氣候變化對大別山區(qū)農(nóng)業(yè)的影響

武芳　李冰　徐煥

摘 要：利用六安地區(qū)近55年（1961—2015年）的氣象資料和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，分別從氣候變化對農(nóng)業(yè)氣候資源、農(nóng)業(yè)氣象災害以及農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的影響3個方面進行了研究分析。結(jié)果表明：（1）1961—2015年，大別山區(qū)出現(xiàn)了以變暖為主要特征的氣候變化;（2）1955—2001年，大別山地區(qū)旱災的發(fā)生率呈顯著上升趨勢;（3）水稻、小麥和油菜籽的種植面積年際波動大，表明氣候變化對糧油生產(chǎn)的負面影響已經(jīng)顯現(xiàn)。

關鍵詞：大別山區(qū);氣候變化;農(nóng)業(yè)氣象災害

中圖分類號 F327文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2020）12-0151-04

Abstract： This article uses the meteorological data and agricultural production data of the Luan area for the past 55 years （1961-2015），Research and analysis are carried out from three aspects： the impact of climate change on agricultural climate resources， the impact of climate change on agricultural meteorological disasters， and the impact of climate change on agricultural output. The results are as follows： （1） From 1961 to 2015， the climate change in Dabie Mountain was characterized by warming; （2） From 1955 to 2001， the incidence of drought in the Dabie Mountain increased significantly; （3） The inter-annual fluctuation of the planting area of rice， wheat and rapeseed shows that the negative impact of climate change on food production has already appeared.

Key words： Dabie Mountain; Sudden change in climate; Agriculture meteorological disaster

熱量資源是農(nóng)業(yè)氣候資源的重要組成部分，是植物生長發(fā)育的基本條件，直接影響著植物生長的全過程。近年來，氣候變化給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了較大的影響，高低溫變化制約著植物的調(diào)整和布局。研究氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響顯得十分必要，只有掌握了氣候資源的變化規(guī)律，才規(guī)律能保障糧食生產(chǎn)安全[1-3]。熱量資源受年際變化的影響，不同年份熱量資源存在一定的差異，但氣候變暖已成為近年來眾所周知的熱門話題，國內(nèi)外學者們進行了很多的研究[4-5]。IPCC第4次氣候評估報告認為，到21世紀末全球地表溫度平均增加1.1～6.4℃[6]，20世紀全球平均氣溫升高0.3～0.6℃，尤其是20世紀80年代以來，升溫更為明顯[7-8]。

大別山區(qū)位于北亞熱帶邊緣的東亞季風區(qū)，屬于暖溫帶向亞熱帶的過渡帶氣候型，冷暖氣團交匯頻繁，天氣多變，降水年際變化大，常有旱、澇、高溫、雷暴、冰雹等自然災害出現(xiàn)。六安市農(nóng)業(yè)資源豐富，農(nóng)產(chǎn)品比重大，是農(nóng)業(yè)大市，是國家重點商品糧生產(chǎn)基地，盛產(chǎn)110多種名特優(yōu)稀農(nóng)副產(chǎn)品，糧、油、麻、栗、茶、繭、肉、禽、水產(chǎn)等農(nóng)副產(chǎn)品產(chǎn)量居安徽省前列。近年來的氣候變暖氣象是否改變了六安市農(nóng)業(yè)氣候資源的時空分布格局，氣候變化給農(nóng)業(yè)帶來了哪些正面和負面影響，氣象災害頻發(fā)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不穩(wěn)定性增加有沒有必然聯(lián)系，與這些問題的相關研究是非常必要的。

1 資料來源

本研究所用資料包括以下2個部分：（1）1961—2015年的氣象觀測資料，包括氣溫、霜凍、活動積溫、日照、降水等。（2）1964—2015年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括水稻、小麥、油菜籽和茶葉的種植面積及其產(chǎn)量。為了統(tǒng)計分析，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行了標準化處理。

2 氣候變化對農(nóng)業(yè)氣候資源的影響

1961—2015年，六安市出現(xiàn)了以變暖為主要特征的氣候變化，平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫均呈增高趨勢，平均每10年氣溫上升0.2℃以上;1980年代后期開始，平均年高溫日數(shù)顯著增加。1961—2015年，六安市平均年極端低溫呈現(xiàn)明顯的上升的趨勢，平均每10年升高0.8℃;平均年霜凍日數(shù)呈明顯減少的趨勢，平均每10年減少4d。積溫是指1年內(nèi)日平均氣溫≥10℃持續(xù)期間日平均氣溫的總和，即活動溫度總和，它是熱量資源的重要指標，是衡量作物生長發(fā)育過程熱量條件的標尺，也是表征地區(qū)熱量條件的標尺。根據(jù)統(tǒng)計分析，1961—2015年，六安市平均年≥10℃的活動積溫呈現(xiàn)明顯的增加趨勢（圖1），平均每10年增加65.5℃·d，20世紀60—90年代初期總體較常年偏低，90年代之后則以偏高為主。由此可見，溫度升高使六安市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的熱量條件得到了明顯的改善。

