農(nóng)業(yè)氣象變化對(duì)吉林省農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響及其應(yīng)對(duì)措施

齊鷺瑩，張夢(mèng)琦

（1.四平市氣象局，吉林四平 136000；2.伊通滿族自治縣氣象局，吉林伊通 130700）

吉林省是我國(guó)重要的糧食產(chǎn)區(qū)，也是氣象災(zāi)害較重的省份之一。近年來(lái)，干旱、暴雨、大風(fēng)、霧霾等氣象災(zāi)害在吉林省時(shí)有發(fā)生，其中，中西部地區(qū)干旱、大風(fēng)、沙塵暴等災(zāi)害天氣多發(fā)，中部地區(qū)雷暴、冰雹、暴雨洪澇多發(fā)，東部和南部地區(qū)暴雨洪澇、山洪、泥石流、雪災(zāi)等災(zāi)害頻發(fā)。2017 年7 月，吉林市永吉縣7 d 內(nèi)連續(xù)遭受2 次特大暴雨襲擊，多處農(nóng)田被淹。2018 年夏季，吉林全省范圍內(nèi)農(nóng)作物在生長(zhǎng)季連續(xù)遭受冰雹和大風(fēng)襲擊，隨后又遭遇干旱、高溫，嚴(yán)重影響玉米等農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致作物減產(chǎn)明顯；水稻臨近收割時(shí)遭遇了大風(fēng)和暴雨，給廣大種植戶造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。2020 年8—9 月，吉林省連續(xù)遭受臺(tái)風(fēng)“巴威”“美莎克”和“海神”的影響，災(zāi)害疊加效應(yīng)明顯，多地出現(xiàn)暴雨洪澇災(zāi)害，農(nóng)作物被淹、倒伏等情況嚴(yán)重。2020 年11 月下旬，吉林省又出現(xiàn)了罕見的強(qiáng)雨雪冰凍天氣，大面積設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)遭受了重大損失。吉林省氣溫狀況呈現(xiàn)向暖態(tài)勢(shì)，尤其是冬季增溫現(xiàn)象尤為明顯，為農(nóng)作物的病蟲害越冬提供了有利條件，成為近年來(lái)當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物病蟲害發(fā)生頻繁、危害較重的主要原因之一。因此，及時(shí)了解和掌握農(nóng)業(yè)氣象變化規(guī)律和變化趨勢(shì)，對(duì)進(jìn)一步調(diào)整和優(yōu)化農(nóng)作物產(chǎn)業(yè)布局，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，防災(zāi)減災(zāi)，提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 農(nóng)業(yè)氣象要素變化情況

1.1 溫度變化情況

如圖1 所示，1959—2019 年吉林省年平均溫度為5.2 ℃，年平均氣溫最高值出現(xiàn)在1998 年和2019 年，達(dá)到6.7 ℃，最低值出現(xiàn)在1969 年，僅為3.3 ℃。從空間分布上看，集安市年平均氣溫最高，為7.6 ℃；長(zhǎng)白朝鮮族自治縣最冷，年平均氣溫僅為2.8 ℃。從月份分布上看，7 月最熱，月平均溫度為16.0～24.0 ℃，極端高溫42.7 ℃，出現(xiàn)在2017 年（洮南市）；1 月最冷，月平均溫度為-20～-14 ℃，長(zhǎng)白山地區(qū)略低，為-23 ℃左右，極端低溫-45.0 ℃，出現(xiàn)在1970 年（樺甸市）。近幾年，在吉林省內(nèi)的一些地區(qū)，同一個(gè)月內(nèi)極端高溫和極端低溫的差值變化很大，如在3 月和11 月，其極端氣溫的差值均在48 ℃以上，7 月的差值最小，但也達(dá)到25.5 ℃。這些數(shù)據(jù)直接反映出吉林省氣溫變化幅度較大。從總體上看，吉林省年平均氣溫雖然中間有波動(dòng)變化，但總體依然呈穩(wěn)步上升趨勢(shì)，尤其是20 世紀(jì)90 年代以后上升趨勢(shì)更為明顯，年平均氣溫增速約為0.3 ℃/10 年，這也是因?yàn)槭艿搅巳驓夂蜃兣挠绊慬1]。

