萊蕪市氣候變化特征及其對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

王琪珍　卜慶雷　王承軍

摘要采用數(shù)理統(tǒng)計和線性趨勢分析方法,對萊蕪市1957～2008年的氣溫、降水等氣候資料進(jìn)行分析,結(jié)果表明:52年來萊蕪市氣溫在波動中上升,氣溫變化分為2個時期,1987年前為偏冷期,1987年至今為偏暖期。極端最高氣溫下降,極端最低氣溫升高明顯,冬季低溫強(qiáng)度和持續(xù)時間明顯減弱,冬季增溫尤其突出;冬暖夏涼趨勢加強(qiáng)。近10年來初霜推遲5d,終霜提前10d,平均無霜期增加10d。冬季縮短,夏季延長,春播期提前、秋播期推遲,作物生長期延長明顯,提高了復(fù)種指數(shù),資源利用明顯提高。年降水量在波動中減少,降水強(qiáng)度增強(qiáng),極端強(qiáng)降水事件增加,降水的時空分布更不均勻,季節(jié)差異更為明顯,夏半年氣候逐漸轉(zhuǎn)向冷濕化,冬半年逐漸轉(zhuǎn)向暖干化。氣候變化對萊蕪市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生了多方面的影響,農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害增加,作物病蟲害發(fā)生和影響程度加重,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本增加,使農(nóng)業(yè)的不穩(wěn)定性增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞氣候變化;特征;氣象災(zāi)害;農(nóng)業(yè)生產(chǎn);影響;山東萊蕪

中圖分類號S162.5文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號 1007-5739(2009)15-0295-03

在過去的100年里,全球氣候正在經(jīng)歷一次以變暖為主要特征的顯著變化。這種變化對世界范圍內(nèi)生態(tài)、資源、環(huán)境的負(fù)面效應(yīng)日益顯現(xiàn),導(dǎo)致了各類極端天氣氣候事件的頻繁發(fā)生,已經(jīng)并將繼續(xù)對經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展帶來深遠(yuǎn)的影響。肖風(fēng)勁等根據(jù)氣候變化情景,從區(qū)域布局、種植結(jié)構(gòu)、農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)以及設(shè)施農(nóng)業(yè)等方面分析了氣候變化對我國農(nóng)業(yè)的可能影響。肖國舉等[1]研究指出,在過去的幾十年,全球氣候變化已對我國農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng),特別是我國北方旱區(qū)農(nóng)業(yè)造成重大影響,其中不少影響是負(fù)面的或不利的。

萊蕪市地處魯中山區(qū)腹地,屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候,是山東省重要的農(nóng)業(yè)區(qū),農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá),在全球及全國氣候變暖的大背景下,20世紀(jì)80年代后期以來,萊蕪市氣候明顯變暖,農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害發(fā)生嚴(yán)重,農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。研究氣候變化及其對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響,對充分利用氣候資源,合理調(diào)整種植結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1資料來源與處理

選用1957～2008年萊蕪市逐年逐月氣溫、降水、初霜日、終霜日、無霜期等氣象資料及氣象災(zāi)害普查資料;季節(jié)劃分的標(biāo)準(zhǔn)為:春季為3～5月,夏季為6～8月,秋季為9～11月,冬季為12月至翌年2月。

2結(jié)果與分析

2.1氣溫變化特征

2.1.1年平均氣溫變化特征。萊蕪市自1957年開始有觀測資料,分析1957～2008年的資料可知:52年來,萊蕪市年平均氣溫呈線性遞增趨勢,平均每10年升高0.32℃。年平均氣溫為10.9～14.2℃,2006年是萊蕪市歷史上最暖的年份,2007年、2002年、1994年并列為次暖年份,年氣候值為13.0℃。氣溫序列變化分為2個時期,1987年前,年平均氣溫多在平均值以下,稱為偏冷期,從1987年開始,年平均氣溫多在平均值以上,稱為偏暖階段,偏暖階段比偏冷階段平均氣溫高1.0℃(見圖1)。

