中国西北气候变暖及其对农业的影响对策

张秀云，姚玉璧*，杨金虎，李文举，雷俊，牛海洋

中国西北气候变暖及其对农业的影响对策

张秀云1,2，姚玉璧1,2*，杨金虎2，李文举2，雷俊2，牛海洋2

1. 中国气象局兰州干旱气象研究所//甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室//中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室，甘肃 兰州 730020；2. 甘肃省定西市气象局，甘肃 定西 743000

以全球气候变暖和区域降水变率增加为主的气候变化给农业生产和人类食品安全带来严峻挑战。认识气候变化对农业的影响，提出科学的技术对策，是应对气候变化的基础。基于西北5省区气象观测资料，分析西北地区近52年（1961—2012年）气候时域趋势变化和空间分布特征，对比讨论了气候变化对西北农业的主要影响，提出了西北旱作农业应对气候变化的适应技术对策。结果表明，近52年来，西北区域气温呈显著上升趋势，气温变化倾向率为0.312 ℃/10 a，从20世纪70年代开始气温持续上升，气候变暖的突变点在1991年。西北区域降水量趋势变化空间差异明显，以黄河沿线为界，黄河以西区域降水量呈增多趋势，黄河以东区域呈减少趋势，并且降水量减少的幅度明显高于增加的幅度。气候变暖对农作物生长生育、植物形态结构、产量形成及品质等生理生化过程产生重大影响，对作物种植结构、栽培方式、种植制度，农田耕作层土壤生态环境等也产生了重大影响。要通过优化农业种植结构、调整作物种植制度、改进作物栽培方式、改良作物品种、加强水肥系统协调管理等技术措施来适应气候变化。科学开发利用气候资源，减缓气候变暖的不利影响，积极应对全球气候变化。关键词：气候变暖；影响；对策；中国西北

近百年来，全球各地几乎均可以观测到气候变暖的趋势特征，全球气候变暖是确信无疑的。全球平均地表温度近 130 年来（1880—2012年）升髙了 0.85（0.65～1.06）℃，其气候趋势倾向率为0.050～0.082 ℃/10 a，平均为 0.065℃/10 a。1951—2012年，全球平均地表温度的气候趋势倾向率为0.08～0.14 ℃/10 a，平均为 0.12 ℃/10 a，接近 1880年以来的两倍；1983—2012年是自1850年以来最暖的3个10年（IPCC，2013）。全球变暖对农业生产、水资源、生态环境安全等具有重大影响，对人类生存自然环境与可持续发展构成严重威胁。气候变暖的影响很容易产生不可逆转的效应（IPCC，2014）。

西北地区地理环境具有沙漠戈壁、丘陵沟壑和山地型高原地貌特征，是受东亚季风、南亚季风和西风带气候系统影响的过渡区域，其中，陕西、宁夏、甘肃河东地区属季风影响气候区，新疆和甘肃河西地区属西风带气候区，青海和甘肃甘南地区属高原气候区，3种气候区对全球气候变暖的响应不同（张强等，2011，2015）。据统计，1961—2008年，西北地区平均气温均呈显著上升趋势；降水量东西部呈反相位变化特征，其中，西部（包括新疆北部、祁连山区和柴达木盆地等地区）降水呈增加趋势，东部（包括甘肃河东地区、青海东部、陕西、宁夏等地区）呈减少趋势；西北地区整体暖干化趋势明显，局部出现暖湿现象（张强等，2010）。

大气温度是植物生存的基本要素，在适宜的大气温度阈值内，植物生长发育速率与温度呈显著相关。气温变化引起叶片气孔导度变化，进而影响光合作用与水分循环以及蒸散发过程（Rawson，1988；Zhou et al.，2011）。当气温升高至超过适宜阈值时，叶片蒸腾速率超过净光合速率（Ben-Asher et al.，2008；Rodin，1992；王润元等，2006）；若气温超过最高温度阈值，则作物光合酶的活性降低，叶绿体结构遭破坏可引起气孔关闭，导致光合作用降低直至停滞（Peng et al.，2004）。高温环境条件下，呼吸强度也相应增强，能量消耗显著增加，净光合积累随之减少（赵鸿等，2016）

