气候变暖对广西冬种马铃薯种植布局的影响

气候变暖对广西冬种马铃薯种植布局的影响

不可否认，世界气候变化是不可否认的事实。气候变化给中国大部分地区的热量资源带来了不同程度的改善。因此，气候变化及其对农业的影响影响了各个方面的发展、植物布局、植物结构、产量、品质和病虫害。这些影响既有好也有缺点。在有利于方面，包括增加作物种植边界、扩大种植面积、增加作物生长期。在不利方面，主要表现为品种生产的不稳定性增加和产量波动。因此，近年来的许多科学家将气候变化及其对农业的影响研究作为热点。宋艳玲等人研究气候变暖对我国南方水稻可种植区的影响,研究结果认为气候变暖使南方稻区日平均气温≥10℃的活动积温明显增加,双季稻可种植区北界明显北移。普宗朝等人研究气候变暖对新疆乌昌地区棉花种植区划的影响,认为气候变暖使该地区棉花种植适宜区明显扩大,次适宜区和不适宜区有不同程度的缩小;孙芳、王鹤龄等学者就气候变化对西北省区马铃薯生长发育及其种植区划的影响进行研究,结果显示宁夏气候暖干化对马铃薯生产产生不利影响,甘肃省气候变化使马铃薯最适宜区和适宜区面积减小,次适宜区扩大,不适宜区面积缩小。周绍毅等人对广西近50年农业气候资源的变化特征进行研究,指出1961-2010年广西年平均气温50年来升高了0.7℃,变暖趋势十分明显,≥0℃及≥10℃的活动积温呈明显增加趋势。广西因具有丰富的冬季气候资源和独特的地缘优势,已成为我国冬季马铃薯生产第一大省区。廖雪萍、韦剑锋等对广西冬种马铃薯种植气候区划进行了研究,但关于广西气候变暖对冬种马铃薯气候种植布局的影响未见报道。本文在前人研究基础上,采用线性倾向率等方法,分析广西1961-2010年冬种马铃薯气候区划因子的变化趋势,基于GIS平台制作出广西气候变暖突变前后各气候区划指标空间分布图及冬种马铃薯气候种植适宜区分布图。通过研究近50年广西冬种马铃薯气候种植不同适宜区面积变化情况,揭示广西冬种马铃薯种植布局对气候变暖响应的特征,为充分利用广西气候资源、趋利避害,合理布局广西冬种马铃薯种植、保障粮食安全提供参考依据。1材料和方法1.1冬季耕季私家车虾期气温情况气象数据采用广西90个地面气象观测台站1961-2010年冬耕季逐日气温资料。地理数据采用国家基础地理信息中心提供的1∶25万广西地理背景数据。1.2气候区区划因子根据马铃薯生态气候特性,在前人对马铃薯种植气候适宜性分析及对区划指标研究的基础上,突出考虑有灌溉条件下关键热量指标对种植气候区划的影响,筛选出80%保证率的≥10℃积温、极端最低气温、霜冻日数共3个气候区划因子(表1)。采用小网格推算和反距离权重插值法,在GIS平台上模拟出广西1km×1km网格点上的气候区划因子的数值。采用专家打分法,不同气候种植适宜区赋予不同的分值及颜色,并叠加县边界、制作图例及经纬网,完成广西冬种马铃薯气候区划图。用线性倾向率和t检验分析广西1961-2010年冬种马铃薯气候区划因子的变化趋势。1997年是广西气温升高突变(以气候变暖为主)起始年。本文按1997年气候突变前后的两个时段(即1961-1996年、1997-2010年),对比分析冬种马铃薯气候区划因子的空间分布及冬种马铃薯气候种植区划不同适宜区面积的变化,找出广西冬种马铃薯种植布局对气候变暖响应的规律。2结果与分析2.1极端最低气温80%保证率11月至次年3月日平均气温≥10℃积温呈增多趋势(图1)。1961-2010年,广西11月至次年3月日平均气温≥10℃积温(80%保证率)以每10年37.5℃的速率增多(其t检验统计值为2.011,>t0.05=2.01,通过信度为0.05的显著性检验)。极端最低气温呈显著升高趋势(图2)。1961-2010年,广西各地极端最低气温(80%保证率)以每10年0.47℃的速率上升(其t检验的统计值为5.065,>t0.001=3.51,通过信度为0.001的显著性检验),升高趋势显著。霜冻日数呈减少趋势(图3)。1961-2010年,广西各地霜冻日数(80%保证率)以每10年0.7d的速率减少(其t检验统计值为-2.011,其绝对值>t0.05=2.01,通过信度为0.05的显著性检验),50年来全区霜冻日数平均减少了3.5d。2.250年广西冬季作物气候区划指数的空间变化2.2.1气候突变对广西10容积的影响广西≥10℃积温空间分布特点为南多北少,河谷平原多,丘陵山区少(见图4)。1961-1996年各地11月至3月日平均气温≥10℃积温为643.2℃(资源)~2451.7℃(东兴),全区平均为1637.9℃;1997-2010年各地11月至3月日平均气温≥10℃积温为791.5℃(资源)~2635.9℃(东兴),全区平均为1836.4℃,气候突变后的积温比突变前增多了198.5℃。