圖1 1959—2019 年吉林省年平均氣溫

1.2 降水量變化情況

1959—2019 年，吉林省年平均降水量612.2 mm，年降水量最大值出現(xiàn)在2010 年，811.2 mm；最小值出現(xiàn)在2011 年，477.4 mm。在年降水量空間分布上，集安市年平均降水量最多，917.6 mm；通榆縣年平均降水量最少，僅為370.7 mm。吉林省年平均降水量由西向東呈遞增的態(tài)勢(shì)，西部地區(qū)為半干旱地區(qū)，南部為濕潤(rùn)區(qū)，其余均為半濕潤(rùn)地區(qū)。全省自然降水集中在夏季，占到全年降水量的60%以上；4—5 月降水最少，不到全年降水總量的14%。因此，當(dāng)?shù)卮汉惮F(xiàn)象嚴(yán)重且發(fā)生頻率較高，尤其是吉林省西部地區(qū)素有“十年九旱”之說(shuō)。吉林省各季節(jié)的降水量占全年總降水量的比例分別為春季15.4%、夏季64.2%、秋季15.5%、冬季4.9%，夏季降水量是冬季降水量的13 倍以上。而夏季是吉林省農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期，當(dāng)?shù)氐淖匀唤邓炕灸軌驖M足農(nóng)作物正常生長(zhǎng)發(fā)育的需求。

1.3 日照時(shí)間變化情況

從1959—2019 年吉林省月平均日照時(shí)間上分析，5 月平均日照時(shí)間最多，在240 h 左右；12 月平均日照時(shí)間最少，僅為140 h 左右，兩者相差100 h。日照時(shí)間年際間變化幅度較大，1971—1989 年間呈負(fù)距平，而1990—2010 年間呈正距平，其中最大值出現(xiàn)在1989 年，年日照時(shí)間2 516.8 h，最小值出現(xiàn)在2010 年，僅為2 026.8 h，兩者相差490 h[2]。2015—2019 年，吉林省各地區(qū)年平均日照時(shí)間呈明顯的下降趨勢(shì)。

2 農(nóng)業(yè)氣象變化對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響

2.1 對(duì)農(nóng)作物布局的影響

近幾年，吉林省糧食作物播種面積、糧食總產(chǎn)量、單位面積產(chǎn)量與氣溫的變化均呈正相關(guān)，隨著吉林省的溫度變化整體呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，省內(nèi)延吉、敦化、圖們、龍井、琿春等市（縣）玉米種植面積每年遞增約3%，集安、靖宇、通化、臨江等地區(qū)大豆種植面積每年增加2%～4%[3]。自2003 年以后，吉林省玉米、水稻及大豆的年總產(chǎn)量呈穩(wěn)定的增加趨勢(shì)。隨著吉林省年平均降水量由東到西遞減，西部地區(qū)變?yōu)榘敫珊档貐^(qū)，因此西部地區(qū)逐漸減少高耗水作物的種植面積，對(duì)不耐旱的玉米品種和春小麥做適當(dāng)調(diào)整，培育和引進(jìn)抗旱品種。在局部水資源相對(duì)匱乏的地區(qū)，采取種植業(yè)、林果業(yè)、畜牧業(yè)混合經(jīng)營(yíng)的模式，發(fā)展多元經(jīng)濟(jì)，充分利用增加的熱量資源，以獲得更好的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。吉林省東部地區(qū)氣溫呈上升趨勢(shì)，上升速率為0.3 ℃/10 年。氣溫上升改變了農(nóng)作物的生長(zhǎng)季，而降水量的變化則直接影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。吉林省東部的通化市、白山市和延邊州年降水量呈明顯的下降趨勢(shì)，每年減少10～15 mm，導(dǎo)致該地區(qū)水稻種植面積以5%～8%的速度逐年減少。加強(qiáng)春玉米的適當(dāng)早播和晚收，有助于提高玉米對(duì)土壤墑情的有效利用，是應(yīng)對(duì)當(dāng)?shù)亟鼛啄曜匀唤邓疁p少的主要農(nóng)藝措施，有助于獲得更高的產(chǎn)量和更優(yōu)的品質(zhì)。針對(duì)吉林省近幾年頻繁出現(xiàn)的多變氣候，省內(nèi)各市紛紛擴(kuò)大設(shè)施蔬菜和果樹的建設(shè)面積，以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)抗災(zāi)減災(zāi)的能力，加強(qiáng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)配套技術(shù)、農(nóng)業(yè)機(jī)械化的廣泛應(yīng)用，提升單位面積經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收。

