全球變暖對中國東部沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)的影響研究

□路 捷，郭秀峰

（南京信息工程大學濱江學院，江蘇 無錫 214105）

中國東部沿海地區(qū)的農(nóng)業(yè)比較特殊，充分的水汽和較高的熱量為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了適宜的生長條件，但全球變暖帶來的氣候變化會導致氣溫升高，出現(xiàn)干旱、洪澇、臺風、災害性降水等極端天氣，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨巨大的挑戰(zhàn)。

國內(nèi)學者關于全球變暖對中國東部沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)的影響早有研究，有學者發(fā)現(xiàn)，氣候變暖是導致水稻熱害增多、產(chǎn)量下降的重要原因。包云軒等（2012）利用溫度距平、氣候傾向率和M-K 檢驗法研究江蘇省不同區(qū)域的氣候變暖特征，得出1960—2009 年氣候變暖明顯；從年際變化看，氣候偏暖的年份水稻熱害較多，產(chǎn)量較低。林嬌蓉等（2020）研究發(fā)現(xiàn)，氣候變化嚴重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力。玉米和大豆等農(nóng)作物對溫度的敏感性較低，因此不受全球氣候變暖的影響。氣候變暖對降水的影響較大，降水量減少，干旱問題長期無法緩解，會導致農(nóng)作物產(chǎn)量下降。全球氣候變暖會加劇厄爾尼諾現(xiàn)象，薛曉萍和史可琳（1997）分析得出厄爾尼諾強年山東省降水顯著減少，導致農(nóng)業(yè)減產(chǎn)?？梢?，氣候變暖對農(nóng)業(yè)的影響較為復雜，需進一步研究。

文章以氣候變暖為背景，以寒亭區(qū)為例，利用氣象和農(nóng)業(yè)資料研究中國東部沿海地區(qū)近年來的氣候和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況，并綜述氣候變化對農(nóng)作物單產(chǎn)的影響，為農(nóng)業(yè)應對氣候變化提供依據(jù)。

1 對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響

山東省屬于溫帶季風氣候，東臨黃海和渤海，水資源充足，雨熱同期，光熱資源豐富，強降水和臺風等極端天氣頻發(fā)，局部地區(qū)可能發(fā)生山洪等次生災害。極端天氣會對山東省不同地區(qū)的農(nóng)作物造成不同程度的影響。

根據(jù)山東省濰坊市1990—2019 年的氣溫資料，利用氣候傾向率和累積距平法分析年平均氣溫。如圖1 所示，通過計算得出1990—2019 年的氣候傾向率為0.774 ℃/10 a，相關系數(shù)為0.797，正相關性較大，相關指數(shù)為0.622，線性擬合效果較好。如圖2所示，在累積距平圖中，可以判斷其長期顯著的演變趨勢及發(fā)生突變的大致時間。1990—2005 年平均氣溫偏低，2005 年是突變年份，2005—2013 年氣溫變化趨于平緩，2013 年也是突變年份，2013—2019 年平均氣溫偏高，氣候偏暖。山東省的主要農(nóng)作物是冬小麥等，寒亭區(qū)2001—2019 年小麥單產(chǎn)線性傾向率為46.7754，且波動性較大。

圖1 1990—2019 年平均氣溫線性擬合

圖2 1990—2019 年平均氣溫累積距平

將2001—2019 年小麥單產(chǎn)作為因變量，將與氣溫有關的因子作為自變量，進行線性擬合，得出并分析相關系數(shù)。該地區(qū)小麥單產(chǎn)與小麥生育期平均氣溫的相關系數(shù)為0.238，正相關系數(shù)不大，說明小麥單產(chǎn)與生育期階段的平均氣溫有較弱的正相關性。

