渭南市气候因素对农业生产的影响研究

渭南市气候因素对农业生产的影响研究1气候变化对渭南市主要农作物病虫害发生趋势的影响2气候变化对渭南地区粮食生产的影响及其应对研究3气候变化及对粮食生产影响分析4气候变化与农作物种植关系的研究关键词：气候；病虫；二氧化碳；硅；农作物；生态系统；气候变化；影响；对策；粮食生产；变暖为核心。V陕西省位于黄河中游、西北地区东部,面积20.56万km2,其中耕地面积405.8万hm2,园地面积70.4万hm2,林地面积1034.7万hm2,草地面积307.1万hm2,其他农用地30.3万hm2,未利用土地面积130.8万hm2。北部为陕北高原,是黄土高原的主要组成部分;中部为渭河平原(又称关中盆地),号称�八百里秦川�,以南为陕南山地,秦岭、巴山夹着江汉谷地。由北向南依次为温带半干旱季风气候,暖温带半干旱、半湿润季风气候和北亚热带湿润季风气候,各地区气温、降水差别很大。陕西省各地降水量的季节变化明显,夏季降水最多,夏季降水量又以陕北地区最为集中。秋季次之,春季少于秋季,冬季降水稀少。秦、汉时关中平原已成为人口稠密、农业发达地区和全国的政治、经济、文化中心。农牧业发达,盛产麦、稻、糜、棉、桑蚕、烟叶等。全省以秦岭为界南北河流分属长江水系和黄河水系。主要有渭河、泾河、洛河、无定河和汉江、丹江、嘉陵江等。全省土地按地形分,其中山地面积741.0万hm2,占总面积的36.0%;高原面积926.0万hm2,占总面积的45.0%;平原面积391.0万hm2,占总面积的19.0%。作为农业发达的地区,每年陕西省的农业用水量很大,而随着生活用水量和工业用水量的增加,农业用水量在逐年减少,为了合理分配各种用水量,必须对陕西省农业用水量进行预测[1]。农业用水量的变化是一个由众多因素影响的复杂系统,在对陕西省农业用水的测算过程中,所获得的数据其实并不是实际客观的数据,实际上应该是介于某一个区间之间的数才是,即每年所统计到的陕西农业用水量的数据用区间数来表示更为客观合理。因此,笔者尝试利用灰色GM(1,1)模型来研究陕西农业用水量的不确定性,并给出基于不确定性预陕西省位于黄河中游、西北地区东部,面积20.56万km2,其中耕地面积405.8万hm2,园地面积70.4万hm2,林地面积1034.7万hm2,草地面积307.1万hm2,其他农用地30.3万hm2,未利用土地面积130.8万hm2。北部为陕北高原,是黄土高原的主要组成部分;中部为渭河平原(又称关中盆地),号称�八百里秦川�,以南为陕南山地,秦岭、巴山夹着江汉谷地。由北向南依次为温带半干旱季风气候,暖温带半干旱、半湿润季风气候和北亚热带湿润季风气候,各地区气温、降水差别很大。陕西省各地降水量的季节变化明显,夏季降水最多,夏季降水量又以陕北地区最为集中。秋季次之,春季少于秋季,冬季降水稀少。秦、汉时关中平原已成为人口稠密、农业发达地区和全国的政治、经济、文化中心。农牧业发达,盛产麦、稻、糜、棉、桑蚕、烟叶等。全省以秦岭为界南北河流分属长江水系和黄河水系。主要有渭河、泾河、洛河、无定河和汉江、丹江、嘉陵江等。全省土地按地形分,其中山地面积741.0万hm2,占总面积的36.0%;高原面积926.0万hm2,占总面积的45.0%;平原面积391.0万hm2,占总面积的19.0%。作为农业发达的地区,每年陕西省的农业用水量很大,而随着生活用水量和工业用水量的增加,农业用水量在逐年减少,为了合理分配各种用水量,必须对陕西省农业用水量进行预测[1]。农业用水量的变化是一个由众多因素影响的复杂系统,在对陕西省农业用水的测算过程中,所获得的数据其实并不是实际客观的数据,实际上应该是介于某一个区间之间的数才是,即每年所统计到的陕西农业用水量的数据用区间数来表示更为客观合理。