辽宁省气温和降水变化特征及其对农业的影响分析

2015-10-23 00:43王莹李琳琳王若男等
安徽农学通报 2015年19期
关键词:降水量气温农业

王莹 李琳琳 王若男等

摘 要:根据辽宁省55个观测站点的日平均气温和日降水量(1981-2010年)的观测资料,分析了温度与降水变化特征。结果表明:(1)辽宁省平均气温呈上升趋势,而平均降水呈现阶段性变化特点,即21世纪以前降水呈下降态势,21世纪以后降水呈增加趋势;(2)辽宁省气候变暖对农业影响总体有利,表现为作物适宜生育期延长、作物品种由中晚熟替换早中熟、在水分为非限制因子的农区,作物产量为增加趋势。

关键词:气温;降水量;农业;影响

中图分类号 S162 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2015)19-127-02

辽宁省位于中国东北地区南部,地处欧亚大陆东岸,南濒黄、渤二海,陆地总面积约1.48×107hm2[1]。地处中纬度,属温带大陆性气候,气候资源较丰富,雨量比较稳定,与农作物需水高峰期相一致。种植作物主要有水稻、玉米、高粱、大豆、烟草、蔬菜、水果等,2014年全省粮食生产连续11a获得丰收,粮食产量达到1.753 9×1010kg,位居全国第14位。

联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第4次气候变化评估报告指出,全球气候变暖特征显著,具体表现为:1905年以来全球平均气温上升了0.74℃,最近50a的增温率达到0.13℃/10a[2]。在全球变暖的影响下,气候异常事件频繁发生[3]。气温和降水作为重要的气候指标,对人类生活及农业生产都有非常重要的影响,因此对气温和降水变化特征的研究就显得尤为重要[4]。以往,专家们的研究大多着眼于辽宁省或局部地区的空间尺度,在气候变暖背景下从气候资源变化特征、农业气象灾害演变规律等方面做了大量工作。龚强等[5]分析了辽宁省近50a气候变化特征,表明辽宁省气温升高,极端天气不容忽视。李广霞等[6]研究表明辽宁省气候呈暖干变化趋势,即气温升高、降水减少,尤其以20世纪90年代变化最为明显。然而,系统地研究辽宁地区气温、降水分布特征及其对农业影响的研究却鲜见报道。

鉴于此,本文以辽宁省55个国家及本站的气象数据为研究对象,对辽宁省气温及降水量进行时间变化规律研究,进而阐述气候变化对辽宁省农业生产及分布的影响,以期为辽宁省气候分区研究及农业生产发展提供有利参考。

1 资料与方法

1.1 资料 本文选用辽宁省55个气象台站1981-2010年逐日平均气温和日降水量的观测资料作为研究对象,利用日平均气温和降水量的观测资料获取其年平均气温及降水量。

1.2 方法 气象要素的趋势变化可以用一次线性方程表示[7],即为:

[x=a0+a1t]

式中:[x]为气象要素的拟和值;[a1?10]表示气象要素每10a的变化趋势,即为气候倾向率,单位为:某一要素的单位/10a。

2 结果与分析

2.1 辽宁省气温和降水的时间变化分析 分析1981-2010年辽宁省气温和降水的年际变化,结果见图1。由图1可知,气温的最大值出现在2007年,平均年气温为9.73℃,最小值出现在1985年,平均年气温为7.41℃。从9a滑动平均趋势线可以看出,在分析期内,辽宁省气温呈上升趋势,总体上看,气温上升趋势相对平稳,变化波动较小。其中20世纪80年代以0.073℃/a的倾向率显著增加(P=0.045<0.05);20世纪90年代气温呈增加趋势,增幅为0.057℃/a(P=0.046<0.05);21世纪以后,气温变化相对平稳。由图2可知,降水的最大值出现在2010年,为9 655.90mm,最小值则是1999年的4 779.62mm。从9a滑动平均趋势线可以看出,辽宁省降水的变化有阶段性特点,21世纪以前降水呈下降趋势,减幅为41.98mm/a(P=0.038<0.05);21世纪以后,辽宁省降水以218.07mm/a(P=0.041<0.05)的倾向率增加。

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图1 1981-2010年辽宁省气温年际变化曲线

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图2 1981-2010年辽宁省降水的年际变化曲线

2.2 气候资源变化对农业的影响

2.2.1 生育期的变化 辽宁省年平均气温呈上升趋势,热量资源增加促使作物春季物候期提前而秋季物候期推后,使大田作物播种期提早、收获期推后,从而延长作物适宜生育期。温度升高也加快了春小麦和大豆发育进程。辽宁省水稻适宜生长期延长近8d,草本植物春季展叶期提前2~4d/10a,草本、木本植物秋季枯黄期推后5~7d/10a[8]。

