中宁县气候变化及农业适应对策.docVIP

中宁县气候变化及农业适应对策 于金华1，陈虹2，毛万忠2， 丁仲录3 ，石宏磊2（1.宁夏中宁县气象局，宁夏中宁 755100；2.宁夏中卫市气象局，宁夏中卫 755000；3.宁夏气象局，宁夏银川750001 ）摘要：利用宁夏中宁县1954-2010年的气象资料，运用统计学方法对该地区的气温、降水的变化特征和发展趋势进行了分析。研究结果表明：57年来中宁县的年、各季平均气温呈整体逐渐上升趋势，年均温倾向率为0.28/10a，冬季最大为0.47/10a，平均最高气温倾向率为0.32/10a，平均最低气温倾向率为0.34/10a；年降水量和除冬季呈减少的态势，降水倾向率为-9.34/10a，冬季倾向率为0.11/10a，其他各季倾向率均为负值。气候总的趋势是变暖、变干、向高温干旱化方向发展，气象灾害发生频率增大，同时分析了气候变化对农业的影响及适应对策。关键词：气候变化 变化特征 农业影响 适应对策Climatic Changes and Agricultural Adaptation Countermeasures in Zhongning YU Jinhua et al(Meteorological Bureau of Zhongning , Zhongning,Mingxia 755100)Abstract: 1954-2010 zhongning County of Ningxia in the use of meteorological data, the use of statistical methods in the region of temperature, precipitation, relative humidity, sunshine hours and other changes in characteristics and development trend analysis. The results showed that: 57 years, the County of years, the overall average temperature was gradually rising trend, the average annual temperature trend rate 0.28 / 10a, the winter maximum of 0.47 / 10a, tend to average maximum temperature was 0.32 / 10a, the mean minimum temperature trend rate 0.34 / 10a; annual precipitation and seasonal trend of decreasing precipitation, the precipitation tendency rate of -9.34 mm / 10a, the winter trend rate of 0.11 mm / 10a, others tend to rate each quarter Are negative.the general trend of climate warming, drying, and to the direction of the development of high temperature and drought, increased frequency of weather disasters. also analyzed the impact of climate change on agriculture And Adaptation.Keywords: Climate change; change characteristics; agricultural impact1前言全球气候变暖已经对全球的生态系统、经济社会系统产生了明显影响，而且这种影响随着时间的推移会越来越明显。目前，国内外有关气候变化的研究成为相关研究领域的热点问题1。中宁县是生态脆弱区，研究气候变化对于该区域土地利用、生产力变化及脆弱生态的综合治理、农业结构调整等都具有较大的参考价值。本文利用中宁县50多年气象资料研究中宁县气候变化的规律并探讨气候变化对农业的影响，合理调整生产结构，扩冬减春，为有效提高产量，促进地方经济发展提供决策依据。