气候变化对大别山区农业的影响

武芳　李冰　徐焕

摘 要：利用六安地区近55年（1961—2015年）的气象资料和农业生产数据，分别从气候变化对农业气候资源、农业气象灾害以及农业产量的影响3个方面进行了研究分析。结果表明：（1）1961—2015年，大别山区出现了以变暖为主要特征的气候变化;（2）1955—2001年，大别山地区旱灾的发生率呈显著上升趋势;（3）水稻、小麦和油菜籽的种植面积年际波动大，表明气候变化对粮油生产的负面影响已经显现。

关键词：大别山区;气候变化;农业气象灾害

中图分类号 F327文献标识码 A文章编号 1007-7731（2020）12-0151-04

Abstract： This article uses the meteorological data and agricultural production data of the Luan area for the past 55 years （1961-2015），Research and analysis are carried out from three aspects： the impact of climate change on agricultural climate resources， the impact of climate change on agricultural meteorological disasters， and the impact of climate change on agricultural output. The results are as follows： （1） From 1961 to 2015， the climate change in Dabie Mountain was characterized by warming; （2） From 1955 to 2001， the incidence of drought in the Dabie Mountain increased significantly; （3） The inter-annual fluctuation of the planting area of rice， wheat and rapeseed shows that the negative impact of climate change on food production has already appeared.

Key words： Dabie Mountain; Sudden change in climate; Agriculture meteorological disaster

熱量资源是农业气候资源的重要组成部分，是植物生长发育的基本条件，直接影响着植物生长的全过程。近年来，气候变化给农业生产造成了较大的影响，高低温变化制约着植物的调整和布局。研究气候变化对农业生产的影响显得十分必要，只有掌握了气候资源的变化规律，才规律能保障粮食生产安全[1-3]。热量资源受年际变化的影响，不同年份热量资源存在一定的差异，但气候变暖已成为近年来众所周知的热门话题，国内外学者们进行了很多的研究[4-5]。IPCC第4次气候评估报告认为，到21世纪末全球地表温度平均增加1.1～6.4℃[6]，20世纪全球平均气温升高0.3～0.6℃，尤其是20世纪80年代以来，升温更为明显[7-8]。

大别山区位于北亚热带边缘的东亚季风区，属于暖温带向亚热带的过渡带气候型，冷暖气团交汇频繁，天气多变，降水年际变化大，常有旱、涝、高温、雷暴、冰雹等自然灾害出现。六安市农业资源丰富，农产品比重大，是农业大市，是国家重点商品粮生产基地，盛产110多种名特优稀农副产品，粮、油、麻、栗、茶、茧、肉、禽、水产等农副产品产量居安徽省前列。近年来的气候变暖气象是否改变了六安市农业气候资源的时空分布格局，气候变化给农业带来了哪些正面和负面影响，气象灾害频发与农业生产的不稳定性增加有没有必然联系，与这些问题的相关研究是非常必要的。

1 资料来源

本研究所用资料包括以下2个部分：（1）1961—2015年的气象观测资料，包括气温、霜冻、活动积温、日照、降水等。（2）1964—2015年农业生产数据，包括水稻、小麦、油菜籽和茶叶的种植面积及其产量。为了统计分析，对农业生产数据进行了标准化处理。

2 气候变化对农业气候资源的影响

1961—2015年，六安市出现了以变暖为主要特征的气候变化，平均气温、平均最高气温、平均最低气温均呈增高趋势，平均每10年气温上升0.2℃以上;1980年代后期开始，平均年高温日数显著增加。1961—2015年，六安市平均年极端低温呈现明显的上升的趋势，平均每10年升高0.8℃;平均年霜冻日数呈明显减少的趋势，平均每10年减少4d。积温是指1年内日平均气温≥10℃持续期间日平均气温的总和，即活动温度总和，它是热量资源的重要指标，是衡量作物生长发育过程热量条件的标尺，也是表征地区热量条件的标尺。根据统计分析，1961—2015年，六安市平均年≥10℃的活动积温呈现明显的增加趋势（图1），平均每10年增加65.5℃·d，20世纪60—90年代初期总体较常年偏低，90年代之后则以偏高为主。由此可见，温度升高使六安市农业生产的热量条件得到了明显的改善。