因此,笔者尝试利用灰色GM(1,1)模型来研究陕西农业用水量的不确定性,并给出基于不确定性预4�结语我国是一个农业大国,而陕西省又是一个农业大省,主产小麦,对我国西北地区的粮食供应起到很大的作用,是一个有力的粮食囤积基地,影响粮食产量的主要因素就是是否有足够的农业用水,故关于农业用水量的预测和合理调度非常重要,而农业用水量存在很大的不确定性和随机性,具有不可测量性,故关于农业用水量的预测应该是不确定性的,笔者尝试运用连续有序加权算子来处理农业用水预测模型中的不确定性,具有一定的实用性。摘要：概述了作者关于气候变化对渭南地区农业生产影响研究的若干成果，提出应对气候变化的农业生产对策。渭南地区近30年来气候变暖及其对农业生产的影响是比较明显，在水分基本适宜的条件下，气候变暖促进作物生长发育和光合作用，增加作物群体生物量，可以推广中晚熟品种，提高产量。中西部产粮区气候变暖与降水增加相配合，对粮食增产是很有利的，但是渭南地区暖干化趋势明显，暖干化将使作物灌浆期缩短，粒重降低，导致减产。气候变化对作物及其品种布局的影响也是明显的，在气候变暖的条件下，渭南地区可以适当将喜温作物及其晚熟品种向北部和东部山区拓展，但是不能盲目进行，仍然要考虑低温冷害和霜冻问题，还要考虑水分的配合情况，据联合国政府间气候变化权威机构(IPCC)最新发布的研究结果，到2100年，全球气温将上升1．1一．4度，其中90％是由人类活动导致的。我国气候变化也以气候变暖为主其特点是，中高纬度地区增温幅度大于低纬度地区，内陆地区地区增温幅度大于沿海地区，冬半年增温幅度大于夏半年，最低气温上升幅度大于最高气温上升幅度11．zJ，渭南地区地位于中高纬度地区，气候变化以变暖和变干为主要特征，其中变暖的程度远大于南方和沿海地区。渭南地区气候变化对粮食生产的影响尤其明显，农业生产如何应对气候变化，如何利用气候变暖的而有利方面。防御气象灾害，是渭南地区农业发展面临的重要问题，关系到农业可持续发展和粮食安全问题，也关系到渭南经济的发展。本文概述作者关于气候变化对渭南地区农业生产影响研究的若干成果，提出应对气候变化，特别是应对气候变暖的适应性农业生产对策。-近20多年来，受全球气候变暖的影响，渭南气候变暖尤为显著。就年平均气温而言，多数市县1980S比1950～1970S上升0．6℃。到1990S上升O．8～O．9C，2000S比1980S以前上升1℃以上，近十多年渭南一直是暖年和平温年。作物生长季节5~9月平均气温也有上升趋势，1990S比1980S以前上升了0．6℃左右，近十多年来增为更明显，例如长春市59月平均气温之和距平值，近十多日平均气温稳定之10℃积温，渭南大部1980S比1950-1970S增加了30-70℃℃．d，到1990S增加了70～100℃•d以上，近十多年多数年份积温比多年平均值多150多度。积温等温线已经向北、向东部山区推移60km左右。50多年来，渭南地区大部稳定通过10℃的初日提前了4～7天，终日推迟了2～3天左右，作物有效生育时期延长了一周以上，无霜期延长7～10天。渭南地区温度变化存在周期性。研究表明13’4)，5～9月平均气温之和有较长的周期变化，1882--1920为低温阶段，1921～1953为高温阶段，1954一1976为低温阶段，1977至今为高温阶段。沈阳3市59月平均气温和进行周期分析，发现除了具有20--24年准周期外，还存在35～40年长周期和13～16年中短周期。用小波分析方法进行周期分析，发现长春5-9月气温有60年的超长周期，即分别持续30年的冷暖交替，在这一超长周期内又含有15年的中周期和3-'-4年的短周期。用同样方法分析10℃积温的周期变化，发现除了同5～9月平均气温之和一样具有明显的15年周期外，为了研究气候变化对玉米生长发育和产量的影响，先后在辽宁省铁岭和吉林省的榆树开展了多品种、多播期和多次重复的玉米分期播种试验，得出～些比较可靠的结论。分期播种处理使玉米各生长发育期处于不同的温度条件下，从而使玉米生长发育速率发生改变。分期播种试验结果表明pJ，正常(早)播种期的玉米出苗早，成熟期也偏早。