石島地區(qū)氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

仇彥輝　趙興友　彭雯

摘要利用石島地區(qū)1981—2010年氣溫與降水觀測(cè)資料，采用統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)近30年石島地區(qū)的氣候變化特征及其對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響進(jìn)行分析。結(jié)果表明，近30年石島地區(qū)年平均氣溫以0.205 ℃/10 a的速度上升，除秋季外，春、夏、冬各季平均氣溫均呈上升趨勢(shì)；年降水量以33.4 mm/10 a的速度緩慢增加，春、夏、秋季降水量均呈緩慢上升趨勢(shì)，冬季降水量呈緩慢減少趨勢(shì)。氣候變暖對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有利有弊，災(zāi)害性天氣和極端降水事件將有所增加，干旱和洪澇可能趨于增加，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響較大。

關(guān)鍵詞氣候變化；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；影響；石島地區(qū)

中圖分類號(hào)S162文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A文章編號(hào)0517-6611（2017）36-0190-03

AbstractUsing the observation data of temperature and precipitation from 1981 to 2010 in Shidao area， the characteristics of climate change in Shidao area in the past 30 years and their impacts on agricultural production were analyzed by statistical analysis methods.The results showed that the annual average temperature of Shidao area was increased by 0.205 ℃/10 a in recent 30 years， except for the autumn， the average temperature in spring， summer and winter were increased.Annual precipitation slowly increased at a rate of 33.4 mm/10 a， the precipitation in spring， summer and autumn showed a slowly increasing trend， while winter precipitation showed a slowly decreasing trend.Climate warming had both advantages and disadvantages to agricultural production， with increased incidence of catastrophic weather events and extreme precipitation events， droughts and floods may tend to increase， affecting agriculture more heavily.

Key wordsClimate change；Agricultural production；Impact；Shidao area

氣候是人類賴以生存的自然環(huán)境的重要組成部分，它的變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響是多尺度、全方位的。正面影響和負(fù)面影響并存，其中負(fù)面影響更多地受到科學(xué)界和社會(huì)的普遍關(guān)注[1]。氣候因素包括很多，其中對(duì)農(nóng)業(yè)影響較大的有氣溫、降水等因素，無(wú)論其中的哪一個(gè)因素發(fā)生變化，均會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生巨大的影響。隨著全球氣候變暖，農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害發(fā)生的頻率和強(qiáng)度呈現(xiàn)上升態(tài)勢(shì)，已經(jīng)引起社會(huì)的高度關(guān)注[2]。長(zhǎng)期以來(lái)，氣象、水利、農(nóng)業(yè)部門致力于自然災(zāi)害發(fā)生發(fā)展規(guī)律、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、災(zāi)害評(píng)估、防災(zāi)減災(zāi)對(duì)策研究，對(duì)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的防范起到了一定的作用[3]。石島地處山東半島東部，瀕臨黃海，屬于溫帶季風(fēng)型濕潤(rùn)性氣候，是重要的農(nóng)業(yè)區(qū)，主要有小麥、玉米和花生等農(nóng)作物。筆者通過(guò)對(duì)石島地區(qū)1981—2010年氣溫、降水資料進(jìn)行分析，找出其變化規(guī)律和對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，并探討應(yīng)對(duì)氣候變化的措施，為防災(zāi)減災(zāi)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供參考[4-5]。

1資料與方法

選取石島地區(qū)1981—2010年氣溫、降水資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算出春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）和冬季（12月—次年2月）的季、年平均氣溫和降水的時(shí)間序列，運(yùn)用線性傾向估計(jì)方法分析了30年來(lái)石島地區(qū)氣溫和降水量的變化趨勢(shì)，得出氣候變化的特征，并分析其對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響[6-9]。

2氣候變化特征分析

2.1平均氣溫變化特征

2.1.1年變化。

從圖1可看出，1981—2010年石島地區(qū)年平均氣溫為12.2 ℃，且以0.205 ℃/10 a的速度上升；1981—1988年為低溫階段，年平均氣溫基本為負(fù)距平，極端最低值出現(xiàn)在1985年，為11.2 ℃。1989—2010年為高溫階段，年平均氣溫大部分為正距平，極端最高值和次最高值分別為13.0和12.9 ℃，分別出現(xiàn)在1994和1999年，較歷年平均氣溫分別偏高0.8和0.7 ℃。

