株洲氣候變化特征及其對糧油生產(chǎn)的影響

吳萍 曾欣 陳蕾等

摘要 利用株洲區(qū)域內(nèi)1961～2014年的基本氣象資料，從研究株洲氣候變化特征入手，結(jié)合區(qū)域內(nèi)主要糧油作物的生產(chǎn)情況，對區(qū)域內(nèi)的氣候變化特征及其對糧油作物生產(chǎn)的影響進行了較深入的分析。結(jié)果表明，進入20世紀90年代以來，株洲氣溫呈明顯的上升趨勢，高溫日數(shù)增加明顯，極端氣溫兩極化，降水分布不均，洪澇與干旱頻次增加，春季連陰雨和“寒露風”天氣雖然隨著氣溫的上升有所減少，但時有發(fā)生。株洲氣候變化對株洲區(qū)域的農(nóng)作物造成了一定的影響，特別是水稻與油菜等主要農(nóng)作物影響更加明顯。

關(guān)鍵詞 氣候變化；糧油生產(chǎn)；影響

中圖分類號 S162 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）20-227-03

全球氣候變化正在深刻影響著人類生存和發(fā)展，氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響關(guān)系到全球糧食安全，已成為全球氣候變化研究中的主要內(nèi)容之一[1] 。近年來的研究表明，氣候變化對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的潛在影響主要表現(xiàn)為我國未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不穩(wěn)定性增加、產(chǎn)量波動大、種植熟制變化大等[1-2]。20 世紀90 年代以來，全球氣候持續(xù)偏暖，株洲氣溫與全球氣溫變化趨勢保持一致，呈波動上升趨勢。株洲市位于湖南東部、羅宵山脈西麓，南嶺山脈與江漢平原的傾斜的地段上，介于26°03′05″～28°01′07″N、112°57′30″～114°07′15″E，屬于典型的亞熱帶季風性濕潤氣候，四季分明，日照充足，無霜期長，達286 d，年平均氣溫16～18 ℃，年平均降雨量1 400～1 700 mm，適宜多種農(nóng)作物生長，是湖南有名的糧食產(chǎn)區(qū)和國家重要的商品糧基地。同時株洲境內(nèi)多年來各種自然災(zāi)害頻繁出現(xiàn)，各種氣象災(zāi)害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了嚴重的影響。筆者試圖通過對近54年氣候變化特征進行分析，確定其對株洲主要農(nóng)作物糧油生產(chǎn)的利弊影響，進而從防災(zāi)學角度提出相應(yīng)的防御對策，以期為當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供合理建議。

1 資料與方法

資料采用株洲區(qū)域內(nèi)1961～2014年的氣溫、降水等資料，春、夏、秋、冬季分別為3～5月、6～8月、9～11月、12月～次年2月。在計算氣溫和降水變化傾向率a時，采用線性回歸方法；分析降水時，采用方差分析周期法。

2 株洲氣候變化特征分析

2.1 氣溫變化特征

2.1.1 年平均氣溫、年平均最高氣溫、年平均最低氣溫的年代際變化。

從株洲1961～2014 年年平均氣溫、年平均最高氣溫、年平均最低氣溫變化（圖1）來看，株洲氣溫年際變化具有階段性變化特征，在一定長度的時間內(nèi)，冷暖特征具有一定的穩(wěn)定性；20世紀60年代氣溫呈較低狀態(tài)，70 年代氣溫開始呈上升趨勢，80 年代略降，進入90 年代，株洲氣溫呈明顯上升趨勢；對年平均氣溫、年平均最高氣溫與年平均最低氣溫進行擬合，得到擬合方程分別為Y=0.016 1x-14.207（r2=0.253 2）、Y=0.015 8x-8.843 7（r2=0.382 9）、Y=0 .021 6x-28.554（r2=0.741 8），

可見株洲的平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫均呈明顯的上升趨勢，與全球氣候持續(xù)偏暖保持一致。

