金昌市气候变化及其农作物产量的影响研究

论文总字数：18290字

目 录

摘要 1

引言 3

1 材料与方法 4

1.1 试验地概况

1.2 资料来源

1.3 研究内容

1.4 数据处理

1.4.1 气象倾向率

1.4.2 气温变率

1.4.3 降雨量变差系数

1.4.4 气象产量

2 结果与分析 7

2.1 气候变化综述

2.1 气温变化特征

2.1.1 气温的年变化

2.1.2 气温的年代变化

2.1.3 气温的季节变化

2.1.4 小麦、玉米生长季温度变化趋势

2.2 降水量变化

2.2.1 降水年代变化

2.2.2 生长季降水变化趋势

2.3 农作物产量

2.3.1 温度对农作物产量的影响

2.3.2 降水对农作物产量的影响

2.3.3 农作物生长受气候的影响

3 讨论 17

4 结论 17

参考文献 18

致谢 20

金昌市气候变化及其农作物产量的影响研究

曾进熙

，China

Abstract:This paper selects 24 years of (1991 - 2014) temperature, precipitation data and main crops (spring wheat, maize growth period and yield data) from Jinchuan District and Yongchang County of Jinchang City, the eastern part of the Hexi Corridor in our country. Using the mathematical statistics method and linear regression to analyse climate change, temperature, precipitation characteristics and how climate changing make effect on crop yield .The results showed that the average temperature of Jinchang showed an upward trend with time ; the total precipitation from the northeast to southwest increased with different terrain, and presents growth trend; precipitation of Jinchuan’s corn growth season increased greatly, while wheat growth period decreased; precipitation of Yongchang’s corn growing seasons is slightly decreased, but wheat growth season increased significantly; Jinchang’s corn yield are reducing with temperature increased and Yongchang’s wheat yield the same reduced with the temperature increased , only Jinchuan’s wheat yield increased with the temperature increased; Jinchuan District wheat increasedwith precipitation reduction , Yongchang’s wheat increased significantly with precipitation , Jinchuan’s corn with precipitation increases, Yongchang’s corn increased with precipitation decreased; therefore we can make a conclusion that Jinchang’s Spring Wheat and corn production, are greater influenced by temperature .

Key words: climate change; Jinchang; crops yield

引言

根据IPCC历年报告，气候变暖作为全球变化的主要表现之一已经成为一个不争的事实^[1—3]。IPCC最新发布的第五次评估报告第一工作组的决策者摘要^[3]认为，当下气候变化要比以往意识中更加严重。俗话说“民以食为天”，全球 66% 的粮食作物都是由农田生态系统提供的，这是人类生存所必须的条件^[4]。然而，被称为“靠天吃饭”的农业是对气候变化响应最为敏感的行业之一。因此，随着人口的不断增加，粮食短缺问题日益严重，气候变化对农业发展的影响也越来越受到人们的关注^[5]。

近年来，气候变化对农作物产量的影响也成为国内外学者的研究热点。王鹤龄^[6]等利用农田模拟试验的方法，来研究气象因子的变化与作物产量之间的响应关系，得出在降雨量不变的前提下，温度每上升1℃、2℃以及3℃，会分别造成春小麦减产8.4％、15.1％、21.8％的结果，同时还发现温度升高助长了春小麦锈病爆发的趋势。李彩侠^[7]等利用黑龙江省1954—2011年近50年的温度数据分析其变化规律及其对当地主要作物产量之间的影响，得出了相反的结果：温度每增加1℃，引起玉米产量增产541.6kg/hm2，水稻产量增加336.8kg/hm2，大豆增产195.8kg/hm2，小麦产量上升289.3kg/hm2。表明就黑龙江省而言，温度上升有利于作物的种植。还有学者研究发现在长江三角洲地区，若气温上升1.5℃，则会导致冬小麦生育期减短10天，主要体现在开花前的生育期有变短的趋势^[8]。蓸士亮^[9]等，通过计算1985-2005年肇州地区降水量和积温与玉米气象产量之间的相关性，发现在玉米生育期内降水和积温都是影响玉米产量的主要因子。不同的是，降水对玉米生产有着积极的作用，而积温是制约作物增产的因子。