阶段平均气温越高，玉米出苗和营养生长速率越快；平均气温与出苗速率、生长速率的关系是线性的，气温每上升l℃，出苗速率提升17％左右，营养生长速率提升5％左右。在渭南地区，播种至出苗的下限温度是ll℃试验结果分析表明，渭南地区气候变化对玉米生长发育和产量的影响是很明显的(表略)。正常水分条件下，平均气温上升1℃，玉米出苗期提前3d左右，出苗至抽雄期间缩短6d左右，抽雄至成熟期间缩短4d左右，全生育期缩短9d左右，出苗速度和出苗以后的生长发育速度提升17％左右。在吐丝至成熟期间积温增加10％，玉米百粒重增加13％；气候干燥度增加0．1℃，灌浆期缩短6d左右，灌浆速率和产量明显下降。积温增加使玉米干物质积累时间长，干物重明显增大，生育期积温增加100℃•d，玉米每公顷总干重增加500kg左右，单产增加6．3％左右：抽雄至成熟期平均气温上升1℃，公顷产量增加550公斤左右：气候干燥度上升O．1度，玉米公顷产量下降860kg左右；抽雄至成熟期间气温在22℃以上，干燥度在0．750．90之间玉米产量最高。试验结果表明16J积温的积累与叶面积、生物量积累和灌浆进程是同步的，其关系是线性的。晚熟品种和正常时间播种的玉米，由于活动积温较多，使最大叶面积指数，中后期生物量、单位面积产量等相关指标都明显高于早熟品种和晚播种的。在主要生长发育期内，不同播种期之间相对积温与相对叶面积指数、相对生物量和相对产量之间的关系是线性的，相对积温每增加10％，玉米相对最大叶面积增加28．1％，相对最大生物量和相对产量增加22．2％。即积温每增加100℃•d，玉米相对最大叶面积增加lO．1％，相对最大生物量增加8．0％，相对产量增加7．8％左右。间隔lOd的播种为了研究温度和降水变化对渭南地区粮食产量的影响，建立了统计一理论模拟模型，计算了作量的变化情况(图略)。结果表明12]，在一定范围内，气温升高对渭南地区农业生产有利，生长季气温高1℃，渭南地区的东部粮食产量提高15％左右，北部可增加20％以上，中、西部产量也略有提高。降水增加对中、西部主要产粮区有利，其中西部生长季雨量增加10％，产量提高5％--10％。气温上升伴随雨水增加，两者对各地产量的影响都是效应。气温升高l℃，雨量增加10％，各地产量可提高5％以上，黑龙江省大部可增加20％左右，渭南中部平原及半山区气温上升1℃和雨量增加10％，可增产10～15％左右。当气温升高与降水减少相伴时，渭南地区东南部山区两者对产量的贡献都是正效应的，增产幅度最大，气温上升l度，雨量减少10％可使产量提高15％左右，而西部产量将下降10～15％；气温上升l度，雨量减少20％，渭南地区三省的中、西部主要产粮区粮食单产将下降10-15％，即在西部地区，雨水减少的减产效果大于气温升高的增产效果，水分是决定产量的主要因子，而据研究，在渭南地区。气温升高最有可能伴随降水减少，因而更需引起关注。在孙睿等研究开发的玉米光合生产模拟模型(SIMPSM)的基础上建立的，我们在田间试验的基础上，对玉米光合作用过程和呼吸作用过程进行模拟，建立了玉米自播种至成熟地上部分干物质分配子模型及叶面积增长子模型。我们对生长子模型和干物质积累子模型及其某些参数进行调整，生物量。模拟了长春和吉林市等地几个典型冷害年的玉米生物量和减产率(图略)，结果表明，严重低温年的生物量和单产都比高温年下降15％左右，表明温度和积温变化对作物生长和产量的影响是很调查了气候变暖前后渭南地区粮食作物品种布局的变化情况。结果表明，随着气候变暖，渭南作物及其品种布局发生明显变化。1970S以前，渭南中部为大豆主产区，北部为小麦主产区，1980S以来这些地方耐寒的大豆、小麦明显减少，喜温的玉米、水稻增加，到1990S，玉米、水稻占绝对优势，其北界由黑龙江省中部移到北部，玉米、水稻主栽区向北、向东部山区推进了100多公里。渭南中部近几年玉米种植面积达到450万公顷，其比例由1970S前占总作物面积的30％上升到60％以上，而大豆、小麦分别由原来的占30％左右下降到5％左右。随着积温增加和无霜期的延长