2.1.2 季平均氣溫的年代際變化。從表1可看出，20世紀90年代以前，四季平均氣溫距平呈負距平（除60年代春秋季為正距平），上升不明顯，90年代以后，呈明顯上升，90年代冬季升溫率為1.0 ℃/10a，春季升溫率為0.4 ℃/10a，夏季降溫率為0.3 ℃/10a，秋季持平，90年代起暖冬現(xiàn)象明顯，冬季氣溫升高對氣候變暖的貢獻最大；進入21世紀以來，各季的平均氣溫持續(xù)上升（冬季除外），變暖趨勢更加明顯，2001～2014年平均氣溫增溫達1.1 ℃，與前10年情況相比，春季氣溫上升0.9 ℃，夏季上升0.6 ℃，秋季上升1.0 ℃；從株洲四季氣溫增溫變率來看，秋季>春季>夏季>冬季，即對于氣候變暖的貢獻率秋季最大，其次是春季、夏季。

2.1.3 夏季極端高溫≥35 ℃天數(shù)變化。

統(tǒng)計日最高氣溫≥35.0 ℃的高溫天數(shù)（表2）和階段極端最高氣溫的變化情況發(fā)現(xiàn)，株洲20世紀60年代高溫日數(shù)相對較多，年平均天數(shù)達40 d，70～80年代高溫日數(shù)相對穩(wěn)定，有33～35 d，90年代高溫天數(shù)相對少一些，年平均高溫日數(shù)僅30 d，到2000年以后，高溫日數(shù)迅速增長，達42 d。可見近14年夏季高溫天氣出現(xiàn)頻率明顯增加， 同時從不同時段的極端最高氣溫隨時間的推移情況來分析，2000年以前無明顯增長變化趨勢，但進入2000年以后，出現(xiàn)了41.6 ℃的極值。

2.1.4 冬季極端低溫≤0 ℃天數(shù)變化。

統(tǒng)計日最低氣溫≤0 ℃的低溫天數(shù)（表3）發(fā)現(xiàn)，1961～2014年株洲低溫天氣的日數(shù)呈明顯遞減趨勢， 從20世紀80年代減少明顯，90年代以來減少尤為顯著，可見90年代以來冬天更加溫暖。然而， 不同時段的極端最低氣溫與平均氣溫及低溫日數(shù)并不一一對應(yīng)。如2008年冬天，出現(xiàn)了長時間的低溫冰凍天數(shù)，低溫日數(shù)達28 d，極端最低氣溫-6.9 ℃，冬季平均氣溫卻有8.4 ℃，說明在平均氣溫偏高的冬季仍有可能出現(xiàn)明顯的低溫凍害天氣。

2.1.5 低溫陰雨天氣變化情況。

春季低溫陰雨會導致春播作物爛種、爛秧、死苗， 果樹落花落果等，危害較大。根據(jù)適宜水稻生長的最低氣象條件，規(guī)定日降水量R≥0.1 mm、日照時數(shù)S≤2 h、在3月日平均氣溫T≤12 ℃、4月T≤14 ℃作為一個陰雨低溫日，按連續(xù)≥7 d為一次低溫陰雨過程；連陰雨天氣7～9 d定義為輕度連陰雨， 10 d或以上定義為中度或重度連陰雨[3]。按此標準統(tǒng)計1961 ～ 2014 年3月和4月的低溫陰雨天氣出現(xiàn)情況，結(jié)果表明（表4）， 低溫陰雨出現(xiàn)次數(shù)20世紀70與90年代較多，其次60年代，80年代出現(xiàn)次數(shù)較少，進入2000年以后次數(shù)就更少了。中度以上的連陰雨天氣2000年以前變化規(guī)律不明顯，但2000年以后呈急劇減少的趨勢。株洲連陰雨天氣變化情況與春季溫度變化比較一致。