2.1.2季、月平均氣溫變化特征。通過對各季平均氣溫進(jìn)行分析,52年來萊蕪市各季平均氣溫總體呈線性增長趨勢,表現(xiàn)出明顯的非對稱性。冬季線性增溫最為顯著,平均每10年升高0.61℃;春季次之,平均每10年升高0.38℃;自1987年連續(xù)23年冬季平均氣溫高于常年,1999年、2002年冬季平均氣溫比常年偏高達(dá)2.4℃,暖冬突出;進(jìn)入新世紀(jì)后出現(xiàn)7年暖冬。夏季平均氣溫總體上無變化,近10年來夏季平均氣溫比常年下降0.1℃,2003年、2004年、2007年、2008年夏季平均氣溫比常年偏低0.4～1.0℃,是“夏涼”明顯的年份,2008年是夏季“極涼”的年份,平均氣溫比常年偏低1.0℃。一年中,2月份氣溫升高最顯著,平均每10年升高0.78℃,其次為1月份,平均每10年升高0.56℃,8月份氣溫平均每10年下降0.04℃;而冬半年(10月至翌年4月)平均氣溫每10年升高0.45℃,而夏半年每10年升高0.13℃,冬半年增溫更為明顯。

2.1.3極端氣溫的變化。52年來萊蕪市極端最高氣溫有降低的趨勢,平均每10年降低0.28℃,一年中各月極端最高氣溫集中出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代以后,2002年極端最高氣溫達(dá)39.9℃,是萊蕪市自有氣象記錄以來的最高值。夏季平均氣溫呈降低的趨勢,2001～2008年夏季平均氣溫比常年下降了0.5℃,其中7月份下降最明顯,比常年下降0.6℃。而極端最低氣溫則呈明顯上升趨勢,平均每10年升高1.03℃,1987年后極端最低氣溫上升明顯,1976～1986年和1997～2003年是極端最低氣溫2個相對偏低的階段,前后2個階段相比較,后一階段低溫的強(qiáng)度和持續(xù)時間都明顯減弱。1987年前年平均低溫日數(shù)為22.1d,1987～2008年年平均低溫日數(shù)為6.4d,前后2個時期相差15.7d。這正說明了隨著全球氣候變暖,萊蕪市夏季平均氣溫和極端最高氣溫下降,極端最低氣溫的強(qiáng)度減弱,持續(xù)時間縮短,冬暖夏涼趨勢明顯加強(qiáng)。

2.1.4季節(jié)變化特點(diǎn)。在氣溫升高的同時,萊蕪市季節(jié)也在悄然發(fā)生變化,采用候平均氣溫低于10℃為冬季開始,高于22℃時為夏季,10～22℃之間為春、秋季[2],近10年來萊蕪市平均入春和入夏時間分別提前2d和4d,入秋和入冬時間分別推遲了1d和7d,使冬季縮短,夏季延長,春播期提前、秋播期推遲,作物生長期明顯延長。

2.2降水變化特征

2.2.1降水年際變化特征。52年來,萊蕪市年降水量呈現(xiàn)出減少的趨勢,平均每10年減少13.1mm,年平均降水量在264.1～1 369.3mm,氣候值為695.1mm,最多年是最少年的5.2倍。年降水量時空分布不均勻,夏季平均降水量454.2 mm,占年降水量的65.3%。20世紀(jì)60年代末、70年代末至80年代是降水相對偏少的時期,60年代前期、70年代前中期、90年代是降水相對偏多的時期,2001年后降水呈現(xiàn)出在波動中增加的趨勢,近8年平均降水量比常年多44.1mm(見圖2)。

2.2.2降水月、季變化特征。分析萊蕪市各季降水量變化情況可知,52年來萊蕪市降水量的減少主要發(fā)生在夏季,平均每10年減少11.2mm,秋、冬、春季幾乎無變化。一年中,2月、5月、6月、8月降水呈增加趨勢,8月份增加最明顯,其次為6月份,平均每10年分別增加7.8mm、6.3mm;其他各月呈減少趨勢,7月份減少最為顯著,平均每10年減少25.2 mm,其次為4月份,平均每10年減少4.3mm。冬半年各月除2月份降水略有增加外,其他各月都呈減少趨勢,夏半年除7月份減少外,都呈增加趨勢。年平均降水日數(shù)平均每10年減少了1.8d,大雨日數(shù)平均每10年減少0.4d,近10年來,大雨日數(shù)增加迅速,平均每10年增加3.8d,夏季平均相對濕度比常年提高8%。夏半年氣候逐漸轉(zhuǎn)向冷濕化,冬半年逐漸轉(zhuǎn)向暖干化。

