茂名氣候及其生產(chǎn)力變化與糧食產(chǎn)量關(guān)系研究

武君 于晉秋 黃冬至

（廣東省茂名市氣象局，茂名 525000）

0 引言

近年來有關(guān)氣候變化對中國農(nóng)業(yè)影響的研究受到學(xué)術(shù)界越來越廣泛的關(guān)注，研究的結(jié)論并不一致。一方面，一些研究[1-2]表明，氣候變暖使中國大部分地區(qū)熱量資源增多，使得作物單產(chǎn)有所增加；另一方面，也有研究[3]表明，氣候變暖后土壤微生物分解有機(jī)質(zhì)速度加快, 這樣在相同的農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)條件下必然會(huì)造農(nóng)作物生育期縮短和農(nóng)田地力下降，使農(nóng)作物產(chǎn)量下降，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)減產(chǎn)減收。目前還沒有對茂名氣候生產(chǎn)力狀況及其與農(nóng)作物產(chǎn)量關(guān)系方面的研究，預(yù)計(jì)本文的研究成果對茂名農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)應(yīng)對氣候變化將起到促進(jìn)作用。

1 資料和方法

采用茂名山閣國家氣象觀測站1960—2010年的逐月平均氣溫、降水量以及日照時(shí)數(shù)等資料進(jìn)行氣候以及氣候生產(chǎn)力的變化趨勢分析；采用茂名統(tǒng)計(jì)局年鑒確定糧食產(chǎn)量以及耕地面積等數(shù)據(jù)。

計(jì)算氣候生產(chǎn)力的方法很多，常用的計(jì)算模型有Miami模型、Memorial模型、Chikugo模型、筑后數(shù)學(xué)模型等[4-6]。本文選用了Thornthwaite Memoria氣候生產(chǎn)力模型，該模型是根據(jù)世界各地植物生物產(chǎn)量與年平均氣溫、年降水量之間的關(guān)系，用實(shí)際蒸發(fā)散量估算氣候生產(chǎn)力，具體公式參見文獻(xiàn)[7-8]。

2 結(jié)果

2.1 茂名氣候變化趨勢

圖1 茂名氣候變化趨勢（a）年平均氣溫，（b）年降雨量，（c）年日照時(shí)數(shù)Fig. 1 The trends of climatic factors in Maoming(a) annual average temperature, (b) annual precipitation,(c) annual sunshine hours

從茂名山閣氣象站1960—2010年的年平均氣溫變化趨勢（圖1a）來看，茂名年平均氣溫以0.12 ℃/10 a的速度遞增，1995年以后變化幅度明顯增大；年降雨量變化（圖1b）與氣溫變化趨勢大致相同，以65.985 mm/10 a的速度遞增；年日照時(shí)數(shù)（圖1c）與年平均氣溫、年降雨量的變化趨勢相反，呈減少趨勢，遞減率為45.433 h/ 10a。

分析茂名各氣候因子年代際變化趨勢，發(fā)現(xiàn)20世紀(jì)80年代前年平均氣溫為負(fù)距平，90年代后為正距平；年降雨量20世紀(jì)60、80年代為負(fù)距平，70年代正常，90年代和21世紀(jì)00年代為正距平；年日照時(shí)數(shù)20世紀(jì)70—80年代為正距平，90年代后為負(fù)距平。

2.2 茂名氣候生產(chǎn)力以及相對應(yīng)的糧食產(chǎn)量年代際變化趨勢

模型計(jì)算結(jié)果（圖2）表明，1960—2010年茂名氣候生產(chǎn)力呈上升趨勢，遞增率21.3×103kg/（hm2·a）。從茂名氣候生產(chǎn)力年代際變化趨勢（表1）來看，20世紀(jì)90年代最高，21世紀(jì)00年代次之，距平百分率分別為2.4%和1.0%。

圖2 茂名市氣候生產(chǎn)力變化趨勢Fig. 2 The trend of climate productivity in Maoming

表1 氣候生產(chǎn)力以及對應(yīng)糧食產(chǎn)量的年代際變化Table 1 The decadal trends of climate productivity and grain yield

茂名糧食單產(chǎn)的年代際變化趨勢與氣候生產(chǎn)力變化趨勢基本一致，20世紀(jì)60—70年代為負(fù)距平，90年代的糧食單產(chǎn)最高，到了21世紀(jì)00年代有所下降。