由图4可见,广西绝大部地区≥10℃积温在气候突变以后较之前明显增多。根据冬种马铃薯种植区划划分标准对≥10℃积温的要求,气候突变前冬种马铃薯所需的≥10℃积温最适宜区在沿海地区,适宜区在玉林、靠沿海的内陆、左右江河谷及南宁部分地区,次适宜区在北回归线附近的地区,不适宜区为北回归线以北的地区及那坡、靖西、德保等地。突变后冬种马铃薯最适宜区、适宜区往北有了明显的扩张,次适宜区往北缩小,不适宜区也往北明显缩小。2.2.2各地最低气温分布广西极端最低气温空间分布特点为南高北低,河谷平原高,丘陵山区低(见图5)。1961-1996年各地极端最低气温为-5.6℃(资源)~4.2℃(涠洲岛),全区平均为-0.61℃;1997-2010年各地极端最低气温为-4.9℃(资源)~5.7℃(东兴),全区平均为1.24℃,气候突变后比突变前约升高了1.9℃。由图5可见,广西各地年极端最低气温在气候突变后均较之前明显升高。根据冬种马铃薯种植区划划分标准对极端最低气温的要求,气候突变前冬种马铃薯最适宜区主要在沿海地区,适宜区在原玉林地区的南部、邕宁等地,次适宜区在左右江河谷、贵港、平南、桂平、南宁地区大部、都安、忻城等地,不适宜区在桂林、柳州、河池、贺州、梧州及百色地区大部。气候突变后冬种马铃薯最适宜区、适宜区往北有了较大的扩张,次适宜区北界北移,其面积和不适宜区均较气候突变前明显缩小。2.2.3气候突变对广西地霜周期的影响广西霜冻日数空间分布特点为南少北多,沿海地区、河谷平原少,丘陵山区多(见图6)。1961-1996年各地霜日数为0d(沿海地区)~21d(资源),全区平均为8.3d;1997-2010年各地霜日数为0d(沿海地区、右江河谷、崇左、邕宁、都安、博白、陆川、天峨、西林)~16d(资源),全区平均为5.7d,气候突变后比突变前平均减少了2.6d。由图6可见,广西各地霜冻日数在气候突变后均较之前明显减少。气候突变以前冬种马铃薯最适宜区在北海、防城港、东兴,适宜区在钦州、合浦、玉林地区及左右江河谷部分地区,次适宜区在贵港、南宁和崇左大部、百色局部、都安等地,不适宜种植区为北回归线以北的地区等。气候突变后,冬种马铃薯最适宜区除沿海地区外,增加了右江河谷、博白、陆川、邕宁、崇左局部等地;适宜区则往北有了明显的扩张,从原来的北纬23°往北移动了1个纬度;次适宜区往北缩小,不适宜区也往北明显的缩小。2.3不适宜区在广西大陆地区的分布及分布根据表1的广西冬种马铃薯气候区划指标,对1997年前、后各气候区划因子通过GIS平台进行叠加处理,得出气候突变前后两个时段的广西冬种马铃薯种植气候区划图(图7)。1997年前,广西冬种马铃薯最适宜区在沿海地区,适宜区在玉林地区南部、钦州地区部分县区、右江河谷局部等,次适宜区在桂西南大部、桂平、玉林东部、右江河谷部分县区、都安等地,不适宜区在北回归线以北的地区及桂西高寒山区。最适宜区、适宜区、次适宜区、不适宜区分别占广西陆地总面积的比例为1.88%、15.86%、19.54%、62.71%。1997年后,最适宜区除沿海地区外,增加了右江河谷、博白、陆川等地;适宜区很明显的向北扩张,包括了浦北、灵山、贵港、北流、容县、岑溪、南宁和崇左的大部分县区、右江河谷部分地区、都安、大化等地;次适宜区缩小,包括梧州、苍梧、藤县、上林、来宾南部县区、河池南部县区、忻城、柳州、百色部分县区等;不适宜区明显缩小,此区包括桂林、贺州局部、柳州和河池北部县区以及桂西北高寒山区等地。最适宜区、适宜区、次适宜区、不适宜区分别占广西陆地总面积的比例为4.15%、28.34%、17.52%、49.99%。对比1997年前、后广西冬种马铃薯种植气候区划与同期的≥10℃积温、极端最低气温、霜冻日数的分布情况来看,1997年前、后两个时段用三个气候区划因子分别表征的冬种马铃薯适宜区(含最适宜区)中,用极端最低气温、霜冻日数表征的适宜区面积要比≥10℃积温表征的面积要小。说明极端最低气温、霜冻日数一直是制约广西冬种马铃薯扩大种植的主要原因。3气候变化对广西冬种马铃薯产业发展的影响气候变暖使广西冬种马铃薯种植气候适宜区(含最适宜区)明显扩大。由于各地气候变化及影响马铃薯生长发育的关键气象条件存在区域性差异,因此不同地区马铃薯种植布局对气候变暖的响应是不同的,如宁夏、甘肃等西北地区由于气候暖干化,马铃薯种植最适宜区和适宜区明显减少。干旱及高温条件是影响西北马铃薯产量的关键气象因素,霜冻等冷冻害是影响广西冬种马铃薯生长发育的主要气象灾害,因此气候暖干化不利扩大西北马铃薯的种植,而气候变暖使广西可以扩大冬种马铃薯种植面积。但广西气候变暖使温度升高的同时,气温不稳定与极端冷冻害气候事件还是频繁出现,未来的气候变暖对广西冬种马铃薯种植布局的影响具有很大的不确定性,为此不能因气候变暖就盲目扩大冬种马铃薯面积,而应该在加强高效农业技术和设