2.2.3暴雨日數(shù)變化。52年來萊蕪市共出現(xiàn)暴雨117次,平均每年2.3次。年際變化大,總體呈增加趨勢,年際間分布不均勻,20世紀(jì)50年代后期至70年代,萊蕪市暴雨日數(shù)在波動中增加,80年代暴雨次數(shù)在波動中減少,90年代以來,暴雨日數(shù)和強(qiáng)度急劇增加,極端強(qiáng)降水事件增多,21世紀(jì)初是萊蕪市歷史上暴雨最多的時期。近10年來,7月份的降水日數(shù)呈增加趨勢,平均每10年增加3.5d,暴雨日數(shù)則平均每10年減少0.18d,而8月份降水日數(shù)和暴雨日數(shù)都呈增加趨勢,平均每10年分別增加7.0d和0.48d。降水的變化說明萊蕪市降水時段趨于集中,降水強(qiáng)度趨于增強(qiáng),極端強(qiáng)降水事件有增加的趨勢,降水的時空分布更不均勻,季節(jié)差異更為明顯。

2.3氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

2.3.1氣候變化對農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的影響。萊蕪市氣候的變化特點(diǎn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了多方面的影響,氣候變化使萊蕪農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害有加重的趨勢。萊蕪地處魯中泰沂山區(qū),屬于暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候,自然災(zāi)害發(fā)生頻繁,對1957～2008年萊蕪市發(fā)生的氣象災(zāi)害進(jìn)行統(tǒng)計分析,發(fā)現(xiàn)干旱、霜凍、病蟲害等災(zāi)害成為近年來影響萊蕪經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的主要?dú)庀鬄?zāi)害,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)將面臨更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。一是干旱是萊蕪市的主要?dú)庀鬄?zāi)害,“十年九春旱”是萊蕪氣候的真實(shí)寫照,階段性的局部旱情幾乎年年發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計,52年來,萊蕪市發(fā)生成災(zāi)性干旱23次,發(fā)生頻率為44.2%。近30年來萊蕪市春旱發(fā)生幾率為75%,春播旱發(fā)生幾率為67%。20世紀(jì)80年代后期以來,干旱的發(fā)生程度有所加劇,同時由于夏季降水的減少,使水庫蓄水能力下降,水源儲備能力減少,大田灌溉能力降低,強(qiáng)降水事件的增多、增強(qiáng),使地表徑流增加,土地涵養(yǎng)水分的能力降低,加劇了旱情的發(fā)生,1987年后發(fā)生成災(zāi)性干旱13次,發(fā)生頻率為65%,冬半年氣候的干暖化,使近10年來的干旱災(zāi)害凸顯加重趨勢,水資源緊缺日趨嚴(yán)重,2001年3月1日至6月21日,萊蕪市降水量是建國以來最少的一年,8個大中型水庫儲水量嚴(yán)重下降,大部分不能正常放水,全市756座小型壩、82條河流全部干枯,地下水位下降嚴(yán)重,有62個村4.1萬人飲水困難,1.2萬頭大牲畜飲水困難,直接經(jīng)濟(jì)損失5 500萬元;緊接著2001年9月至2002年4月,出現(xiàn)了罕見的秋、冬、春連旱,全市40座水庫、219座塘壩干涸,直接損失達(dá)3 960萬元。受災(zāi)人口和影響程度均為歷史之最。近10年來,小麥產(chǎn)量呈減產(chǎn)趨勢,平均每10年減產(chǎn)60.97kg/hm²,其中2002年小麥產(chǎn)量為4 045 kg/hm²,為10年來最低產(chǎn)量,2007年次之,為4 200 kg/hm²,這主要是近年來秋旱發(fā)生幾率多,冬前苗情差,春旱重,凍害和病蟲害發(fā)生加重以及灌漿期的高溫干旱造成的。二是冬季氣溫明顯升高,低溫持續(xù)時間和強(qiáng)度減弱,使越冬病蟲卵死亡率降低,有利于病蟲害的越冬和翌年春季暴發(fā)流行,使糧食生產(chǎn)波動性大,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本增加。近10年來,隨著3~4月份的溫暖少雨,小麥紅蜘蛛、蚜蟲等病害發(fā)生程度比20世紀(jì)重,2006～2007年的暖冬、春旱,導(dǎo)致2007年春季小麥紅蜘蛛、麥蚜傳播蔓延,小麥?zhǔn)芎γ娣e之廣,受害程度之重,均為歷史罕見,當(dāng)年小麥總產(chǎn)減產(chǎn)9.37%[3]。三是氣候變暖使農(nóng)業(yè)的不穩(wěn)定性增加。在連續(xù)暖冬的背景下,氣溫變化的極端事件增多,強(qiáng)度增加,冬春氣溫升高,冬季低溫日數(shù)減少,凍害次數(shù)減少,強(qiáng)度減輕,但春季凍害的程度卻在加劇,低溫凍害的影響更加嚴(yán)重,嚴(yán)重凍害的風(fēng)險依然存在。萊蕪市屬大陸性季風(fēng)氣候,四季分明。春季是冬夏過渡季節(jié),冷空氣活動頻繁,萊蕪市終霜日期為4月13日,此時正值小麥孕穗期,大蒜、桑苗的返青生長期,各種果樹的花期,尤其是花椒正值返青、新梢生長時期,霜凍帶來的損失更為嚴(yán)重,據(jù)統(tǒng)計,輕的年份作物減產(chǎn)2成左右,重的年份減產(chǎn)5成以上,甚至造成絕產(chǎn)[4]。一方面,由于秋冬季氣溫升高,暖冬導(dǎo)致冬前積溫過多,使越冬作物旺長明顯,營養(yǎng)消耗過多,越冬期越冬鍛煉不足,耐寒能力下降;另一方面,2月份氣溫的急劇升高,使小麥返青較早,發(fā)育期提前明顯,發(fā)育進(jìn)程加快,果樹萌動、開花等生育期偏早,3~4月份冷空氣活動頻繁,氣溫波動較大,易使小麥、果樹等越冬作物遭受凍害,近10年來,萊蕪市倒春寒天氣增多,春季共發(fā)生嚴(yán)重凍害3次,因?yàn)?zāi)造成的損失達(dá)1億元,最嚴(yán)重的是2001年3月27～28日,19個鄉(xiāng)鎮(zhèn)遭受低溫凍害,造成48萬人受災(zāi),成災(zāi)人口15萬人,農(nóng)作物受災(zāi)3.7萬公頃,成災(zāi)2.6萬公頃,絕產(chǎn)0.9萬公頃,直接經(jīng)濟(jì)損失1 200萬元[5]。

