氣候變化對宿州農(nóng)業(yè)的影響

王琳佳， 許永姿

(安徽省宿州市靈璧縣氣象局，安徽宿州 234200 )

氣候變化對宿州農(nóng)業(yè)的影響

王琳佳， 許永姿

(安徽省宿州市靈璧縣氣象局，安徽宿州 234200 )

摘要利用1982～2014年宿州市逐日氣溫、降水量資料，采用趨勢分析法和M-K突變檢驗法對近33 a來宿州氣溫和降水的變化趨勢及其對農(nóng)業(yè)的影響進行了分析，并研究了氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)對途經(jīng)。結(jié)果表明，1982年以來宿州市氣溫上升明顯，但年降水量變化不大，年降水分布極為不均衡，大部分降水集中在雨季。氣候變化給宿州農(nóng)業(yè)帶來了較大影響，主要表現(xiàn)在農(nóng)作物生長的脆弱性和氣候變化造成的極端天氣導(dǎo)致農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害加劇，同時氣候變化通過對土壤、水分和病蟲害的影響間接影響宿州農(nóng)業(yè)的發(fā)展，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的風(fēng)險和損失增大。應(yīng)該順應(yīng)變化，培育優(yōu)良品種，積極調(diào)整農(nóng)業(yè)種植格局；加強農(nóng)業(yè)氣候災(zāi)害防控，提升農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

關(guān)鍵詞氣候變化；趨勢分析；M-K檢驗；農(nóng)業(yè)；影響

氣候變化不僅對全球自然生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了明顯影響，更在多方面影響著人類的生存與發(fā)展。由于經(jīng)濟成本和利益的不均衡性，導(dǎo)致氣候變化問題復(fù)雜化，不簡單是所謂的環(huán)境問題，更是經(jīng)濟問題，是政治問題。由于氣候變化的復(fù)雜性、多樣性和全面性，氣候變化已逐漸成為21世紀最棘手的挑戰(zhàn)之一[1]。越來越多的學(xué)者表示必須盡快重視氣候變化帶來的影響，并做出應(yīng)對之策來減輕氣候變化帶來的影響[2-3]。

農(nóng)業(yè)對氣候變化非常敏感，是受氣候變化影響最大的行業(yè)之一[4-5]。氣候始終是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的首要決定因子[6]，全球絕大部分農(nóng)業(yè)生產(chǎn)直接受控于氣候要素和氣候系統(tǒng)。宿州市位于安徽省東北部，是典型的暖溫帶半濕潤氣候，年均降水量720.9 mm，年均氣溫15.3 ℃，四季氣候變化大，雨熱同季，夏日炎熱，梅雨期持續(xù)時間較長，同時冬季十分寒冷，處于冬季的時間比較長[7]。宿州市為淮北平原的一部分，總面積的91%均是平原，是典型的農(nóng)業(yè)大市。宿州主要糧食作物為夏玉米和冬小麥，氣溫和降水是決定農(nóng)作物生長與成熟的直接因素，因此分析氣候變化對宿州農(nóng)業(yè)的影響有重要意義。筆者利用1982～2014年宿州市逐日氣溫、降水量資料，采用趨勢分析法和M-K突變檢驗法對近33 a來宿州氣溫和降水的變化趨勢及其對農(nóng)業(yè)的影響進行了分析，并提出了氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)對措施。

1資料與方法

1.1數(shù)據(jù)來源選取宿州市1982～2014年逐日氣溫、降水量資料，數(shù)據(jù)資料來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)。

1.2分析方法

1.2.1趨勢分析法。趨勢分析法是基于一元線性回歸方程計算各年份的直線回歸系數(shù)的方法，是目前普遍使用的一種計算氣候傾向率的方法，其公式為：y=a+bx,式中,y為降水要素；x為降水要素時間序列；a為常數(shù)；b為回歸系數(shù)，b×10為氣候傾向率。

1.2.2M-K突變檢驗法。M-K檢驗是一種無分布檢驗，即非參數(shù)統(tǒng)計檢驗方法。對樣本要求較低，不需要樣本服從一定分布，對于存有少數(shù)異常值的資料也可以進行分析，適用于類型變量和順序變量[8]。氣候突變是氣候系統(tǒng)中的一個普遍存在的現(xiàn)象，是在一個比較短的時間范圍內(nèi)由一種相對穩(wěn)定的氣候狀態(tài)過渡到另一種氣候狀態(tài)的變化。由于氣候突變具有非線性性質(zhì)，較適宜使用M-K檢驗。