2.2 對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量的影響

隨著全球氣候變暖的影響，吉林省干旱尤其是春旱情況逐年加重。吉林省中、西部地區(qū)為主要糧食產(chǎn)區(qū)，玉米、大豆等大田作物播種期為4 月15—20 日；東部山區(qū)、中西部半山區(qū)和東南山區(qū)播種期稍晚，在4 月25 日前后。這段時(shí)間內(nèi)，吉林省大部分地區(qū)降水量逐年減少，并且常伴有大風(fēng)天氣，春旱在一定程度上影響玉米、大豆等大田作物的播種，使一類苗、二類苗的比例有所降低，出苗不齊甚至不出苗的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致部分地區(qū)農(nóng)作物減產(chǎn)甚至絕收。近幾年，吉林省5 月進(jìn)入了一個(gè)高位少雨的時(shí)期，中、西部地區(qū)在部分年份的5 月降水量?jī)H有幾毫米或十幾毫米，加上此時(shí)氣溫驟升，蒸發(fā)量加大，耕層土壤相對(duì)濕度降到30%～40%，干土層在10 cm 左右，幼苗生長(zhǎng)發(fā)育受到嚴(yán)重影響。

中、西部地區(qū)主要產(chǎn)糧大區(qū)的農(nóng)作物受旱災(zāi)影響嚴(yán)重，2002 年受災(zāi)面積超過200 萬(wàn)hm2，占全省糧豆作物總面積的55%以上。吉林省中、西部地區(qū)8 月底至9 月中旬的氣溫逐年升高，并且降雨減少，秋吊現(xiàn)象頻繁發(fā)生。這段時(shí)間正是玉米灌漿的關(guān)鍵時(shí)期，秋吊嚴(yán)重影響玉米產(chǎn)量和質(zhì)量，致使部分地區(qū)的玉米過早“黃腳”和早衰。相關(guān)資料顯示，氣溫每增加1 ℃，糧食的產(chǎn)量就會(huì)減少10%[4]。近幾年，溫室效應(yīng)愈發(fā)嚴(yán)重，在CO2濃度增加的情況下，農(nóng)作物吸收的碳也有所增加，繼而影響農(nóng)作物對(duì)氮素的吸收，導(dǎo)致作物體內(nèi)的碳氮比增加，蛋白質(zhì)含量降低，造成農(nóng)作物品質(zhì)下降。相關(guān)研究表明，在CO2濃度加倍的情況下，大豆的氨基酸和粗蛋白含量分別下降2.3%和0.83%，小麥籽粒中的粗蛋白和氨基酸分別下降12.8%和4%。同時(shí)，空氣中的CO2濃度增加，形成溫室效應(yīng)，導(dǎo)致溫度升高，作物的蒸發(fā)加快，對(duì)土壤水分需求增加，更加劇了吉林省的干旱。

2.3 對(duì)農(nóng)作物病蟲害的影響

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，不可避免地會(huì)遭受病蟲害，病蟲害的發(fā)生與氣候條件和氣候變化有著密切的聯(lián)系。吉林省近幾年連續(xù)出現(xiàn)的暖冬天氣和農(nóng)作物種植密度不斷增加，為害蟲和病原物的越冬提供了有利條件，增加了病源和蟲口基數(shù)，使害蟲的發(fā)育期提前、休眠期推遲。害蟲的繁殖代數(shù)有所增加，害蟲的活躍度增加、為害期延長(zhǎng)，加大了農(nóng)作物受病蟲害侵蝕的概率和為害程度。例如，溫度升高后，玉米螟蟲害的發(fā)生面積顯著增加；在夏季氣溫較低的情況下，馬鈴薯枯萎病的危害不大，但當(dāng)平均氣溫升高4 ℃時(shí)，馬鈴薯因?yàn)榭菸?huì)減產(chǎn)15%以上[5]。病蟲害的高發(fā)、頻發(fā)使農(nóng)民不得不增加化學(xué)藥劑的使用次數(shù)和施用量，而農(nóng)藥的過量施用，不僅影響農(nóng)作物產(chǎn)品的質(zhì)量安全，增加了生產(chǎn)成本，還污染了土壤和水源，導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境和生態(tài)污染。

3 應(yīng)對(duì)措施

3.1 合理調(diào)整種植結(jié)構(gòu)

