1991—2022年吉林省氣候變化特征分析及對(duì)農(nóng)業(yè)的影響

李金澤 楊旭 金席宇

摘要 利用吉林氣象局1991—2022年平均氣溫、降水量和日照時(shí)數(shù)資料，選擇常規(guī)統(tǒng)計(jì)和線(xiàn)性趨勢(shì)法，對(duì)氣候變化特征進(jìn)行分析，并探討了其對(duì)農(nóng)業(yè)的影響。結(jié)果表明：1991—2022年吉林省多年平均氣溫為5.7 ℃，整體以上升趨勢(shì)為主，氣候變化傾向率為0.168 ℃/10年，且上升趨勢(shì)較為顯著；除了冬季，其余三季平均氣溫也有不同程度的上升趨勢(shì)，尤以春季增溫趨勢(shì)更為顯著；1991—2022年吉林省多年降水量平均值為626.9 mm，氣候變化傾向率為42.53 mm/10年，且增加趨勢(shì)較為顯著；春、夏、秋、冬四季降水量氣候變化傾向率分別為9.593、11.535、18.159、2.534 mm/10年，均以增加趨勢(shì)為主，同年降水量變化趨勢(shì)保持一致，只是氣候傾向率有一定差異；氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)的影響較大，需引起人們的高度關(guān)注。

關(guān)鍵詞 氣候變化；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；影響；吉林省

中圖分類(lèi)號(hào)：P467 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2023）07–0195-03

近百年來(lái)，全球氣候發(fā)生了很大變化，全球變暖已成為重要的環(huán)境問(wèn)題，因溫室氣體的大量排放，使得冰川和積雪消融，嚴(yán)重威脅著生物的生存環(huán)境，同時(shí)還造成災(zāi)害性天氣頻繁出現(xiàn)。我國(guó)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國(guó)，氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響引起了人們的高度關(guān)注。

吉林省位于中國(guó)東北地區(qū)中部，地處東亞地理中心位置，地勢(shì)從東南到西北逐漸傾斜，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，是國(guó)家重要的糧食生產(chǎn)基地，也是世界黃金玉米帶之一，當(dāng)?shù)貧夂驐l件較為適宜農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。受全球氣候變暖的影響，吉林省增溫明顯，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適應(yīng)性加強(qiáng)，使得農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)規(guī)模不斷擴(kuò)大，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化調(diào)整后，糧食產(chǎn)量大幅度提升[1-5]。因此，對(duì)當(dāng)?shù)貧夂蜃兓卣鬟M(jìn)行分析，并探討其對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，對(duì)于提高該地農(nóng)業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量、保護(hù)資源環(huán)境、改善生態(tài)環(huán)境具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 資料來(lái)源和研究方法

利用吉林氣象局1991—2022年平均氣溫、降水量和日照時(shí)數(shù)資料，選擇常規(guī)統(tǒng)計(jì)和線(xiàn)性趨勢(shì)法對(duì)氣候變化特征進(jìn)行分析。季節(jié)劃分采用常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)：春季3—5、夏季6—8、秋季9—11、冬季12—翌年2月。

2 吉林省氣候的變化特征

2.1 平均氣溫

2.1.1 年際變化 1991—2022年，吉林省多年平均氣溫為5.7 ℃，其中，平均氣溫最大值為6.6 ℃（1998、2007、2019年），最小值只有4.5 ℃（2012年），兩者之間相差2.1℃。近32年來(lái)，吉林省平均氣溫整體以上升趨勢(shì)為主，氣候變化傾向率為0.168 ℃/10年，且上升趨勢(shì)較為顯著[6]。根據(jù)年平均氣溫曲線(xiàn)圖可知（圖1），1991—2007年吉林省平均氣溫以波動(dòng)增加趨勢(shì)為主；2007—2012年平均氣溫呈現(xiàn)出快速下降的趨勢(shì)，且2012年的平均氣溫降至最低；2012年以后，吉林省平均氣溫呈現(xiàn)出快速增加的趨勢(shì)。