分析數(shù)據(jù)可知，冬季極端低溫時間長度對農(nóng)業(yè)的影響較大，如圖3 所示。將小麥單產(chǎn)與生育期內(nèi)日最低氣溫≤0 ℃的天數(shù)線性擬合，得出線性傾向率為-12.740 4，對小麥單產(chǎn)的負面影響較大，相關系數(shù)為-0.343，負相關性較??；將小麥單產(chǎn)與生育期內(nèi)日最低氣溫≤2 ℃的天數(shù)線性擬合，得出線性傾向率為-14.927 4，對小麥單產(chǎn)下降程度影響較大，相關系數(shù)為-0.618，負相關性較大，說明生育期內(nèi)日最低氣溫≤2 ℃的天數(shù)增多時，小麥單產(chǎn)下降的可能性較大。小麥單產(chǎn)與生育期內(nèi)日最低氣溫進行線性擬合得出線性傾向率為-37.119 1，對小麥單產(chǎn)的負面影響較大，相關系數(shù)為-0.183，負相關性比生育期內(nèi)日最低氣溫≤2 ℃的天數(shù)對小麥單產(chǎn)的負相關性小。對比以上3 個結果得出，小麥單產(chǎn)與生育期內(nèi)日最低氣溫≤2 ℃的天數(shù)負相關性較大，說明其與小麥單產(chǎn)的下降程度聯(lián)系更緊密，同時說明2 ℃是值得關注的溫度。將小麥單產(chǎn)與生育期內(nèi)日平均溫度≤2 ℃的天數(shù)線性擬合得出線性傾向率為4.023 0，相關系數(shù)為0.083，兩者幾乎沒有相關性。對比小麥單產(chǎn)與生育期內(nèi)日最低氣溫≤2 ℃天數(shù)的相關系數(shù)易發(fā)現(xiàn)，小麥單產(chǎn)與生育期內(nèi)日最低氣溫≤2 ℃天數(shù)的負相關性較強，說明低于2 ℃日最低氣溫值的時間長度比低于2 ℃日平均氣溫值的時間長度對小麥單產(chǎn)的影響更大。綜上得出，小麥單產(chǎn)與生育期內(nèi)日最低氣溫低于2 ℃的時間長度呈負相關。

圖3 生育期內(nèi)日最低氣溫≤2 ℃的天數(shù)和小麥單產(chǎn)之間的關系

從圖3 可以看出，當日低溫≤2 ℃的時間大于136 d 時，小麥單產(chǎn)下降較快，例如2001—2002 年小麥生育期內(nèi)日低溫≤2 ℃的時間為176 d，單產(chǎn)降到5 166 kg/hm。

從小麥單產(chǎn)與生育期內(nèi)前10 d≥0 ℃的積溫線性擬合得出，線性傾向率為14.000 0，相關系數(shù)為0.381，正相關性較??；將小麥單產(chǎn)與生育期內(nèi)前兩個月≥0 ℃的積溫線性擬合得出，線性傾向率為2.064 0，相關系數(shù)是0.236，正相關性較小，說明小麥單產(chǎn)與生育期內(nèi)前10 d 和前兩個月≥0 ℃的積溫相關性不大，但總體呈正相關性。

表1 和表2 是按相關系數(shù)絕對值排序匯總的情況，包括寒亭區(qū)4 種主要農(nóng)作物（小麥、棉花、花生、玉米）的數(shù)據(jù)。氣溫不是影響農(nóng)業(yè)單產(chǎn)的唯一因素，所以總體相關性較低，但是從以上分析中可以推論出小麥單產(chǎn)與生育期內(nèi)積溫有一定的正相關，與某極端低溫值域（文章利用數(shù)據(jù)推論出為低于2 ℃）的持續(xù)時間有顯著的負相關。

