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1、米脂县近40年来气候变化及其对农业生产的影响 全球气候变化已成为关系人类未来生存和发展的重大科学问题,受到世界各国政府及学术界的关注[1].全球范围内气候变暖已成为事实,而且在中高纬度地区变暖的程度要大于低纬度地区.全球温度的升高可能会改变降水的时空分布格局,并对全球各种生态系统产生重要影响[2]. 这些气候方面的变化,通常通过改变作物生育进程、适宜种植区和灾害性因子等因素,对农业生产产生巨大影响.目前国内外开展了大量的有关气象要素变化对作物生长发育及产量影响方面的研究,这些研究利用历史观测数据评价了气候变化对农业生产的影响,并
2、且利用实验室或野外控制实验方法和模型工具分析并预测了气候变化对作物产量的影响[3],为系统认识农业生产对气候变化的响应积累了基础资料并奠定了科学基础. 气候变化可以对农业生产产生积极和消极方面的影响,但现在的研究多集中在负面影响方面[4],如Tomson探讨了世界上几个主要粮食生产国的农作物产量在气温变化后的增减情况,发现中度变冷世界粮食产量减产,而大幅度变冷将稍微增产.中度变暖对中国、俄罗斯、加拿大小麦产量有利,对美国不利[5];利用模型模拟的结果显示,美国中部日均温度增加3℃会导致玉米、小麦、高粱和大豆的产量降低16%左右[6
3、];在当前CO2浓度状况下,亚洲水稻主产区平均温度每升高1℃,水稻产量降低7%[7];张家诚认为年平均气温增加1℃和降水增加100mm时.我国粮食总产将增加l0%左右[8],可见目前气候变化对农业生产的影响方面的认识尚不一致,这方面的不一致性主要是因为研究区域、考虑的气候因子、作物种类不同. 黄土高原处于中国内陆,是典型的雨养旱作农业区,也是我国气候变化和环境变化的敏感地区和生态环境脆弱地区[9,14~15].高蓉等对利用线性倾向和脱变分析法研究了西北干旱半干旱过渡区近50a的气象资料及粮食产量变化情况,发现该区受气候暖干化影响,
4、粮食产量明显下降,近年来呈现降幅加剧趋势[10].已有研究结果表明,过去50a来西北地区是我国增温最快、增温幅度最大的地区之一[9~12],这种热量条件的改善在短期内会促进对特定区域的农业生产,例如冬麦北移、水稻扩种等[11].黄土高原地区是我国米谷和马铃薯等作物的主产区之一[16~17],但是近百年来该区平均气温逐渐上升,年降水量和植物生长季降水量均逐渐减少[13~14],这种气候变化模式必将对该区主要农作物的生产产生影响,需要进行深入系统的分析.笔者研究借助米脂县近40a的气象探测资料和玉米、谷子、马铃薯、大豆等优势秋粮农作物的
5、产量资料,研究了米脂县近40a来气候变化及其对农业生产的影响,以明确黄土高原典型区气候变化与粮食生产的关系,为区域粮食生产应对气候变化的决策研究提供依据. 1材料与方法 1.1资料 气象资料为1971年3月至2011年2月米脂县(37°40'~38°06'N,109°49'~110°29'E)的气象观测资料,气象要素为平均气温和降水量;所用粮食产量资料于米脂县逐年(1971-2010年)国民经济统计资料.按自然天气季节划分,3~5月为春季,6~8月为夏季,9~11
6、月为秋季,12月至翌年2月为冬季,该区秋粮作物主要生长期为4~9月. 1.2研究方法 采用线性倾向率进行趋势分析;采用滑动平均法分析各要素全年及各季节的历史变化曲线及10a滑动平均;采用阶段性分析法对每10a进行阶段性分析. 2结果与分析 2.1气温变化特征分析 米脂县年均气温呈逐年增长趋势(表1). 1971-2010年年均气温为9.3℃,其中作物生长季为19.0℃,春季为11.4℃,夏季为22.6℃,秋季为8.7℃,冬季为-5.7℃.每10a年均气温分解增加0.1℃、0.7℃和0.6℃,1980年后年均气温明显升高.
7、从图1可知:近40a来米脂县年均气温呈波动上升趋势.对年均气温进行线性拟合,可得到趋势方程:y=0.0482x+8.3142(R2=0.5799,n=40,p<0.01),即米脂县年均增长为0.048℃,高于全国年均增温幅度0.035℃[18]的平均水平. 从各季节温度线性拟合增长率变化看,4个季节气温均呈增长趋势,增温趋势为:夏季>冬季>春季>秋季.春季(图2A)在近40a中年均气温平均每年升高0.046℃.20世纪80年代至90年代中期春季气温相对稳定,其余年份气温波动较大,并呈上升趋势,2008年时出
8、现近40a春季最高气温,为12.9℃.夏季(图2B)是四季中增暖变幅最大的季节,20世纪70年代中期至90年代中期气温平稳波动上升,之后气温大幅波动上升(表1);近40a夏季平均气温升高了2.18℃,最低气温为19.1℃(1974),