1961—2008年，气候变暖使西北喜热和越冬农作物适宜种植区由低纬向高纬度推进了 1～1.5°，由低海拔向高海拔区提高了100～300 m；多熟制区域北扩，复种指数增加（张强等，2008，2012）。秋播作物播种期推迟了4～13 d，有限生长习性作物生长季缩短，无限生长习性作物生长季延长（Xiao et al.，2008，2010；姚玉璧等，2010，2012）。

西北地区由于地貌和气候多重因素的影响，使得农作物种类和种植方式复杂多样。就农作物属性而言，有喜温、喜凉和越冬作物；而种植方式有雨养旱作农业、绿洲灌溉农业、半旱作半灌溉农业。本研究进一步分析了西北气候变暖特征，揭示气候变化对西北农作物生长、农业种植结构和布局、农业气象灾害等的影响，提出西北旱作农业应对气候变暖的适应技术对策，为促进西北农业发展、保障粮食安全提供科学决策依据。

1 资料处理及方法

1.1 数据及处理

所用气象要素数据为中国气象局国家气象信息中心整编的西北五省区（新疆、青海、甘肃、宁夏、陕西）国家气象台（站）逐日气温、降水量资料。日平均气温为 4个观测时次（02:00、08:00、14:00、20:00）平均值，日降水量为逐时降水量累计值；序列长度均为 1961—2012年。利用最新发布的 RHtest软件包（RHtestV4）中的惩罚最大 F检验（PMFT）均一性检查技术（Wang et al.，2013；Wang，2008a，2008b）剔除资料序列中的非均一性台站后，选取代表性较好的 343个气象站 1961—2012年完整的逐日气象观测资料（其中，新疆101站、青海54站，甘肃80站、宁夏22站，陕西86站）进行研究。

1.2 分析方法

1.2.1 气候倾向率

气候要素的趋势系数变化一般用一次线性方程表示，即：

a1为气候要素倾向率，单位为某要素单位/10 a，据回归理论是要素x的均方差，为数列1, 2,…n的均方差。由气候趋势系数xtr 求出气候要素倾向率（魏凤英，2007）。

1.2.2 突变检测方法

Mann-Kendall方法是非参数突变统计检验，该方法的优点是所选序列数据无需遵从某种分布特征，亦不受少数异常值的干扰（魏凤英，2007），在原假设气候序列没有变化的情况下，定义一个统计量，进行方差检验。其中，UF为要素序列数据M-K检测顺序统计曲线，UB为要素序列数据M-K检测逆序统计曲线，若顺序统计曲线超过信度临界线，即表示存在显著的趋势变化时，如果顺序统计曲线与逆序统计曲线的交叉点位于信度临界线之间，这点便是突变的开始点。

2 西北气候变化特征

2.1 气温变化

2.1.1 年平均气温变化

气温年际变化呈显著上升趋势（图 1a），气温变化曲线线性拟合倾向率为 0.312 ℃/10 a（R2=0.602，P≤0.001）。气温Cubic函数呈一谷一峰型，方程为y=0.00005x3+0.0047x2-0.0848x- 0.4705，其线性化后的复相关系数 R=0.825，通过 α=0.001检验。

图1 中国西北区域气温距平变化特征Fig. 1 Change characteristic of temperature departure in Northwest China

2006年是近52年最暖的年份，平均气温距平0.97 ℃；1967年是近52年最冷的年份，平均气温距平为-1.65 ℃。从20世纪70年代开始年平均气温持续上升，特别是20世纪90年代，年均气温快速上升，增幅创近半个世纪新高。但是，在 2007—2012年，年平均气温出现了下降，2012年年平均气温距平为-0.46 ℃。

年平均气温趋势变化空间分布如图1b所示，区域内气温距平倾向率除个别站点为负值外，其余均为正值，表现为一致的增加特征。年平均气温倾向率≥0.3 ℃/10 a的区域位于北疆、南疆东南部、青海、甘肃河西走廊、陇中北部、陇东和宁夏。其他大部分地区气温倾向率在0.1～0.3 ℃/10 a之间变化。

