1993—2022年祁連縣氣候變化特征分析及對農業(yè)的影響

張瑩，劉 丹

（祁連縣氣象局，青海祁連 810400）

作為自然環(huán)境的重要組成部分，氣候的變化對農牧業(yè)生產的影響具有多尺度和全方位的特征，正面和負面影響同時存在，且負面影響受到了學術界和社會大眾的廣泛關注[1-4]。氣候因素種類較多，其中氣溫、降水等要素對農業(yè)生產的影響較大。尤其是在全球氣候變暖的大背景下，氣象災害出現頻率和危害強度均呈現出不同程度的增加趨勢，并得到了社會各界的高度關注[5-7]。長久以來，氣象、農業(yè)等不同部門對自然災害的發(fā)生發(fā)展規(guī)律、預測預報、災害影響、防災減災等工作進行了大量研究，對減少農業(yè)生產損失起到了一定作用。祁連縣隸屬于青海省海北藏族自治州，因地處祁連山中段腹地而得名，屬于典型的高原大陸性氣候。青藏高原對大氣環(huán)流的特殊影響，使得祁連縣頻繁出現氣象災害，對當地農業(yè)生產造成了嚴重影響。因此，研究祁連縣氣候變化特征，并全面分析其對農業(yè)生產的影響，對于進一步開展農業(yè)生產具有重要意義，研究農業(yè)如何應對氣候變化，充分挖掘出氣候變化過程中的農業(yè)發(fā)展?jié)摿?，通過趨利避害的方式來增強未來氣候資源的利用率。

1 研究資料和方法

本文利用祁連縣氣象局1993—2022 年逐月平均氣溫、降水量資料，選擇線性傾向估計法分析祁連縣氣候變化特征，并研究氣候變化對農業(yè)生產的影響。在對季節(jié)進行劃分時選擇常規(guī)劃分標準：春季為3—5 月、夏季為6—8 月、秋季為9—11 月、冬季為12 月至次年2 月。

2 祁連縣氣候變化特征

2.1 氣溫

2.1.1 年際變化

1993—2022 年祁連縣年平均氣溫為1.9 ℃，其中年平均氣溫的最大值為2.7 ℃（2022 年），最小值為0.6 ℃（1995 年），最大值大約是最小值的5倍，說明祁連縣年平均氣溫波動幅度較大。1993—2022 年祁連縣年平均氣溫整體以增加趨勢為主（見圖1），氣候變化傾向率為0.412 ℃/10 a，增加趨勢極為顯著。結合曲線圖，可將1993—2022 年祁連縣年平均氣溫劃分為3個階段：1）1993—2005年，年平均氣溫以快速上升趨勢為主；2）2005—2012年，年平均氣溫以波動下降趨勢為主；3）2012 年往后，年平均氣溫繼續(xù)上升。

圖1 1993—2022 年祁連縣年平均氣溫變化趨勢圖

2.1.2 四季變化

1993—2022 年祁連縣4 個季節(jié)平均氣溫均以上升趨勢為主，但氣候變化傾向率有一定差異。1）春季。平均氣溫為3.1 ℃，氣候變化傾向率為0.532 ℃/10 a，上升趨勢極為顯著。2）夏季。平均氣溫為13.0 ℃，氣候變化傾向率為0.540 ℃/10 a，上升趨勢極為顯著。其中，1991—2010 年祁連縣夏季平均氣溫以直線上升趨勢為主，且2010 年的平均氣溫達到次大值，為14.5 ℃；2010 年往后，祁連縣夏季平均氣溫呈現出波動下降的趨勢。3）秋季。平均氣溫為2.0 ℃，氣候變化傾向率為0.403 ℃/10 a，整體以上升趨勢為主。4）冬季。平均氣溫為-10.6 ℃，氣候變化傾向率為0.191 ℃/10 a，增加趨勢不太顯著。其中，1991—2004 年祁連縣冬季平均氣溫以上升趨勢為主；2004—2011 年祁連縣冬季平均氣溫呈現出大幅度下降趨勢；2011—2016 年冬季平均氣溫以小幅度增加趨勢為主，且2016 年冬季平均氣溫達到最大值，為-8.6 ℃；2016 年往后，祁連縣冬季平均氣溫以快速下降趨勢為主。

