紹興市玉米氣候適宜度及其變化特征

王苗仁

摘 要：該文通過建立玉米氣候適宜度模型，分析了紹興市玉米氣候適宜度的空間精細(xì)化分布和時(shí)間變化特征。結(jié)果表明：紹興市玉米全生育期溫度適宜度大于降水適宜度和日照適宜度；從1972年到2013年，春玉米溫度適宜度增加，氣候適宜度不變；夏玉米溫度適宜度、日照適宜度和氣候適宜度減小。春玉米氣候適宜度空間變化較小，呈從西向東遞增趨勢。海拔400m以下丘陵平原地區(qū)夏玉米氣候適宜度在0.45以上，海拔500m以上地區(qū)，夏玉米氣候適宜度在0.35以下，不適宜種植。

關(guān)鍵詞：玉米；氣候適宜度；時(shí)間；空間；變化

中圖分類號(hào) S513 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2018）03-04-0087-4

Abstract：We analysis the temporal chang and spatial refinement distribution of maize climate suitability in Shaoxing City，by establishing the maize climate suitability model.The results showed that the temperature suitability degree of maize growth period greater than precipitation suitability and sunshine suitability degree in Shaoxing City. From 1972 to 2013，the spring maize temperature suitability increased，the comprehensive climate suitability unchanged；the summer maize temperature suitability and sunshine suitability decreased，the comprehensive climate suitability decreased. The spring maize climate suitability increases from the west to the east，and its spatial change is small.In hilly and plain area under 400 meters，the summer maize climate suitability is large than 0.45，and it is suitable for summer maize planting. In the area above 500 meters，it is not suitable for summer maize planting.

Key words： Maize；Climate suitability；Temporal；Spatial；Change

玉米是紹興市傳統(tǒng)的雜糧作物，近年來隨著大眾對甜、糯等特色玉米的喜愛，玉米種植已成為當(dāng)?shù)厣絽^(qū)農(nóng)民的主要收入來源之一。農(nóng)作物的生育進(jìn)程、產(chǎn)量、品質(zhì)直接受當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)氣候資源的影響[1]，因此全球氣候變化引起的農(nóng)業(yè)氣候資源變化會(huì)影響農(nóng)民從事玉米生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。氣候適宜度是表征一地農(nóng)業(yè)氣候資源對農(nóng)作物生長發(fā)育適宜程度的指標(biāo)[2]。近年來，作物氣候適宜度變化特征的研究已成為當(dāng)前氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響的熱點(diǎn)問題之一，但現(xiàn)有研究是以國家級氣象站氣象資料為基礎(chǔ)，以縣域尺度作為基本空間尺度。紹興市以丘陵山地為主，地形起伏大，玉米氣候適宜度空間變化大，因此研究玉米氣候適宜度的空間精細(xì)化分布，可以為充分利用山區(qū)氣候資源，因地制宜發(fā)展玉米生產(chǎn)，提高農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料 紹興市氣象局于2004年開始建設(shè)了間距在5～7km的105個(gè)區(qū)域氣象站。浙江省氣象局網(wǎng)絡(luò)中心提供了1972年1月至2013年12月浙江省各縣（市區(qū)）國家氣象站逐日氣象資料和1：25萬基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)資料，紹興市氣象局提供了紹興市各區(qū)域氣象站逐日氣象資料，新昌縣農(nóng)業(yè)局提供了1980—2013年玉米生育期和產(chǎn)量資料。

1.2 氣象資料序列建立 各區(qū)域氣象站所在點(diǎn)的旬日照時(shí)數(shù)、旬降水量序列采用反距離加權(quán)插值法[3，4]建立，旬平均氣溫序列采用一元線性回歸法[5]建立。

