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江淮地区近50年农业气候资源时空变化及稻麦生产响应特征研究

黄爱军  
【摘要】:全球气候变暖趋势逐渐明朗,成为备受世界重视和关注的重大生态问题。气候变化势必会引起与农业生产有关的气候资源在数量、质量上的变化和时间、空间分布的改变,加大对农业生产的影响和波动性。因此,在当前人类活动导致的气候变化尚不能被有效控制的前提下,客观地评价我国重要农业高产地区——江淮地区气候变暖的趋势及对该区种植制度和作物土地气候生产潜力造成的影响,为应对气候变化制定合理的农田种植制度并提出切实可行的对策措施,对于未来气候背景下该区域水稻和小麦生产潜力的挖掘,实现稻麦持续增产有重大的理论和实际意义。 本文收集了我国江淮地区(江苏全省和安徽长江以北地区)32个气象站点的1960-2007年逐日的温、光、水等气象资料和22个作物物候观测点小麦和水稻的生长发育期及稻麦历史产量资料,采用统计分析方法和GIS插值分析技术,重点分析了1960-2007年江淮地区全年和作物生长季温度、太阳辐射和降水等农业气候资源的时空演变特征,以及稻麦对温度敏感时期的农业气候资源的时空演变特征,稻麦各级生产潜力的时空演变规律。利用估算出的稻麦的气候生产潜力和实际稻麦产量值,通过GIS叠置分析技术,分析出不同地区稻麦的增产潜力。通过对江淮地区稻麦多年产量统计数据以及22个作物物候观测点有关稻麦生育特性数据分析,探讨了江淮地区稻麦气候适应性问题,并在此基础上提出稻麦的应对气候变化的栽培策略。主要结论如下: 1.1960-2007年期间,江淮地区全年、小麦生长季和水稻生长季平均气温均显著上升,每10a递增速率分别为0.28℃,0.39℃和0.17℃,≥10℃的积温每10a分别递增79℃、57℃和31℃,冬春季的温度上升尤为突出。全年最高气温和最低气温也呈显著增加,且最低气温的增幅大于最高气温,夜间气温增幅大于白天气温。全年、小麦生长季和水稻生长季的平均气温、≥10℃积温、最高气温和最低气温的增幅由南向北逐渐递减。相对1960s来说,2000s江淮北部地区的增温幅度更大,等温线向北移动了大约50-150km。 2.1960-2007年期间,江淮地区全年、小麦生长季和水稻生长季的年降水量没有明显变化。全年和小麦生长季降水日数和降水强度变化不明显,但水稻生长季降水日数呈现波动下降的趋势,降水强度呈显著上升趋势。全年降水量和降水日数南多北少,近几十年来变化不大。小麦生长季降水量和降水日数空间分布基本同全年,但48年来南部降水量和降水日数有所增加,而北部变化不大。水稻生长季降水量空间变异较大,降水日数总体上由南向北逐渐减少,2000s整个区域降水日数明显减少。 3.1960-2007年期间,江淮地区全年、小麦生长季和水稻生长季的日照时数下降趋势明显,每10a平均值分别减少81 h、121h和31h;太阳总辐射量显著下降,每10a平均值分别下降123 MJ m-2、44MJ m-2和91 MJ m-2。日照时数和太阳总辐射量均为夏季减少幅度大于冬春季。全年、小麦生长季以及水稻生长季的日照时数和太阳辐射量均由北向南逐步递减,2000s减少最为明显。 4.江淮地区冬小麦48年来的光合生产潜力呈下降趋势,光温生产潜力与气候生产潜力表现为上升趋势,2000s与1960s相比,变化量分别为-1742 kg hm-2、678kghm-2和829kg hm-2。水稻48年来的光合生产潜力、光温生产潜力和气候生产潜力均呈下降趋势,2000s与1960s相比分别下降了3 846 kg hm-2、3 310 kg hm-2和3 310kghm-2,光合生产潜力空间上由北向南逐渐减少,光温生产力和气候生产力空间分布是由南向北递减。江淮地区冬小麦光合生产潜力由北向南逐渐减少,光温生产力总体上温度较高的西南部和东南部较高,气候生产潜力由南向北依次减少,2000s较1960s东南部增加明显。 5.小麦实际生产中以江苏中部地区和安徽北部地区单产最高,达5400kg hm-2,最低值在安徽西南部,单产大部分在2500kghm-2以下。水稻由东往西产量逐渐降低,高产区主要在江苏东部地区,单产可达8800kghm-2以上,最低为安徽西南部,单产在6000 kg hm-2以下。小麦光温增产潜力由南向西北地区递减,增产潜力5 000 kg hm-2-7 500 kg hm-2之间,水稻增产潜力由南向北减少,增产范围为11 500 kg hm-2-13 000 kg hm-2,水稻更具有较高的增产潜力。 6.稻麦历史产量呈现不断增加的趋势,并没有因为气候变暖而产量下降,稻麦生产系统具有一定的自适应性特性。小麦播种期推迟,成熟期提前,总生育期缩短,水稻相对变化不明显。冬小麦产量增加而水稻产量变化不大。江苏省小麦种植呈现北移现象,种植界限向北移50 km以上。理论上,本世纪以来,江苏中部到南部大部分地区均可以实行三熟制,安徽超过2/3的地区也可以实行三熟制,三熟制可向北推移100-200 km。 7.根据江淮地区气候变暖及作物系统的响应特征,建议从适当调整作物种植界限和模式、适当调整播种期、正确选用作物品种,科学引种、兴建农田水利设施,做好节水排灌和无机肥配施有机肥,增加土壤有机质,改善土壤环境等方面来解决气候变暖对稻麦两熟地区带来的影响。


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