从20世纪60年代至21世纪，平均气温上升幅度逐渐加大，尤其是进入 90年代后，上升幅度明显增大。20世纪90年代分别比60、70和80年代上升了 0.83、0.63和 0.47 ℃；21世纪初 10年（2001—2010年）比 20世纪 90年代又上升了0.56 ℃，为近50年来最暖的时期。

应用Mann-Kendall（曼-肯德尔）气候突变检测法绘制西北平均气温距平气候突变检测曲线（图2），其中，UF为西北平均气温距平气候突变检测顺序统计曲线，UB为平均气温距平气候突变检测逆序统计曲线，当信度水平α=0.05，显著性检验临界值 Uα=1.96；α=0.01，显著性检验临界值 Uα=2.58。由图3可知，气温距平顺序统计曲线UF从20世纪70年开始持续上升，在20世纪90年代初超过了α=0.05信度检验临界线，之后大大超过了 α=0.01信度检验临界线。UF和UB曲线相交于1991年，可见，自 1971年开始西北区域气温持续上升，气候变暖的突变年在1991年。

图2 中国西北气温突变检测曲线Fig. 2 The sudden check curve of the temperature in Northwest China

2.1.2 分季节气温变化

图3 中国西北区域降水量变化特征Fig. 3 Change characteristic of annual precipitation in Northwest China

西北冬季平均气温呈明显上升趋势，且增温速率高于其他季节。其倾向率为0.5 ℃/10 a；1967年的冬季是近 52 年来最寒冷的冬季，比常年同期偏低2.9 ℃；1999年冬季是近52 年来最温暖的冬季，比常年同期偏高1.6 ℃。

春季平均气温也呈持续上升趋势，倾向率为0.27 ℃/10 a；2008年春季是近52年来最暖的春季，比常年同期偏高1.8 ℃；1970年春季是近52年来最冷的春季；比常年同期偏低1.7 ℃。

夏季平均气温上升速率低于其他季节，倾向率为0.25 ℃/10 a。2006年夏季为近52 年来最热的夏季，比常年同期偏高 1.0 ℃；1976年夏季为近52 年来最凉快的夏季，比常年同期偏低1.4 ℃。

秋季平均气温上升速率仅次于春季，倾向率为0.34 ℃/10 a。2006年秋季是近52年来最热的秋季，比常年同期偏高1.6 ℃；1967年秋季为近52 年来最凉爽的秋季，比常年同期偏低1.9 ℃。

各季节气温趋势空间分布大部分区域呈现出一致的增温特征，冬季气温的升幅明显高于其他 3个季节。冬季气温变化为全区一致增加趋势。青海西部、甘肃河西部分地方和陕北中部冬季气温增幅略高于其他地方。4个季节中，夏季气温的增幅略小于其他几个季节，且南疆中部和陕南部分地方夏季气温还略有降低。

2.2 降水量变化

2.2.1 年降水量变化

西北区域降水量在年际间呈波动变化（图3a），20世纪70年代和90年代属于少雨期，60年代、80年代和21世纪初的10年属于多雨期，反映出西北区域的降水以20 a左右的周期性变化为主，年代际变化十分显著，无明显趋势变化特征。

1997年为西北地区近52年（1961—2012年）降水最少的一年，区域平均年降水量为281.4 mm，比常年值偏少28.2%，西北5省区均发生了极其严重的旱灾；年降水量次少年是 1986年，区域平均年降水量为318.3 mm，比常年值偏少29.6%。1964年区域平均年降水量最多，为510.5 mm，比常年值偏多18.8%；次多是2010年，区域平均年降水量为508 mm，比常年值偏多29.6%。

西北西部与中部降水趋于增多，东部的降水趋于减少，降水量区域性变化差异较大（图3b）。以黄河沿线为界，黄河以西降水量呈增多趋势，黄河以东呈减少趋势，并且减少的幅度明显高于增加的幅度；在青海中部和甘肃河西中部降水量气候倾向率≥10 mm/10 a，其最大中心出现在青海的德令哈，降水量气候倾向率为25.1 mm/10 a；而黄河以东气候倾向率≤-10 mm/10 a，陕南气候倾向率为-40 mm/10 a，递减率最大中心出现在陕西南部的宁强，为-53.6 mm/10 a。

