氣候變化對(duì)周口市夏玉米農(nóng)業(yè)氣候資源的影響

摘 要：選取1961—2017年河南省周口市10個(gè)氣象站點(diǎn)的逐日氣象資料，應(yīng)用氣候線性?xún)A向率法、相關(guān)分析法，分析周口市夏玉米生育期內(nèi)的主要農(nóng)業(yè)氣候資源變化特征。結(jié)果表明：生長(zhǎng)季≥10 ℃積溫呈平穩(wěn)上升趨勢(shì)，年代季波動(dòng)較大；降水量的年際變化為緩慢上升趨勢(shì)，變化平緩；日照時(shí)間的年際變化呈顯著的下降趨勢(shì)，20世紀(jì)60年代至21世紀(jì)初急劇下降，2011年后有明顯增加趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：夏玉米；氣候傾向率法；氣候資源

農(nóng)業(yè)氣候資源是指影響并直接參與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，且能被農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)象所利用的屬于某種物質(zhì)或能量的農(nóng)業(yè)氣候要素。組成農(nóng)業(yè)氣候資源的光、熱、水、氣等要素的數(shù)量、組成及其分配狀況，在一定程度上決定了一個(gè)地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)類(lèi)型、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力。政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（IPCC）第五次評(píng)估報(bào)告指出，過(guò)去130 a的氣候變化是史無(wú)前例的，全球平均氣溫升高了0.85 ℃，21世紀(jì)后氣溫變化更顯著[1]。以氣候變暖、日照減少和降水時(shí)空的變異為特征的氣候變化，直接影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)氣候資源[2]。全球氣候變暖帶來(lái)的氣溫、降水、光照等氣候要素的變化，對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境以及作物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成將造成顯著影響[3-4]；受氣候變化的影響，熱量、水分、光能等農(nóng)業(yè)氣候資源的年際間分配也有明顯的差異。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者在氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響方面做了大量而卓有成效的研究工作[5-7]。

玉米生長(zhǎng)期內(nèi)，由于氣溫高、降水時(shí)空分配不均勻，極易發(fā)生干旱、高溫、陰雨寡照等各種自然災(zāi)害。玉米高產(chǎn)不僅取決于品種更替和栽培措施優(yōu)化，也與光、熱、水等氣候因子適宜匹配密切相關(guān)[8]，適應(yīng)和充分利用當(dāng)?shù)貧夂蛸Y源，才能趨利避害最大限度地獲得高產(chǎn)[9]。鑒于此，對(duì)河南省周口市夏玉米生育期內(nèi)光、溫、水氣候資源的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，以期為玉米生產(chǎn)趨利避害、充分合理利用氣候資源、評(píng)估氣候變化對(duì)其影響等方面提供參考。

一、資料與方法

（一）研究區(qū)概況

河南省位于南北氣候過(guò)渡帶，在全球氣候變化的大背景下，其氣候變化趨勢(shì)也有局部地區(qū)特殊性。周口市位于河南省東部，屬黃淮平原，四季分明，溫差較大，降水不均，屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，是河南省農(nóng)業(yè)大市。夏玉米在周口市是僅次于小麥的主要糧食作物。據(jù)2015年統(tǒng)計(jì)年鑒統(tǒng)計(jì)，周口市夏玉米播種面積占河南省總面積的12.1%，產(chǎn)量占12.8%。

（二）數(shù)據(jù)與方法

氣象資料來(lái)源于周口市10個(gè)國(guó)家氣象觀測(cè)站，時(shí)間序列為1961—2017年共57 a的逐日觀測(cè)數(shù)據(jù)，其中日照時(shí)間時(shí)間序列為1965—2017年，數(shù)據(jù)主要包括平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、降水量、日照時(shí)間和平均風(fēng)速的觀測(cè)資料。

處理數(shù)據(jù)時(shí)，趨勢(shì)變化采用氣候傾向率分析法[10]，顯著性檢驗(yàn)采用相關(guān)分析法，利用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件、Matlab等軟件分析、處理數(shù)據(jù)，利用ArcGIS 10.0的反距離權(quán)重法（IDW）對(duì)氣候資源進(jìn)行空間差值得到空間分布圖。

二、結(jié)果與分析

（一）≥10 ℃積溫的變化特征

從1961—2017年周口市夏玉米生長(zhǎng)季≥10 ℃積溫的年際變化圖（見(jiàn)圖1）可以看出，≥10 ℃積溫的年際變化呈平穩(wěn)上升趨勢(shì)，氣候傾向率為6.8 ℃·d/10 a，且年代季波動(dòng)較大。20世紀(jì)80年代和21世紀(jì)初≥10 ℃積溫基本在趨勢(shì)平均線以下，而20世紀(jì)60年代、70年代、90年代≥10 ℃積溫基本在趨勢(shì)平均線以上。

（二）降水量的變化特征

1961—2017年，周口市夏玉米生長(zhǎng)季降水量的年際變化為緩慢上升趨勢(shì)（見(jiàn)圖2），變化平緩，氣候傾向率為8.3 mm/10 a。20世紀(jì)六七十年代圍繞趨勢(shì)線上下波動(dòng)；20世紀(jì)80年代初和21世紀(jì)初降水量波動(dòng)較大，且降水量多在平均線以上。2003年以后降水量呈階梯性下降，至2009年以后，年平均降水量顯著降至趨勢(shì)線以下。上述分析表明，周口市夏玉米生長(zhǎng)季水分資源波動(dòng)性大，易發(fā)生旱澇災(zāi)害。

（三）光照資源的變化特征

如圖3所示，1961—2017年周口市夏玉米生長(zhǎng)季日照時(shí)間的年際變化呈顯著的下降趨勢(shì)，氣候傾向率為-51.9 h/10 a。20世紀(jì)60年代和70年代初期日照時(shí)間的年際變化大部分年份都在趨勢(shì)線以上，日照時(shí)間充足；20世紀(jì)80年代日照時(shí)間在趨勢(shì)線以下，日照時(shí)間減少較多；20世紀(jì)90年代日照時(shí)間圍繞趨勢(shì)線上下波動(dòng)；21世紀(jì)初期，日照時(shí)間明顯減少，且和20世紀(jì)80年代一樣偏離趨勢(shì)線較遠(yuǎn)，說(shuō)明日照時(shí)間顯著減少；2011年以后至今，日照時(shí)間又有明顯的增加趨勢(shì)。

三、結(jié)論

1961—2017年，周口市夏玉米生長(zhǎng)季≥10 ℃積溫呈平穩(wěn)上升趨勢(shì)，年代季波動(dòng)較大；夏玉米生長(zhǎng)季降水量的年際變化為緩慢上升趨勢(shì)，變化平緩；夏玉米生長(zhǎng)季日照時(shí)間的年際變化呈顯著的下降趨勢(shì)，20世紀(jì)60年代至21世紀(jì)初急劇下降，2011年后有明顯增加趨勢(shì)。

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