2研究资料与方法2.1资料来源采用中宁县气象局1954-2010年逐月气温、降水量基本气候资料，并按照春（3-5月）、夏（6-8月）、秋（9-11月）、冬（12-2月）四季、作物生长期（3-9月）和全年分别进行统计分析，平均资料用1971-2000年30年平均。2.2研究方法2.2.1气候趋势系数为研究气候要素在气候变化中升降的定量程度，并对其进行统计检验，计算了气候趋势系数。其定义为n个时刻（年）的气候要素系列与自然数序列1,2,3，n的相关系数。式中： n为年数， 为第年要素值；为要素平均值；=(n +1)2。当rxt 为正(负)时，表示该要素在所计算的n 年内有线性增(减)趋势。 符合自由度为n-2的t分布，从而可以检验气候要素的变化是一种有意义的趋势还是随机振荡。2.2.2气候倾向率气候要素的趋势变化用一次线性方程表示，即：X= a0+a1t 式中： 为气候要素序列值；a。为常数项，t为时间序号(t=1，2， ，n )；a1 为气候倾向率 ，其量纲为某气候要素,单位a-1 。将a110年作为变化倾向率.3中宁县气候变化特征分析3.1气温变化特征 图1、2给出了年平均气温的变化曲线和线性趋势的逐年变化曲线、线性趋势。从图中可以看出，中宁县年平均气温，农作物生长期平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温都有明显的上升趋势。3.1.1平均气温变化 3.1.1年平均气温变化1954-2010年年平均气温为9.5 。50多年来中宁平均气温在波动中不断上升，气候倾向率为0.28/10a,增温幅度高于全国0.22/10a，由图1中可知，1987年是中宁年平均气温的一个突变点3，1954-1986年为相对较冷时段，比30年平均值低0.4；1987-2010年为较暖时段，比30年平均值偏高0.6，特别是1996年以后，升温幅度较明显，较30年平均值偏高1.0。从不同季节的变化来看，1987年后冬季气温上升明显，增温幅度最大，达1.6，春秋变化一致，夏季最小，增温幅度小于1.0。 中宁年平均气温有明显的年代际上升趋势。20世纪80年代开始明显升高，90年代的平均气温波动最大，2000-2009年平均气温达到年代最高值为10.3，较60年代的平均气温9.1升高了1.2。3.1.2年平均最高最低气温变化57年平均最高气温为16.9，气候倾向率为0.32/10a，气候趋势系数为0.64。年平均最低气温为3.6，气候倾向率为0.34/10a，气候趋势系数为0.72。年最低气温上升幅度较最高气温的趋势大，1987年仍为转折点，1987年后的年平均最高最低气温比1986年前的平均最高最低偏高1.2和1.1。年平均最高最低气温在1997年之后转为正距平。中宁的年平均最高最低气温都随着年代变化而升高，特别是年最高气温的年代际变化最明显。60-80年代平均最高最低气温的变化不明显，90年代开始出现明显的年代际增温趋势，2000-2009年平均最高气温较20世纪60年代增高1.7，虽有年际间波动变化，却呈平稳上升趋势。3.1.3农作物生长期气温变化农作物生长期（39月）平均气温为16.7，气温变化呈上升趋势，气候倾向率为0.226/10a,但幅度不大，可以分为冷暖两段，19561996年为相对偏冷时段，尤以19661986年，气温偏低，波动变化明显，平均气温为负距平。19972010年为相对偏暖时段，增温趋势明显。特别是1997年后的14年平均气温为17.6，比30年平均偏高0.9，农作物生长期气温上升有利于作物的生长发育；生长期平均气温也有明显的年代际上升趋势。20世纪70-80年代为偏冷时段，90年代开始明显升高， 2000-2009年平均气温达到年代最高值为17.6，较60年代升高了1.1。3.1.4中宁县气温变化趋势从表1可以看出，年平均、春、夏、秋、生长期气温的年际间波动相对平稳，变异系数均小于0.1。气候倾向率为0.230.47，其中夏季和秋季最低为0.23，冬季最高为0.47。可见中宁县冬季气温升高十分明显，每10a升高0.47。气候趋势系数在0.400.69范围，说明中宁县四季、作物生长期及年平均值都有明显升高的趋势。