1991—2022年威海市石島氣候變化對(duì)小麥的影響分析

仇彥輝 馬振玉

摘 要 基于石島氣象臺(tái)1991—2022年逐月平均氣溫、降水量和日照時(shí)間資料，選擇線性傾向估計(jì)法和滑動(dòng)平均法對(duì)石島氣候變化特征進(jìn)行分析，并探討了各氣象要素變化對(duì)小麥的影響。結(jié)果表明：1991—2022年，石島年平均氣溫為12.5 ℃，氣候變化傾向率為0.207 ℃/10 a，呈現(xiàn)出顯著的增加趨勢(shì)；年平均降水量為755.8 mm，氣候變化傾向率為45.535 mm/10 a，增加趨勢(shì)不顯著，年內(nèi)降水主要集中在夏季，占全年降水量的56.0%，其次是秋季和春季，分別占全年降水量的20.5%、15.0%，冬季降水量較少，只占全年降水量的5.5%；年平均日照時(shí)間為2 436.1 h，氣候變化傾向率為-25.557 h/10 a，下降趨勢(shì)較為顯著；四季日照時(shí)間均呈現(xiàn)出不同程度的下降趨勢(shì)，且下降趨勢(shì)顯著；石島平均氣溫、降水量和日照時(shí)間的變化對(duì)小麥的影響較大，尤其不利于優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)小麥的生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞 氣候變化；小麥；山東省威海市石島

中圖分類號(hào)：S162.53；S512.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.08.066

全球氣候變暖是世界各國(guó)政府和科研人員重點(diǎn)關(guān)注的環(huán)境問題。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）第五次評(píng)估報(bào)告指出，1880—2012年間全球平均氣溫上升了0.85 ℃，且不同階段和不同季節(jié)的氣候變化速率也有很大差異。全球氣候變暖對(duì)陸地生態(tài)、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的影響不盡相同，其中對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的影響最為明顯。小麥?zhǔn)俏覈?guó)第二大糧食作物，總產(chǎn)量占全國(guó)糧食總產(chǎn)量的1/5以上，在維護(hù)國(guó)家糧食安全和社會(huì)穩(wěn)定方面具有積極作用。

石島位于山東省膠東半島東南端，因“背山靠海，遍地皆石”而得名，屬溫帶季風(fēng)氣候，四季變化明顯，降水量充沛，溫度適中，氣候溫和，因?yàn)l臨黃海，在海洋的作用下具有春冷、夏涼、秋暖、冬溫、晝夜溫差小及無(wú)霜期長(zhǎng)等特征[1-2]。小麥?zhǔn)鞘瘝u主要的糧食作物之一，種植面積達(dá)到2 513 hm2，在當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物種植面積中占據(jù)較大比重。因此，分析石島氣候變化特征及其對(duì)小麥的影響，對(duì)于科學(xué)有效地應(yīng)用當(dāng)?shù)貧夂蛸Y源，及時(shí)采取針對(duì)性的防災(zāi)減災(zāi)措施，促進(jìn)冬小麥產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究資料和方法

本文基于石島氣象臺(tái)1991—2022年逐月平均氣溫、降水量和日照時(shí)間資料，選擇線性傾向估計(jì)法和滑動(dòng)平均法對(duì)石島氣候變化特征進(jìn)行分析，并探討了各氣象要素變化對(duì)小麥的影響。季節(jié)劃分采用常規(guī)劃分標(biāo)準(zhǔn)：春季為3—5月，夏季為6—8月，秋季為9—11月，

冬季為12月到次年2月。

2 石島氣候變化特征

2.1 平均氣溫

1991—2022年，石島年平均氣溫呈現(xiàn)出整體上升的趨勢(shì)（圖1），氣候變化傾向率為0.207 ℃/10 a，且上升趨勢(shì)極為顯著。1991—2022年石島年平均氣溫為12.5 ℃，其中年平均氣溫的最大值為13.4 ℃（2019年），

最小值為11.4 ℃（2011年），兩者之間相差1.1 ℃。結(jié)合滑動(dòng)平均圖，1991—1997年石島平均氣溫以波動(dòng)上升趨勢(shì)為主；1998—2011年平均氣溫以下降趨勢(shì)為主，且2011年平均氣溫最低；從2011年往后平均氣溫則以快速上升趨勢(shì)為主，且增溫幅度要高于第一階段。石島春季、夏季、秋季、冬季平均氣溫的氣候變化傾向率分別為0.389 ℃/10 a、0.448 ℃/10 a、0.160 ℃/10 a、