1961—2015年，六安市平均年日照時數(shù)呈現(xiàn)明顯的減少趨勢，平均每10年減少68.9h;20世紀60和70年代較常年總體偏多;20世紀80年代以后則以常年值為中心的年際振蕩變化為主。全市各縣區(qū)日照時數(shù)均呈下降的趨勢，其中下降趨勢最大的是霍山和六安市區(qū)。

3 氣候變化對農(nóng)業(yè)氣象災害的影響

旱澇是安徽省自然災害中范圍最廣、危害最大的災害性天氣。由于地理位置和氣候條件的差異，安徽省各地旱澇災害發(fā)生規(guī)律具有不同的特征。唐寶琪等利用Z指數(shù)對近安徽省氣候和旱澇的時空變化特征進行分析。結(jié)果表明安徽省1961—2013年旱澇事件整體上表現(xiàn)為下降趨勢，存在“澇-旱-澇”的循環(huán)交替過程，且年代際變化比較明顯，干旱主要發(fā)生在皖西大別山北麓地區(qū)，而洪澇主要發(fā)生在淮河一帶和長江水系下游區(qū)[9]。

1961—2015年，六安市平均年干旱日數(shù)無顯著的線性變化趨勢，但年際變化明顯;排名前3位的高值年分別是1978、1966和2001年;排名后3位的低值年分別是2015、2003和1989年，其中2015年較常年偏少43d（圖2）。

進一步統(tǒng)計六安市旱澇災害資料，發(fā)現(xiàn)1955—2001年六安市旱災發(fā)生率呈顯著上升的趨勢，尤其在20世紀90年代末以來旱災頻發(fā);澇災相對穩(wěn)定，無顯著的線性變化趨勢，澇災高發(fā)期在20世紀80年代末至90年代初。

冷凍災害呈現(xiàn)減少趨勢。低溫冷凍災害主要是因為來自極地的強冷空氣及寒潮侵入造成的連續(xù)多日氣溫下降，使作物因環(huán)境溫度過低而受到損傷以致減產(chǎn)的農(nóng)業(yè)氣象災害。低溫冷凍災害包括低溫連陰雨、低溫冷害、霜凍和寒潮等。

1961—2015年，六安市平均年霜凍日數(shù)呈現(xiàn)明顯減少趨勢，平均每10年減少4d;20世紀60—80年代總體較常年偏多，近10年主要表現(xiàn)為常年值附近的年際振蕩變化;2015年平均霜凍日數(shù)為34d，較常年偏少12d。從全市來看，各縣區(qū)霜凍日數(shù)都呈現(xiàn)出一致的減少趨勢。

1961—2015年，六安市年極端低溫呈現(xiàn)明顯上升趨勢，平均每10年上升0.8℃;2015年極端低溫-11.3℃，較常年偏高1.2℃。

高溫熱害總體呈加劇趨勢。高溫熱害是影響六安市水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要農(nóng)業(yè)氣象災害之一，尤其是近年來在全球氣候變化的背景下，高溫發(fā)生頻率和強度均有所增加，對水稻揚花期生產(chǎn)的危害呈加重趨勢。

1961—2015年，六安市平均年高溫日數(shù)無顯著的線性變化趨勢;但是從不同年代上來看，20世紀60—80年代中期的高溫日數(shù)顯著減少，進入21世紀后高溫日數(shù)開始顯著增加;2015年平均高溫日數(shù)11d，較常年偏少5d。

1961—2015年，六安市年極端高溫無顯著的線性變化趨勢;但從不同年代上來看，20世紀60年代至80年代中期的極端高溫持續(xù)下降，20世紀80年代后期極端高溫開始顯著上升;2015年極端高溫37.9℃，較常年偏低0.6℃，為2008年以來的最低值。

4 氣候變化對農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的影響

1970年代末至2010年代，六安市稻谷種植面積呈下降趨勢，其中1990年代下降最為顯著，受近年來全球變暖的影響，自2000年代初開始稻谷種植面積緩慢上升。小麥種植面積自1990年代至21世紀初持續(xù)下降，但2001年以來小麥種植面積逐漸增加。油菜的種植面積存在顯著的年代際變化特征，1999年以前呈顯著增加趨勢，其后呈顯著的減少趨勢。茶葉的種植面積顯著增加，其中茶葉每10年增加2933.33hm2，2007年以來上升趨勢更為顯著（圖3）?？傮w而言，除油菜籽外，2000年后其他作物的種植面積均呈增加趨勢，油菜籽種植收益低、機械化程度低等因素也在不同程度影響了農(nóng)戶種植油菜的積極性。