表1 寒亭區(qū)主要農(nóng)作物單產(chǎn)和氣溫因子隨年份的變化

表2 氣溫因子與小麥單產(chǎn)的線性擬合結果信息

2 對極端氣候頻次的影響

現(xiàn)階段，全球變暖的加劇導致厄爾尼諾現(xiàn)象頻次增多。胡宜昌等（2007）結合觀測事實和模擬研究介紹了近幾年極端事件取得的進展，指出溫室氣體、陸面覆蓋、土壤濕度對極端氣溫和極端降水有不同的影響機理，且人類活動對極端事件的影響不可忽視。駱高遠（2000）綜述了厄爾尼諾對中國旱澇和低溫冷害的影響，在厄爾尼諾年，中國災害性天氣范圍廣、強度大，主要表現(xiàn)為長江中下游地區(qū)春末夏初降水偏少、東北地區(qū)夏季低溫冷害和東部地區(qū)冬季偏暖等特征。黃榮輝（1990）認為，厄爾尼諾對中國旱澇分布的影響與當時所處的階段有關。在厄爾尼諾的發(fā)展階段，該年夏季中國江淮流域和東北地區(qū)的降水偏多，可能發(fā)生洪澇，黃河流域、華北地區(qū)和江南地區(qū)的降水偏少，可能發(fā)生干旱；在恢復階段，中國夏季降水情況與發(fā)展階段相反。氣候變化與厄爾尼諾和拉尼娜現(xiàn)象有雙向互動性，厄爾尼諾事件發(fā)生后的次年易出現(xiàn)災害性天氣和極端天氣，因此次年的氣候條件易對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成不利影響。

3 影響及對策

全球變暖引起的氣候變化可能會帶來農(nóng)業(yè)災害，許多學者研究了農(nóng)業(yè)應對氣候變化的對策。

郭進修和李澤椿（2005）認為，要減輕和防御氣象災害的影響，就要做好災害的預報預警工作，在災害發(fā)生前預測氣象災害發(fā)生和發(fā)展的可能性，提高氣象災害的預警能力和對天氣、氣候變化規(guī)律的認識。

孫秀美和孫希華（2004）對山東省提出農(nóng)業(yè)結構調整建議，適應經(jīng)濟國際化和入世形勢，努力發(fā)展外向型農(nóng)業(yè)，因地制宜，加強政府宏觀調控能力，縮小東西部差異。

張懷坤（2011）提出全面實施適合全球變暖條件下的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展對策：首先，改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，提升農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力；其次，優(yōu)化農(nóng)業(yè)經(jīng)濟結構，實現(xiàn)效益最大化，鼓勵實施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)激勵政策，宣傳可持續(xù)發(fā)展理念，重新構建農(nóng)業(yè)發(fā)展新模式。全球變暖對中國東部沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)的影響較為復雜，只有因地制宜，及時監(jiān)測天氣和氣候條件，及時調整農(nóng)業(yè)結構方案，才能促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

4 結論與展望

研究表明，寒亭區(qū)1990—2019 年的氣候傾向率為0.774 ℃/10 a，氣候變暖顯著，2001—2019 年小麥單產(chǎn)波動性較大。寒亭區(qū)小麥單產(chǎn)與氣象因子中生育期平均氣溫、生育期內(nèi)前10 d 和前兩個月≥0 ℃的積溫等均為正相關，說明氣候變暖對小麥單產(chǎn)有一定的積極影響；小麥單產(chǎn)與生育期內(nèi)日最低氣溫≤2 ℃和0 ℃的天數(shù)等均為負相關，且負面影響較大，說明日極端低溫時間越長導致小麥單產(chǎn)減少越多，所以要關注小麥過冬時低溫冷害的時間長度。

農(nóng)業(yè)作為第一產(chǎn)業(yè)，是國家重點關注的對象。農(nóng)業(yè)產(chǎn)量可能受農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術水平、天氣、氣候影響，是多個影響因素的共同結果。因此，相關人員要加強對氣象災害的預測和監(jiān)測能力，提高科技化水平，充分利用當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)氣候資源，因地制宜，提高農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)高產(chǎn)量、高質量穩(wěn)定發(fā)展。