2.1.2 四季變化 1991—2022年吉林省春季平均氣溫為7.2 ℃，整體以上升趨勢(shì)為主，氣候變化傾向率為0.375 ℃/10年，且增加趨勢(shì)極顯著；1991—2002年吉林省春季平均氣溫以波動(dòng)上升趨勢(shì)為主；2002—2010年平均氣溫呈現(xiàn)出波動(dòng)下降趨勢(shì)，且2010年春季平均氣溫最小，只有4.3 ℃；2010年以后，吉林省春季平均氣溫呈現(xiàn)出快速增加趨勢(shì)；夏季平均氣溫為21.5 ℃，整體以上升趨勢(shì)為主，氣候變化傾向率為0.168 ℃/10年，增加趨勢(shì)較為明顯；其中，1991—2000、2002—2022年夏季平均氣溫以增加趨勢(shì)為主，其余階段則呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)；秋季平均氣溫為6.5 ℃，氣候變化傾向率為0.254 ℃/10年，上升趨勢(shì)較為顯著；1991—2004和2016—2022年秋季平均氣溫以波動(dòng)上升趨勢(shì)為主；而2004—2016年平均氣溫呈現(xiàn)出波動(dòng)下降的趨勢(shì)；冬季平均氣溫為-12.6 ℃，氣候變化傾向率為-0.209 ℃/10年；1991—2012年冬季平均氣溫呈現(xiàn)出波動(dòng)下降的趨勢(shì)；2012年以后，平均氣溫以快速上升趨勢(shì)為主[7]。

2.2 降水量

2.2.1 年際變化 1991—2022年吉林省多年降水量平均值為626.9 mm，其中，年降水量最大值為823.0 mm（2022年），最小值只有477.6 mm（2011年）。最大值接近最小值的2倍，說(shuō)明吉林省降水量年際變化波動(dòng)幅度較大。近32年來(lái)，吉林省降水量整體以增加趨勢(shì)為主，氣候變化傾向率為42.53 mm/10年，且增加趨勢(shì)較為顯著。結(jié)合曲線(xiàn)圖（圖2）可知，1991—2001年吉林省年降水量以快速下降趨勢(shì)為主；2011年以后降水量呈現(xiàn)明顯的波動(dòng)增加趨勢(shì)。

2.2.2 月際變化 1991—2022年吉林省年內(nèi)降水量整體以單峰型變化特征為主（圖3），其中峰值出現(xiàn)在7月，降水量高達(dá)150.5 mm，谷值出現(xiàn)在1月，降水量只有5.4 mm。1—7月，吉林省降水量呈現(xiàn)出逐月增加的趨勢(shì)，進(jìn)入8月以后，降水量開(kāi)始逐月下降。吉林省年內(nèi)降水量主要出現(xiàn)在5—9月，各月降水量均超過(guò)50 mm，這段時(shí)間的降水量達(dá)到了509.1 mm，占年內(nèi)降水量的81.2%，尤以6—8月最為集中，占年內(nèi)降水量的62.1%。通過(guò)對(duì)吉林省四季降水量進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，春季平均降水量為105.7 mm，占年內(nèi)降水量的16.9%；夏季平均降水量為389.0 mm，占62.1%；秋季平均降水量為110.6 mm，占17.6%；冬季平均降水量只有21.6 mm，占年內(nèi)降水量的3.4%。春、夏、秋、冬四季降水量氣候變化傾向率分別為9.593、11.535、18.159、2.534 mm/10年，均以增加趨勢(shì)為主，同年降水量變化趨勢(shì)保持一致，只是氣候傾向率有一定差異。