2.2.2 分季节降水量变化

西北冬季降水总体呈增加趋势，每 10年增加8.3%。1964年、1969年、1972年、1976年、1978年、1989年和1990年冬季降水量均偏多，其他年份降水偏少或正常；1990年冬季降水量增至历史最高点，降水偏多50%以上；1991年起呈阶梯式持续下降，1999年下降至历史最低，偏少50%，此后缓慢上升，2008年上升至高点。其趋势变化在空间分布上表现为北疆增加趋势明显，南疆东部有减少趋势；其他地区变化平缓。

春季降水总体呈略降趋势。20世纪60年代前期变化幅度大，1964年增至历史最高，此后开始下降，1968—1978年振荡下降幅度小，在平均值附近波动；1983—1993年降水处于偏多期；1994年以后除1998年和2002年降水偏多外，均呈偏少振荡状态。春季降水趋势变化在区域空间分布上差异较大，以黄河为界，黄河以西春节降水量呈增多趋势，增幅较大的区域在天山与青海南部，倾向率为3～9 mm/10 a；黄河以东春季降水减少，倾向率为-3～-20 mm/10 a，其中，关中与陕南降水减少幅度最大，均≤-15 mm/10 a。

夏季降水总体呈略增趋势，每10年增加0.9%。20世纪60年代至70年代中期降水偏少，70年代后期至90年代前期降水基本呈增多趋势，1994年以后，除1998年降水增多外，其余时段均呈减少趋势，1997年为历史最少，偏少21%，2003年开始波动上升。夏季降水量趋势变化空间分布特征表现为，以黄河为分界线，黄河以西夏季降水量呈增多趋势，黄河以东夏季降水量呈减少趋势。青海黄河源区域、甘肃河东、宁夏河套等地夏季降水量均呈减少趋势。

秋季降水量总体呈减少趋势，每 10年减少3.4%。20世纪60年代至80年代中期、21世纪以来降水偏多；80年代中期至90年代末降水基本呈减少趋势。秋季降水量的趋势变化空间分布特征与春季接近，以黄河为界，黄河以西区域秋季降水量呈增多趋势，大部分区域气候倾向率在1～4 mm/10 a之间；黄河以东区域秋季降水呈减少趋势，气候倾向率大部分区域在-5～-20 mm/10 a之间，其中陕南秋季降水减少幅度最大，气候倾向率为-20～-35 mm/10 a。

3 讨论

1961—2012年，西北区域气温显著上升，年平均气温增速和各季节气温增速均显著高于全国平均值（第三次气候变化国家评估报告编写委员会，2017）。随着气候变暖，西部主要粮食作物生育期发生显著变化。冬小麦播种期每10年推后2～3 d；返青期每 10年提前4～5 d，开花期和成熟期每10年提前5～6 d。冬小麦越冬期每10年缩短5～6 d、全生育期每10年缩短7～8 d。主要粮食作物玉米播种期提前2 d左右，营养生长期提早4～5 d，生殖生长期提早6～7 d，全生育期缩短6d左右。油料作物冬油菜推迟播种期 7～13 d，冬季停止生长期推迟16～24 d，返青后生育期提前8～12 d，全生育期缩短17～32 d（张强等，2015）。

西北主要经济作物棉花播种期提前5～12 d，开花期提前4～12 d，停止生长期推迟6～9 d，生殖生长期延长6～12 d，全生育期延长14～18 d。马铃薯花序形成期每10年提前8～9 d，开花期每10年提前4～5 d，花序形成至可收期和全生育期均为每10年年延长9～10 d（姚玉璧等，2016）。

由此可见，增温虽然可以加快作物营养生长速度，但也会抑制部分作物生殖生长，导致有限生长习性的作物（小麦、玉米和油菜等）营养生长阶段缩短，部分生殖生长阶段延长，全生长期缩短。而秋季增温明显推迟了无限生长习性作物的停止生长期，但会加快营养生长的速度，导致无限生长习性的作物（棉花、马铃薯等）营养生长阶段缩短，生殖生长阶段延长，全生长期延长（张强等，2015；姚玉璧等，2012，2013）。