2.2.2 种植布局的变化 气温升高、作物生育期延长使大田作物适宜种植区不断扩大,作物品种则由中晚熟品种替换早中熟品种。辽宁省玉米晚熟品种可种植面积不断北移,并向东西扩展,晚熟品种种植范围增加40.0%,中熟品种种植范围减少49.6%,早熟品种种植范围减少88.2%,热量条件相对不够丰富的辽西山区玉米种植范围也向东、向北扩展[9-11]。

2.2.3 作物产量的变化 大田作物生长季内气温升高、积温增加使作物生长发育速度加快、生物量增加,从而提高单产。然而,如果作物需水量得不到满足,气候变暖反而会限制热量资源的利用。就玉米而言,暖干环境会缩短玉米灌浆时间、降低灌浆速率和千粒重,造成玉米减产[12]。因此,在水源灌溉条件的保障下,气温变暖利于作物提高单产。

2.3 小结 (1)总体来看,辽宁省年平均气温呈上升趋势;而年平均降水则呈现阶段性变化特点,即21世纪以前降水呈下降态势,21世纪以后降水有增加趋势。(2)辽宁省气候总体呈现变暖、变干的趋势,对农业生产总体有利。表现为作物适宜生育期延长,发育进程加快,全生育期缩短;作物品种由中晚熟替换早中熟;在水分为非限制因子的农区,作物产量为增加趋势。(3)辽宁省气候资源变化存在明显的空间差异,对农业的影响有较大的地域性差异,下一步有必要针对农业气候变化及其对农业影响等开展分区研究。

3 气候变暖背景下农业适应对策

3.1 建设节水农业 气候变暖伴随降水减少和气候变干,而气候变干对作物生物量积累和产量形成都有不利影响。通过推广节水农业、改良灌溉方法,可以节约用水和提高水的利用效率,特别是在相对干旱的辽宁西北山区,扩大旱田水浇地面积,提高作物生产用水利用率和利用效率,能够有效防御干旱威胁,减轻干旱影响。

3.2 调整农业结构 水稻生产相对旱田作物受气候变化扰动影响相对小,受辽宁省农业结构和水资源等条件的限制,应尽量避免盲目扩大水稻种植面积,防止因水稻种植面积过度扩大带来的水资源需求增加,从而影响农业水资源的统筹和水资源可持续利用。

3.3 加强设施农业生产 辽宁设施农业空前发展,不但很好地利用了气候资源,而且提高了农民收入。合理利用气候资源,继续扩大设施农业生产面积和种类,促进农民增收。

3.4 培育新品种 气候变暖会增加病虫害的威胁,也会相应加重干旱等自然灾害的危险性,需要大力开展抗旱涝、耐低温、抗病虫害等育种技术的研究,增强农业适应气候变化的能力。

参考文献

[1]李丹,白鑫,张宇,等.辽宁之窗[M].哈尔滨:哈尔滨地图出版社,2010.

[2]IPCC核心撰写组,PACHAURIRK.气候变化2007:综合报告[R].日内瓦:IPCC,2007:28-29.

[3]王翠花,李雄,缪启龙.中国近50年来日最低气温变化特征研究[J].地理科学,2003,23(4):442-448.

[4]刘吉峰,李世杰,丁裕国,等.近几十年我国极端气温变化特征分区方法探讨[J].山地学报,2006,24(3):291-297.

[5]龚强,汪宏宇,张运福,等.辽宁省气候变化及对极端天气气候的影响[J].生态学杂志,2013,32(6):1525-1531.

[6]李广霞,刘雪峰,李军林,等.辽宁省气温与降水变化特征[J].安徽农业科学,2010,38(32):18337-18342.

[7]施能.气象科研与预报中的多元分析方法[M].北京:气象出版社,2002:1-74.

[8]纪瑞鹏,陈鹏师,张玉书,等.气候变化对辽宁农业的影响和减轻自然灾害的对策建议[J].环境保护与循环经济,2009(1):53-54.

[9]赵春雨,王颖,张玉书,等.近50年辽宁省作物生长季气候条件变化对农业生产的影响[J].灾害学,2009,23(6):48-53.

[10]罗新兰,安娟,刘新安,等.东北三省玉米生育热量指标与品种熟型分布研究[J].沈阳农业大学学报,2000,31(4):318-323.

[11]张翠艳.近50年来锦州地区气候变化对生态环境及农业生产的影响[J].安徽农业科学,2008,36(29):12835-12837,12912.

[12]马树庆,王琪,罗新兰.基于分期播种的气候变化对东北地区玉米(Zea mays)生长发育和产量的影响[J].生态学报,2008,28(5):2131-2139. (责编:张宏民)

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