-0.154 ℃/10 a，除了冬季外，石島其他三季平均氣溫均以增加趨勢(shì)為主，尤以春季和夏季對(duì)年平均氣溫的貢獻(xiàn)最大。

2.2 降水量

1991—2022年，石島年平均降水量為755.8 mm，其中年降水量的最大值為1 167.4 mm（2021年），最小值為396.2 mm（2019年），年降水量最大值幾乎為最小值的3倍，說(shuō)明石島降水量的年際變化幅度較大。1991—2022年石島年降水量整體呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)

（圖2），氣候變化傾向率為45.535 mm/10 a，增加趨勢(shì)不太顯著。結(jié)合滑動(dòng)平均圖，1991—1996年、1999—2010年石島年降水量以波動(dòng)增加趨勢(shì)為主；1996—1999年和2010—2019年降水量呈現(xiàn)出大幅度下降的趨勢(shì)，且2019年的降水量最低；從2019年往后，石島年降水量呈現(xiàn)出直線增加的趨勢(shì)。

對(duì)石島4個(gè)季節(jié)的降水量進(jìn)行分析，春季平均降水量為135.8 mm，占年降水量的18.0%，氣候變化傾向率為6.958 mm/10 a，整體以增加趨勢(shì)為主且趨勢(shì)不顯著；夏季平均降水量為423.6 mm，占年降水量的56.0%，氣候變化傾向率為20.944 mm/10 a，增加趨勢(shì)較為顯著；秋季平均降水量為155.1 mm，占年降水量的20.5%，氣候變化傾向率為20.003 mm/10 a，增加趨勢(shì)較為顯著；冬季平均降水量為41.3 mm，占年降水量的5.5%，氣候變化傾向率為-4.202 mm/10 a，下降趨勢(shì)不顯著。

2.3 日照時(shí)間

1991—2022年，石島年平均日照時(shí)間為2 436.1 h，其中年日照時(shí)間的最大值為2 893.2 h（1997年），最小值只有2 133.9 h（2011年），兩者之間相差759.3 h，說(shuō)明石島日照時(shí)間的年際變化幅度較大。1991—2022年石島年日照時(shí)間整體以下降趨勢(shì)為主（圖3），氣候變化傾向率為-147.92 h/10 a，下降趨勢(shì)極為顯著。結(jié)合滑動(dòng)曲線圖，1991—1997年石島年日照時(shí)間以波動(dòng)增加的趨勢(shì)為主；1997—2014年呈現(xiàn)出快速下降的趨勢(shì)；從2014年往后日照時(shí)間繼續(xù)增加。

對(duì)石島4個(gè)季節(jié)日照時(shí)間進(jìn)行分析，春季平均日照時(shí)間為697.9 h，占年日照時(shí)間的28.6%，氣候變化傾向率為-25.557 h/10 a，下降趨勢(shì)較為顯著；夏季平均日照時(shí)間為564.1 h，占年日照時(shí)間的23.2%，氣候變化傾向率為-42.435 h/10 a，下降趨勢(shì)較為顯著；秋季平均日照時(shí)間為618.2 h，占年日照時(shí)間的25.4%，氣候變化傾向率為-38.461 h/10 a，下降趨勢(shì)較為顯著；冬季平均日照時(shí)間為555.8 h，占年日照時(shí)間的22.8%，氣候變化傾向率為-38.9 h/10 a，下降趨勢(shì)顯著。