气候变暖使西北主要作物生理生态特征发生变化。春小麦干物质积累期（灌浆和乳熟期）净光合速率、气孔导度随温度的升高而减小，随空气湿度升高而增加；而蒸腾速率则随温度的升高而增加，随空气湿度的升高而减小。大多数作物的叶片水分利用效率随气温升高而逐渐降低。气候暖干化对春小麦的光合作用和干物质积累过程均产生显著的抑制效应。温度升高导致春小麦淀粉含量下降、蛋白质含量上升。生长期气温平均每升高1 ℃，春小麦淀粉含量下降1.6%，蛋白质含量升高0.8%（王鹤龄等，2015；肖国举等，2012，2015；张凯等，2015，2016）。

温度升高显著地影响了春小麦籽粒中痕量元素镉（Cd）、铜（Cu）、铁（Zn）和锌（Fe）的富集水平，且富集水平具有显著的品种差异性。小麦籽粒中锌（Zn）和铁（Fe）含量随温度升高表现为先增后降的变化趋势，而镉（Cd）和铜（Cu）随温度升高表现为下降趋势。气候变暖将改变小麦籽粒中营养和非营养元素的含量，可能影响小麦的品质以及食品安全。预计到 2050年，西北半干旱地区春小麦籽粒中Cd、Zn起码将分别超越限量标准值490%和27%，而Cu的含量将会在安全要求的范围之内。增温使马铃薯块茎中镉、铅、铁、锌和铜含量降低，叶片中铜、锌和铁浓度提高，而镉和铅浓度下降（Li et al.，2011）。

气候变暖对西北作物种植制度也产生了影响。西北喜温和越冬作物适宜种植区域由低纬向高纬度推进了 100～200 km，由低海拔向高海拔区推进100～300 m；使受影响区域作物种植制度由“一年一熟”转变为“一年两熟”，部分区域转变为“一年多熟”；农作物复种指数明显增加，复种面积提高4～5倍，多熟制区域明显北扩，多熟制区的海拔高度提升了200～300 m（张强等，2015；吴乾慧等，2017）。

气候变暖使西北农作物、果树、中药材种植区域向北、向高海拔区推进，春小麦适宜种植区、不可种植区缩小；冬小麦适宜、可种植区急剧扩大；玉米最适宜种植区扩大、不适宜种植区变化不大；马铃薯最适宜、不适宜种植区减小，次适宜区、可种植区扩大；棉花适宜种植区扩大；苹果、桃树、大樱桃、酿酒葡萄等适宜种植区扩大。在以春小麦为主的传统干旱气候区种植结构向以玉米、棉花和冬小麦为主转变，半干旱气候区种植结构向以冬小麦、马铃薯和冬油菜为主转变（王鹤龄等，2012；姚玉璧等，2017）。

气候变暖使农田耕作层土壤生态环境发生变化，表现为土壤酶活性明显下降，土壤养分分解加速，土壤盐碱化程度明显加重。冬季气温提高0.5～2.5 ℃，则土壤有效氮、过氧化氢酶、脲酶和磷酸酶活性分别下降 2.45～4.66 g∙kg-1、0.08～1.20 mL∙g-1、0.004～0.019 mg∙g-1和 0.10～0.25 mg∙kg-1。同时，冬季气温升高使土壤蒸发加快，导致土壤盐由深层向土壤耕作层移动，全盐含量和总碱度分别增加 0.39～0.50 g∙kg-1和 0.01～0.03 cmol∙kg-1，土壤盐渍化加重（肖国举等，2010，2012）。

另外，气候变暖导致西北干旱化趋势明显；干旱、高温、干热风等农业气象灾害频率增加，强度增大，灾害损失加重；春小麦条锈病、马铃薯晚疫病、玉米棉铃虫等作物病虫害增加、危害加重（张强等，2014；）。

4 西北农业应对气候变暖技术对策

根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）的报告，未来 50年，全球气候可能继续变暖，直接影响种植业生产、生态系统稳定性和病原菌传播途经，必将对粮食、食品和生态安全提出新的挑战（IPCC，2014）。中国西北既是气候变化敏感区，又是生态环境脆弱区，气候变化对农业的影响尤为突出。为此，提出西北农业应对气候变暖的适应减灾综合技术对策：

