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近100年來,全球近地面平均氣溫升高了0.74℃,我國年平均地表氣溫上升了0.8℃,其中冬春季增溫明顯,夏季有稍變涼趨勢。章丘自20世紀90年代以來,氣溫上升最明顯,接近濟南市中心的平均氣溫。另外在氣溫上升的同時,降水年際變化加大,旱澇災害交替出現(xiàn)。筆者分析了章丘1957—2010年近54年來氣溫、降水變化,討論了自90年代以來氣溫升高、降水波動對農業(yè)生產的影響,旨在提高農業(yè)決策部門和社會各界對氣候變化的認識及敏感度,增強農業(yè)生產對氣候變化的應對能力。
1資料與方法
1.1資料來源氣象資料(1957—2010年)取自章丘市氣象局;病蟲害資料(1981—2010年)來源于章丘市農業(yè)局植保站;小麥全生育期資料(1981—2010年)來源于章丘農業(yè)局農技站;小麥(1980—2010年)產量資料取自章丘市統(tǒng)計局2010年統(tǒng)計年鑒。氣候平均值以1971—2000年為基準。
1.2研究方法利用章丘1957—2010年的氣象資料,采用統(tǒng)計分析的方法,對近54年來章丘市的氣候變化特征進行了分析。
2氣候變化分析
2.1氣溫變化特征
2.1.1年平均氣溫變化可知,章丘1957—2010年來氣溫年變化總體呈上升趨勢。20世紀80年代前氣溫變化較緩和,接近歷史均值。80年代初氣溫略有下降,1984年氣溫下降到12.1℃,是除1957年的11.7℃歷史平均最低外的又一極值,80年代平均氣溫為12.6℃,較歷史均值低0.6℃,處于氣溫偏低階段;80年代后期氣溫劇變,尤以1997—2002年變化最明顯,5年滑動平均為14.7℃。1996—2010年平均氣溫為13.8℃,比80年代平均氣溫高1.2℃。
2.1.2四季平均氣溫變化春季氣溫變化:60~90年代變化平緩,90年代后開始驟升。1980年的12.2℃為歷年春季氣溫的最低值,1994起氣溫升高明顯,尤以2000年后增幅更大。其中2001和2002年均為16.0℃,超過歷史極值。夏季氣溫變化:夏季平均氣溫總體變化不大,但年際間起伏較大。60年代偏高,平均氣溫達26.3℃,是近54年來夏季較熱的時期;70~80年代呈下降趨勢,70年代平均氣溫為25.2℃,80年代為25.4℃;90年代起氣溫上升,升溫幅度接近70年代水平,但波動較大。秋季氣溫變化90年代前變化較平緩,部分接近常年均值;自90年代中后期氣溫波動較大且增溫明顯。秋季平均氣溫也頻頻突破歷史極值,其中1998和2006年氣溫分別達17.4和16.8℃,為近54年秋季氣溫最高和次高記錄的年份。冬季氣溫變化60年代中后期冬季氣溫有下降趨勢,之后開始上升,至80年開始明顯下降,自90年代后在波動中呈明顯增暖趨勢。1968年平均-4.4℃,為歷史平均最低值。80年代平均-1.8℃,90年代平均0.9℃,00年代平均1.0℃,所以90年代比80年代上升了2.7℃,增溫最明顯。同時也是四季變化中升溫最明顯的
2.2降水量變化特征章丘歷年平均年降水量為613.1mm,60年代平均665.4mm,為降水最多時期;70年代降水波動不大,較為平緩,接近常年均值;80年代后降水波動較大,但總體呈增多趨勢;90年代降水下降趨勢明顯,平均為607.0mm;2000年后,降水開始增多,近10年平均年降水達624.3mm。各個年代降水變幅以70年代最穩(wěn)定,60和80年代變幅最大,1964年降水量1121.6mm,1990降水量911.9mm,為近54年來最多和次多年降水量,比多年平均值偏高60%以上。1960和1989年降水量分別為115.7和280.1mm,少于常年降水量的30%,為近50多年來年降水量最少的年份。由于章丘地處中緯度,雨熱同季,降水分布不均,全年80%的降水量集中在夏季(6~8月)。而章丘冬小麥生長期在10月~次年5月,由于降水不足,溫度增高,3~5月大風天氣多,土壤蒸發(fā)加大,失墑快,再加上受地形影響,境內多山地、丘陵,無水澆條件的地段多,加之降水的時空分布不均勻,年際變化大,致使章丘干旱和洪澇經常發(fā)生。
3氣候變化對章丘農業(yè)的影響
3.1對病蟲害的影響近30多年來,章丘農作物病蟲害面積逐年加大,造成的損失越來越大。據(jù)章丘植保站資料統(tǒng)計顯示,1981—2010年章丘農作物病蟲害發(fā)生面積逐年上升,由1981年的4.5×104hm2次上升到2010年的12.6×104hm2次,增加了近2倍。暖冬造成了作物病蟲越冬基數(shù)增加,病蟲死亡率降低,病蟲害發(fā)生期提前、危害期延長、危害度加重。1998—1999年冬季平均氣溫達2.5℃,致使當年紅蜘蛛大面積發(fā)生,且發(fā)生期較常年提前20多d;2004—2007年冬季氣溫平均2.2℃,小麥白粉病、紋枯病、葉枯病、條銹病及蚜蟲也大面積發(fā)生,造成夏糧嚴重減產。80年代前小麥白粉病在章丘只有小面積發(fā)生,90年代后,迅速流行蔓延,1991—1999、2000、2003、2006年均大面積重度發(fā)生。隨著90年代以來冬季氣溫的顯著升高,病蟲害發(fā)生面積也迅速擴大。