1.3 氣候適宜度模型的建立 溫度、降水量和日照的適宜度函數(shù)模型分別為[2]：

式中：S（T）、S（R）、S（Sun）分別為玉米生育期間溫度、降水、日照時(shí)數(shù)的適宜度；T、R、Sun為溫度、降水量和日照時(shí)數(shù)的觀測值；Tmin、Tmax、T0分別為玉米在該時(shí)段內(nèi)的下限平均溫度、上限平均溫度和最適平均溫度；R0為玉米適宜旬平均降水量；以日照時(shí)數(shù)達(dá)可照時(shí)數(shù)的70%（日照百分率）為臨界點(diǎn)，認(rèn)為日照百分率達(dá)到70%以上，玉米對光照條件的反應(yīng)達(dá)到適宜狀態(tài)，Sun0為日照百分率為70%的日照時(shí)數(shù)（單位為日）；b為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。

根據(jù)新昌縣歷年玉米生育期和產(chǎn)量資料，結(jié)合氣象資料，模型中各參數(shù)取值見表1。

采用幾何平均方法對各氣象要素因子適宜度求取平均值構(gòu)建任意生育期氣候適宜度（S）的綜合影響模型，即

1.4 氣候適宜度的時(shí)間分布 根據(jù)氣候適宜度模型，計(jì)算國家氣象站所在地1972—2013年的玉米氣候適宜度，計(jì)算氣候適宜度的線性傾向率。

1.5 氣候適宜度的空間分布 根據(jù)氣候適宜度模型，計(jì)算自動(dòng)氣象站所在地的玉米氣候適宜度。利用Arcgis 9.2從1∶25萬基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)讀取100m×100m網(wǎng)格點(diǎn)的海拔高度、坡度、坡向、經(jīng)度、緯度等地理因子值，根據(jù)自動(dòng)氣象站所在地的玉米氣候適宜度、海拔高度、坡度、坡向、經(jīng)度、緯度，建立玉米氣候適宜度隨地理因子變化的擬合模型，結(jié)合各網(wǎng)格點(diǎn)的地理因子值，得到玉米氣候適宜度的空間分布圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 春玉米全生育期氣候適宜度的時(shí)間變化趨勢 圖1是根據(jù)新昌縣氣象站資料計(jì)算的春玉米氣候適宜度，從1972—2013年春玉米溫度適宜度在0.68～0.85波動(dòng)，并隨時(shí)間呈線性增加趨勢，說明春玉米生長期間氣溫升高有利于春玉米生長；降水量適宜度在0.44～0.75波動(dòng)，隨時(shí)間變化不明顯；日照適宜度在0.42～0.75波動(dòng)，隨時(shí)間變化不明顯；氣候適宜度在0.55～0.77波動(dòng)，隨時(shí)間變化不明顯。

2.2 夏玉米全生育期氣候適宜度的時(shí)間變化趨勢 圖2是根據(jù)新昌縣氣象站資料計(jì)算的夏玉米氣候適宜度，從1972—2013年夏玉米溫度適宜度在0.70～0.90波動(dòng)，并隨時(shí)間呈減小趨勢，說明夏玉米生長期間氣溫升高不利于夏玉米生長；降水量適宜度在0.44～0.79波動(dòng)，隨時(shí)間變化不明顯；日照適宜度在0.50～0.90波動(dòng)，隨時(shí)間呈減小趨勢；氣候適宜度在0.62～0.84波動(dòng)，并隨時(shí)間呈減小趨勢。

2.3 玉米各生育期氣候適宜度的時(shí)間變化趨勢 新昌縣春玉米在5月上旬至6月上旬為拔節(jié)孕穗期，該時(shí)期溫度在30℃以下，溫度升高有利于春玉米拔節(jié)孕穗，因此溫度適宜度隨隨時(shí)間呈線性增加。春玉米在6月下旬至7月下旬進(jìn)入成熟期，該時(shí)期受副熱帶高壓影響，多高溫天氣，因此隨著夏季溫度升高，溫度適宜度隨時(shí)間呈線性減小。春玉米其他生育期溫度適宜度、降水量適宜度、日照適宜度變化不明顯（圖3）。