氣候條件對農(nóng)作物產(chǎn)量具有顯著影響。1977年以來，六安市糧食總產(chǎn)量、水稻、小麥單產(chǎn)均呈現(xiàn)明顯的上升趨勢。農(nóng)作物對氣候變化最直接的響應主要體現(xiàn)的產(chǎn)量變化上。因此，將產(chǎn)量分解為趨勢產(chǎn)量和氣象產(chǎn)量2個部分，趨勢產(chǎn)量是指技術(shù)和政策發(fā)展而帶來的增產(chǎn)效應。氣象產(chǎn)量則表示有氣候條件造成產(chǎn)量的年際波動?？傮w來看，1977以來，無論是全市稻谷單產(chǎn)還是小麥、油菜籽和茶葉的氣象產(chǎn)量均無明顯的趨勢變化，但由氣候條件造成產(chǎn)量的年際波動（氣象產(chǎn)量）20世紀90年代以來不斷增大，尤其是1990—2010年代氣象產(chǎn)量多為負值，表明氣候變化對農(nóng)作物生產(chǎn)的負面影響已經(jīng)顯現(xiàn)。氣候變化導致暴雨洪澇、旱災和風雹等極端氣候事件增加，嚴重影響六安市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性。1955—2001年間有15年大澇、11年大旱，2013年的高溫熱浪等均導致嚴重減產(chǎn)。

從主要糧食作物的小麥單產(chǎn)來看，20世紀70年代末至80年代初波動較大，且以正值為主，表明總體氣候條件對小麥生長有利，20世紀80年代末到00年代初以負值為主，表明氣候?qū)π←溕L不利，在最近幾年氣象產(chǎn)量持續(xù)上升，表明氣候?qū)π←溕a(chǎn)有正面影響。對水稻而言，20世紀70年代末至90年代初，水稻的氣象產(chǎn)量波動大，且以負值為主，表明氣候?qū)λ旧a(chǎn)不利，20世紀90年代末以正值為主，說明氣候?qū)λ旧L有利，20世紀90年代末到00年代初氣象產(chǎn)量持續(xù)下降，以負值為主，表明氣候不利于水稻生產(chǎn)，最近10年均為正值，說明近10年氣候變化對水稻生產(chǎn)的正面影響已經(jīng)顯現(xiàn)。

5 結(jié)論

本研究利用六安市近60年氣象觀測資料和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，統(tǒng)計分析了大別山區(qū)氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，結(jié)果表明，氣候變化對糧食生產(chǎn)影響顯著。氣候變化導致暴雨洪澇、高溫、旱災和風雹等極端氣候事件增加，嚴重影響大別山區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性。主要結(jié)論如下：

（1）1961—2015年，大別山區(qū)出現(xiàn)了以變暖為主要特征的氣候變化，平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫均呈增高趨勢，平均每10年氣溫上升0.2℃以上，1980年代后期開始，平均年高溫日數(shù)顯著增加;年極端低溫呈現(xiàn)明顯的上升趨勢;平均年霜凍日數(shù)呈明顯減少趨勢;平均年≥10℃的活動積溫呈現(xiàn)明顯增加趨勢;平均年日照時數(shù)呈現(xiàn)明顯減少趨勢。

（2）1955—2001年，大別山地區(qū)旱災發(fā)生率呈顯著上升趨勢，尤其是20世紀90年代末以來旱災頻發(fā)，澇災相對穩(wěn)定，無顯著的線性變化趨勢，澇災高發(fā)期于20世紀80年代末至90年代初存在“澇-旱-澇”的循環(huán)交替過程，且年代際變化比較明顯，干旱主要發(fā)生在沿淮地區(qū)，而洪澇主要發(fā)生在大別山區(qū)北麓;冷凍災害呈減少趨勢;高溫熱害總體呈加劇趨勢。

（3）水稻、小麥和油菜籽種植面積年際波動大，總體呈穩(wěn)定或減少趨勢，茶葉種植面積呈顯著增加趨勢，氣候條件對農(nóng)作物產(chǎn)量具有顯著影響。1977年以來，大別山區(qū)糧食總產(chǎn)量、水稻、小麥單產(chǎn)均呈現(xiàn)明顯的上升趨勢，但無論是稻谷單產(chǎn)還是小麥、油菜籽和茶葉的氣象產(chǎn)量均無明顯的趨勢變化。由氣候條件造成產(chǎn)量的年際波動（氣象產(chǎn)量）自20世紀90年代以來不斷增大，尤其是1990—2010年代氣象產(chǎn)量多為負值，表明氣候變化對農(nóng)作物生產(chǎn)的負面影響已經(jīng)顯現(xiàn)。

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（責編：張宏民）