株洲气候变化特征及其对粮油生产的影响

吴萍 曾欣 陈蕾等

摘要 利用株洲区域内1961～2014年的基本气象资料，从研究株洲气候变化特征入手，结合区域内主要粮油作物的生产情况，对区域内的气候变化特征及其对粮油作物生产的影响进行了较深入的分析。结果表明，进入20世纪90年代以来，株洲气温呈明显的上升趋势，高温日数增加明显，极端气温两极化，降水分布不均，洪涝与干旱频次增加，春季连阴雨和“寒露风”天气虽然随着气温的上升有所减少，但时有发生。株洲气候变化对株洲区域的农作物造成了一定的影响，特别是水稻与油菜等主要农作物影响更加明显。

关键词 气候变化；粮油生产；影响

中图分类号 S162 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）20-227-03

全球气候变化正在深刻影响着人类生存和发展，气候变化对农业生产的影响关系到全球粮食安全，已成为全球气候变化研究中的主要内容之一[1] 。近年来的研究表明，气候变化对我国农业生产的潜在影响主要表现为我国未来农业生产不稳定性增加、产量波动大、种植熟制变化大等[1-2]。20 世纪90 年代以来，全球气候持续偏暖，株洲气温与全球气温变化趋势保持一致，呈波动上升趋势。株洲市位于湖南东部、罗宵山脉西麓，南岭山脉与江汉平原的倾斜的地段上，介于26°03′05″～28°01′07″N、112°57′30″～114°07′15″E，属于典型的亚热带季风性湿润气候，四季分明，日照充足，无霜期长，达286 d，年平均气温16～18 ℃，年平均降雨量1 400～1 700 mm，适宜多种农作物生长，是湖南有名的粮食产区和国家重要的商品粮基地。同时株洲境内多年来各种自然灾害频繁出现，各种气象灾害对农业生产造成了严重的影响。笔者试图通过对近54年气候变化特征进行分析，确定其对株洲主要农作物粮油生产的利弊影响，进而从防灾学角度提出相应的防御对策，以期为当地农业生产提供合理建议。

1 资料与方法

资料采用株洲区域内1961～2014年的气温、降水等资料，春、夏、秋、冬季分别为3～5月、6～8月、9～11月、12月～次年2月。在计算气温和降水变化倾向率a時，采用线性回归方法；分析降水时，采用方差分析周期法。

2 株洲气候变化特征分析

2.1 气温变化特征

2.1.1 年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温的年代际变化。

从株洲1961～2014 年年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温变化（图1）来看，株洲气温年际变化具有阶段性变化特征，在一定长度的时间内，冷暖特征具有一定的稳定性；20世纪60年代气温呈较低状态，70 年代气温开始呈上升趋势，80 年代略降，进入90 年代，株洲气温呈明显上升趋势；对年平均气温、年平均最高气温与年平均最低气温进行拟合，得到拟合方程分别为Y=0.016 1x-14.207（r2=0.253 2）、Y=0.015 8x-8.843 7（r2=0.382 9）、Y=0 .021 6x-28.554（r2=0.741 8），

可见株洲的平均气温、平均最高气温、平均最低气温均呈明显的上升趋势，与全球气候持续偏暖保持一致。

2.1.2 季平均气温的年代际变化。从表1可看出，20世纪90年代以前，四季平均气温距平呈负距平（除60年代春秋季为正距平），上升不明显，90年代以后，呈明显上升，90年代冬季升温率为1.0 ℃/10a，春季升温率为0.4 ℃/10a，夏季降温率为0.3 ℃/10a，秋季持平，90年代起暖冬现象明显，冬季气温升高对气候变暖的贡献最大；进入21世纪以来，各季的平均气温持续上升（冬季除外），变暖趋势更加明显，2001～2014年平均气温增温达1.1 ℃，与前10年情况相比，春季气温上升0.9 ℃，夏季上升0.6 ℃，秋季上升1.0 ℃；从株洲四季气温增温变率来看，秋季>春季>夏季>冬季，即对于气候变暖的贡献率秋季最大，其次是春季、夏季。

2.1.3 夏季极端高温≥35 ℃天数变化。

统计日最高气温≥35.0 ℃的高温天数（表2）和阶段极端最高气温的变化情况发现，株洲20世纪60年代高温日数相对较多，年平均天数达40 d，70～80年代高温日数相对稳定，有33～35 d，90年代高温天数相对少一些，年平均高温日数仅30 d，到2000年以后，高温日数迅速增长，达42 d。可见近14年夏季高温天气出现频率明显增加， 同时从不同时段的极端最高气温随时间的推移情况来分析，2000年以前无明显增长变化趋势，但进入2000年以后，出现了41.6 ℃的极值。