2.3.2氣候變化對種植制度的影響。氣候變化使種植制度發(fā)生了改變。20世紀(jì)80年代以來出現(xiàn)了間作、套種、復(fù)種、輪作等多種形式[6],復(fù)種指數(shù)有了明顯提高,近10年來平均復(fù)種指數(shù)比80年代提高5.6%。但連年復(fù)種,致使土地得不到深翻,病蟲害反復(fù)發(fā)生,如西部平原大蒜種植區(qū)大蒜地里點(diǎn)種玉米,玉米收獲后種大蒜,連年輪作,土質(zhì)老化,殘留病菌較多,近年來大蒜多種病害發(fā)生加重,防治難度大,嚴(yán)重影響了大蒜的產(chǎn)量和品質(zhì),使萊蕪市大蒜的國際競爭力受到?jīng)_擊,年出口能力降低,蒜農(nóng)承受的風(fēng)險增加。冬春氣候變暖,為發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)提供了便利。自90年代以來,萊蕪市大棚蔬菜、水果、花卉種植以及大棚養(yǎng)殖發(fā)展迅速,使資源利用率明顯提高。

3結(jié)論與討論

通過分析可知,52年來,萊蕪市氣溫升高,降水減少,冬半年氣候逐漸干暖化,夏半年逐漸濕冷化,冬暖夏涼明顯,農(nóng)耕期延長,復(fù)種指數(shù)有所提高,較適宜農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。冬春積溫的增加,無霜期的延長,使耕作制度發(fā)生變化,使春播作物播種期提前,秋播作物播種期推遲,冬季低溫持續(xù)時間和強(qiáng)度減弱,暖冬有利于溫室大棚等設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展,但使越冬病蟲卵死亡率降低,病蟲害發(fā)生加重。復(fù)種指數(shù)的提高,使土地連年輪作,病蟲生存環(huán)境延續(xù),多種病蟲害反復(fù)發(fā)作,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本提高。年降水量的減少以及冬半年氣候的干暖化,使干旱加劇,旱災(zāi)危害的程度加強(qiáng)。冬季低溫凍害有所減輕,但春霜凍的危害加劇,小麥、林果業(yè)遭受嚴(yán)重凍害的風(fēng)險仍然存在。氣候變化使萊蕪市農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害加重,氣候變暖使農(nóng)業(yè)的不穩(wěn)定性增加,氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響利弊并存。

4參考文獻(xiàn)

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