扎蘭屯市氣候變化對玉米種植的影響與優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)對策

孟慶娜，春 花

1.呼倫貝爾市氣象局，內(nèi)蒙古呼倫貝爾 021000；2.扎蘭屯市氣象局，內(nèi)蒙古呼倫貝爾 162650

第五次IPCC評估報告指出，在過去100年中，全球海陸表面的平均氣溫上升了0.85 ℃，以變暖為主要特征的全球氣候變化將會對世界范圍內(nèi)的經(jīng)濟、生態(tài)、社會系統(tǒng)產(chǎn)生不同程度的影響。氣候?qū)r(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域的影響最為嚴重，得到了相關(guān)部門的高度關(guān)注。氣候變化會首先作用到農(nóng)業(yè)氣候資源數(shù)量和配置狀況上，進而改變原有農(nóng)作物對氣候資源利用方式和利用率，進而影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展[1-3]。

相關(guān)研究結(jié)果表明，未來50—100年，全球平均氣溫仍舊呈上升趨勢，極端降水天氣出現(xiàn)頻率也會升高。以現(xiàn)有農(nóng)業(yè)措施進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，將會造成我國農(nóng)業(yè)總產(chǎn)量下降5%—10%左右，對我國糧食安全的威脅較大[4-5]。在全球氣候變暖的大背景下，氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不同環(huán)節(jié)的影響日益凸顯。扎蘭屯市的主要農(nóng)作物是玉米，全市玉米種植面積約超過全市總耕地面積的70%，在保障未來糧食安全問題上發(fā)揮著重要作用。玉米是扎蘭屯市主要糧食作物之一，因此有必要了解氣候變化對扎蘭屯市玉米種植的影響，為日后扎蘭屯市糧食生產(chǎn)提供參考借鑒[6-8]。

研究扎蘭屯市主要氣候變化特征，有利于揭示玉米生長過程中的氣候變化趨勢；定量分析各類氣候要素對玉米種植的影響，可在為當?shù)貧夂蝾A測和防災減災工作開展提供理論參考的同時，指導玉米高產(chǎn)豐收。

1 研究資料和方法

利用扎蘭屯市氣象局1991—2022年逐月平均氣溫、降水量、日照時數(shù)資料，以及1996—2021年玉米不同生育期、理論產(chǎn)量和平均產(chǎn)量資料，采用線性回歸法、滑動平均法、皮爾遜相關(guān)性分析扎蘭屯市氣候變化特征、玉米生育期及氣候變化對玉米種植的影響[9-10]。

2 扎蘭屯市氣候變化特征

2.1 平均氣溫

1991—2022年扎蘭屯市多年氣溫平均值為3.9 ℃，其中年平均氣溫的最大值為5.3 ℃(2007年)，最小值只有2.7 ℃(2010年)，最大值是最小值的近2倍，說明當?shù)仄骄鶜鉁啬觌H變化波動幅度較大。近31年扎蘭屯市平均氣溫整體以上升趨勢為主(圖1)，氣候變化傾向率為0.026 ℃/10年，但上升趨勢不顯著。

圖1 1991—2022年扎蘭屯市的平均氣溫變化趨勢

結(jié)合滑動平均曲線圖，1991—2007年扎蘭屯市年平均氣溫以波動上升趨勢為主；2007—2010年平均氣溫呈現(xiàn)出快速下降的趨勢；從2010年往后平均氣溫以波動上升趨勢為主，只是后期增溫趨勢較為平穩(wěn)。

2.2 降水量

1991—2022年扎蘭屯市年降水量整體以增加趨勢為主(圖2)，氣候變化傾向率為7.398 mm/10年，只是增加趨勢不顯著。近32年扎蘭屯市年降水量平均值為522.8 mm，其中年降水量最大值為1111.5 mm(1998年)，最小值只有213.3 mm(2001年)，最大值將近是最小值的6倍，說明扎蘭屯市降水量年際變化波動幅度較大。結(jié)合曲線圖，1991—2001年扎蘭屯市年降水量呈現(xiàn)出波動下降的趨勢；從2001年往后，扎蘭屯市年降水量以上升趨勢為主。

1991—2022年扎蘭屯市年內(nèi)降水以單峰型變化特征為主，降水主要出現(xiàn)在每年的5—9月份，降水量達到460.7 mm，占比88.1%。春季平均降水量為67.8 mm，整體呈增加趨勢，氣候變化傾向率為9.198 mm/10年；夏季平均降水量為372.3 mm，整體呈下降趨勢，氣候變化傾向率為-21.157 mm/10年；秋季平均降水量為72.8 mm，整體呈增加趨勢，氣候變化傾向率為16.795 mm/10年；冬季平均降水量為9.9 mm，氣候變化傾向率為1.99 mm/10年，整體呈增加趨勢。

2.3 日照時數(shù)

1991—2022年扎蘭屯市日照時數(shù)平均值為2 711.2 h，其中年日照時數(shù)的最大值為3 033.3 h(2001年)，最小值只有2 289.5 h(2021年)，最大值和最小值之間相差743.8 h。近32年扎蘭屯市日照時數(shù)整體以下降趨勢為主(圖3)，氣候變化傾向率為-51.153 h/10年，下降趨勢較為顯著。結(jié)合曲線圖，1991—2001年扎蘭屯市年日照時數(shù)以波動上升趨勢為主；從2001年往后則呈現(xiàn)出下降的趨勢，只是后期的日照時數(shù)下降較為明顯。

