朝阳地区春玉米农业气候资源变化探究

朝阳地区春玉米农业气候资源变化探究

王优1  ,代浩楠2  ,孙奇1

1 朝阳市气象局  辽宁朝阳  122000

2 长白朝鲜族自治县气象局  吉林白山  134400

摘 要：本文选取朝阳地区国家基准气候观测站1981~2020年气象数据，采用线性趋势分析该玉米种植区全生育期内农业气候资源时空变化。结果表明：朝阳地区光热资源丰富且呈升高趋势，对玉米产量形成的十分有利。降水量在孕穗开花期呈下降趋势，说明朝阳地区伏旱发生风险较高。以期在气候变暖区域响应大环境背景下，为玉米科学管理和丰产增收及优化农业气候资源利用提供了一定的参考依据。

关键词：农业气候资源；春玉米；气候倾向率；

1前言

IPCC第六次评估报告第一工作组报告指出，目前全球地表平均温度较工业化前高出约1℃。从未来20年的平均温度变化预估来看，全球温升预计将达到或超过1.5℃。预计全球持续变暖将进一步加剧全球水循环的强度。[1]为此充分、利用气候资源指导农业生产，合理进行农业气候区划提供依据，同时对研究和探讨全球变暖时的农业对策也具有十分重要而且长远的现实意义。[2]

朝阳地区位于辽宁西部的半干旱半湿润地区，地处冀蒙辽三省交界，地貌复杂，属北温带大陆性季风气候区，四季分明、雨热同季，温差大、日照长、积温高、降水少。根据《2018朝阳统计年鉴》[3]本人了解到近40年朝阳地区种植结构产生较大的调整，玉米的播种比重显著提升，从1978年的38.9%增长到2018年的80%，成为朝阳地区主要粮食作物。粮食作物产量和玉米播种的比重明显的分水岭都出现2003年，2004年~2018年粮食作物平均单产值和玉米播种面积均为1978年~2003年的2倍，这说明了玉米的高产对朝阳地区粮食作物丰收起到决定性的意义。关于玉米和气候相结合的研究成果主要分两种，一是单气象要素指标在时空分布上对玉米种植和生产可能造成的影响，如张富荣，张玉书，张淑杰[4]通过气候倾向率、降水相对变率,划分基准年方法,研究了近60年朝阳地区玉米生长季及各个发育期降水变化特征。张富荣，张黎，刘志鹏[5]探究出近60年玉米生长季耕层地温变化呈上升趋势，耕作层温度的升高可以扩大中晚熟玉米的播种面积，增加玉米干物质积累，促进玉米产量提升。二是某一特殊气候年景气象条件对玉米产量的影响，如张富荣、张玉书、刘志鹏[6]，分析了在2014年辽西朝阳地区玉米生长季降水特征及当年夏旱气候成因分析；李书君,张富荣,王晓霞[7]直接分析了2015年夏季干旱情况下气候对玉米产量的影响情况。

本文结合“常年”与“特殊年”两个角度，采用1981—2020年朝阳国家基准气候观测站气象数据，分析多维度气象要素在时空分布规律。以期在气候变暖区域响应大环境背景下，为玉米科学管理和丰产增收及优化农业气候资源利用提供了一定的参考依据。

2资料与方法

2.1资料来源

选取朝阳地区国家基准气候观测站1981—2020年气象站点数据，包括逐日平均气温、最高气温、最低气温、日照时数、降水量等要素。

2.2研究方法

2.2.1气候倾向率

建立朝阳地区 1981~2020年农业气候资源时间序列，用Yi表示样本量为 n 的气候变量，用 Xi表示 Yi所对应的时间，利用最小二乘法[8]建立一元线性回归方程:Yi=a+bxi(i=1,2,3,...,n)，变化趋势的显著性采用时间 X 与序列变量 Y之间相关系数即气候趋势系数进行检验。

3玉米各生育期内气候资源分析

3.1播种出苗期

朝阳地区春玉米播种出苗期一般出现在5月14日—24日，近40a（表1）内朝阳地区5cm地温呈明显上升趋势，气候倾向率为0.051℃/10年，序列相关系数为0.333 (P< 0.01)，达到显著水平。其中最大值达到30.83℃，最小值为12.4℃，均符合地温稳定通过7-8℃的指标。平均气温也呈显著上升趋势，气候倾向率为0.042℃/10年，序列相关系数为0.329 (P< 0.01)，显著水平。近40a大地化通时间无霜期初日出现在3月16日，表明朝阳地区玉米在播种期基本不会受到低温冷害的威胁，较高的平均气温对发芽有利。1981年—2020年这一生育期期间降水量的气候倾向率为-0.197mm/10年，但近10年降水量的气候倾向率为0.92mm/10年（图1），说明随着气候变化降水增多，春旱发生风险呈降低趋势。