3 氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)的影響

3.1 氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)資源的影響

氣候是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本條件，可提供農(nóng)業(yè)生長(zhǎng)發(fā)育所需的光、熱、水、空氣等能量和物質(zhì)資源。從農(nóng)業(yè)角度來(lái)看，氣候?qū)儆跇O為重要的農(nóng)業(yè)自然資源。因空氣中的溫室氣體，如二氧化碳含量的增加，不僅會(huì)引發(fā)溫室效應(yīng)，還會(huì)加劇氣候變暖趨勢(shì)[8]。近32年來(lái)，吉林省平均氣溫以上升趨勢(shì)為主，說(shuō)明氣候變暖現(xiàn)象顯著，會(huì)作用在農(nóng)作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量上。農(nóng)作物在進(jìn)行光合作用的過(guò)程中會(huì)制造有機(jī)物質(zhì)，而二氧化碳則是其重要原料，會(huì)對(duì)太陽(yáng)能量的轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存產(chǎn)生影響，是地球生物圈賴(lài)以生存的基礎(chǔ)。在其他條件一定的情況下，隨著二氧化碳含量的增加，溫度上升將會(huì)抑制二氧化碳的吸收，光合同化強(qiáng)度也會(huì)隨之減弱。

氣候變暖會(huì)對(duì)水循環(huán)產(chǎn)生影響，該過(guò)程也會(huì)作用于氣象災(zāi)害持續(xù)時(shí)間、產(chǎn)生頻率、損失程度和水資源利用率方面。以農(nóng)作物為例，平均氣溫上升1 ℃，對(duì)應(yīng)的農(nóng)業(yè)灌溉用水量增幅可達(dá)6%～10%。而用水量的加大會(huì)改變農(nóng)業(yè)水分，且表現(xiàn)在徑流、供需矛盾和土壤等方面。其中，針對(duì)徑流，隨著吉林省氣候變暖出現(xiàn)，徑流量會(huì)呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)[9]；在供需矛盾上，由于吉林省年內(nèi)降水量時(shí)空分布不均，不同區(qū)域間的組合不匹配，水資源分布與產(chǎn)業(yè)布局不相符，會(huì)加快地區(qū)間水資源供需矛盾。未來(lái)溫度的上升，會(huì)加快水分蒸發(fā)速率，使得干旱災(zāi)害頻繁出現(xiàn)，影響作物正常生長(zhǎng)；對(duì)土壤及其成分的影響表現(xiàn)為氣溫的上升會(huì)加快土壤失墑速率，土壤鹽漬化和荒漠化程度加重，使得農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣象災(zāi)害的抵御能力也有一定程度下降。

3.2 氣候變暖加劇了農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的發(fā)生

由于吉林省氣候變暖現(xiàn)象較為顯著，會(huì)增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不確定因素，再加上氣候變化大，為氣象災(zāi)害的出現(xiàn)提供了有利條件，主要表現(xiàn)在以下3點(diǎn)：（1）吉林省多年降水量以增加趨勢(shì)為主，因年內(nèi)降水分布不均，再加上平均氣溫上升趨勢(shì)顯著，會(huì)加快空氣蒸發(fā)速率，引發(fā)農(nóng)作物水分虧缺，進(jìn)而滋生干旱災(zāi)害；若降水強(qiáng)度較大且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，還會(huì)引發(fā)洪澇災(zāi)害[10]；（2）平均氣溫上升趨勢(shì)顯著，易于出現(xiàn)高溫天氣，進(jìn)而引發(fā)伏旱，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害加大；（3）吉林省春季平均氣溫上升趨勢(shì)顯著，會(huì)導(dǎo)致倒春寒天氣頻繁出現(xiàn)，對(duì)農(nóng)業(yè)的危害程度進(jìn)一步加大；氣溫增加時(shí)或縮短果實(shí)開(kāi)花期，尤其是開(kāi)花、授粉期的果實(shí)，自身對(duì)低溫的抵御能力下降；倒春寒還會(huì)對(duì)果樹(shù)授粉受精產(chǎn)生影響，增加果樹(shù)花朵脫落率，降低果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)[11]。