2宿州市氣候變化特征

2.1氣溫變化分析從圖1可以看出，1982年以來宿州市氣溫有所波動，但整體呈上升趨勢，年平均氣溫變化率為 0.54 ℃/10a。M-K突變檢驗分析(圖2)發(fā)現(xiàn)，宿州氣溫在1988年之前有些波動，進入1988年后，氣溫呈上升趨勢，但不顯著；UF和UB的交點在1994年，說明氣溫在1994年發(fā)生了突變，隨后氣溫逐漸升高，到1996年宿州氣溫上升顯著。

圖1　1982～2014年宿州市年平均氣溫變化Fig. 1　Annual average temperature change of Suzhou City in 1982-2014

注：2條虛直線表示顯著水平α=0.05的臨界值U(U=± 1.96)。Note: Two dash lines indicated critical value U(U= ± 1.96) of significantly level α=0.05.圖2　1982～2014年宿州市年年均氣溫M-K突變分析Fig. 2　M-K mutation analysis of annual average temperature in Suzhou City in 1982-2014

2.2降水變化分析由圖3可知，近33a來宿州市年降水量變化不大，略有上升，氣候傾向率為25.71mm/10a；最大降水量出現(xiàn)在1996年，為1 460.2mm；最小降水量出現(xiàn)在2004年，僅為570.0mm。M-K突變檢驗得出近33a來降水未發(fā)生突變。

圖3　1982～2014年宿州市年降水量變化Fig. 3　Annual precipitation change of Suzhou City in 1982-2014

近33a來宿州市共出現(xiàn)109d暴雨日，其中50.0mm<日降水量<99.9mm的共94d，日降水量>100mm的共15d。日降水量最多221.6mm，出現(xiàn)在2005年7月。從圖4可看出，宿州市暴雨日集中在4～10月，約50%的暴雨日出現(xiàn)在7月，夏季是暴雨多發(fā)期。

圖4　1982～2014年宿州市暴雨日出現(xiàn)天數(shù)Fig. 4　Number of days with heavy rain in Suzhou City in 1982-2014

3氣候變化對宿州農(nóng)業(yè)的影響

3.1氣候變化對農(nóng)作物的影響氣溫和降水可以直接影響農(nóng)作物的生長與成熟，溫度和降水的變化帶來的土壤含水量變化、作物生長季起始時間和長度變化會影響各地農(nóng)作物的生長和種類。研究表明，如果全球平均氣溫增加1～3 ℃，糧食生產(chǎn)潛力可能會增加，若超過這一范圍，糧食的生產(chǎn)潛力則可能下降[9]。1982～2014年宿州年均氣溫增幅明顯，近33a來增長達1.5 ℃，這一幅度如果繼續(xù)增大，將可能帶來糧食的減產(chǎn)，同時氣溫升高，蒸發(fā)也會加快，宿州水系欠發(fā)達，沒有常年有水的湖泊，進一步升溫將可能導(dǎo)致糧食減產(chǎn)。

3.2極端天氣與災(zāi)害天氣對農(nóng)業(yè)的影響有研究表明，氣候變化所引起的極端天氣和災(zāi)害性天氣出現(xiàn)的頻率增多，而農(nóng)業(yè)是對氣候敏感度極高的行業(yè)，農(nóng)作物對氣候條件的依賴決定了糧食生產(chǎn)的脆弱性，氣候變化尤其是極端氣候事件對糧食生產(chǎn)的沖擊強度加大[10]。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，1992～2011年宿州市共上報災(zāi)情225次，從趨勢分析來看，盡管各年波動較大，但整體呈現(xiàn)略微上升趨勢(圖5)。將災(zāi)害種類進一步細分可以發(fā)現(xiàn)，1992年以來宿州市冬小麥所受的冷害和霜凍明顯減少，這歸功于氣溫的整體變暖；同時1992～2011年間共出現(xiàn)149次旱災(zāi)，整體時間分布較為均衡，但旱災(zāi)的嚴重程度卻在增長，有9次重旱災(zāi)，分別出現(xiàn)在2000年5～6月、2001年5～10月、2006年10～11月?？梢哉f重旱災(zāi)的出現(xiàn)一方面是由于宿州降水的不均衡導(dǎo)致，但氣溫升高也帶來了不可估量的影響。

