绥化市玉米低温冷害分析研究
2021-03-12王安娜
王安娜 李 莹
(黑龙江省绥化市气象局,黑龙江 绥化 152000)
1 .前言
近年来≥10℃活动积温随着气温的升高而增加,玉米种植出现了跨积温选种、种植面积扩大、种植带向北移动的现象,与此同时,温度的代际变化增大,异常的气候事件也时常发生,这些因素增加了低温冷害发生的概率,在一定程度上抵消了活动积温增加带来的效应,所以说即使在全球气候变暖的情况下,发生低温冷害的程度与频率也有下降的态势,但低温冷害仍是玉米种植的主要农业气象灾害之一。
2.低温冷害的定义
根据低温冷害的风险机制,可将低温冷害分类为以下三种类型:
(1)延迟冷害。在我国东北地区这种类型的冷害最为常见,是指农作物在发育期发生持续性低温并且持续时间较长,导致农作物生长发育延缓,初霜日到来之时无法完全成熟。
(2)障碍冷害。是指农作物在生殖期,特别是孕穗期以及抽穗着花期,如遇低温天气的干扰,导致颖花不育、结实减少,由此产生减产。
(3)混合冷害。是指延迟型冷害和障碍型冷害同时发生或者先后发生的情况,混合型一旦产生,农作物的正常生长以及产量都会受到影响。
3.数据与方法
3.1 数据来源
本文利用1981-2020年玉米生长季(5-9月)的农业气象观测站气象资料和玉米种植的农业资料,基于连续性和完整性的标准进行资料筛选用于本项研究。玉米冷害数据以及单产、总产等资料数据来源于绥化市统计局。气象资料主要有平均气温、积温、最高气温、最低气温等数据。
3.2 趋势性分析
气候倾向率的组成方程:
其中Xi表示样本(i=1,2,3,...,n)的气候要素变量,气候要素的变化速率由式中t表示,以年作为单位。a为常数,b为回归系数,bx10代表气候倾向率,b的值代表气候要素上升或下降的速率,因时间t的增大而呈现升高趋势;相反b为负数时表示下降趋势。
3.3 玉米低温冷害天气指数
根据最新的玉米低温冷害国家标准,选择玉米生长季 5-9 月逐月平均气温之和的距平(△T)为玉米低温冷害天气指数。
△T = Tt-T
其中,△T 为玉米低温冷害天气指数 (℃),Tt 为当年 5-9 月逐月平均气温之和(℃),T 为 5-9 月逐月平均气温之和的多年平均值(℃)。
3.4 玉米低温冷害天气指数与减产率的关系
玉米单产减产率的计算利用步长为5a的滑动平均法和多年的单产数据,模拟趋势产量 Yt,从而计算相对气象产量:
式中,Y 为农作物实际产量。 若 Yw为负值,说明气象条件对作物生长不利,导致作物减产。将玉米低温冷害发生明显且玉米发生明确减产的样本作为低温冷害样本,分析玉米减产率和低温冷害天气指数的相关性,利用线性回归析得到如下回归方程:
4.指标站的低温冷害天气指数
根据最新的玉米低温冷害国家标准,利用5-9 月逐月的平均气温之和的距平作为玉米低温冷害的天气指数,计算公式为△T = Tt-T。1981-2000年5-9月平均温度整体呈上升趋势。海伦市的气候倾向率为0.273℃/10a,大约每年上升0.02℃,是几个站中上升幅度最低的站点。庆安市的气候倾向率为0.378℃/10a,大约每年上升0.03℃,是几个站中上升幅度最高的站点。青冈市的气候倾向率为0.323℃/10a,大约每年上升0.03℃。安达市的气候倾向率为0.324℃/10a,大约每年上升0.03℃。肇东市的气候倾向率为0.281℃/10a,大约每年上升0.02℃。指标站的低温冷害天气指数趋势方程:
海伦Y=0.0273x+9.0808
庆安 Y=0.0378x+9.4095
青冈 Y=0.0323x+9.6543
安达 Y=0.0324x+10.359
肇东 Y=0.0281x+10.469
5.指标站生长季变化倾向率
1981-2020玉米生长季(5-9)月平均气温(℃)及变化倾向率(℃/40 a)
海伦 青冈 安达 肇东 庆安平均气温17.8 18.5 19.2 19.2 18.3变化倾向率0.273 0.323 0.324 0.281 0.378
1981-1990玉米生长季(5-9)月平均气温(℃)及变化倾向率(℃/10a)
海伦 青冈 安达 肇东 庆安平均气温17.2 17.8 18.5 18.5 17.7变化倾向率0.216 0.058 0.015 -0.032 0.405
绥化市40年(1981-2020年)温度整体呈上升趋势,但存在代际变化。绥化市80年代(1981-1990年)玉米种植区指标站5-9月的平均温度为17.7℃, 5-9月平均温度最低出现在海伦,海伦、青冈、安达、庆安的倾向率为正值,肇东则呈下降趋势。
1991-2000玉米生长季(5-9)月平均气温(℃)及变化倾向率(℃/10a)
海伦 青冈 安达 肇东 庆安平均气温17.8 18.5 19.2 19.4 18.2变化倾向率1.735 1.833 1.669 1.749 1.476
绥化市90年代(1991-2000年)玉米生长季5个气象观测站温度整体继续呈上升趋势,玉米种植区指标站5-9月的平均温度为18.2℃,无论是平均温度还是变化倾向率均是正值,表明温度升高明显,趋势显著,这与全世界温室效应相一致。玉米种植区5-9月平均温度最低出现在海伦为17.8℃。
2001-2010玉米生长季(5-9)月平均气温(℃)及变化倾向率(℃/10a)
海伦 青冈 安达 肇东 庆安平均气温18.2 18.8 19.5 19.5 18.6变化倾向率0.429 -0.128 -0.195 -0.284 0.638
21世纪初的十年里温度继续升高,指标站5-9月的平均温度为18.9℃,为历史最高值。表中3个气象观测站点倾向率为负值,2000年左右是全球气候变暖的峰值。倾向率为负值代表这10年中前半部分比后半部分升温明显。
2010-2020玉米生长季(5-9)月平均气温(℃)及变化倾向率(℃/10a)
海伦 青冈 安达 肇东 庆安平均气温17.9 18.8 19.5 19.4 18.8变化倾向率-0.321 -0.015 0.182 -0.848 -0.297
21世纪的第二个十年(2010-2020),玉米种植区指标站5-9月的平均温度为18.8℃,呈现波动下降的趋势,变化倾向率基本为负值,安达虽为正值,但从趋势图上分析,也为波动下降趋势,只是波动幅度小,所以变化倾向率呈现为正值。
6.小结
6.1 总体来说,绥化市玉米低温冷害有逐年减少的态势,频率有所降低,倾向率的变化表明低温冷害风险有提高的可能。
6.2 经分析玉米生长期内温度、光照、降水、积温等气象指标因子,结果表明对玉米产量的影响最大的是温度指标,具有温度主导性。