新昌縣夏玉米在6月中旬至7月中旬為苗期、7月下旬至8月中旬為拔節(jié)孕穗期，近年來該時(shí)期溫度呈升高趨勢，不利于玉米生長，因此溫度適宜度隨隨時(shí)間呈線性減小。8月下旬為夏玉米抽穗開花期，近年來陰雨日增多，日照呈減少趨勢，日照適宜度呈線性減?。▓D4）。

2.4 玉米氣候適宜度的空間分布 紹興市玉米氣候適宜度在0.46～0.65（見圖5）。春玉米氣候適宜度呈從西向東遞增趨勢。其中諸暨、紹興春玉米氣候適宜度在0.57以下，上虞和嵊州大部分地區(qū)、新昌春玉米氣候適宜度在0.60以上。

紹興市夏玉米氣候適宜度在0.06～0.68，隨海拔高度增加而減?。ㄒ妶D5）。在紹虞水網(wǎng)平原、新嵊盆地、三界—章鎮(zhèn)盆地、諸暨盆地夏玉米氣候適宜度在0.6以上；海拔200～400m丘陵地區(qū)夏玉米氣候適宜度在0.45～0.60；海拔500m以上地區(qū)，夏玉米氣候適宜度在0.35以下。

3 討論與結(jié)論

（1）本文在玉米不同生長發(fā)育階段對不同環(huán)境條件要求的基礎(chǔ)上，建立玉米各氣候因子適宜度及綜合氣候適宜度計(jì)算模型。模型參數(shù)確定結(jié)合歷年實(shí)際產(chǎn)量資料，可以客觀評述氣候因子對玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的影響。

（2）春玉米和夏玉米全生育期溫度適宜度較好，日照適宜度次之，降水量適宜度最低；可知，降水量是限制玉米正常生長發(fā)育的主要?dú)夂蛞蜃?。?0年來，雖然春玉米溫度適宜度呈上升趨勢，降水適宜度和日照適宜度變化趨勢不變，綜合氣候適宜度變化趨勢不變，說明氣候變化對春玉米生產(chǎn)的綜合影響效果不變。夏玉米溫度適宜度和日照適宜度呈下降趨勢，降水適宜度變化趨勢不變，綜合氣候適宜度變化呈下降趨勢，說明氣候變化背景下，由于夏季氣溫升高和8月下旬日照減少影響夏玉米生產(chǎn)。

（3）春玉米氣候適宜度空間變化較小，說明紹興市各地適宜種植春玉米。春玉米氣候適宜度呈從西向東遞增趨勢，和紹興市梅汛期降水量呈從西向東遞減趨勢相反，說明梅汛期降水量是影響春玉米生產(chǎn)的主要?dú)夂蛞蛩?。紹興市在考慮農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃時(shí)，春玉米應(yīng)考慮在東部地區(qū)種植。

（4）秋季熱量條件是影響夏玉米氣候適宜度空間分布的主要因素，隨海拔高度升高，溫度降低，秋季熱量條件變差，玉米氣候適宜度降低。在紹虞水網(wǎng)平原、新嵊盆地、三界—章鎮(zhèn)盆地、諸暨盆地和海拔200～400m丘陵臺(tái)地夏玉米氣候適宜度在0.45以上，適宜夏玉米生產(chǎn)；海拔500m以上地區(qū)，不適宜夏玉米生產(chǎn)。

本文探討了玉米氣候適宜度的時(shí)空變化特征。影響玉米產(chǎn)量的因素很多，如人為投入（化肥、農(nóng)藥等）等，今后應(yīng)該考慮增加人為因素、作物病蟲害和農(nóng)業(yè)管理措施等其他因素對玉米生產(chǎn)的影響；同時(shí)也應(yīng)加強(qiáng)極端氣候變化對玉米生長發(fā)育的影響。

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（責(zé)編：張宏民）