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近50年陇东地区农业气候资源的时空变化特征及其对主要农作物的影响分析

王媛媛  
【摘要】:农业气候资源是农业生产的重要环境资源之一,包括热量、水分、光能等与农业生产有密切关系的气候因子,其数量多寡及空间组合状况因地而异,导致大范围内光、热、水资源存在不同程度的区域差异,并在一定程度上影响了当地农业生产的结构和布局、作物种类和品种、种植方式等,因此,分析研究区域农业气候资源的时空变化对于制定未来农业区域发展策略及农业长远规划等都具有重要意义。本研究在综合1961~2010年逐日气象要素资料的基础上,采用气候倾向率、标准化降水指数(SPI)、PM公式、空间插值(IDW)与高程修正、等值线函数、经验正交函数(EOF)和旋转经验正交函数(REOF)、快速聚类分析、相关分析与偏相关分析等方法对陇东地区的热量、水分、光能等农业气候资源的时空变化特征进行定量化研究,并分析了农业气候资源变化对本区主要农作物种植面积、种植格局、熟制区域和生育期的影响,得出以下主要结论: (1)热量资源变化特征:近50a陇东地区气温总体呈波动上升趋势,冬、春季气温显著上升,对本区持续增温的贡献最大;年均气温和季节气温较高值位于东南部和中部,较低值位于西部,主要受地形影响。本区绝大部分站点初霜日推迟,终霜日提前,无霜期延长,主要集中于中部。活动积温和持续天数均呈显著上升趋势,负积温明显升高,但持续天数逐渐减少,这在中部表现尤为显著,主要是受地形和纬度因素影响。 (2)水分资源变化特征:近50a本区年均降水量显著下降,1990s以来降水不稳定性增加;全区降水呈东南-西北递减,主要受季风气候和地形影响。年际和四季旱涝状况均呈干旱化演变趋势,并划分为三个旱涝区域:东南部易涝区、中西部旱涝适宜区和北部易旱区。年均参考作物蒸散量(ET0)呈减少趋势,北部和中部ET0较大,西部较小;春季大部分站点ET0显著增加,春旱加剧,而夏季全区ET0均呈减少趋势,这是造成年均ET0下降的主因,各站秋、冬季ET0变化则不明显;各站月均ET0的变化趋势呈一致单峰型,在6~7月达到峰值,主要受日照时数和太阳高度角增大的影响。 (3)光照资源变化特征:近50a本区年均日照时数总体呈波动上升趋势,1970s为光照资源丰富期,1980s为光照资源贫乏期;生长季日照时数呈波动递减趋势,1980s以来降低显著。东南部和北部光照资源充沛,西部较匮乏,主要受坡向和海拔影响。 (4)对主要农作物的影响:近50a陇东主要农作物小麦的播种面积显著减少,并由南向北递减;玉米播种面积逐渐增加,表现为向北、向西推移。以小麦为主的种植格局逐渐转变为以小麦、以其他粮食作物、以小麦和其他粮食作物等为主的三种种植结构类型均衡发展的种植格局;以小麦为主的种植区域西移北退,以其他粮食作物为主的种植区域向东推移,以小麦和其他粮食作物为主的种植区域则逐渐南扩。研究区两年三熟制区域显著北移扩大,一熟制区域减少,尤其是21C以来,且复种指数提高。近30a来主要农作物的生长发育受温度、降水和光照的共同作用,每10a冬小麦播种期推后2~3d,返青期提前4d,使得冬小麦越冬期和营养生长期缩短,开花期提前4~5d,成熟期提前5~6d,全生育期缩短8~9d,而生殖生长期长度变化不大;每10a玉米播种期提前2d,出苗期提前3d,拔节期提前8d,孕穗期提前4d,抽穗期提前9d,开花期提前8d,吐丝期提前7d,成熟期提前9d,使营养生长期缩短2~3d,生殖生长期缩短4~5d,全生育期缩短6~7d。


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