姚小英^[10]等发现在甘肃地区温度上升，雨水减少的气候背景下，降雨减少制约了玉米的生长，不利于玉米的种植，但是气温升高在一定程度上能有效地消除这种效应。苏占胜^[11]等在Mexican Hat方法的基础上，对宁夏各地区1957-2002年近45年的气象数据以及小麦产量资料进行了相关性分。结果表明，在宁夏中部和南部地区，降雨量与小麦产量之间均存在显著的正相关。有学者利用 Baier 产量模式计算出气象产量并在此基础上进一步引入气候要素函数来更准确地分析降水变化对重庆地区玉米产量的影响情况，结果表明在合川以及垫江地区玉米生育期内若降水量偏少（发生干旱）会造成玉米减产，反之则有利于玉米生长，有益于增产^[12]。不少学者对气象产量的计算与预报进行了大量的研究。例如Lobell等^[13]运用CERES-Maize模型来预测玉米产量对平均气温和降水量变化的响应能力，并对玉米未来的产量进行预测。

气候变化对农业生产的影响诸多，可谓是一把双刃剑，在诸多因素中，温度和降水是最为明显的两个重要因素，在很大程度上影响着农作物的生长发育和产量。我国西北地区地域广阔，是国家主要的农业生产区之一。但同时，西北地区地处欧亚大陆腹地，地形地貌较为复杂，自然环境恶劣，是气候变化的敏感地区和生态环境脆弱区^[14]。气候的微小波动都会引起环境的剧变，所以分析这一区域气候变化对农业产量的影响和解决相关科学问题具有典型意义。

金昌市作为河西走廊东部重要的商品粮基地之一，气候变化对该地区主要农作物春小麦和玉米的生产产生重要影响。深入系统的研判金昌市气候变化及主要农作物的响应机制，对该地区合理利用气候变化背景下的农业气候资源、提高农作物生产潜力和解决相关科学问题具有典型意义。

然而，过去的文章只单纯研究了金昌市的气候变化，农业生产只有部分文献研究过石羊河流域的农作物，并没有单独研究金昌市气候变化对农作物产量影响的文献，这也使本文的研究有了意义。本文对金昌市基本气候变化特征进行总结，并系统分析了气候变化对该地区主要农作物春小麦和玉米产量的影响效应，找到影响当地作物产量的关键气象因素。为当地农作物的品种和种植面积调整提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

甘肃省金昌市（东经101°04′35″—102°43′40″，北纬37°47′10″—39°00′30″）位于西北河西走廊东部地区，辖永昌县、金川区2县区。海拔高度1400 —4442m ，处在祁连山北麓，阿拉善台地南缘。大地形有南部山区、中部绿洲平原、北部荒漠平原区组成。气温由南向北依次减低，北部年平均气温为9.5℃，中部5.4℃，南部山区0.2℃。极端最低气温-28.3℃（永昌），极端最高气温42.4℃（金川），无霜期132—170天。年平均降水量122.3—-355.5mm，且分布极不均匀，常出现春末夏初干旱，对夏禾作物影响极大。年平均蒸发量2722.0mm，远远大于年均降水量。日照时数为2285.5～3175.5小时，光照极其丰富。年平均大风日数在8—16d之间，沙尘暴日数在5—11d之间，且多出现在春季（3—5月），其它季节较少出现。该地区是全国110个重点缺水城市和13个资源型缺水城市之一，也是中国西部地区气候变化的敏感地区和自然生态环境比较脆弱的地区，干旱、春寒、沙尘暴、霜冻、冰雹、干热风等灾害频繁发生，给农业生产带来极大灾难，严重制约农业生产的稳步发展。

图1 金昌市地形图

1.2 资料来源

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