氣候變化對玉米種植區域的影響淺析

孟亞軒 巴永梅 孫穎琦 袁進成

摘 要：玉米是我國主要糧食作物，在我國農業生產中占據非常大的比重，探究其種植區域在氣候變化背景下的變化特征對玉米農業生產適應氣候變化并進行科學布局具有重要意義。基于此，本文在資料分析與經驗總結的基礎上對氣候變化背景下玉米種植區域的變化特征進行了分析。

關鍵詞：氣候變化;玉米;種植區域;氣候適應性

中圖分類號：S513

文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20201115037

收稿日期：2020-10-11

基金項目：河北省科技廳重點研發項目（項目編號：1922642D）

作者簡介：孟亞軒（1997-），男，碩士在讀。研究方向：園藝;通訊作者袁進成。

引言

氣候是影響農業種植、生產的重要因素[1]。明確氣候對作物的影響，依據氣候變化劃分作物種植區域已成為人們研究的重要課題。玉米是我國重要的糧食作物，在農業生產中占有重要地位，其種植面積僅次于水稻和小麥[2]。相關研究表明玉米種植區域隨著氣候的變化而變化[3]。隨著人口數量逐漸增多，玉米的需求量也越來越大，又因為玉米種植區域內的氣候適應性直接關系到玉米的產量。因此在當今氣候變化的大背景下，明確氣候變化對玉米種植區域產生的影響至關重要。

現有關于氣候變化對玉米的影響研究，由于數據的限制，主要集中在氣候變化對玉米產量的影響，沒有考慮其種植區域也發生了相應的變化[4，5]。研究方法上，現有研究無論是極點對稱模態分解還是集對分析方法亦或是動態模擬模型、最大熵模型，在數據獲取上都存在著限制[6]，地區間的熟制劃分、極端氣象條件[7]等影響玉米種植的重要因素均在上述研究方法中難以體現。這些研究僅從單一方面去解釋氣候變化對玉米種植區域的影響，沒有系統考慮氣候變化影響機制的其它因素。

1?玉米種植區域分析及假設提出

相關研究表明，溫度、水分、土壤結構、氣象災害、養分等均是影響玉米生長的重要條件，其中溫度、降水、日照等氣候因子占據主導地位[8]，所以在玉米生長過程中關于種植區域內氣候條件的研究成為確保玉米高產、穩產的必要環節。

近幾年，我國氣候逐漸變化，熱量分布不均勻等問題逐漸凸顯出來[9]，導致各地玉米種植區域也發生了較大變化。李祎君[10]發現，東北地區出現了初霜日后延，作物生育期增長，日積溫上升的趨勢，不同熟制類型的玉米界線也出現了北移的趨勢;崔金虎[11]從更長的時間維度上發現春玉米的適宜區在逐年增長，與之對比鮮明的是不適宜區的面積在逐年減少，而次適宜區基本保持不變，夏玉米則呈現了與之相反的變化趨勢，適宜區基本保持不變、次適宜區逐年增多、不適宜區整體下降。由此可提出如下假設：溫度、光照等各氣候因子在一定范圍內周期性的波動，導致玉米生長對氣候條件產生了空間響應。

2?氣候變化對玉米產量的影響機制探究

氣候變化導致光、熱等農業氣候資源發生了質和量的時空響應，使得玉米的生產也發生了相應變化[12]。然而，各氣候因子對玉米種植的貢獻程度卻不盡相同。王柳[13]等通過貝爾產量模式思路發現平均溫度、日較差、輻射、降雨4因子中，在不同區域產生的效果也不相同，其中平均溫度是影響產量的主導因子，相應的影響區域也是最大的，其次是日較差，而輻射和降水則比例相當;周廣勝[14]等發現影響春、夏玉米潛在種植分布的主導氣候因子雖在種類上一致，但各自影響程度在玉米種類上差異非常明顯;左曉晴[15]通過建立最大熵模型的方法發現，玉米種植區域內平均溫度、日較差、輻射和降水量等氣候因子對不同區域中玉米產量的影響各不相同，其中玉米產量對生育期平均溫度上升1℃的響應最大。由此發現，在一定范圍內水熱是影響玉米生長的主導因子，但超出這個范圍會對玉米生長產生一定的副作用。輻射、降水量、日較差等氣候因子也是影響玉米種植的重要因素。

