气候变化对柴达木盆地主要农作物产量的影响

分类：论文范文 发表时间：2021-12-18 10:08

　　摘要：为合理利用气候资源，提高农作物生产潜力提供科学依据，利用柴达木盆地1991—2017年气温、降水量和主要农作物（小麦、油菜）产量等资料，应用数理统计方法，分析了该区近27年来主要的气候因子（气温和降水）、作物产量的变化特征以及气候因子对农作物产量的影响。结果表明：（1）1991—2017年柴达木盆地年平均气温升高显著，升温率为0.5℃/10a，降水呈略增加趋势，增幅为16.5mm/10a，气候趋于暖湿化。（2）农作物产量增加趋势明显，小麦平均每年增加73.0kg/hm2，油菜平均每年增加37.9kg/hm2；相对气象产量小麦年际正负变化较明显，油菜年际正负变化较频繁。（3）农作物产量与年平均气温、年降水量存在着显著的相关性，气温每升高1.0℃，小麦产量增加845.8kg/hm2，油菜产量增加454.5kg/hm2；降水量每增加10mm，小麦产量增加140.0kg/hm2，油菜产量增加74.0kg/hm2，气温对农作物产量影响较降水大。

　　关键词：柴达木盆地；气候变化；农作物产量；影响

　　0前言

　　气候变化是人为与自然的综合，在全球变暖的情景下，以气温上升、气候变暖为主要特征的气候变化对世界经济、生态和社会系统产生了重大影响。农业对气候变化非常敏感，气候始终是影响农业生产的首要决定因子[1-4]。气候变化不仅会对农业气候资源和自然灾害状况的变化产生影响，还会对农业产生有利或者不利的影响。目前关于气候变化对农业生产影响方面的研究较多，研究表明受气候变化的影响，农业作物种植制度[5-7]、农业生产结构[8-9]和地区布局[10-11]发生相应的变化。同时气候变化导致国内粮食产量也发生波动变化，甚至影响到粮食安全[12-15]。

　　1数据来源与分析方法

　　1.1数据来源

　　本研究选取1991—2017年柴达木盆地茫崖、小灶火、冷湖、大柴旦、格尔木、诺木洪、德令哈、都兰、乌兰、茶卡、天峻11个气象站点的气温、降水气象数据，1991—2017海西州小麦、油菜产量和播种面积数据，数据来源海西州统计局。

　　1.2方法

　　采用常规数理统计方法，包括皮尔逊相关系数法、MK突变检验等研究近27年气候变化对柴达木盆地主要农作物产量的影响。

　　1.2.1气候倾向率

　　对序列的趋势变化用一次线性方程表示，如(1)所示。y(t)=a0+a1t………………………………(1)式中y(t)为气象要素、t为时间、a0为常数项、a1为线性趋势项，把a1×10a作为气象要素气候倾向率，a1值的符号反映上升或下降的变化趋势，a1＜0表示在计算时段内呈下降趋势，a1＞0表示呈上升趋势。a1值绝对值的大小可以度量其演变趋势上升、下降的程度。

　　1.2.2Mann-Kendall突变检验

　　Mann-Kendall法是一种非参数统计检验方法[19]，用于检验序列的变化趋势。公式如(2)所示。

　　dk=∑i=1kmi(2≤k≤n)………………………(2)式中dk为统计量，mi为第i个样本xi＞xj(1≤j≤i)的累计值。假设该序列无趋势，采用双边趋势检验，在正态分布表查临界值Mα/2。在Kendall秩相关分析中，取显著水平α=0.05，当给定显著性水平α0＜α时，则拒绝原假设，表示序列存在1个强的增长或减少趋势。所有dk值1≤k≤n组成曲线UF。同理，得到反序列曲线UB，2条曲线的交叉点位于正负零界值P、D线之间，此点即为突变点。

　　2结果与分析

　　2.1气候因子变化特征

　　2.1.1气温

　　1991—2017年柴达木盆地年平均气温呈升高趋势，升温率为0.5℃/10a，通过0.01的显著检验，升温幅度明显。分析其年代变化，20世纪90年代初期至90年代中后期升温较缓慢，90年代末期至21世纪以来升温明显，自2001年以来仅在2008年和2012年呈现略偏低趋势，其他年份的平均气温均呈现略升高和偏高趋势（图1a）。

　　近27年来柴达木盆地中西部、东北部地区升温明显，各地升温率大于0.5℃/10a，均通过0.01显著检验，变暖趋势极为显著。东南部都兰地区升温最小，升温率为0.16℃/10a，未通过0.05的显著检验（图1b）。各个季节的平均气温也呈升高趋势，升温率为0.41~0.64℃/10a，均通过0.01显著检验。