2.3 茂名各氣候因子對氣候生產(chǎn)力的影響

通過將各氣候因子與氣候生產(chǎn)力做相關(guān)分析（表2）可知，年平均氣溫與同期氣候生產(chǎn)力的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.99（P＜0.001）。與8月、10—12月、1—4月的月平均氣溫的相關(guān)系數(shù)通過了0.01的顯著性水平檢驗(yàn)；與7月的降雨量以及7、9、11月的日照時(shí)數(shù)的相關(guān)系數(shù)通過了0.05的顯著性水平檢驗(yàn)，說明茂名氣候生產(chǎn)力的高低與某些月份的平均氣溫、降水量以及日照時(shí)數(shù)等氣候因子都有著直接的關(guān)系，與年平均氣溫的相關(guān)系性明顯高于其他氣候因子。

表2 氣候因子與氣候生產(chǎn)力的相關(guān)性Table 2 The correlation between climatic factors and climatic productivity

然后，在氣溫以及降水量1960—2010年多年平均值的基礎(chǔ)上，研究了它們增加或減少時(shí)氣候生產(chǎn)力的變化情況（表3）。結(jié)果表明，年平均氣溫、年降雨量與氣候生產(chǎn)力變化趨勢一致。如果年降雨量保持平均水平，年平均氣溫改變0.5 ℃，氣候生產(chǎn)力改變1.1%；年平均氣溫改變1 ℃變平氣候生產(chǎn)力改變2.2%左右；年平均氣溫改變1.5 ℃，氣候生產(chǎn)力變化-3.6%～3.2%。 如果年平均氣溫保持平均水平，年降雨量變化1成，氣候生產(chǎn)力變化-2.7%～2.2%；年降雨量變化2成，氣候生產(chǎn)力變化-6.1%～3.9%；年降雨量變化3成，氣候生產(chǎn)力的變化為-10.4%～5.4%。

表3 氣候變化條件下茂名氣候生產(chǎn)力距平百分率Table 3 Percentage of climate productivity anomaly in Maoming under climate change conditions

如果年平均氣溫升高0.5 ℃，同時(shí)年降水量增加1成，氣候生產(chǎn)力會(huì)增加3.4%；年平均氣溫升高1 ℃，年降水量增加2成，氣候生產(chǎn)力會(huì)增加6.4%；由此可見，偏“暖濕”氣候有利于植物干物質(zhì)的積累[9]。而年平均氣溫升高0.5 ℃時(shí)，如果年降水量減少1成，氣候生產(chǎn)力會(huì)降低1.7%，年降水量減少3成，氣候生產(chǎn)力則會(huì)降低9.6%，說明氣候偏“暖干”時(shí)會(huì)加劇水分不足，造成植物生物產(chǎn)量下降。

如果年平均氣溫降低0.5 ℃，同時(shí)年降水量增加1成, 氣候生產(chǎn)力增加0.9%；年平均氣溫降低1 ℃，年降水量增加2成時(shí)，氣候生產(chǎn)力則會(huì)增加1.3%，說明在偏“冷”的背景下，降雨對氣候生產(chǎn)力的增幅并不明顯；而年平均氣溫降低0.5 ℃，年降水量減少1成時(shí)，氣候生產(chǎn)力會(huì)降低3.7%，當(dāng)年平均氣溫降低1.0 ℃，年降水量減少2成時(shí)，氣候生產(chǎn)力更會(huì)降低8%，氣候偏“冷干”時(shí)對氣候生產(chǎn)力是最不利的。

3 小結(jié)

茂名氣候生產(chǎn)力的高低與某些月份的氣溫、降水量以及日照時(shí)數(shù)等氣候因子都有著直接的關(guān)系，其中與年平均氣溫的相關(guān)系數(shù)達(dá)0.99，明顯高于其他氣候因子。通過分析未來氣候因子的虛擬變化對氣候生產(chǎn)力影響可知，在一定條件下，氣溫越高、降水越多，氣候生產(chǎn)力就越高，說明茂名氣候在向偏暖濕方向發(fā)展時(shí)對糧食生產(chǎn)是最有利的。不過由于茂名地區(qū)雨量的波動(dòng)比較大，在氣候變暖的大背景下，降雨對氣候生產(chǎn)力的增幅并不太明顯，而氣溫上升會(huì)增強(qiáng)田間土壤蒸散能力[10]，所以還需要合理利用水資源才能使茂名的氣候優(yōu)勢更穩(wěn)定。

盡管文中研究取得了一些有意義的結(jié)論，但還存在一些局限。首先該研究所選用的站點(diǎn)僅為國家基準(zhǔn)站，這可能對研究結(jié)果有所影響，其次，對未來的氣候變化的趨勢，特別是降水量的變化，還有較大不確定性，特別是區(qū)域尺度下降水和氣溫的組合關(guān)系是否協(xié)調(diào)，會(huì)直接影響氣候生產(chǎn)力的狀況[10]。因此，關(guān)于茂名地區(qū)氣候變化對氣候生產(chǎn)力影響的研究還有待進(jìn)一步深入。