圖5　1992～2011年宿州市年災(zāi)害量Fig. 5　Annual disasters of Suzhou City in 1992-2011

3.3氣候變化對農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)生態(tài)的間接影響氣候變化對農(nóng)業(yè)的影響除了對農(nóng)作物生長的直接影響，還會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生一定的間接影響，主要體現(xiàn)在氣候變化對水資源、土壤和病蟲害的影響。宿州盡管是個農(nóng)業(yè)大市，但水資源并不豐富，水系不發(fā)達，境內(nèi)大小河流70余條，但無常年儲水的湖泊。氣候變暖影響著整個水循環(huán)過程，使蒸發(fā)量加大，改變區(qū)域降水量和降水分布格局，增加降水極端異常事件的發(fā)生，導(dǎo)致洪澇、干旱災(zāi)害的頻次和強度增加[11]。而蒸發(fā)量的加大還會導(dǎo)致河水溫度上升，導(dǎo)致微生物繁殖速度加快，促進河流污染物沉積和廢棄物分解，使水質(zhì)下降，進而對農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)土壤產(chǎn)生不利影響。

宿州主要耕作土壤為潮土，占總耕地面積的59.3%，這是一種在旱耕熟化過程中形成的土壤，土層深厚、土體濕潤、夜潮明顯，適宜多類水果及冬小麥、玉米、大豆、甘薯、花生等作物的生長。氣候變化會帶來土壤變暖，改變土壤水分含量和土壤微生物活性，從而影響農(nóng)田水肥管理。同時有研究表明氣候變化會加速有機碳的分解，使我國大部分地區(qū)的農(nóng)田和草地生態(tài)系統(tǒng)變成碳源[12]。

宿州主要農(nóng)作物是冬小麥和夏玉米，每年均會受到蟲害影響。農(nóng)業(yè)因病蟲害造成的損失大約為農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的20%～25%。低溫往往限制某些病蟲害的分布范圍，但氣候變暖導(dǎo)致一些農(nóng)業(yè)病蟲容易越冬，造成病蟲害增加，也使農(nóng)業(yè)病蟲害的分布區(qū)可能擴大。同時近幾年由于暖冬頻現(xiàn)，一些外來物種的蟲害也大規(guī)模暴發(fā)，這對發(fā)展宿州農(nóng)業(yè)極為不利。

4應(yīng)對氣候變化的適應(yīng)措施與對策

4.1順應(yīng)變化，培育優(yōu)良品種，積極調(diào)整農(nóng)業(yè)種植格局氣候變化對不同地區(qū)會帶來不同影響，氣候變化使熱量資源改善，生育期延長。宿州農(nóng)業(yè)的主要作物是冬小麥和夏玉米，均是熱敏感的農(nóng)作物。從目前宿州氣候變化特征來看，宿州整體氣溫上升，冬小麥越冬前和返青后的積溫均有所增長，小麥凍害現(xiàn)象有所減少。凍害現(xiàn)象減少的同時冬小麥生育期提前，生長期縮短，在一定程度上會導(dǎo)致小麥減產(chǎn)。夏季氣溫的升高以及降水的不均衡給夏玉米的生長帶來了更多的挑戰(zhàn)，培育優(yōu)良耐旱品種成為亟需解決的問題。同時增加馬鈴薯等節(jié)水耐旱型農(nóng)作物的生產(chǎn)也是較為有利的。

4.2加強農(nóng)業(yè)氣候災(zāi)害防控，提升農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)全球變暖導(dǎo)致極端天氣頻發(fā)，從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)來看，旱澇及病蟲害等氣候災(zāi)害出現(xiàn)頻率增高，對于全球變暖這個大趨勢從短時間內(nèi)無法避免，這就需要相關(guān)部門提升技術(shù)，從已有數(shù)據(jù)中分析氣候變化的特點，合理地制作應(yīng)對自然災(zāi)害的應(yīng)急方案，開展農(nóng)業(yè)氣候災(zāi)害預(yù)測，建立農(nóng)業(yè)災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)，特別是建立干旱、洪澇、低溫災(zāi)害和重大植物病蟲害等防災(zāi)減災(zāi)體系。同時要加強建立農(nóng)業(yè)災(zāi)害保險機制、農(nóng)業(yè)商業(yè)保險制度和農(nóng)業(yè)金融市場，成立農(nóng)業(yè)合作組織，加強對農(nóng)民的救濟，有效轉(zhuǎn)移災(zāi)害風(fēng)險。