圖3 1991—2022年扎蘭屯市的日照時數(shù)年際變化

1991—2022年扎蘭屯市年內(nèi)各月平均日照時數(shù)不盡相同，其中每年2—10月份的日照時數(shù)相對最多，各月平均日照時數(shù)超過200 h，而其余月份的日照時數(shù)則較少，月平均日照時數(shù)不足200 h。扎蘭屯市春季平均日照時數(shù)為803.3 h，整體呈下降趨勢，氣候變化傾向率為-15.151 h/10年；夏季平均日照時數(shù)為714.4 h，呈下降趨勢，氣候變化傾向率為-10.311 h/10年；秋季平均日照時數(shù)為636.7 h，變化傾向率為-20.539 h/10年，整體呈下降趨勢；冬季平均日照時數(shù)為556.9 h，氣候變化傾向率為-3.54 h/10年，呈下降趨勢。

2 扎蘭屯市氣候變化對玉米種植的影響

2.1 玉米關(guān)鍵生育期特征

1995—2021年，扎蘭屯市玉米平均播種期為5月10日，整體呈現(xiàn)出提前的趨勢，平均每年以0.2845 d的速率提前，且提前趨勢較為顯著；玉米平均三葉期為6月3日，整體呈現(xiàn)出提前的趨勢，平均每年以0.094 d的速率提前，且提前趨勢較為顯著；玉米平均拔節(jié)期為7月5日，整體呈現(xiàn)出推遲的趨勢，平均每年以0.083 d的速率推遲，且推遲趨勢較為顯著；玉米平均成熟期為9月22日，整體呈現(xiàn)出推遲的趨勢，平均每年以0.116 d的速率推遲，且推遲趨勢較為顯著。

2.2 氣候變化對玉米種植的影響

2.2.1 氣候變化對玉米關(guān)鍵生育期的影響結(jié)合表1的數(shù)據(jù)信息，近27年扎蘭屯市平均氣溫、日照時數(shù)均與玉米播種期之間呈反相關(guān)關(guān)系，但未通過顯著性水平檢驗，降水量與播種期呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，且通過了α=0.01的顯著性水平檢驗，說明降水量對播種期的影響較大；玉米三葉期、拔節(jié)期內(nèi)受氣溫、降水量和日照時數(shù)的影響不大，并未通過顯著性水平檢驗；玉米成熟期內(nèi)受氣溫和日照時數(shù)的影響較大，均呈現(xiàn)出反相關(guān)關(guān)系，通過了α=0.01的顯著性水平檢驗，說明隨著平均氣溫和日照時數(shù)的增大，玉米成熟期時間會提前，反之則會推遲。

表1 1996—2022年扎蘭屯市氣溫、降水量、日照時數(shù)與玉米不同生育期及產(chǎn)量的相關(guān)性系數(shù)

2.2.2 氣候變化對玉米產(chǎn)量的影響1995—2021年扎蘭屯市玉米理論產(chǎn)量整體以增加趨勢為主，平均每年以18.724 g/m3的速率增加，且增加趨勢極顯著；而平均產(chǎn)量也呈現(xiàn)出直線增加的趨勢，平均每年以188.08 kg/hm3的速率增加，增加趨勢仍舊極顯著。

通過將玉米理論產(chǎn)量、平均產(chǎn)量分別與氣溫、降水量和日照時數(shù)進行相關(guān)性分析，不難發(fā)現(xiàn)溫度和日照時數(shù)均與理論產(chǎn)量直接呈現(xiàn)出負相關(guān)關(guān)系，且日照時數(shù)與理論產(chǎn)量之間的關(guān)系較為顯著，通過了α=0.05的顯著性水平檢驗，而降水量與理論產(chǎn)量的關(guān)系不顯著。氣溫和日照時數(shù)分別與平均產(chǎn)量之間呈現(xiàn)負相關(guān)關(guān)系，但日照時數(shù)與平均產(chǎn)量間的負相關(guān)性系數(shù)較為顯著，通過了α=0.01的顯著性水平檢驗；降水量與平均產(chǎn)量之間呈現(xiàn)正相關(guān)性，且通過了α=0.05的顯著性水平檢驗(表1)。

3 玉米優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)對策

3.1 加大旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣

近32年來，扎蘭屯市降水量以下降趨勢為主，干旱化問題不斷加劇，可利用降水資源隨之減少。為了盡快緩解干旱加重的問題，應在全市加大旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣力度。政府部門應加大資金投入力度，以加強農(nóng)田基本水利建設，通過水利工程保證扎蘭屯市水資源協(xié)調(diào)發(fā)展，減少農(nóng)業(yè)需水方面的壓力。此外，可在扎蘭屯市推廣和使用節(jié)水栽培技術(shù)，對耐旱性強的玉米品種進行培育和種植[11-12]。

3.2 調(diào)整玉米生產(chǎn)布局

在水資源保持充足的情況下，未來氣候變暖對扎蘭屯市玉米種植較為有利。因此，可適當擴展玉米種植帶?？稍谠m屯市地區(qū)適當擴大晚熟、中晚熟品種的種植比例，以充分利用當?shù)責崃抠Y源，進而提升單位面積的玉米產(chǎn)量；還可以根據(jù)實際情況調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，適當增加玉米等喜溫作物的種植比例[13-14]。

3.3 加強栽培管理

結(jié)合扎蘭屯市實際，為了充分全市玉米增產(chǎn)潛力發(fā)揮，在確保玉米播種期內(nèi)溫度和水分條件適宜的情況下，可提前玉米播種期時間；加大對推廣品種有關(guān)配套栽培管理措施的研究；針對氣候變化造成的病蟲害等加重的問題，氣象部門需要與農(nóng)業(yè)部門加強溝通協(xié)作，共同開展氣候、病蟲害等預測預報工作，確保玉米高產(chǎn)高質(zhì)[15-16]。