1961—2015年，六安市平均年日照时数呈现明显的减少趋势，平均每10年减少68.9h;20世纪60和70年代较常年总体偏多;20世纪80年代以后则以常年值为中心的年际振荡变化为主。全市各县区日照时数均呈下降的趋势，其中下降趋势最大的是霍山和六安市区。

3 气候变化对农业气象灾害的影响

旱涝是安徽省自然灾害中范围最广、危害最大的灾害性天气。由于地理位置和气候条件的差异，安徽省各地旱涝灾害发生规律具有不同的特征。唐宝琪等利用Z指数对近安徽省气候和旱涝的时空变化特征进行分析。结果表明安徽省1961—2013年旱涝事件整体上表现为下降趋势，存在“涝-旱-涝”的循环交替过程，且年代际变化比较明显，干旱主要发生在皖西大别山北麓地区，而洪涝主要发生在淮河一带和长江水系下游区[9]。

1961—2015年，六安市平均年干旱日数无显著的线性变化趋势，但年际变化明显;排名前3位的高值年分别是1978、1966和2001年;排名后3位的低值年分别是2015、2003和1989年，其中2015年较常年偏少43d（图2）。

进一步统计六安市旱涝灾害资料，发现1955—2001年六安市旱灾发生率呈显著上升的趋势，尤其在20世纪90年代末以来旱灾频发;涝灾相对稳定，无显著的线性变化趋势，涝灾高发期在20世纪80年代末至90年代初。

冷冻灾害呈现减少趋势。低温冷冻灾害主要是因为来自极地的强冷空气及寒潮侵入造成的连续多日气温下降，使作物因环境温度过低而受到损伤以致减产的农业气象灾害。低温冷冻灾害包括低温连阴雨、低温冷害、霜冻和寒潮等。

1961—2015年，六安市平均年霜冻日数呈现明显减少趋势，平均每10年减少4d;20世纪60—80年代总体较常年偏多，近10年主要表现为常年值附近的年际振荡变化;2015年平均霜冻日数为34d，较常年偏少12d。从全市来看，各县区霜冻日数都呈现出一致的减少趋势。

1961—2015年，六安市年极端低温呈现明显上升趋势，平均每10年上升0.8℃;2015年极端低温-11.3℃，较常年偏高1.2℃。

高温热害总体呈加剧趋势。高温热害是影响六安市水稻高产稳产的重要农业气象灾害之一，尤其是近年来在全球气候变化的背景下，高温发生频率和强度均有所增加，对水稻扬花期生产的危害呈加重趋势。

1961—2015年，六安市平均年高温日数无显著的线性变化趋势;但是从不同年代上来看，20世纪60—80年代中期的高温日数显著减少，进入21世纪后高温日数开始显著增加;2015年平均高温日数11d，较常年偏少5d。

1961—2015年，六安市年极端高温无显著的线性变化趋势;但从不同年代上来看，20世纪60年代至80年代中期的极端高温持续下降，20世纪80年代后期极端高温开始显著上升;2015年极端高温37.9℃，较常年偏低0.6℃，为2008年以来的最低值。

4 气候变化对农业产量的影响

1970年代末至2010年代，六安市稻谷种植面积呈下降趋势，其中1990年代下降最为显著，受近年来全球变暖的影响，自2000年代初开始稻谷种植面积缓慢上升。小麦种植面积自1990年代至21世纪初持续下降，但2001年以来小麦种植面积逐渐增加。油菜的种植面积存在显著的年代际变化特征，1999年以前呈显著增加趋势，其后呈显著的减少趋势。茶叶的种植面积显著增加，其中茶叶每10年增加2933.33hm2，2007年以来上升趋势更为显著（图3）。总体而言，除油菜籽外，2000年后其他作物的种植面积均呈增加趋势，油菜籽种植收益低、机械化程度低等因素也在不同程度影响了农户种植油菜的积极性。