上述結論，不論是通過貝爾產量模式思路還是利用最大熵模型所得到的氣候因子對玉米種植結構的影響，均存在著方法本身的缺陷：作物的分布是由多種原因決定的，雖然氣候條件是其主導因素，但作物熟制、生產力的發展、種植制度等客觀因素同樣不能忽視，也在一定程度上對作物分布產生了影響[16];利用建立模型所得到的結果只能基本反映氣候變化對玉米種植的影響，還需通過實地考察等方法獲得更為精準的玉米種植地理數據，才能提高結果的準確性。

3?目前氣候變化對玉米種植區劃的影響

因氣候變化的地域性，現有文獻幾乎都是建立在特定時間段的某一區域內進行研究，具有一定的局限性，無法直觀地把握玉米種植的分布情況與變化規律。因此，需從全國層面出發，基于當前玉米氣候區劃來得到更全面具體的種植區域劃分，以期窺探在當前氣候變化背景下玉米種植區域的變化趨勢。從現有研究中，可大致總結出我國玉米種植區域具體分布情況：最適宜區主要是地處中溫帶、寒帶的陜西、吉林等省份，這些地區熱量充足、濕度適宜，是我國玉米種植生產的最主要地區。適宜區主要是云南、黑龍江等省份，在一定程度上是我國糧食重點種植區域，由于地處暖溫帶，溫濕度等條件均可滿足玉米正常的生長發育，受生產力的影響，其灌溉設施也相對完善，因此這些省份也可使玉米的產量與質量得到保證[17];次適宜區主要分布在浙江、新疆、蒙古等地，受地理條件的影響，這些地區具有光照較長、氣候干燥、晝夜溫差大等特點，不太適宜玉米生育及產量形成;而不適宜區則是受地勢影響嚴重的青藏高原等地，常年干燥、溫差極大、水利極不完善等因素使得玉米在這些地區難以種植[18]。

氣候的變化會導致玉米的種植區域發生相應改變，使得區域劃分并不是一成不變的。陳瑞佶[19]等發現在氣候變化的大背景下玉米品種界限明顯出現了北移東擴的情況，玉米的種植區域在高緯度、高海拔地區也有所擴大;牛方鵬[20]等也指出受氣候變暖的影響，河南、山東等最適宜玉米生長的區域，有向次適宜區轉變的趨勢，內蒙古西部等地區也從不適宜區域開始逐漸轉變為次適宜區域。

綜上所述，在玉米種植過程中，存在各種因素能夠影響玉米的種植區域，種植區的氣候環境因素是主要的影響因子。我國幅員遼闊，各地玉米的種植制度不盡相同、各地氣候變化存在一定的地域性和周期性，玉米的氣候適應性也隨著其種植區域變化而變化，極端氣候條件、人為因素等的不可控性，對研究氣候變化對我國玉米種植區域的影響提出了難題。

4?前景與展望

玉米相較于水稻、高粱等傳統糧食作物，具有抗寒性強、耐旱、耐瘠薄等特點，擁有極好的環境適應性。玉米作為我國高產的糧食作物，廣泛應用于畜牧、養殖等第一產業，在我國糧食安全保障戰略中占據重要地位[21]。但是氣候變暖引起農業氣候資源的數量及配置變化，將改變玉米的生長發育、生產潛力、種植布局等，最終影響到我國的糧食安全，且我國玉米的需求量并不會因為全球變暖的氣候影響而降低，相反隨著人口的增加，玉米的需求會越來越多。現有的玉米區劃是由各地長期的氣候條件差異而劃分的，在氣候改變的情形下，玉米的種植區域劃分也會漸漸改變，隨著經濟和技術設施的完善，玉米的種植區域將會越來越廣。要將最適宜區的玉米產量和質量進一步提升，應在努力適應自然氣候的前提下，人為調節氣候，促進玉米生長。做好臺風、洪澇等災害的預警機制，提升預防和抗災能力，也是使玉米生長環境安全的一些方面。

農業生產越發展，與氣候關系越密切，研究兩者之間的關系及作用機制是遵循氣候條件變化保證玉米產量的重要環節。現階段氣候變化對玉米種植區域影響的相關研究，主要集中在小范圍內單一因素的影響，受數據獲取的限制難以從全局上把握。這就為以后的研究指明了思路：通過實地考察等方法獲得更為精準的玉米種植地理數據，結合當地的熟制制度做出更為準確地實驗研究，通過地區間的相關性、氣候的相似性對研究進行歸納總結，掌握其變化規律。以期加深對氣候變化背景下中國玉米生產能力時空變化特征的認知，更好地應對氣候變化帶來的機遇和挑戰。

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（責任編輯?周康）