2.2 降水量

2.2.1 年際降水量

1993—2022 年祁連縣年平均降水量為433.8 mm，其中年降水量的最大值為564.3 mm（2014 年），最小值為331.0 mm（2010 年），兩者之間相差233.3 mm，說明祁連縣降水量年際波動幅度較大。1993—2022 年祁連縣年降水量整體以增加趨勢為主（見圖2），氣候變化傾向率為15.088 mm/10 a，只是降水量增加趨勢不太顯著。結合年降水量曲線圖，1993—2001 年祁連縣年降水量以波動下降趨勢為主；2001—2014 年降水量呈現出波動增加的趨勢；2014 年往后祁連縣年降水量快速下降。

圖2 1993—2022 年祁連縣降水量年際變化圖

2.2.2 月降水量

1993—2022 年祁連縣年內降水量呈現出單峰型變化特征（見圖3），且峰值高達99.1 mm（7 月），占年降水量的22.8%；谷值只有0.6 mm（12 月），只占年降水量的0.1%。祁連縣年內降水主要出現在4—10月，這段時間的降水量約占全年降水量的97.0%，尤以6—9 月最為集中，占全年降水量的77.8%。

圖3 1993—2022 年祁連縣年內各月降水量變化圖

2.2.3 季降水量

對祁連縣4 個季節(jié)的降水量進行分析，祁連縣春季平均降水量為74.3 mm，占年降水量的17.1%，氣候變化傾向率為9.446 mm/10 a，增加趨勢較為顯著。1993—2002 年祁連縣春季降水量呈現出波動增加的趨勢；2002—2006 年祁連縣春季降水量以直線下降趨勢為主；2006—2017 年祁連縣春季降水量呈現出顯著增加的趨勢，且2017 年的降水量達到最大，為117.0 mm；2017 年往后，祁連縣春季降水量以快速下降趨勢為主。

祁連縣夏季平均降水量為271.0 mm，占年降水量的62.5%，氣候變化傾向率為-0.026 mm/10 a，下降趨勢不顯著；1993—2002 年夏季降水量呈現出波動下降的趨勢；2002—2016 年祁連縣夏季降水量呈現出波動增加趨勢；2016 年往后，祁連縣降水量以小幅度下降趨勢為主，且下降幅度要遠遠低于1993—2002 年。

祁連縣秋季平均降水量為85.0 mm，占年降水量的19.6%，氣候變化傾向率為5.167 mm/10 a，增加趨勢不顯著。1993—2003 年祁連縣秋季降水量以波動增加趨勢為主；2003 年往后，祁連縣秋季降水量呈現出波動下降的趨勢。

祁連縣冬季平均降水量只有3.5 mm，只占年降水量的0.8%，氣候變化傾向率為0.312 mm/10 a，增加趨勢不顯著。1993—2003 年祁連縣冬季降水量呈現出波動下降的趨勢；2003—2018 年冬季降水量呈現出波動增加的趨勢，且2018 年的降水量達到最大，為12.8 mm；2018 年往后，祁連縣冬季降水量呈現出大幅度下降的趨勢。

3 氣候變化對農業(yè)生產的影響

當前，祁連縣農業(yè)生產仍舊沒有擺脫“靠天吃飯”的局面。雖然氣候變暖給農業(yè)生產帶來了一定好處，但更多的則是負面影響。氣候變暖對農業(yè)生產的影響主要表現在2 個方面：1）溫度、水平衡、大氣成分和極端氣候事件變化直接對農作物產量和質量的影響；2）土壤、病蟲害、雜草等的分布和出現頻率變化間接對農作物產量和質量的影響。

