產生影響[4-5]。李輝、普宗朝等[6-8]都研究了氣候變化對農業的影響，結果表明，氣候對農業的影響十分復雜，既有有利的方面，也有不利的影響。本文選取鳳城地區有氣象記錄以來的歷史資料進行分析，從降水量、有效積溫和生育期日照時數3個主要氣候因素進行研究，探討其變化規律，并從中得出3個氣候因素對鳳城地區玉米產量的影響，為農業氣象決策服務提供參考，并且對減災效益作出評價。

1 資料與方法

1.1 資料來源

本文選用鳳城市氣象觀測站1955—2014年的氣象觀測資料（年降水量、日照時數、≥10 ℃有效積溫），丹東市統計局1978—2014年玉米產量資料。

1.2 研究方法

1.2.1 氣候傾向率。將氣象要素的趨勢變化用一次線性方程表示，即

xt=a0+a1 t（t=1，2，3，…，n）（1）

式（1）中，xt為氣象要素的擬合值；a1×10稱為氣候傾向率，表示氣象要素每10年的變化率。

1.2.2 玉米氣象產量的計算。為了區分自然和非自然因素對糧食作物的影響，一般把作物的產量分解為趨勢產量、氣象產量，還有一部分隨機因素造成的產量，一般忽略不計。趨勢產量反映歷史時期生產力發展水平的長周期產量分量，也被稱為技術產量，氣象產量是為了消除社會及生產水平因素對產量資料的影響，突出氣象條件的作用，特對產量資料進行分解處理：

Yw=Y1-Yt（2）

式（2）中，Y1是實際產量，Yt是趨勢產量，Yw是氣象產量，正值表示增產或豐收，負值則表示減產或歉收。

本文計算1978—2014年實際玉米單產時間序列記錄中，采用三次多項式擬合的方法確定由于社會生產力所顯示的趨勢產量，實際產量減去趨勢產量為氣象因素所顯示的氣象產量[9-11]。

1.2.3 相關性分析。為了說明本文選取的3個氣象要素對鳳城地區玉米產量的影響大小，利用統計軟件SPSS對1978—2014年的氣候產量樣本與降水量、≥10 ℃有效積溫和生育期日照時數資料進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1 氣候傾向率

2.1.1 日照時數。從圖1可以看出，1955—2014年研究區域內日照時數明顯增加，1977—1978年日照時數增加十分顯著，其中2014年日照時數是有氣象記錄以來的最高值，為1 618.8 h；1975年日照時數是有氣象記錄以來的最低值，為715.9 h。

2.1.2 降水量。年降水量有減少的趨勢，其中1985年年降水量是有氣象記錄以來的最高值，為1 692.3 mm；1965年年降水量是有氣象記錄以來的最低值，為567.0 mm。

2.1.3 ≥10 ℃有效積溫。從圖2可以看出，≥10 ℃有效積溫的變化幅度不是很明顯，有緩慢增加的趨勢，其中2014年 ≥10 ℃有效積溫是有氣象記錄以來的最高值，為3 733.8 ℃；1972年≥10 ℃有效積溫是有氣象記錄以來的最低值，為2 754.6 ℃。

2.2 玉米氣象產量

圖3為鳳城地區1978—2014年玉米的實際產量、趨勢產量和氣候產量的時間序列變化曲線。可以看出，近37年來玉米的實際產量、趨勢產量呈增加的趨勢，而氣象產量總體變化不大。

2.3 相關性分析

從表1可以看出，鳳城地區玉米產量與≥10 ℃有效積溫量極顯著正相關、與日照時數顯著相關，與年降水量相關性不顯著。因此，≥10 ℃有效積溫對鳳城地區玉米產量影響最大。將玉米生長季各月≥10 ℃有效積溫與產量再進行相關分析（表2），可以看出，5月鳳城地區玉米上旬處于播種期，下旬處于苗期，這時玉米產量與≥10 ℃有效積溫具有顯著相關性；9月玉米剛剛授粉完畢，這時玉米產量與≥10 ℃有效積溫具有極顯著相關性；其他月份≥10 ℃有效積溫對鳳城地區玉米產量影響不大。

3 結論

本文通過對歷史氣候資料（1955—2014年）的研究和玉米的產量數據（1978—2014年）進行統計分析，揭示了鳳城地區有氣象記錄以來降水量、≥10 ℃有效積溫和生育期日照時數的基本變化規律，并分析其對鳳城地區玉米產量的影響。分析結果可對1955—2014年玉米的生長季氣候變化及其對近37年玉米產量的影響進行初步評估。本文得到了以下初步結論。

（1）1955—2014年鳳城地區日照時數明顯增加，年降水量有減少的趨勢，≥10 ℃有效積溫的變化幅度有緩慢增加的趨勢。endprint

（2）鳳城地區近37年來玉米的實際產量、趨勢產量呈增加的趨勢，氣象產量總體變化不大。

（3）氣象因素對鳳城地區玉米產量影響的程度：≥10 ℃有效積溫>日照時數>降水量。其中，5月和9月的≥10 ℃積溫對玉米產量影響最大。

根據不同氣象因素的氣候變化對鳳城地區玉米生產的不同影響，應采取相應的措施以減輕氣候變化對玉米生產的負面影響，合理利用氣候變化帶來的正面效應，從而提高鳳城地區的玉米生產力。本文只選取3個主要氣象因素進行研究，其他氣候因素的變化規律及其對作物產量的影響還有待進一步探討。

4 參考文獻

[1] 曲仁軍.丹東地區農業氣象手冊：2002年卷[M].丹東：丹東市氣象局，2002：1-6.

[2] 普宗朝，張山清，李景林，等.近50a新疆≥0 ℃持續日數和積溫時空變化[J].干旱區研究，2013，30（5）：781-788.

[3] 楊曉光，劉志娟，陳阜.全球氣候變暖對中國種植制度可能影響I.氣候變暖對中國種植制度北界和糧食產量可能影響的分析[J].中國農業科學，2010，43（2）：329-336.

[4] 楊沈斌，申雙和，趙小艷.氣候變化對長江中下游稻區水稻產量的影響[J].作物學報，2010，36（9）：1519-1528.

[5] 周文魁.氣候變化對我國水稻生產的影響及科技應對措施[J].江西農業學報，2014，26（9）：75-79.

[6] 李輝，姚鳳梅，張佳華，等.東北地區玉米氣候產量變化及其對氣候變化的敏感性分析[J].中國農業氣象，2014，35（4）：423-428.

[7] 普宗朝，張山清，徐文修，等.氣候變化對伊犁河谷冬小麥產量的影響[J].中國農學通報，2014，30（15）：173-182.

[8] 陳隆勛.中國近40年來氣候變化研究[J].氣象學報，1998，56（3）：257-260.

[9] 蘇尚潔.淺談低溫陰雨年本省水稻產量特征[J].廣東氣象2007，28（4）：457-459.

[10] 王柳，熊偉，溫小樂，等.溫度降水等氣候因子變化對中國玉米產量的影響[J].農業工程學報，2014（21）：138-146.

[11] 呂碩，楊曉光，趙錦，等.氣候變化和品種更替對東北地區春玉米產量潛力的影響[J].農業工程學報，2013（18）：179-190.endprint