3.3 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本增加

吉林省平均氣溫升高顯著，會(huì)進(jìn)一步加快土壤內(nèi)有機(jī)質(zhì)微生物分解速率，進(jìn)而對(duì)土壤地力產(chǎn)生影響；若空氣中的二氧化碳濃度含量較高，即使增強(qiáng)光合作用，也會(huì)增加根生物量，進(jìn)而彌補(bǔ)土壤有機(jī)質(zhì)不足的問(wèn)題；若是引發(fā)土壤干旱，則會(huì)影響根生物量的積累和分解速率。通過(guò)增施肥料的方式，可保證農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育的正常開(kāi)展[12]。肥效受外界環(huán)境溫度的影響較大，尤其是在氮肥上表現(xiàn)得最為明顯，外界氣溫上升1 ℃，植物對(duì)速效氮肥的吸收利用釋放量會(huì)增加4%左右，同時(shí)還會(huì)縮短釋放期時(shí)間。為了保證農(nóng)田肥力，需要增加4%左右的施肥量，該過(guò)程會(huì)影響土壤與環(huán)境。隨著溫度的上升，農(nóng)田施肥量也會(huì)相應(yīng)增加。春、夏、秋三季昆蟲(chóng)繁衍代數(shù)增加，再加上氣候變暖的影響，對(duì)幼蟲(chóng)安全越冬較為有利。溫度上升為雜草的生長(zhǎng)發(fā)育提供了有利條件，會(huì)使雜草蔓延和病蟲(chóng)害進(jìn)一步流行；氣候變暖還會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大病蟲(chóng)害的影響范圍，影響糧食產(chǎn)量。為了減輕不利因素對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害，人們會(huì)加大農(nóng)藥和除草劑的使用量，投入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本也會(huì)加大[13]。

3.4 氣候變暖對(duì)糧食作物的影響

近32年來(lái)，吉林省氣溫呈現(xiàn)出顯著的上升趨勢(shì)，尤其是異常高溫的出現(xiàn)，嚴(yán)重危害著糧食作物，主要表現(xiàn)為：（1）熱害出現(xiàn)時(shí)，將阻礙農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)發(fā)育，脅迫作物不能及時(shí)灌溉，使得生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程中斷或停止，縮短成熟期時(shí)間；（2）隨著氣溫的上升，土壤內(nèi)肥料的分解和流失速率均有不同程度的加快，因蒸散量的加大會(huì)抵消掉原有的降水量，故會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物生長(zhǎng)過(guò)程中出現(xiàn)水分脅迫現(xiàn)象；（3）氣溫上升會(huì)加快農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育速度，縮短生育期時(shí)間，增加不飽滿(mǎn)籽粒，提高癟粒率，不利于優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)農(nóng)作物的形成。例如，玉米屬于喜溫性作物，整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育階段對(duì)水分的需求較少，自身的適應(yīng)能力極強(qiáng)，溫度上升時(shí)，對(duì)玉米產(chǎn)量不會(huì)有太大影響；水稻也屬于喜溫性作物，尤其是營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段，氣溫上升可增加作物產(chǎn)量，若幼穗期和分化期的氣溫升高，會(huì)降低作物產(chǎn)量，尤其是異常高溫的出現(xiàn)，對(duì)水稻的危害更加嚴(yán)重[14]。

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Analysis of Climate Change Characteristics and Its Impact on Agriculture in Jilin Province from 1991 to 2022

Li Jin-ze et al（Jilin Climate Center， Changchun， Jilin 130062）

Abstract Used the average temperature， precipitation， and sunshine hours data from Jilin Meteorological Bureau from 1991 to 2022， selected conventional statistics and linear trend methods to analyze the characteristics of climate change， and explored the impact on agriculture. The results showed that the average annual temperature in Jilin from 1991 to 2022 was 5.7 ℃， with an overall upward trend. The climate change trend rate was 0.168 ℃/10 a， and the upward trend was relatively significant. Except for winter， the average temperature of the other three seasons also shows varying degrees of upward trend， especially in spring. The average annual precipitation in Jilin from 1991 to 2022 was 626.9 mm， and the trend rate of climate change was 42.53 mm/10 a， with a significant increase trend; The climate change tendency rates of precipitation in spring， summer， autumn， and winter were 9.593， 11.535， 18.159， and 2.534 mm/10 a， respectively， with an increasing trend. The trend of precipitation change in the same year remains consistent， but there are certain differences in climate tendency rates. The impact of climate change on agriculture was deep， which requires high attention from people.

Key words Climate change; Agricultural production; Impact; Jilin Province