表1 中宁县气温变化趋势Tab.1 Tendency of temperature variation in zhongning 统计项 年 春季 夏季 秋季 冬季 生长期气温（） 9.5 11.3 22.2 9.4 -4.9 16.7标准差 0.7 0.9 0.9 0.8 1.4 0.7变异系数 0.07 0.08 0.04 0.09 -0.30 0.04趋势系数 0.69 0.50 0.40 0.48 0.56 0.55气候倾向率/10a 0.28 0.26 0.23 0.24 0.47 0.23 3.2 降水量变化特征图3、4、5给出了年降水量，冬季和农作物生长期的逐年变化曲线，线性趋势。从图中可以看出，中宁县年和生长期降水呈现减少趋势，而冬季降水却呈微弱增加趋势。3.2.1降水量的年变化中宁县年平均降水量为208.3mm，气候倾向率为-9.34/10a，与宁夏引黄灌区弱的增加趋势相反3。存在干、湿阶段变化，19541985年为降水偏多时段，19862010年为降水偏少时段，但其呈现多中有少，少中有多的年份波动变化，特别是19542010年降水年际变化很大，而1986年以后波动幅度较小。最大降水量为1964年的389.9mm，最小降水量为2005年的78.5mm，相差311.4mm。除了1983和1985年出现多水年之外，20世纪80年代降水量较少，处于干旱期。90年代降水量开始增加到57年平均值附近，2000-2009年降水量又转为减少趋势，处于干旱期。对年代际降水量的变化来说，大体为“减少增加减少增加减少”的特点。20世纪80年代降水量明显减少，是降水量最少的10年。3.2.2降水量的季节变化春、夏、秋、冬各季降水量的变化有所不同。气候倾向率分别为-3.02/10a、 -6.15/10a、-1.32/10a、 0.11/10a。除冬季降水有微弱增加趋势外，其余均为减少趋势。春秋季降水量减少幅度缓慢而小，夏季减少幅度大。从季节降水量变化特征来看，春季60-70年代减少，80年代增加，90年代至2000-2009年减少，2000-2009年为历史最低值；夏季的年代际变化同年降水量的年代际变化相同，但它的变化幅度缓慢，2000-2009年为最低值；秋季从60-90年代一直处于减少阶段且90年代为最低值，2000-2009年开始增加；冬季60-80年代是逐年代增加，80年代达到最高值，90年代减少，2000-2009年又微弱增加。3.2.3农作物生长期降水量的变化农作物生长期降水量57年平均值为185.8mm，有23年的周期变化，最大值为366.8mm，出现在1964年，比平均值多181mm。最小值为60mm，出现在2005年，比平均值少125.8mm。最大值与最小值相差306.8mm。生长期60-70年代是逐年代增加，70年代达到最高值，80年代显著减少，90年代缓慢增加，2000-2009年显著减少为历史最低值。3.2.4中宁县降水变化趋势从表2可以看出，中宁县冬季和春季降水量的年际间波动较大，变异系数分别为1.09和0.64。年平均和生长期降水量的年际间波动较小，变异系数在0.4以下。春、夏、秋、冬、生长期以及年降水量的气候趋势系数都很小，线性变化趋势不明显。表2 中宁县降水变化趋势Tab.2 Tendency of precipitation variation in zhongning统计项 年 春季 夏季 秋季 冬季 生长期降水（mm） 208.3 34.9 122.2 47.9 3.3 185.8标准差 72.2 7.2 19.0 9.2 1.2 10.1变异系数 0.35 0.64 0.47 0.60 1.09 0.38趋势系数 -0.24 -0.06 -0.17 -0.16 0.03 -0.20气候倾向率mm/10a -9.34 -3.02 -6.15 -1.32 0.11 -9.524中宁县气候变化小结与未来气温变化预测4.1中宁县气候变化小结通过对中宁县1954-2010年气温、降水量变化特征的分析，可以看出，从上世纪60年代中期以来，中宁县年平均气温为持续上升趋势，1987年之后增温速率加快，增温幅度高于全国平均值；年降水量70年代之前较多，之后持续减少。气候总的趋势是变暖、变干、向高温干旱化方向发展。4.1未来气温变化预测根据国际上先进的气候模式和中国区域气候模式，在假定大气二氧化碳继续增加的各种情形下，预测在2020-2030年气温上升到1.68，到2050年上升2.22，预计二氧化碳浓度加倍时，气温将达2.94，温度升高由南向北增大3。气温升高，冬季增温更加显著，降水的变率加大。由于气候的变化，极端气候事件出现的频率会增加，灾害造成的损失会更严重2。5气候变化对中宁县农业的影响5.1 对农业结构的影响小麦、玉米、水稻是中宁县主要的粮食作物。