3.1 溫度變化對農業(yè)生產的影響

在農作物生長發(fā)育過程中，溫度是重要的氣候因子，直接影響農作物的生長發(fā)育速度，進而影響農作物的生育期。祁連縣年平均氣溫和4 個季節(jié)的平均氣溫均以上升趨勢為主，但增加幅度不同。祁連縣屬于高原地區(qū)，春季和冬季氣溫上升使得當地農作物的物候期發(fā)生改變，具體表現為春季物候期縮短，冬季物候期延長，農作物的整個生長發(fā)育期也隨之延長。與此同時，年內超過10 ℃的熱量資源也會有所增加。1）因有效積溫上升，之前不適宜種植青稞的區(qū)域也能種植青稞，高海拔和高緯度地區(qū)的青稞種植面積將會增加，地理適應性水平有所提升。隨著有效積溫的增加，農作物生長期延長，農作物產量也會進一步提高。積溫變化對作物的影響主要表現在作物布局方面，冬季作物播種期會推遲，而春季作物的播種期則會提前，可對祁連縣多余積溫進行充分利用，積極發(fā)展套復種。2）氣候變化除了影響作物布局外，還對作物播種期產生影響。1993—2022 年祁連縣春季平均氣溫增加趨勢顯著，春季氣溫快速回升，會加快土壤解凍速率，使得物候期提前，作物春播時間也會發(fā)生改變，提前播種青稞等作物，能有效避開病蟲害高發(fā)期，為青稞高產豐收提供了有力保障。另外，溫度上升，會加快土壤微生物分解速率，根生物量積累和分解受到限制，有利于病蟲害幼蟲越冬和雜草生長，使得農藥和除草劑使用量加大，農業(yè)生產中的投資增加，同時面臨著糧食安全生產方面的風險。暖冬天氣的出現會造成倒春寒和極端災害性事件頻繁出現，將會影響農作物生長發(fā)育和農業(yè)增產豐收，尤其是夏糧會出現嚴重減產。

3.2 降水量對農業(yè)生產的影響

1993—2022 年祁連縣降水量整體呈現出增加的趨勢，且30 年間有17 年的降水量低于多年平均值，季節(jié)分布不均，年際分布不平衡。降水分布不平衡，會加大旱澇風險，加大農業(yè)需水量，地下水開采量加劇，使得地下水位下降明顯，水資源呈現出減少趨勢。因缺少大型灌溉設備，當前氣溫上升和蒸發(fā)量加大的情況，會導致有效水分減少，土壤變干，使得干旱災害出現頻率增加。水分虧欠會抑制熱量資源增加所發(fā)揮的作用，造成青稞、油菜等農作物減產。秋季降水增加會對秋收秋種產生影響，使得收獲后的農作物發(fā)霉變質，品質下降。

4 應對策略

1）祁連縣氣象部門需對當地氣候變化加大研究力度，熟練掌握氣候變化規(guī)律，積極調整農作物種植結構，不斷優(yōu)化農作物布局，合理開展農業(yè)生產。同時對當地人影系統(tǒng)不斷進行完善，在有利天氣形勢下合理開發(fā)空中云水資源，以增加地表有效降水。農業(yè)農村部門應指導農戶優(yōu)先選用抗病、抗寒、抗旱等抗逆性強的農作物品種，加強農田水利設施建設，研發(fā)農業(yè)節(jié)水灌溉技術，避免水土流失和農田沙化速度加快。2）做好氣象監(jiān)測，提高天氣預測預報水平。對于當地頻繁出現的氣象災害，需使用科學有效的方法盡快構建農業(yè)氣象災害防御機制和應急保障體系，提升氣象為農服務水平，提升農業(yè)生產過程中應對氣候變化和極端災害性天氣的能力。3）不斷完善氣象為農生產服務機制。祁連縣氣象部門應加大氣象為農服務產品開發(fā)力度，并實現水文、氣象、農林等部門間的信息資源共享，同時結合新媒體和多媒體平臺，不斷拓寬氣象信息發(fā)布渠道和覆蓋面，將其在氣象防災減災中的綜合效益充分發(fā)揮出來。