2.1.2季變化。

由圖2可知，1981—2010年石島地區(qū)除秋季基本無(wú)變化外，其他各季平均氣溫均呈上升趨勢(shì)，增溫幅度從大到小依次為春季、夏季、冬季。春季平均氣溫為10.1 ℃，最低氣溫出現(xiàn)在1987年，最高氣溫出現(xiàn)在2002年，極端最高與極端最低相差3.9 ℃；1981—1991年基本為負(fù)距平，為低溫階段； 1992—2010年基本為正距平，為高溫階段。夏季平均氣溫為22.4 ℃，最低氣溫出現(xiàn)在1993年，最高氣溫出現(xiàn)在1994年，1981—1996年基本為負(fù)距平，為低溫階段；1997—2010年基本為正距平，為高溫階段。冬季平均氣溫為0.8 ℃，最低氣溫出現(xiàn)在2005年，最高氣溫出現(xiàn)在1999年，極端最高與極端最低相差4.2 ℃；1981—1990年基本為負(fù)距平，為低溫階段；1991—2010年基本為正距平，為高溫階段。秋季平均氣溫為15.4 ℃，最高氣溫出現(xiàn)在1998年，最低氣溫出現(xiàn)在2002年，相差3.8 ℃；1990—2001年為高溫階段，而1981—1989和2002—2010年則分別為低溫階段；30年基本無(wú)上升趨勢(shì)；對(duì)溫度上升無(wú)貢獻(xiàn)。

2.2降水量變化特征

2.2.1年變化。從圖3可看出，1981—2010年石島地區(qū)年降水量波動(dòng)較大，年降水量平均為756.5 mm，以33.4 mm/10 a的速度增加；1984—1990和2003—2010年為降水偏多時(shí)段，1991—2002年為降水偏少時(shí)段，最多降水量為1 300.0 mm，出現(xiàn)在1990年，最少降水量439.1 mm，出現(xiàn)在1999年，最多與最少降水相差860.9 mm。

2.2.2季變化。由圖4可知，近30年石島地區(qū)降水量春季、秋季均呈緩慢上升趨勢(shì)，夏季變化不大，冬季降水量呈緩慢減少趨勢(shì)。春季平均降水量為125.2 mm，占全年降水量的16.6%，最多降水量為276.7 mm，最少降水量為33.0 mm，兩者相差243.7 mm， 分布極不均勻，變化趨勢(shì)率為15.5 mm/10 a。夏季平均降水量為441.3 mm，占全年降水量的58.3%，最多降水量為699.9 mm，最少降水量為154.5 mm，兩者相差545.4 mm，旱澇不均，變化趨勢(shì)率為4.9 mm/10 a。秋季平均降水量為152.1 mm，占全年降水量的20.1%，最多降水量為377.6 mm，最少降水量為42.0 mm，兩者相差335.6 mm，分布呈現(xiàn)不均勻性，變化趨勢(shì)率為14.4 mm/10 a。冬季平均降水

量為37.9 mm，占全年的5.0%，緩慢減少。對(duì)降水量呈上升趨勢(shì)貢獻(xiàn)最大的是春秋兩季。

2.3氣溫和降水匹配變化特點(diǎn)

石島地區(qū)

降水量主要集中在農(nóng)作物生長(zhǎng)季節(jié)（4—10月），20世紀(jì)80年代后期溫度上升明顯，而年降水量90年代下降，2000年后降水浮動(dòng)不大，沒有大的年降水量。分季節(jié)看，冬季氣溫上升，而降水量卻減少，因而水溫匹配條件是下降最為明顯的季節(jié)；春季水熱條件變化不大；夏季增溫明顯，但降水趨勢(shì)增加不明顯；秋季雖然溫度無(wú)變化，但降水增多明顯，匹配條件有所下降。

3氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

目前石島地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)依然是“靠天吃飯”，不可否認(rèn)氣候變暖給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了一定的好處，但更多的是負(fù)面影響，降水雖然有所增加，但非常有限。氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)的影響表現(xiàn)在兩方面：一是溫度、水平衡、大氣成分和極端氣候事件的變化對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量及質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響；二是土壤、病蟲害、雜草及其他指標(biāo)性因子的分布和發(fā)生頻率的變化對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量產(chǎn)生間接影響[10]。

3.1溫度變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

溫度是作物生長(zhǎng)的重要條件，它直接影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育速度，從而影響作物生育期的長(zhǎng)短與各生育期出現(xiàn)的早晚。近30年來(lái)石島地區(qū)年平均氣溫約升高了0.7 ℃，農(nóng)作物生長(zhǎng)期普遍縮短，將減少干物質(zhì)積累和籽粒產(chǎn)量。在農(nóng)作物的生長(zhǎng)期氣溫每升高1.0 ℃，冬小麥的生育期就會(huì)縮短14 d，在作物生長(zhǎng)期縮短的同時(shí)，養(yǎng)分積累時(shí)間減少，降低了品質(zhì)，特別是負(fù)積溫減少，不利于冬小麥越冬期間的耐寒，從而對(duì)小麥的品質(zhì)產(chǎn)生影響。研究表明，過(guò)去30年的氣候變化已經(jīng)對(duì)小麥生育期和產(chǎn)量產(chǎn)生了影響[11-12]。溫度升高后，土壤有機(jī)質(zhì)的微生物分解加快，土壤受旱，用于補(bǔ)充土壤有機(jī)質(zhì)減少的根生物量的積累和分解受到限制，為病蟲害幼蟲的越冬和雜草的生長(zhǎng)提供了條件，使得農(nóng)藥和除草劑的用量逐年增加，農(nóng)業(yè)投資加大，糧食生產(chǎn)安全的風(fēng)險(xiǎn)越來(lái)越大。異常的冬暖易引發(fā)倒春寒和極端氣候事件的發(fā)生（低溫凍害等），對(duì)農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)發(fā)育和農(nóng)業(yè)增產(chǎn)豐收將產(chǎn)生顯著的影響，特別是夏糧的產(chǎn)量將減產(chǎn)[13-14]。

3.2降水變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

石島地區(qū)年降水量30年中有17年降水量偏少，季節(jié)分布不均勻，年際分布不平衡。經(jīng)分析，由于降水的分布不平衡，旱澇的風(fēng)險(xiǎn)在逐年增加，范圍日益擴(kuò)大，使農(nóng)業(yè)需水量大大增加，地下水開采量加劇，導(dǎo)致地下水位下降，水資源減少。由于沒有大型的水源灌溉，在當(dāng)前氣溫升高、蒸發(fā)量加大的情況下，又會(huì)減少水分的有效性，使土壤變干，干旱發(fā)生的概率增加。水分虧欠抑制了熱量資源增加所發(fā)揮的作用，玉米、小麥、花生等作物經(jīng)常減產(chǎn)。秋季降水多又會(huì)影響秋收秋種，造成收獲的玉米發(fā)霉變質(zhì)，有些發(fā)芽，品質(zhì)下降。

4結(jié)論

（1）1981—2010年石島地區(qū)年平均氣溫以0.205 ℃/10 a的速度上升，1981—1988年為低溫階段，1989—2010年為高溫階段。秋季氣溫基本無(wú)變化，其他3個(gè)季節(jié)均呈增溫趨勢(shì)，增溫幅度從大到小依次為春季、夏季、冬季。

（2）近30年石島地區(qū)年降水量以33.4 mm/10 a的速度增加，春季、秋季降水量均呈緩慢上升趨勢(shì)，夏季變化不大，但冬季降水量呈緩慢減少趨勢(shì)。

（3）氣溫和降水條件匹配很是一般，季節(jié)分布不均勻，年際分布不平衡。

（4）氣候變暖對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有利有弊，災(zāi)害性天氣和極端降水事件將呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，干旱和洪澇可能趨于增加，因而加劇了農(nóng)業(yè)災(zāi)害的發(fā)生。

（5）加強(qiáng)氣候變化領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究，積極開展氣象預(yù)測(cè)、監(jiān)測(cè)的科研、服務(wù)和應(yīng)用，最大限度地減少氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。

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