　　2.1.2降水量

　　1991—2017年柴达木盆地年降水量呈现出略增加趋势，增幅为16.5mm/10a，通过0.05显著检验（图2a）。年降水量阶段性变化明显。20世纪90年代至21世纪初为少雨期，降水量变化幅度相对稳定，期间仅1992年、1998年呈现略偏多趋势；2002年以来为多雨期，期间仅2003年、2006年、2013年和2014年4年呈现略偏少趋势，而其他年份的年降水量均呈现略偏多趋势。各个季节的降水量均呈增加趋势，其中夏、秋季降水量增幅较多，通过0.05显著检验，春、冬季降水量总体来说呈微弱增加趋势。从柴达木盆地降水量变化率空间分布情况可以看出（图2b），全区范围内降水量变化趋势存在一定的差异，东部降水量增加幅度较西部大，其中仅德令哈、乌兰两地降水量增幅通过0.05显著检验。

　　2.2农作物产量变化

　　2.2.1主要农作物产量变化

　　1991—2017年柴达木盆地农作物产量呈增加趋势。小麦产量的变化范围在3457.2~5837.8kg/hm2，平均每年增加73.0kg/hm2，通过0.01显著检验，20世纪90年代初期小麦产量变化较平稳，90年代中后期至21世纪2012年小麦产量增加较明显，并于2012年达最大值5837.8kg/hm2，之后呈波动略减少趋势（图4a）；油菜产量的变化范围在1256.4~2307.0kg/hm2，平均每年增加37.9kg/hm2，通过0.01显著检验，20世纪90年代初期油菜产量变化较平稳，90年代中期至2005年油菜产量增加明显，2005年后又呈波动略增加趋势（图4b）。

　　2.2.2农作物气象产量

　　当气象条件有利于农业生产，气候增产时，相对气象产量为正值；当气象条件不利于农业生产，气候减产时，相对气象产量为负值。由图5a可知，柴达木盆地的小麦相对气象产量年际正负变化较明显，负值变化幅度大于正值。20世纪90年代至21世纪2010年，负值多于正值，2011年以来正值多于负值，27年间出现了14个气候减产年，8个气候增产年，正值最大年份出现在2012年，达到11%，负值最小年份出现在1995年，达到-19%；油菜相对气象产量年际正负变化比较频繁，20世纪90年代至21世纪初，产量波动较大，2004年后产量波动幅度明显变小，27年间出现了15个气候减产年，8个气候增产年，正值最大年份出现在2012年，达到5%，负值最小年份出现在2003年，达到-17%（图5b）。

　　3结论与讨论

　　（1）1991—2017年柴达木盆地年平均气温显著升高，升温率为0.5℃/10a。20世纪90年代末期至21世纪以来变暖趋势十分显著，年平均气温突变年份为1998年，27年来柴达木盆地中西部和东北部地区升温明显。

　　（2）柴达木盆地降水量呈略增加趋势，增幅为16.5mm/10a。20世纪90年代至21世纪初为少雨期，2002年以来为多雨期，年降水量突变年份为2003年，柴达木盆地东部降水量较西部增加明显。

　　（3）柴达木盆地农作物产量增加明显，小麦平均每年增加73.0kg/hm2，油菜平均每年增加37.9kg/hm2。小麦相对气象产量年际正负变化明显，其中正值最大为11%，负值最小为-19%；油菜相对气象产量年际正负变化比较频繁，正值最大为5%，负值最小为-17%。

　　（4）柴达木盆地农作物产量与年平均气温、年降水量存在着显著的相关性，气温每升高1.0℃，小麦产量增加845.8kg/hm2，油菜产量增加454.5kg/hm2；降水每增加10mm，小麦产量增加140.0kg/hm2，油菜产量增加74.0kg/hm2，其中气温对农作物产量影响较降水大。研究表明，气温升高、降水增加，气候暖湿化对柴达木盆地农作物产量影响较大。近年来随着改革开放的深入，市场经济已经渗透到国民经济的各个领域，无论从政府角度还是农户角度，农业生产均主要以市场为导向，不仅气候对农作物产量有影响，农业经济政策的大力实施、农业科学技术的发展和推广等对农作物产量也产生了较大的影响。因此，在柴达木盆地气候明显趋于暖湿化的背景下，依托当地气候资源优势，以农业经济政策为引导，就农作物种植结构调整、发展特色农业等方面，对农作物生产的科技指导有待进一步研究。

　　参考文献

　　[1]周义,覃志豪,包刚.气候变化对农业的影响及应对[J].农学通报,2011,27(32):299-303.

　　[2]郭建平.气候变化对农业生产的影响研究进展[J].应用气象学报,2015,26(1):1-11.

　　[3]周曙东,周文魁,朱红根,等.气候变化对农业的影响及应对措施[J].南京农业大学学报:社会科学版,2010,10(1):34-39.

　　[4]周广胜.气候变化对农业生产影响研究展望[J].气象与环境科学,2015,38(1):80-94.

　　[5]刘德祥,董安祥,梁东升,等.气候变暖对西北干旱区农作物种植结构的影响[J].沙漠,2007,27(5):831-836.

　　[6]邓振镛,张强,蒲金涌,等.气候变暖对西北地区农作物种植的影响[J].生态学报,2008,28(8):3760-3768.

　　王发科，雷玉红，都占良，蔡玉琴

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