3.2對冬小麥生育期的影響據(jù)章丘市農業(yè)局農技站資料記載,章丘市小麥返青—成熟期間各發(fā)育期開始日期逐年提前,且提前的天數(shù)不斷增加。章丘冬小麥返青期在2月18日左右,但隨著冬天溫度的不斷升高,小麥返青期提前,如1999年冬季平均氣溫2.6℃,比歷年高近3℃,2月初就無凍土層出現(xiàn),致使當年小麥2月11日就開始進入返青期,較歷年提前了7d,但在小麥拔節(jié)—孕穗期,氣溫偏低,4月22日最低氣溫為-2.2℃,小麥凍害嚴重;2005年冬、春季氣溫均偏低,返青—成熟各發(fā)育期均推遲,2月23日返青,4月23日抽穗,較歷年偏晚5d左右。將冬小麥返青—拔節(jié)期按照不同年份的增溫幅度不同,劃分為1981—1991、1992—1994、1994—2010年3個階段對比分析,1992—1994年小麥返青到成熟期的開始日期比1981—1991年提前2~3d,1994—2010年的開始日期比1992—1994年提前4~7d,提前的天數(shù)隨著增溫幅度增大而增多。所以冬季氣溫變暖、春季回溫迅速是導致冬小麥各生育期提前的一個主要因素。
3.3對農作物產量的影響自90年代開始,隨著氣溫上升顯著,降水異常尤為明顯,且年際間起伏較大,旱澇常交替出現(xiàn),如2001、2002、2009年降水較歷年平均偏少,出現(xiàn)不同程度的旱情;2003、2004年降水較歷年偏多130~380mm,出現(xiàn)了秋澇現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計,1991—2010年發(fā)生旱澇頻率為62%,較1960—1990年升高了15%,且旱澇災害強度也明顯增加。同時,糧食產量波動也在逐年增加。以章丘冬小麥產量為例計算小麥減產率。采用逐年的實際產量偏離其趨勢產量的相對氣象產量的負值,確定冬小麥歷年減產率。定義當年作物實際產量低于對應年趨勢產量的百分率為當年作物減產率計算公式:x=ywyt×100%=y-ytyt×100%式中,x為減產率,y為作物實際產量;yt為趨勢產量,yw為氣象產量,由此得到章丘1980—2010年的冬小麥減產率序列。,90年代小麥產量穩(wěn)定,80和00年代產量波動較大,這與氣溫和降水的變化較一致。特別是2002年氣溫異常偏高,年降水量為366.5mm,小麥全生育期間降水量僅為140.9mm。降水偏少引發(fā)的小麥干旱只是小麥減產的一個因素,小麥生長過程中不同發(fā)育期的干旱對小麥產量的影響不同,一般而言作物臨界期缺水對產量的影響最為嚴重,另外小麥在生長過程中還可能遇到其他災害天氣影響,如由于氣候變暖,致使小麥病蟲有了滋生加劇繁殖的環(huán)境,加劇了病蟲害的危害;由于冬季氣溫增溫明顯使冬小麥冬前旺長現(xiàn)象嚴重,一旦來年遇到“倒春寒”天氣,小麥發(fā)生凍害的幾率增加;小麥成熟期間的干熱風天氣等都對糧食產量帶來了不利影響,進而使得農業(yè)生產的不穩(wěn)定性加強。
4結語
(1)從章丘年平均氣溫變化趨勢看,1957—1987年變幅較?。?987后升溫迅速,自1994年后基本穩(wěn)定在14.0℃以上,均超過常年均值,1998、2006和2007年平均氣溫接近15.0℃。
(2)從章丘四季氣溫變化趨勢看,冬、春季增溫最為明顯,秋季自90年后期升溫明顯,起伏較大,夏季變化相對緩和。另外,90年代氣溫發(fā)生了由冷到暖的突變,1998年還出現(xiàn)了由暖到更暖的突變。這與焦建麗等的研究結果基本一致。
(3)降水量自80年代后年際間波動較大;2000年后降水偏多,但年際變化大,旱澇交替出現(xiàn),其中2001、2002、2009年降水嚴重偏少,2003—2005年降水比常年偏多130~380mm。
(4)氣候異常使得作物病蟲害發(fā)生面積逐年擴大,危害程度不斷加重;使冬小麥生育期提前;降水偏少致使農業(yè)干旱時有發(fā)生,造成小麥減產嚴重。
5對策
5.1調整作物布局適當調整農業(yè)產業(yè)結構和種植結構,為更好地適應氣候變暖、變干、變濕的氣候環(huán)境,合理利用有利資源,優(yōu)先選用高產、優(yōu)質、抗逆性強的作物品種。
5.2改變傳統(tǒng)的耕作習慣根據(jù)光照條件可適當推遲小麥播種期,如利用冬季熱量充足、降水資源豐富,擴大蔬菜大棚面積,還可大力發(fā)展設施農業(yè)和種植經濟作物等。
5.3加強相關部門間的溝通協(xié)作氣象部門在關鍵農時季節(jié)應充分利用網(wǎng)絡、傳真、報紙等各種媒體及時將為農服務信息及未來氣候趨勢預測送達給有關單位和農民,以便更好地指導農業(yè)生產。
5.4提高應對各種極端氣候事件的防御能力在現(xiàn)有范圍內更新改造農業(yè)灌溉排水系統(tǒng),擴大灌溉面積;強化綜合防治工程設施建設,為提高農業(yè)對各種極端氣候事件的防御能力提供保障。