气候变化对玉米种植区域的影响浅析

孟亚轩 巴永梅 孙颖琦 袁进成

摘 要：玉米是我国主要粮食作物，在我国农业生产中占据非常大的比重，探究其种植区域在气候变化背景下的变化特征对玉米农业生产适应气候变化并进行科学布局具有重要意义。基于此，本文在资料分析与经验总结的基础上对气候变化背景下玉米种植区域的变化特征进行了分析。

关键词：气候变化;玉米;种植区域;气候适应性

中图分类号：S513

文献标识码：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20201115037

收稿日期：2020-10-11

基金项目：河北省科技厅重点研发项目（项目编号：1922642D）

作者简介：孟亚轩（1997-），男，硕士在读。研究方向：园艺;通讯作者袁进成。

引言

气候是影响农业种植、生产的重要因素[1]。明确气候对作物的影响，依据气候变化划分作物种植区域已成为人们研究的重要课题。玉米是我国重要的粮食作物，在农业生产中占有重要地位，其种植面积仅次于水稻和小麦[2]。相关研究表明玉米种植区域随着气候的变化而变化[3]。随着人口数量逐渐增多，玉米的需求量也越来越大，又因为玉米种植区域内的气候适应性直接关系到玉米的产量。因此在当今气候变化的大背景下，明确气候变化对玉米种植区域产生的影响至关重要。

现有关于气候变化对玉米的影响研究，由于数据的限制，主要集中在气候变化对玉米产量的影响，没有考虑其种植区域也发生了相应的变化[4，5]。研究方法上，现有研究无论是极点对称模态分解还是集对分析方法亦或是动态模拟模型、最大熵模型，在数据获取上都存在着限制[6]，地区间的熟制划分、极端气象条件[7]等影响玉米种植的重要因素均在上述研究方法中难以体现。这些研究仅从单一方面去解释气候变化对玉米种植区域的影响，没有系统考虑气候变化影响机制的其它因素。

1 玉米种植区域分析及假设提出

相关研究表明，温度、水分、土壤结构、气象灾害、养分等均是影响玉米生长的重要条件，其中温度、降水、日照等气候因子占据主导地位[8]，所以在玉米生长过程中关于种植区域内气候条件的研究成为确保玉米高产、稳产的必要环节。

近几年，我国气候逐渐变化，热量分布不均匀等问题逐渐凸显出来[9]，导致各地玉米种植区域也发生了较大变化。李祎君[10]发现，东北地区出现了初霜日后延，作物生育期增长，日积温上升的趋势，不同熟制类型的玉米界线也出现了北移的趋势;崔金虎[11]从更长的时间维度上发现春玉米的适宜区在逐年增长，与之对比鲜明的是不适宜区的面积在逐年减少，而次适宜区基本保持不变，夏玉米则呈现了与之相反的变化趋势，适宜区基本保持不变、次适宜区逐年增多、不适宜区整体下降。由此可提出如下假设：温度、光照等各气候因子在一定范围内周期性的波动，导致玉米生长对气候条件产生了空间响应。

2 气候变化对玉米产量的影响机制探究

气候变化导致光、热等农业气候资源发生了质和量的时空响应，使得玉米的生产也发生了相应变化[12]。然而，各气候因子对玉米种植的贡献程度却不尽相同。王柳[13]等通过贝尔产量模式思路发现平均温度、日较差、辐射、降雨4因子中，在不同区域产生的效果也不相同，其中平均温度是影响产量的主导因子，相应的影响区域也是最大的，其次是日较差，而辐射和降水则比例相当;周广胜[14]等发现影响春、夏玉米潜在种植分布的主导气候因子虽在种类上一致，但各自影响程度在玉米种类上差异非常明显;左晓晴[15]通过建立最大熵模型的方法发现，玉米种植区域内平均温度、日较差、辐射和降水量等气候因子对不同区域中玉米产量的影响各不相同，其中玉米产量对生育期平均温度上升1℃的响应最大。由此发现，在一定范围内水热是影响玉米生长的主导因子，但超出这个范围会对玉米生长产生一定的副作用。辐射、降水量、日较差等气候因子也是影响玉米种植的重要因素。

