全球变暖对中国东部沿海地区农业的影响研究

□路 捷，郭秀峰

（南京信息工程大学滨江学院，江苏 无锡 214105）

中国东部沿海地区的农业比较特殊，充分的水汽和较高的热量为农业生产提供了适宜的生长条件，但全球变暖带来的气候变化会导致气温升高，出现干旱、洪涝、台风、灾害性降水等极端天气，使农业生产面临巨大的挑战。

国内学者关于全球变暖对中国东部沿海地区农业的影响早有研究，有学者发现，气候变暖是导致水稻热害增多、产量下降的重要原因。包云轩等（2012）利用温度距平、气候倾向率和M-K 检验法研究江苏省不同区域的气候变暖特征，得出1960—2009 年气候变暖明显；从年际变化看，气候偏暖的年份水稻热害较多，产量较低。林娇蓉等（2020）研究发现，气候变化严重影响农业生产潜力。玉米和大豆等农作物对温度的敏感性较低，因此不受全球气候变暖的影响。气候变暖对降水的影响较大，降水量减少，干旱问题长期无法缓解，会导致农作物产量下降。全球气候变暖会加剧厄尔尼诺现象，薛晓萍和史可琳（1997）分析得出厄尔尼诺强年山东省降水显著减少，导致农业减产。可见，气候变暖对农业的影响较为复杂，需进一步研究。

文章以气候变暖为背景，以寒亭区为例，利用气象和农业资料研究中国东部沿海地区近年来的气候和农业生产情况，并综述气候变化对农作物单产的影响，为农业应对气候变化提供依据。

1 对农作物产量的影响

山东省属于温带季风气候，东临黄海和渤海，水资源充足，雨热同期，光热资源丰富，强降水和台风等极端天气频发，局部地区可能发生山洪等次生灾害。极端天气会对山东省不同地区的农作物造成不同程度的影响。

根据山东省潍坊市1990—2019 年的气温资料，利用气候倾向率和累积距平法分析年平均气温。如图1 所示，通过计算得出1990—2019 年的气候倾向率为0.774 ℃/10 a，相关系数为0.797，正相关性较大，相关指数为0.622，线性拟合效果较好。如图2所示，在累积距平图中，可以判断其长期显著的演变趋势及发生突变的大致时间。1990—2005 年平均气温偏低，2005 年是突变年份，2005—2013 年气温变化趋于平缓，2013 年也是突变年份，2013—2019 年平均气温偏高，气候偏暖。山东省的主要农作物是冬小麦等，寒亭区2001—2019 年小麦单产线性倾向率为46.7754，且波动性较大。

图1 1990—2019 年平均气温线性拟合

图2 1990—2019 年平均气温累积距平

将2001—2019 年小麦单产作为因变量，将与气温有关的因子作为自变量，进行线性拟合，得出并分析相关系数。该地区小麦单产与小麦生育期平均气温的相关系数为0.238，正相关系数不大，说明小麦单产与生育期阶段的平均气温有较弱的正相关性。

分析数据可知，冬季极端低温时间长度对农业的影响较大，如图3 所示。将小麦单产与生育期内日最低气温≤0 ℃的天数线性拟合，得出线性倾向率为-12.740 4，对小麦单产的负面影响较大，相关系数为-0.343，负相关性较小；将小麦单产与生育期内日最低气温≤2 ℃的天数线性拟合，得出线性倾向率为-14.927 4，对小麦单产下降程度影响较大，相关系数为-0.618，负相关性较大，说明生育期内日最低气温≤2 ℃的天数增多时，小麦单产下降的可能性较大。小麦单产与生育期内日最低气温进行线性拟合得出线性倾向率为-37.119 1，对小麦单产的负面影响较大，相关系数为-0.183，负相关性比生育期内日最低气温≤2 ℃的天数对小麦单产的负相关性小。对比以上3 个结果得出，小麦单产与生育期内日最低气温≤2 ℃的天数负相关性较大，说明其与小麦单产的下降程度联系更紧密，同时说明2 ℃是值得关注的温度。将小麦单产与生育期内日平均温度≤2 ℃的天数线性拟合得出线性倾向率为4.023 0，相关系数为0.083，两者几乎没有相关性。对比小麦单产与生育期内日最低气温≤2 ℃天数的相关系数易发现，小麦单产与生育期内日最低气温≤2 ℃天数的负相关性较强，说明低于2 ℃日最低气温值的时间长度比低于2 ℃日平均气温值的时间长度对小麦单产的影响更大。综上得出，小麦单产与生育期内日最低气温低于2 ℃的时间长度呈负相关。