目前宿州農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施仍很薄弱，由于宿州平原的土壤不易儲水，夏季農(nóng)作物生長極易發(fā)生缺水的現(xiàn)象，改善農(nóng)田用水環(huán)境成為亟待解決的問題，政府應(yīng)加大投資建設(shè)力度，興修水利，掘井引渠，力爭減小旱地面積，擴大水澆地面積，以備干旱年份人工澆地，彌補天災(zāi)的損失。同時推廣膜下滴水等節(jié)水灌溉技術(shù)、地膜和秸稈覆蓋技術(shù)，可以減少土壤水分蒸發(fā)及增加土壤有機質(zhì)。

5結(jié)語

該研究利用1982～2014年宿州市逐日氣溫、降水量資料，采用趨勢分析法和M-K突變檢驗法對近33a來宿州氣溫和降水變化進行分析。結(jié)果表明，1982年以來宿州市氣溫上升明顯，但年降水量變化不大，年降水分布極為不均衡，大部分降水集中在雨季，特別是7月份極易出現(xiàn)暴雨，易引發(fā)澇漬災(zāi)害。

宿州市是農(nóng)業(yè)大市，本身的氣候條件和地理條件極有利于農(nóng)業(yè)的發(fā)展，但氣候變化給宿州農(nóng)業(yè)帶來了較大影響，主要表現(xiàn)在農(nóng)作物生長的脆弱性和氣候變化造成的極端天氣導(dǎo)致農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害加劇，同時氣候變化通過對土壤、水分和病蟲害的影響間接影響宿州農(nóng)業(yè)的發(fā)展，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的風(fēng)險和損失增大。在全球氣候變暖的大形勢下，將氣候?qū)τ谵r(nóng)業(yè)影響的不利變?yōu)橛欣顷P(guān)系到國際民生的問題。政府應(yīng)該積極發(fā)揮主導(dǎo)作用，提高技術(shù)含量，指導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)種田，科學(xué)灌溉，推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，杜絕化肥農(nóng)藥的過量使用；同時相關(guān)部門要積極完善各項服務(wù)，指導(dǎo)農(nóng)民合理預(yù)防和減輕各類災(zāi)害帶來的損失；最后要加大科技投入，增加農(nóng)業(yè)抗風(fēng)險能力，培育優(yōu)良品種，發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)。

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Research on the Influence of Climate Change on Agriculture of Suzhou City

WANG Lin-jia，XU Yong-zi

(Lingbi Meteorological Bureau，Suzhou，Anhui 234200)

AbstractBy using the daily temperature and precipitation data of Suzhou City in 1982-2014，effects of climate and precipitation change on agriculture were analyzed in Suzhou City in recent 33 years by trend analysis method and M-K mutation test. Response approach of climate change to agricultural production was researched. Result showed that climate significantly increased in Suzhou City since 1982，but the annual change of precipitation was slight. The annual precipitation distribution was extremely uneven; most of the precipitation concentrated in the rainy season. Climate change brought relatively great impacts on the agriculture in Suzhou City，such as the aggravation of the vulnerability of crop growth and the agrometeorological disasters caused by extreme weather. At the same time，effects of climate change indirectly affected the development of agriculture in Suzhou City through soil，water and plant diseases and insect pests，which led to greater risk and loss of agricultural production. Therefore，we should comply with the change，cultivate improved varieties，actively adjust the agricultural planting structure，strengthen the prevention and control of agricultural climate disasters，and enhance the infrastructure construction of agriculture.

Key wordsClimate change; Trend analysis; M-K test; Agriculture; Impact

基金項目安徽省2015年碩博人才基金項目(RC201519)。

作者簡介王琳佳(1989- )，女，江蘇南京人，助理工程師，碩士，從事氣候變化與公共氣象、農(nóng)業(yè)氣象研究。

收稿日期2016-03-15

中圖分類號S 162

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)12-240-03