3.2.3 氣溫上升致使農(nóng)作物病蟲害加重。

一些研究表明，除了極少數(shù)害蟲對高溫天氣較為敏感之外， 絕大多數(shù)害蟲耐高溫能力較強， 夏季高溫對其影響不大[7-8]。株洲年平均氣溫上升必然會造成害蟲的發(fā)育速度加快， 繁殖代數(shù)增加， 冬季氣溫偏高又利于病蟲越冬，從而使病蟲害發(fā)生、流行的幾率增大[7]，噴施的農(nóng)藥量增加，不但提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本，且造成農(nóng)藥殘留污染，破壞生態(tài)環(huán)境。

3.2.4 各種氣象災(zāi)害致使株洲糧油產(chǎn)量減少。

株洲是雙季稻米與雜交水稻糧食生產(chǎn)基地，同時株洲也是一個災(zāi)害性天氣較多的地方，特別是降水時空分布不均，汛期極易誘發(fā)暴雨洪澇、山洪暴發(fā)等，糧油作物產(chǎn)量與年均降水量之間雖沒有明顯的相關(guān)性，但暴雨洪澇對糧油作物的生長構(gòu)成嚴重的威脅，有時甚至是毀滅性的損失，另外春季連陰雨與秋季“寒露風”天氣正值水稻及農(nóng)作物關(guān)鍵生長期階段，這種災(zāi)害性天氣的出現(xiàn)對株洲糧食生產(chǎn)的影響也很巨大。如歷史上洪澇明顯的年份1965、1973、1982、1994、1995年造成早稻大面積減產(chǎn)；嚴重春季連陰雨年份有1977、1981、1983、1984、1991、2000年，春季連陰雨對株洲早稻播種育秧及油菜壯籽均有較大的影響?！昂讹L”天氣影響株洲晚稻的抽穗揚花， 造成不實粒數(shù)增加、產(chǎn)量下降。由此可見，氣候變化對水稻產(chǎn)量的影響主要是極端氣候事件造成的，平均氣候狀況的變化影響較小。

3.2.5 干旱對糧油作物產(chǎn)量的影響。

干旱也是株洲常見的氣象災(zāi)害，對株洲水稻及農(nóng)作物影響較大，造成減產(chǎn)，影響品質(zhì)。但據(jù)統(tǒng)計株洲歷史上多次干旱對株洲糧油作物的影響小于洪澇的影響，特別是對株洲油菜生長與產(chǎn)量有利。如2003年株洲市干旱比較明顯，但油菜卻出現(xiàn)了罕見的豐產(chǎn)，增產(chǎn)率達80%～100%。這與株洲的地理位置、地形地貌特點有關(guān)，與株洲農(nóng)田小型水利建設(shè)有關(guān)，株洲農(nóng)田小型水利建設(shè)比其他地區(qū)條件好，排全省第一或第二的水平。

4 結(jié)論

（1）近54年來株洲氣溫呈上升趨勢，20 世紀90 年代以來尤為明顯；季、年平均氣溫的波動幅度有增大趨勢，異常冷暖事件增多。

（2）株洲年降水量與各時段的降水量變化呈波動性，線性變化趨勢不明顯。從年代際來看，20世紀90年代以前，降水量總體略偏少，90年代株洲降水呈增多趨勢，進入21世紀以來，降水量又呈略減少趨勢。株洲暴雨日數(shù)的變化呈增多的趨勢。

（3）近54年株洲各種氣象災(zāi)害頻發(fā)，特別是21世紀以來，多種氣象災(zāi)害事件發(fā)生呈現(xiàn)極端性。

（4）株洲氣候變化對株洲糧食與油料生產(chǎn)均有較大的影響，主要表現(xiàn)在隨著氣溫上升，糧油種植制度的適應(yīng)性調(diào)整；氣溫上升、高溫日數(shù)增多引發(fā)農(nóng)作物病蟲害增加均可以造成糧油作物的減產(chǎn)；各種氣象災(zāi)害也影響株洲糧油作物的產(chǎn)量，特別是株洲主要氣象災(zāi)害洪澇對糧油生產(chǎn)的影響最大；干旱對株洲糧油作物的減產(chǎn)并不明顯，相反，一定程度的干旱對株洲油菜生產(chǎn)非常有利。

參考文獻

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