（1）气候变暖加快作物生长，要求田间管理科学应对。气候变暖改变了西北作物生理生态习性，加快了作物生长发育，影响作物产量。要求适应气候变化新特征，利用变化后的气候资源，趋利避害。春播作物需提前播种，秋播作物需推迟播种；采取地膜覆盖，耙耱镇压、中耕培土等措施减缓土壤水分蒸发；加强作物关键生育期水肥管理，改进作物栽培与耕作措施，提升作物田间管理水平。

（2）春夏干旱趋势加重，作物种植实施“压夏扩秋”。20世纪80年代以来，西北半干旱区扩大了马铃薯、玉米和秋杂粮播种面积，缩减春小麦、豆类播种面积，趋利避害，确保粮食稳定生产。未来20～30年，“压夏扩秋”仍将是西北半干旱雨养农业区应对气候变化的主要技术对策之一。

（3）冬季增温趋势明显，推进“冬小麦北移”种植。冬小麦种植区北移，促进了西北地区作物耕作制改革和种植业结构调整，实现“一年两熟”或“一年多熟”。近20年，西北东部黄土高原区域实施了冬小麦北移策略，加强越冬保苗、提前灌头水、氮肥施用时间后移、采用机播且提早施肥等技术，确立了符合引黄灌区的冬小麦品种选育、栽培、耕作制度。调整种植结构，推广间作套种，冬小麦套种玉米；提高复种指数，复种蔬菜、青贮玉米、油葵等种植模式，使冬小麦产量单产比春小麦增产54.3%。如此一来对减少春季沙尘、改善生态环境也起到了积极作用。

（4）田间能量输入增加，积极推行“多熟种植”。气候变暖提高了西北区域农田热量资源，农业生产≥0 ℃的界限积温提高，西北作物潜在生长发育期延长，作物多熟种植区域、复种区域均扩大。气候资源容量提高。西北喜温作物及林果药材适宜种植纬度北移，预计 2030—2050年，“一年一熟”制大约可向北推移200～300 km，“一年二熟”和“一年三熟”制的北界也将向北推移500 km左右（陈晓光等，2013）。

（5）适应暖干化气候环境，选育高耐旱新品种。全球气候变化要求提高作物对生态环境的适应性。加强作物抗旱育种研究，培育与气候变化相适应的作物新品种，对全球变化背景下的半干旱地区有重要意义。西北半干旱区气候变暖趋势明显加快，气候变化使冬季明显变暖。日照偏少的地区品种选育向弱冬性、弱感光性、分蘖力强、抗病性强的品种方向发展、并有计划地培育和选用抗早、抗涝、抗高温、抗病虫害等抗逆品种。西北地区具有开展小麦、水稻、玉米、马铃薯等作物新品种选育和超高产栽培的优势，必将在粮食生产能力的提升中发挥重要作用。

（6）改进土壤耕作方式、实施高效水肥补充利用、维护灌溉农田的水盐平衡，保护农田生态系统的正常运行。气候变暖使西北农田耕作层土壤环境酶活性呈下降趋势，土壤有机养分分解速度加速，土壤盐碱化程度呈加重趋势，土壤水分蒸发量呈增加趋势。因此，在西北半干旱地区，应对气候变化的农田土壤管理应采取以下对策：改进土壤耕作方式、科学蓄水保墒、减少土壤水分蒸发；改进传统施肥方式，实施水肥高效利用，提高肥效和作物对营养元素的利用效率；实施土壤水肥动态监测，根据不同的土壤肥力和含水量调整灌溉量，提高水分利用效率；保持灌溉农田的水盐平衡，维持农田生态环境用水，充分考虑农业生态环境的用水需求，采用大田集水、地膜覆盖、抗旱剂、抗旱品种、集水补充灌溉等多种方式，实施全方位节水调控措施。

（7）充分开发利用西北区域空中水资源，发展干旱区域水肥高效利用节水农业技术。预计未来中国西北地区降水总量仍呈减少趋势，最大减幅在 4 mm左右，而西北西北部地区的降水略有增加，但增加幅度非常有限，最大增加3 mm左右（第三次气候变化国家评估报告编写委员会，2017），表明中国西北大部分地区依靠大气降水难以缓解水资源短缺的问题，自然降水仍然是该区域未来限制农业生产最重要的因素。大力开发利用空中云水资源，发展大田集水、地膜覆盖、抗旱剂、抗旱品种、集水补充灌溉等一系列旱作节水农业技术是应对全球气候变化的有效措施。