上述结论，不论是通过贝尔产量模式思路还是利用最大熵模型所得到的气候因子对玉米种植结构的影响，均存在着方法本身的缺陷：作物的分布是由多种原因决定的，虽然气候条件是其主导因素，但作物熟制、生产力的发展、种植制度等客观因素同样不能忽视，也在一定程度上对作物分布产生了影响[16];利用建立模型所得到的结果只能基本反映气候变化对玉米种植的影响，还需通过实地考察等方法获得更为精准的玉米种植地理数据，才能提高结果的准确性。

3 目前气候变化对玉米种植区划的影响

因气候变化的地域性，现有文献几乎都是建立在特定时间段的某一区域内进行研究，具有一定的局限性，无法直观地把握玉米种植的分布情况与变化规律。因此，需从全国层面出发，基于当前玉米气候区划来得到更全面具体的种植区域划分，以期窺探在当前气候变化背景下玉米种植区域的变化趋势。从现有研究中，可大致总结出我国玉米种植区域具体分布情况：最适宜区主要是地处中温带、寒带的陕西、吉林等省份，这些地区热量充足、湿度适宜，是我国玉米种植生产的最主要地区。适宜区主要是云南、黑龙江等省份，在一定程度上是我国粮食重点种植区域，由于地处暖温带，温湿度等条件均可满足玉米正常的生长发育，受生产力的影响，其灌溉设施也相对完善，因此这些省份也可使玉米的产量与质量得到保证[17];次适宜区主要分布在浙江、新疆、蒙古等地，受地理条件的影响，这些地区具有光照较长、气候干燥、昼夜温差大等特点，不太适宜玉米生育及产量形成;而不适宜区则是受地势影响严重的青藏高原等地，常年干燥、温差极大、水利极不完善等因素使得玉米在这些地区难以种植[18]。

气候的变化会导致玉米的种植区域发生相应改变，使得区域划分并不是一成不变的。陈瑞佶[19]等发现在气候变化的大背景下玉米品种界限明显出现了北移东扩的情况，玉米的种植区域在高纬度、高海拔地区也有所扩大;牛方鹏[20]等也指出受气候变暖的影响，河南、山东等最适宜玉米生长的区域，有向次适宜区转变的趋势，内蒙古西部等地区也从不适宜区域开始逐渐转变为次适宜区域。

综上所述，在玉米种植过程中，存在各种因素能够影响玉米的种植区域，种植区的气候环境因素是主要的影响因子。我国幅员辽阔，各地玉米的种植制度不尽相同、各地气候变化存在一定的地域性和周期性，玉米的气候适应性也随着其种植区域变化而变化，极端气候条件、人为因素等的不可控性，对研究气候变化对我国玉米种植区域的影响提出了难题。

4 前景与展望

玉米相较于水稻、高粱等传统粮食作物，具有抗寒性强、耐旱、耐瘠薄等特点，拥有极好的环境适应性。玉米作为我国高产的粮食作物，广泛应用于畜牧、养殖等第一产业，在我国粮食安全保障战略中占据重要地位[21]。但是气候变暖引起农业气候资源的数量及配置变化，将改变玉米的生长发育、生产潜力、种植布局等，最终影响到我国的粮食安全，且我国玉米的需求量并不会因为全球变暖的气候影响而降低，相反随着人口的增加，玉米的需求会越来越多。现有的玉米区划是由各地长期的气候条件差异而划分的，在气候改变的情形下，玉米的种植区域划分也会渐渐改变，随着经济和技术设施的完善，玉米的种植区域将会越来越广。要将最适宜区的玉米产量和质量进一步提升，应在努力适应自然气候的前提下，人为调节气候，促进玉米生长。做好台风、洪涝等灾害的预警机制，提升预防和抗灾能力，也是使玉米生长环境安全的一些方面。

农业生产越发展，与气候关系越密切，研究两者之间的关系及作用机制是遵循气候条件变化保证玉米产量的重要环节。现阶段气候变化对玉米种植区域影响的相关研究，主要集中在小范围内单一因素的影响，受数据获取的限制难以从全局上把握。这就为以后的研究指明了思路：通过实地考察等方法获得更为精准的玉米种植地理数据，结合当地的熟制制度做出更为准确地实验研究，通过地区间的相关性、气候的相似性对研究进行归纳总结，掌握其变化规律。以期加深对气候变化背景下中国玉米生产能力时空变化特征的认知，更好地应对气候变化带来的机遇和挑战。

参考文献

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（责任编辑 周康）