图3 生育期内日最低气温≤2 ℃的天数和小麦单产之间的关系

从图3 可以看出，当日低温≤2 ℃的时间大于136 d 时，小麦单产下降较快，例如2001—2002 年小麦生育期内日低温≤2 ℃的时间为176 d，单产降到5 166 kg/hm。

从小麦单产与生育期内前10 d≥0 ℃的积温线性拟合得出，线性倾向率为14.000 0，相关系数为0.381，正相关性较小；将小麦单产与生育期内前两个月≥0 ℃的积温线性拟合得出，线性倾向率为2.064 0，相关系数是0.236，正相关性较小，说明小麦单产与生育期内前10 d 和前两个月≥0 ℃的积温相关性不大，但总体呈正相关性。

表1 和表2 是按相关系数绝对值排序汇总的情况，包括寒亭区4 种主要农作物（小麦、棉花、花生、玉米）的数据。气温不是影响农业单产的唯一因素，所以总体相关性较低，但是从以上分析中可以推论出小麦单产与生育期内积温有一定的正相关，与某极端低温值域（文章利用数据推论出为低于2 ℃）的持续时间有显著的负相关。

表1 寒亭区主要农作物单产和气温因子随年份的变化

表2 气温因子与小麦单产的线性拟合结果信息

2 对极端气候频次的影响

现阶段，全球变暖的加剧导致厄尔尼诺现象频次增多。胡宜昌等（2007）结合观测事实和模拟研究介绍了近几年极端事件取得的进展，指出温室气体、陆面覆盖、土壤湿度对极端气温和极端降水有不同的影响机理，且人类活动对极端事件的影响不可忽视。骆高远（2000）综述了厄尔尼诺对中国旱涝和低温冷害的影响，在厄尔尼诺年，中国灾害性天气范围广、强度大，主要表现为长江中下游地区春末夏初降水偏少、东北地区夏季低温冷害和东部地区冬季偏暖等特征。黄荣辉（1990）认为，厄尔尼诺对中国旱涝分布的影响与当时所处的阶段有关。在厄尔尼诺的发展阶段，该年夏季中国江淮流域和东北地区的降水偏多，可能发生洪涝，黄河流域、华北地区和江南地区的降水偏少，可能发生干旱；在恢复阶段，中国夏季降水情况与发展阶段相反。气候变化与厄尔尼诺和拉尼娜现象有双向互动性，厄尔尼诺事件发生后的次年易出现灾害性天气和极端天气，因此次年的气候条件易对农业生产造成不利影响。

3 影响及对策

全球变暖引起的气候变化可能会带来农业灾害，许多学者研究了农业应对气候变化的对策。

郭进修和李泽椿（2005）认为，要减轻和防御气象灾害的影响，就要做好灾害的预报预警工作，在灾害发生前预测气象灾害发生和发展的可能性，提高气象灾害的预警能力和对天气、气候变化规律的认识。

孙秀美和孙希华（2004）对山东省提出农业结构调整建议，适应经济国际化和入世形势，努力发展外向型农业，因地制宜，加强政府宏观调控能力，缩小东西部差异。

张怀坤（2011）提出全面实施适合全球变暖条件下的农业可持续发展对策：首先，改变农业生产方式，提升农业的可持续发展能力；其次，优化农业经济结构，实现效益最大化，鼓励实施农业生产激励政策，宣传可持续发展理念，重新构建农业发展新模式。全球变暖对中国东部沿海地区农业的影响较为复杂，只有因地制宜，及时监测天气和气候条件，及时调整农业结构方案，才能促进农业可持续发展。

4 结论与展望

研究表明，寒亭区1990—2019 年的气候倾向率为0.774 ℃/10 a，气候变暖显著，2001—2019 年小麦单产波动性较大。寒亭区小麦单产与气象因子中生育期平均气温、生育期内前10 d 和前两个月≥0 ℃的积温等均为正相关，说明气候变暖对小麦单产有一定的积极影响；小麦单产与生育期内日最低气温≤2 ℃和0 ℃的天数等均为负相关，且负面影响较大，说明日极端低温时间越长导致小麦单产减少越多，所以要关注小麦过冬时低温冷害的时间长度。

农业作为第一产业，是国家重点关注的对象。农业产量可能受农业生产技术水平、天气、气候影响，是多个影响因素的共同结果。因此，相关人员要加强对气象灾害的预测和监测能力，提高科技化水平，充分利用当地的农业气候资源，因地制宜，提高农业的可持续发展能力，实现农业高产量、高质量稳定发展。