在全球气候变暖的背景下，我国冬小麦种植区域进一步向北移动，同时越冬成活率增加，冬小麦种植面积增大，春小麦面积进一步缩小4。综合未来气候变化和下垫面改变对黄河源区水资源量的影响，预测未来黄河源区的水资源量总体趋势是不断降低3，加上黄河用水压力增大，中宁县可用黄河水量不断缩减，对水稻、小麦等需水量大的作物影响较大，种植面积将相应减少，相对应的玉米、蔬菜等需水量较小的作物面积将逐年扩大。这种种植结构的调整将有利于节能增效，使有限资源向经济优势转化。5.2 对农作物的产量的影响在温度升高、降水减少、蒸发增大、土壤有效水分减少、CO2浓度增大的情况下，农作物生长发育和产量形成的大部分时间里，常常是在水分和养分条件不同程度的胁迫下度过的，它将难以使农作物产量得到有效提高。有研究资料表明:在此背景下，宁夏小麦生长期会缩短，产量降低，水分利用效率降低，而CO2浓度增大又会使这一现象得到缓解1；水稻和玉米是喜温、长日照作物，温度升高会增加其产量，但高温又会使田间的杂草、病虫害加剧，从而影响粮食品质，引起作物营养组成的变化，直接威胁到作物产量的形成，同时还会增加农药投入。5.3 对农业灾害及农业成本的影响中宁县农业受到多种气象灾害的影响。干旱、大风、暴雨、沙尘暴、寒潮、霜冻、高温、山洪、冰雹、热干风、水稻冷害等不同程度的发生，威胁着中宁县的农业生产。在气候变化背景下，极端天气事件增多，导致气象灾害加剧6。气候变化的暖干化趋势，尤其是气温升高，使土壤有机质分解加快，化肥释放周期缩短，灌溉成本提高，土壤改良和水土保持的费用增大；温度升高使得病虫害发育提前，越冬休眠期推迟，农田受害几率增大。冬季气温的升高会导致很多害虫和病原越冬使得作物受灾可能性增大，使农业投资增大，导致农业成本提高。5.4对农业生产环境的影响气候变暖，降水持续偏少，干旱大面积频繁发生，抑制了热量资源增加所发挥的作用，负面影响大于正面影响5。冬季气候变暖，冬温偏高，增加了冬季农田土壤水分蒸发，导致农作物生长期中土壤水分亏缺加大，加剧了天然草场的退化，对农作物和牧草的生长、成熟都十分不利，同时使越冬病虫卵蛹死亡率降低，增大了病虫害防治难度。侵蚀危害加重，对粮田的保护能力下降，土壤肥力降低7。6农业适应对策6.1 提高科技综合应用水平，有效应对气候变化结合中宁县的气候变化特点，在农业生产上，不断提高农业科技综合应用水平，改善灌溉条件，普及推广并实施渠系衬砌，发展喷滴灌、地膜覆盖、节水灌溉、窑窖集水补灌、压砂种植等技术措施，大力发展高效节水农业，开发扬水灌溉工程和库灌技术工程。加强用水管理，改进抗旱措施。普及推广地膜覆盖栽培技术，增施有机肥，测土配方施肥，保护性耕作，小畦栽培技术8。减少土壤的蒸发、抑制病虫害和杂草的发生，抵御暖干化对农业的影响。在喊叫水、徐套、大战场等中部干旱带乡镇，重点推广以喷、滴灌窑窖集水为核心内容的节水补灌技术；在恩和、白马、鸣沙等七星渠未级扬黄灌区，开发库灌及扬水灌溉工程，在石空、宁安等乡镇，推广小畦灌溉，保护性免耕及水稻节水灌溉技术等。6.2调整种植结构，推广作物新品种，合理利用气候资源气候变化使得中宁县的积温持续增加，作物生长期的热量资源增加，一些作物的种植北界北移。热量条件增加使得复种面积扩大，复种指数增加。因此中宁县农业生产要根据气候资源的改变合理安排，调整农业种植制度和结构，进一步加强枸杞、蔬菜、冬麦、压砂瓜、红枣、马铃薯、油葵等特色农业技术示范推广力度，充分利用气候资源、应对气候变化。在鸣沙、白马、大战场等乡镇，大力推广冬小麦种植技术，3年内面积扩增至5万亩，扩大旱作玉米种植面积，面积每年扩增2万亩；在撒不拉滩、马塘、打麦水等生态移民区域，大力推广以设施拱棚为主的瓜菜种植；鸣沙、白马、大战场、喊叫水等乡镇稳步发展硒砂瓜，大力推广枣瓜、枣薯间作等技术。同时应避免盲目不当的调整，造成不必要的损失。随着气候的变化以及作物种植布局、结构的调整将使得农作物发生病虫害、冻害、冷害等自然灾害的几率增加。所以要求农作物抵抗自然灾害的能力要增强，因此要选耐高温、耐干旱、抗病虫、抗冷害、高效光合作用、光周期不敏感的优良作物5。此外，还应做好引种种植的评估，农作物种植区域的规划等，应对气候变暖的不良影响。6.3 加强气候变化研究，提高气象服务功能在气候变暖的大背景下，中宁县在降水量、极端灾害天气发生等方面有很大的改变。所以农业部门和气象部门要加强相互合作，加强对气候变化的预测研究，气象灾害监测预警体系建设，开展气象灾害监测评估和灾害风险评估，实现自然灾害防御多部门协作，大力提升防灾减