3 氣候變化對(duì)小麥的影響

3.1 氣溫

小麥不同生長(zhǎng)發(fā)育階段對(duì)溫度的需求有一定差異，只有保證氣溫條件適宜，才能確保光合作用的正常進(jìn)行，最終提升產(chǎn)量和品質(zhì)[3]。每年10—11月是石島冬小麥幼苗期，該階段溫度過(guò)高會(huì)造成小麥瘋長(zhǎng)，苗質(zhì)較為脆弱，不利于后期正常的分蘗和灌漿；12月到次年3月是小麥越冬期和返青期，該階段溫度過(guò)高對(duì)于養(yǎng)分積累和增強(qiáng)抗寒性能較為有利；4月至5月中旬是冬小麥拔節(jié)期和抽穗期，該階段溫度上升會(huì)造成冬小麥穗分化期縮短，降低小麥結(jié)實(shí)率，最終影響冬小麥產(chǎn)量。每年6月是石島冬小麥成熟期，該階段的高溫天氣可加快小麥籽粒的失水速率，縮短收獲期；溫度偏低則會(huì)對(duì)小麥?zhǔn)斋@和脫粒產(chǎn)生影響。1991—2022年石島平均氣溫以上升趨勢(shì)為主，會(huì)增加小麥光合作用速率和呼吸消耗量，在溫度適宜的情況下，若是光合作用高于呼吸消耗，會(huì)使得光合作用凈產(chǎn)物增加明顯，提升小麥產(chǎn)量。

3.2 降水量

小麥生長(zhǎng)發(fā)育期對(duì)水分的需求較大，對(duì)小麥不同生育期的水分進(jìn)行合理控制，對(duì)于優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)小麥的形成較為有利。每年10月石島的降水量較為充足，對(duì)于冬小麥的播種較為有利；小麥返青期到拔節(jié)期對(duì)水分的需求相對(duì)較多，該階段石島的降水量基本可以滿足小麥對(duì)水分條件的需求，可顯著提高小麥結(jié)實(shí)率；小麥進(jìn)入灌漿期和成熟期后對(duì)水分的需求減少，若是該階段水分過(guò)多會(huì)對(duì)小麥光合作用造成影響，降低冬小麥的千粒重和結(jié)實(shí)率，最終反映到小麥產(chǎn)量上[4]。1991—2022年石島降水量較為充足，因年內(nèi)降水時(shí)空分布不均，極易引發(fā)暴雨洪澇和干旱災(zāi)害。一旦出現(xiàn)暴雨洪澇需要農(nóng)民及時(shí)排水，若是出現(xiàn)干旱災(zāi)害，則選擇人工灌溉或人影作業(yè)的方式降低干旱對(duì)小麥的危害。

3.3 日照時(shí)間

在冬小麥出苗期到越冬期、灌漿期到成熟期，日照時(shí)間同小麥產(chǎn)量之間呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)，且充足的光照條件可有效增強(qiáng)小麥越冬期的抗寒能力，減少低溫凍害對(duì)小麥的危害，提升小麥灌漿期的干物質(zhì)積累量，增強(qiáng)冬小麥產(chǎn)量。1991—2022年石島日照時(shí)間整體以下降趨勢(shì)為主，會(huì)在一定程度上影響小麥產(chǎn)量[5]。

4 結(jié)論

1）1991—2022年石島年平均氣溫為12.5 ℃，氣候變化傾向率為0.207 ℃/10 a，呈現(xiàn)出顯著增加的趨勢(shì)；除了冬季以外，其他三季平均氣溫同年平均氣溫變化趨勢(shì)一致，均以上升趨勢(shì)為主，以春季平均氣溫和夏季平均氣溫對(duì)年平均氣溫的貢獻(xiàn)最大。

2）1991—2022年石島年平均降水量為755.8 mm，氣候變化傾向率為45.535 mm/10 a，增加趨勢(shì)不顯著；年內(nèi)降水主要集中在夏季，占全年降水量的56.0%，其次是秋季和春季，分別占全年降水量的20.5%、15.0%，冬季降水量較少，只占全年降水量的5.5%。

3）1991—2022年石島年平均日照時(shí)間為2 436.1 h，

氣候變化傾向率為-25.557 h/10 a，下降趨勢(shì)較為顯著。春季平均日照時(shí)間為697.9 h，占年日照時(shí)間的28.6%；夏季平均日照時(shí)間為564.1 h，占年日照時(shí)間的23.2%；秋季平均日照時(shí)間為618.2 h，占年日照時(shí)間的25.4%；冬季平均日照時(shí)間為555.8 h，占年日照時(shí)間的22.8%。四季日照時(shí)間均呈現(xiàn)出不同程度的下降趨勢(shì)，且下降趨勢(shì)顯著。

4）石島平均氣溫、降水量和日照時(shí)間變化對(duì)小麥的影響較大，尤其不利于優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)小麥的生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：劉寧寧）