表1 播种出苗期相关气象要素的时间变化

图1 播种出苗期2010年—2020年降水量线性趋势图

3.2苗期拔节

朝阳地区春玉米出苗到拔节一般出现在5月

25日—7月4日，此阶段近40年内降水量呈上升趋势，气候倾向率为2.998mm/10年，序列相关系数为0.56 (P< 0.01)，达到显著水平。累积降水量在72~148mm（土壤墒情适宜）保证率为68%，＞70mm累积降水量保证率为80%。表明苗期发生干旱风险呈降低趋势。平均气温的气候倾向率为0.081℃/10年，序列相关系数为0.86 (P< 0.01)，达到极显著水平，＞16℃的保证率为98.7%，热量资源适宜。

3.3孕穗开花

朝阳地区春玉米孕穗开花期出现在7月5日—7月30日，近40a内降水量呈下降趋势，气候倾向率为-0.754mm/10年，序列相关系数为0.11（P< 0.01），通过检验但相关性略差。40a里降透雨（孕穗期的降水量标准为30mm）的年份有19a，累积降水量>115mm的保证率仅为40%。表明发生干旱的风险较高。

近40a的平均气温为25℃，最大值为28.3℃，气候倾向率为0.03℃/10年，序列相关系数为0.28 (P< 0.01)，气温虽呈上升趋势但相关性略差；40a的高温天气（最高气温>35℃）超过5天的有4a，其中2000年高温日数最多为9天。热量条件利于玉米生殖生长。

3.4灌浆成熟

朝阳地区春玉米灌浆到成熟期一般出现在7月31日—9月15日，近40a内降水量呈上升趋势，气候倾向率为0.355/10年，序列相关系数为0.05（P< 0.01），通过检验但相关性略差。近40a内的平均气温为22.7℃，气候倾向率为0.026℃/10年，序列相关系数为0.41 (P< 0.01)，相关性较好。气温在20.9℃~24℃之间波动，显著高于灌浆期低温致灾指标。焦敏[9]指出朝阳光照资源丰富，在全省居于首位，在时空分布上以春季日照时数为最多，夏季次之，冬季最少。近40a朝阳地区日照时数均＞230h，平均日照时数为367.7h，2017年日照时数最少为286.9h。表明朝阳地区玉米在灌浆成熟期农气资源匹配好。

表2 灌浆成熟期相关气象要素的时间变化

4.小结

（1）朝阳地区玉米生长季内各项气温指标均呈上升趋势，表明热量资源是朝阳地区玉米产量形成的优势要素。这与本人调查得到玉米品种在选购上更迭情况相吻合，目前种子公司售卖销量高的玉米种子多为晚熟玉米。

（2）朝阳地区降水量在孕穗开花期呈下降趋势，说明朝阳地区伏旱发生风险较高，降水是制约朝阳地区玉米生殖生长的主要因子，这一时间干旱将会对朝阳地区粮食作物减产造成很大的影响。

参考文献

[1]IPCC第六次评估报告第一工作组报告发布[N]. 中国气象报,2021-08-10(001).

[2]王金霞,周春珍,苏轶.67年来济南农业气候资源变化分析[J].中国人口·资源与环境,2018,28(S2):46-48.

[3]朝阳市统计局．2018朝阳统计年鉴[J]．朝阳：朝阳日报商务印刷有限责任公司，2018． 

[4]张富荣,张玉书,张淑杰,刘志鹏,苏华.辽西朝阳地区近60年玉米生长季降水变化特征分析[J].中国农学通报,2015,31(08):174-178.

[5]张富荣,张黎,刘志鹏,郭佰汇,苏华,褚侨.辽宁西朝阳地区玉米生长季耕作层地温变化趋势分析[J].湖北农业科学,2017,56(18):3447-3448+3454.

[6]张富荣,张玉书,刘志鹏,苏华.2014年辽西朝阳地区玉米生长季降水特征及气候成因分析[J].湖北农业科学,2016,55(17):4604-4607.

[7]李书君,张富荣,王晓霞,张黎,梁丰,隋景跃.2015年朝阳地区夏季气候对玉米产量的影响分析[J].农业灾害研究,2015,5(11):43-44.

[8]魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].北京:气象出版社,2007:37-59

[9]焦敏,胡春丽,刘东明,王阳.1981～2013年辽宁省日照时数时空变化特征[J].江西农业学报,2020,32(03):118-124.

作者简介：王优（1992年），女，辽宁朝阳，工程师，理学学位，研究方向：主要从事农业气象和生态方面工作。