气候条件对农作物产量具有显著影响。1977年以来，六安市粮食总产量、水稻、小麦单产均呈现明显的上升趋势。农作物对气候变化最直接的响应主要体现的产量变化上。因此，将产量分解为趋势产量和气象产量2个部分，趋势产量是指技术和政策发展而带来的增产效应。气象产量则表示有气候条件造成产量的年际波动。总体来看，1977以来，无论是全市稻谷单产还是小麦、油菜籽和茶叶的气象产量均无明显的趋势变化，但由气候条件造成产量的年际波动（气象产量）20世纪90年代以来不断增大，尤其是1990—2010年代气象产量多为负值，表明气候变化对农作物生产的负面影响已经显现。气候变化导致暴雨洪涝、旱灾和风雹等极端气候事件增加，严重影响六安市农业生产的稳定性。1955—2001年间有15年大涝、11年大旱，2013年的高温热浪等均导致严重减产。

从主要粮食作物的小麦单产来看，20世纪70年代末至80年代初波动较大，且以正值为主，表明总体气候条件对小麦生长有利，20世纪80年代末到00年代初以负值为主，表明气候对小麦生长不利，在最近几年气象产量持续上升，表明气候对小麦生产有正面影响。对水稻而言，20世纪70年代末至90年代初，水稻的气象产量波动大，且以负值为主，表明气候对水稻生产不利，20世纪90年代末以正值为主，说明气候对水稻生长有利，20世纪90年代末到00年代初气象产量持续下降，以负值为主，表明气候不利于水稻生产，最近10年均为正值，说明近10年气候变化对水稻生产的正面影响已经显现。

5 结论

本研究利用六安市近60年气象观测资料和农业生产资料，统计分析了大别山区气候变化对农业生产的影响，结果表明，气候变化对粮食生产影响显著。气候变化导致暴雨洪涝、高温、旱灾和风雹等极端气候事件增加，严重影响大别山区农业生产的稳定性。主要结论如下：

（1）1961—2015年，大别山区出现了以变暖为主要特征的气候变化，平均气温、平均最高气温、平均最低气温均呈增高趋势，平均每10年气温上升0.2℃以上，1980年代后期开始，平均年高温日数显著增加;年极端低温呈现明显的上升趋势;平均年霜冻日数呈明显减少趋势;平均年≥10℃的活动积温呈现明显增加趋势;平均年日照时数呈现明显减少趋势。

（2）1955—2001年，大別山地区旱灾发生率呈显著上升趋势，尤其是20世纪90年代末以来旱灾频发，涝灾相对稳定，无显著的线性变化趋势，涝灾高发期于20世纪80年代末至90年代初存在“涝-旱-涝”的循环交替过程，且年代际变化比较明显，干旱主要发生在沿淮地区，而洪涝主要发生在大别山区北麓;冷冻灾害呈减少趋势;高温热害总体呈加剧趋势。

（3）水稻、小麦和油菜籽种植面积年际波动大，总体呈稳定或减少趋势，茶叶种植面积呈显著增加趋势，气候条件对农作物产量具有显著影响。1977年以来，大别山区粮食总产量、水稻、小麦单产均呈现明显的上升趋势，但无论是稻谷单产还是小麦、油菜籽和茶叶的气象产量均无明显的趋势变化。由气候条件造成产量的年际波动（气象产量）自20世纪90年代以来不断增大，尤其是1990—2010年代气象产量多为负值，表明气候变化对农作物生产的负面影响已经显现。

参考文献

[1]冯秀藻，陶炳炎.农业气象学原理[M].北京：气象出版社，1991：72-127.

[2]王义祥，翁伯琦，黄毅斌.全球气候变化对农业生态系统的影响及研究对策[J].热带农业研究，2006，2（3）：203-208.

[3]刘颖杰，林而达.气候变暖对中国不同地区农业的影响[J].气候变化研究进展，2007，3（4）：229-233.

[4]米娜，纪瑞鹏，张玉书，等.辽宁省玉米适宜播种期的热量资源分析[J].中国农学通报，2010，26（18）：329-334.

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[9]唐宝琪，延军平，曹永旺，等.安徽省气候变化特征与旱涝区域响应[J].中山大学学报（自然科学版），2016，55（5）：127-134.

（责编：张宏民）