為了適應(yīng)氣候變化的特點(diǎn)，吉林省應(yīng)進(jìn)一步調(diào)整農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)，將現(xiàn)有的農(nóng)作物結(jié)構(gòu)調(diào)整為糧食、經(jīng)濟(jì)和飼料作物三元結(jié)合的種植結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮區(qū)域優(yōu)勢(shì)，挖掘可利用的資源潛力，優(yōu)化資源配置，結(jié)合農(nóng)業(yè)氣候變化規(guī)律和農(nóng)作物自身生長(zhǎng)發(fā)育特點(diǎn)，進(jìn)一步優(yōu)化吉林省內(nèi)主要的農(nóng)作物品種和種植結(jié)構(gòu)。受降水等氣候因素的影響，適當(dāng)加大琿春市、輝南縣、梅河口市、和龍市等地區(qū)的水稻種植面積；適當(dāng)加大龍井市、圖們市、柳河縣、通化縣等地區(qū)的玉米播種面積；加大敦化市、撫松縣、汪清縣的大豆種植面積，適度減少梅河口市、輝南縣和集安市等地的大豆種植面積。

3.2 進(jìn)一步優(yōu)化耕作模式

根據(jù)吉林省農(nóng)業(yè)氣候變化規(guī)律，以減緩溫室氣體排放和高效固碳為目標(biāo)，進(jìn)一步優(yōu)化農(nóng)作物的耕種模式。1）在吉林省大部分平原地區(qū)，優(yōu)先采用玉米大壟雙行或?qū)捳薪惶娴谋Ｗo(hù)性耕作模式，采取秸稈粉碎還田，少耕免耕，減少土壤耕層的碳排放和能源投入，繼續(xù)加強(qiáng)地膜、秸稈等地表覆蓋技術(shù)的大面積推廣和應(yīng)用，提升土壤的蓄水保肥能力，促進(jìn)玉米的生長(zhǎng)發(fā)育，提高農(nóng)作物產(chǎn)量及其對(duì)氣候變化的應(yīng)對(duì)能力。2）由傳統(tǒng)的一家一戶的耕作模式向現(xiàn)代集約化方向轉(zhuǎn)變，通過“抱團(tuán)取暖”的方式增強(qiáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)尤其是露地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的抵御能力。3）地膜、溫室大棚的應(yīng)用范圍更廣、建設(shè)面積更大，通過保護(hù)性耕作模式提高作物自身對(duì)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的抵御能力。4）利用現(xiàn)代高效節(jié)水灌溉模式取代傳統(tǒng)的大水漫灌，緩解農(nóng)業(yè)水資源緊缺的壓力，提升大田作物對(duì)高溫、干旱等災(zāi)害性天氣的抵御能力，提高玉米、水稻等農(nóng)作物的產(chǎn)量。為了應(yīng)對(duì)農(nóng)業(yè)氣候變化，一些地區(qū)應(yīng)多選擇早熟、生育期相對(duì)短的作物品種，確保作物能夠盡早成熟。

3.3 加強(qiáng)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的預(yù)報(bào)和預(yù)測(cè)

針對(duì)吉林省常發(fā)的干旱、暴雪、洪澇等農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害，可采取以下4 點(diǎn)措施。1）建立分類氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)機(jī)制，打造新一代現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)體系，提高農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)的實(shí)效性、針對(duì)性，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的保障。2）加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的分析和處理，總結(jié)歷史經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，做好農(nóng)業(yè)災(zāi)害性、關(guān)鍵性及轉(zhuǎn)折性等重大氣象信息的實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)工作，豐富和細(xì)化服務(wù)種類，開展氣候動(dòng)態(tài)診斷和風(fēng)險(xiǎn)分析，推進(jìn)人工影響天氣的能力和應(yīng)急處置能力建設(shè)。3）拓寬農(nóng)業(yè)氣象信息的發(fā)布渠道，聯(lián)合電視臺(tái)、電臺(tái)、報(bào)社等傳統(tǒng)傳媒機(jī)構(gòu)，并充分利用公眾號(hào)、門戶網(wǎng)站等新型傳媒平臺(tái)，引導(dǎo)社會(huì)公共媒體與氣象部門密切配合，及時(shí)發(fā)布不良天氣的預(yù)警、預(yù)報(bào)信息。4）進(jìn)一步完善農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害防御工作緊急預(yù)案，制定應(yīng)對(duì)各類農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的有效方案和處理程序，并對(duì)可能出現(xiàn)的次生災(zāi)害制定完善的應(yīng)急處理措施，在省內(nèi)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)定期或不定期開展應(yīng)急演練，確保各項(xiàng)應(yīng)急處理措施落實(shí)到位。