1991—2022年威海市石岛气候变化对小麦的影响分析

仇彦辉，马振玉

（石岛气象台，山东威海 264309）

全球气候变暖是世界各国政府和科研人员重点关注的环境问题。联合国政府间气候变化专门委员 会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）第五次评估报告指出，1880—2012 年间全球平均气温上升了0.85 ℃，且不同阶段和不同季节的气候变化速率也有很大差异。全球气候变暖对陆地生态、农业生态环境的影响不尽相同，其中对农作物产量的影响最为明显。小麦是我国第二大粮食作物，总产量占全国粮食总产量的1/5 以上，在维护国家粮食安全和社会稳定方面具有积极作用。

石岛位于山东省胶东半岛东南端，因“背山靠海，遍地皆石”而得名，属温带季风气候，四季变化明显，降水量充沛，温度适中，气候温和，因濒临黄海，在海洋的作用下具有春冷、夏凉、秋暖、冬温、昼夜温差小及无霜期长等特征[1-2]。小麦是石岛主要的粮食作物之一，种植面积达到2 513 hm2，在当地农作物种植面积中占据较大比重。因此，分析石岛气候变化特征及其对小麦的影响，对于科学有效地应用当地气候资源，及时采取针对性的防灾减灾措施，促进冬小麦产业实现可持续发展具有十分重要的现实意义。

1 研究资料和方法

本文基于石岛气象台1991—2022 年逐月平均气温、降水量和日照时间资料，选择线性倾向估计法和滑动平均法对石岛气候变化特征进行分析，并探讨了各气象要素变化对小麦的影响。季节划分采用常规划分标准：春季为3—5月，夏季为6—8月，秋季为9—11月，冬季为12 月到次年2 月。

2 石岛气候变化特征

2.1 平均气温

1991—2022年，石岛年平均气温呈现出整体上升的趋势（图1），气候变化倾向率为0.207 ℃/10 a，且上升趋势极为显著。1991—2022 年石岛年平均气温为12.5 ℃，其中年平均气温的最大值为13.4 ℃（2019年），最小值为11.4 ℃（2011 年），两者之间相差1.1 ℃。结合滑动平均图，1991—1997 年石岛平均气温以波动上升趋势为主；1998—2011年平均气温以下降趋势为主，且2011 年平均气温最低；从2011 年往后平均气温则以快速上升趋势为主，且增温幅度要高于第一阶段。石岛春季、夏季、秋季、冬季平均气温的气候变化倾向率分别为0.389 ℃/10 a、0.448 ℃/10 a、0.160 ℃/10 a、-0.154 ℃/10 a，除了冬季外，石岛其他三季平均气温均以增加趋势为主，尤以春季和夏季对年平均气温的贡献最大。

图1 1991—2022 年石岛年平均气温变化趋势图

2.2 降水量

1991—2022年，石岛年平均降水量为755.8 mm，其中年降水量的最大值为1 167.4 mm（2021 年），最小值为396.2 mm（2019 年），年降水量最大值几乎为最小值的3倍，说明石岛降水量的年际变化幅度较大。1991—2022 年石岛年降水量整体呈现出增加的趋势（图2），气候变化倾向率为45.535 mm/10 a，增加趋势不太显著。结合滑动平均图，1991—1996 年、1999—2010 年石岛年降水量以波动增加趋势为主；1996—1999 年和2010—2019 年降水量呈现出大幅度下降的趋势，且2019 年的降水量最低；从2019 年往后，石岛年降水量呈现出直线增加的趋势。

图2 1991—2022 年石岛年降水量变化趋势图

对石岛4 个季节的降水量进行分析，春季平均降水量为135.8 mm，占年降水量的18.0%，气候变化倾向率为6.958 mm/10 a，整体以增加趋势为主且趋势不显著；夏季平均降水量为423.6 mm，占年降水量的56.0%，气候变化倾向率为20.944 mm/10 a，增加趋势较为显著；秋季平均降水量为155.1 mm，占年降水量的20.5%，气候变化倾向率为20.003 mm/10 a，增加趋势较为显著；冬季平均降水量为41.3 mm，占年降水量的5.5%，气候变化倾向率为-4.202 mm/10 a，下降趋势不显著。

2.3 日照时间

1991—2022年，石岛年平均日照时间为2 436.1 h，其中年日照时间的最大值为2 893.2 h（1997 年），最小值只有2 133.9 h（2011 年），两者之间相差759.3 h，