5 结论

近 50年来，西北区域气温呈显著上升趋势，气温变化倾向率为0.312 ℃/10 a，其中，冬季升温最为显著，气温变化倾向率为0.50 ℃/10 a。从1971年开始西北区域气温持续上升，气候变暖的突变年在 1991年。降水量变化空间差异突出，其中，新疆北部、祁连山区和柴达木盆地等地区降水量呈增加趋势；甘肃河东地区、青海东部、陕西、宁夏等地区呈减少趋势。以黄河沿线为界，黄河以西降水量呈增多趋势，黄河以东呈减少趋势，并且减少的幅度明显高于增加的幅度。

气候变暖导致西北农作物光合酶活性降低，呼吸强度增强，净光合积累减少；春播作物播种期提前、秋播作物播种期推迟；有限生长习性的作物生长季缩短，无限生长习性的作物生长季延长；喜温作物（冬小麦、玉米、棉花等）和越冬作物、多熟制适宜区域均北扩；农作物复种指数提高，复种面积增加。

未来 50年，全球气候可能继续变暖，直接影响种植业生产、生态系统稳定性和病原菌传播途经，必将对粮食、食品和生态安全提出新的挑战。为此，要采取科学措施，应对气候变暖。

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Abstract: Agricultural production and human food safety are facing a severe challenge because of the climatic change which is mainly involved with the warming of global climate and the rising of rainfall changing rate. It is the basis for treating against the climate change by knowing the impact of climatic change on agriculture and finding out scientific and technical measures. Based on the meteorological data observed in five provinces (districts) in Northwest China, the temporal and regional trend and spatial distribution characteristics of climatic change in Northwest China in 1961—2012 were studied, the main impact of climatic change on agriculture in Northwest China was discussed by comparison, and adaptive technical measures for dry farming in Northwest China against climatic change was brought forward. The result showed, in the recent 52 a, the air temperature in Northwest China rose significantly, and the trend rate of air temperature change was 0.312 ℃/10 a, the air temperature kept rising from the beginning of 1970s, and the discontinuity point of climatic warming was in 1991. The rainfall changing trend in Northwest China was distinct with a spatial difference, by the border of the Yellow River, rainfall was increasing in the western region while it was decreasing in the eastern region, and the amplitude of rainfall decreasing was distinctly higher than the amplitude of increasing. Climatic warming significantly impacts not only the physiological and biochemical process including crop growth, plant morphology and structure,yield formation and quality, but also the crop planting structure, culturing mode, planting system, and the soil ecological environment in the cultivated farm horizon. Climatic change can be adapted to by optimizing the agricultural planting structure, adjusting the crop planting system, improving the crop culturing mode, upgrading the crop species and enhancing the water-fertilizer coordination, etc.The global climatic change can be challenged by developing and using climatic resources scientifically, and relieving the adverse impact of climatic change.

Key words: climatic warming; impact; measures; Northwest China

Characteristic and Countermeasures of Climate Warming and Its Impacts on Agriculture in Northwest China

ZHANG Xiuyun1,2, YAO Yubi1,2, YANG Jinhu2, LI Wenju2, LEI Jun2, NIU Haiyang2

1. Key Laboratory of Arid Climate Change and Reducing Disaster of Gansu Province, China Meteorological Administration//Lanzhou Institute of Arid Meteorology, China Meteorological Administration, Lanzhou 730020, China;2. Meteorological Bureau of Dingxi of Gansu Province, Dingxi 743000, China

10.16258/j.cnki.1674-5906.2017.09.009

P464; S162.5

A

1674-5906（2017）09-1514-07

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国家自然科学基金项目（41575149）；公益性行业（气象）科研专项（重大专项）（GYHY201506001-6）；国家重点基础研究发展计划项目（973计划）（2013CB430206）

张秀云（1963生），女，高级工程师，主要从事应用气象业务研究。E-mail: yaoyubi_099@sina.com*通信作者：姚玉璧，男，正研级高级工程师，研究方向为农业气象。E-mail: yaoyubi@163.com

2017-06-20