2.1.4 冬季极端低温≤0 ℃天数变化。

统计日最低气温≤0 ℃的低温天数（表3）发现，1961～2014年株洲低温天气的日数呈明显递减趋势， 从20世纪80年代减少明显，90年代以来减少尤为显著，可见90年代以来冬天更加温暖。然而， 不同时段的极端最低气温与平均气温及低温日数并不一一对应。如2008年冬天，出现了长时间的低温冰冻天数，低温日数达28 d，极端最低气温-6.9 ℃，冬季平均气温却有8.4 ℃，说明在平均气温偏高的冬季仍有可能出现明显的低温冻害天气。

2.1.5 低温阴雨天气变化情况。

春季低温阴雨会导致春播作物烂种、烂秧、死苗， 果树落花落果等，危害较大。根据适宜水稻生长的最低气象条件，规定日降水量R≥0.1 mm、日照时数S≤2 h、在3月日平均气温T≤12 ℃、4月T≤14 ℃作为一个阴雨低温日，按连续≥7 d为一次低温阴雨过程；连阴雨天气7～9 d定义为轻度连阴雨， 10 d或以上定义为中度或重度连阴雨[3]。按此标准统计1961 ～ 2014 年3月和4月的低温阴雨天气出现情况，结果表明（表4）， 低温阴雨出现次数20世纪70与90年代较多，其次60年代，80年代出现次数较少，进入2000年以后次数就更少了。中度以上的连阴雨天气2000年以前变化规律不明显，但2000年以后呈急剧减少的趋势。株洲连阴雨天气变化情况与春季温度变化比较一致。

3.2.3 气温上升致使农作物病虫害加重。

一些研究表明，除了极少数害虫对高温天气较为敏感之外， 绝大多数害虫耐高温能力较强， 夏季高温对其影响不大[7-8]。株洲年平均气温上升必然会造成害虫的发育速度加快， 繁殖代数增加， 冬季气温偏高又利于病虫越冬，从而使病虫害发生、流行的几率增大[7]，喷施的农药量增加，不但提高农业生产的成本，且造成农药残留污染，破坏生态环境。

3.2.4 各种气象灾害致使株洲粮油产量减少。

株洲是双季稻米与杂交水稻粮食生产基地，同时株洲也是一个灾害性天气较多的地方，特别是降水时空分布不均，汛期極易诱发暴雨洪涝、山洪暴发等，粮油作物产量与年均降水量之间虽没有明显的相关性，但暴雨洪涝对粮油作物的生长构成严重的威胁，有时甚至是毁灭性的损失，另外春季连阴雨与秋季“寒露风”天气正值水稻及农作物关键生长期阶段，这种灾害性天气的出现对株洲粮食生产的影响也很巨大。如历史上洪涝明显的年份1965、1973、1982、1994、1995年造成早稻大面积减产；严重春季连阴雨年份有1977、1981、1983、1984、1991、2000年，春季连阴雨对株洲早稻播种育秧及油菜壮籽均有较大的影响。“寒露风”天气影响株洲晚稻的抽穗扬花， 造成不实粒数增加、产量下降。由此可见，气候变化对水稻产量的影响主要是极端气候事件造成的，平均气候状况的变化影响较小。

3.2.5 干旱对粮油作物产量的影响。

干旱也是株洲常见的气象灾害，对株洲水稻及农作物影响较大，造成减产，影响品质。但据统计株洲历史上多次干旱对株洲粮油作物的影响小于洪涝的影响，特别是对株洲油菜生长与产量有利。如2003年株洲市干旱比较明显，但油菜却出现了罕见的丰产，增产率达80%～100%。这与株洲的地理位置、地形地貌特点有关，与株洲农田小型水利建设有关，株洲农田小型水利建设比其他地区条件好，排全省第一或第二的水平。

4 结论

（1）近54年来株洲气温呈上升趋势，20 世纪90 年代以来尤为明显；季、年平均气温的波动幅度有增大趋势，异常冷暖事件增多。

（2）株洲年降水量与各时段的降水量变化呈波动性，线性变化趋势不明显。从年代际来看，20世纪90年代以前，降水量总体略偏少，90年代株洲降水呈增多趋势，进入21世纪以来，降水量又呈略减少趋势。株洲暴雨日数的变化呈增多的趋势。

（3）近54年株洲各种气象灾害频发，特别是21世纪以来，多种气象灾害事件发生呈现极端性。

（4）株洲气候变化对株洲粮食与油料生产均有较大的影响，主要表现在随着气温上升，粮油种植制度的适应性调整；气温上升、高温日数增多引发农作物病虫害增加均可以造成粮油作物的减产；各种气象灾害也影响株洲粮油作物的产量，特别是株洲主要气象灾害洪涝对粮油生产的影响最大；干旱对株洲粮油作物的减产并不明显，相反，一定程度的干旱对株洲油菜生产非常有利。

参考文献

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