说明石岛日照时间的年际变化幅度较大。1991—2022年石岛年日照时间整体以下降趋势为主（图3），气候变化倾向率为-147.92 h/10 a，下降趋势极为显著。结合滑动曲线图，1991—1997 年石岛年日照时间以波动增加的趋势为主；1997—2014 年呈现出快速下降的趋势；从2014 年往后日照时间继续增加。

图3 1991—2022 年石岛年日照时间变化趋势图

对石岛4 个季节日照时间进行分析，春季平均日照时间为697.9 h，占年日照时间的28.6%，气候变化倾向率为-25.557 h/10 a，下降趋势较为显著；夏季平均日照时间为564.1 h，占年日照时间的23.2%，气候变化倾向率为-42.435 h/10 a，下降趋势较为显著；秋季平均日照时间为618.2 h，占年日照时间的25.4%，气候变化倾向率为-38.461 h/10 a，下降趋势较为显著；冬季平均日照时间为555.8 h，占年日照时间的22.8%，气候变化倾向率为-38.9 h/10 a，下降趋势显著。

3 气候变化对小麦的影响

3.1 气温

小麦不同生长发育阶段对温度的需求有一定差异，只有保证气温条件适宜，才能确保光合作用的正常进行，最终提升产量和品质[3]。每年10—11 月是石岛冬小麦幼苗期，该阶段温度过高会造成小麦疯长，苗质较为脆弱，不利于后期正常的分蘖和灌浆；12 月到次年3 月是小麦越冬期和返青期，该阶段温度过高对于养分积累和增强抗寒性能较为有利；4 月至5 月中旬是冬小麦拔节期和抽穗期，该阶段温度上升会造成冬小麦穗分化期缩短，降低小麦结实率，最终影响冬小麦产量。每年6月是石岛冬小麦成熟期，该阶段的高温天气可加快小麦籽粒的失水速率，缩短收获期；温度偏低则会对小麦收获和脱粒产生影响。1991—2022 年石岛平均气温以上升趋势为主，会增加小麦光合作用速率和呼吸消耗量，在温度适宜的情况下，若是光合作用高于呼吸消耗，会使得光合作用净产物增加明显，提升小麦产量。

3.2 降水量

小麦生长发育期对水分的需求较大，对小麦不同生育期的水分进行合理控制，对于优质高产小麦的形成较为有利。每年10 月石岛的降水量较为充足，对于冬小麦的播种较为有利；小麦返青期到拔节期对水分的需求相对较多，该阶段石岛的降水量基本可以满足小麦对水分条件的需求，可显著提高小麦结实率；小麦进入灌浆期和成熟期后对水分的需求减少，若是该阶段水分过多会对小麦光合作用造成影响，降低冬小麦的千粒重和结实率，最终反映到小麦产量上[4]。1991—2022 年石岛降水量较为充足，因年内降水时空分布不均，极易引发暴雨洪涝和干旱灾害。一旦出现暴雨洪涝需要农民及时排水，若是出现干旱灾害，则选择人工灌溉或人影作业的方式降低干旱对小麦的危害。

3.3 日照时间

在冬小麦出苗期到越冬期、灌浆期到成熟期，日照时间同小麦产量之间呈现显著的正相关，且充足的光照条件可有效增强小麦越冬期的抗寒能力，减少低温冻害对小麦的危害，提升小麦灌浆期的干物质积累量，增强冬小麦产量。1991—2022 年石岛日照时间整体以下降趋势为主，会在一定程度上影响小麦产量[5]。

4 结论

1）1991—2022 年石岛年平均气温为12.5 ℃，气候变化倾向率为0.207 ℃/10 a，呈现出显著增加的趋势；除了冬季以外，其他三季平均气温同年平均气温变化趋势一致，均以上升趋势为主，以春季平均气温和夏季平均气温对年平均气温的贡献最大。

2）1991—2022 年石岛年平均降水量为755.8 mm，气候变化倾向率为45.535 mm/10 a，增加趋势不显著；年内降水主要集中在夏季，占全年降水量的56.0%，其次是秋季和春季，分别占全年降水量的20.5%、15.0%，冬季降水量较少，只占全年降水量的5.5%。

3）1991—2022 年石岛年平均日照时间为2 436.1 h，气候变化倾向率为-25.557 h/10 a，下降趋势较为显著。春季平均日照时间为697.9 h，占年日照时间的28.6%；夏季平均日照时间为564.1 h，占年日照时间的23.2%；秋季平均日照时间为618.2 h，占年日照时间的25.4%；冬季平均日照时间为555.8 h，占年日照时间的22.8%。四季日照时间均呈现出不同程度的下降趋势，且下降趋势显著。

4）石岛平均气温、降水量和日照时间变化对小麦的影响较大，尤其不利于优质高产小麦的生产。