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1資料來源及處理方法

1•1資料來源

采用河北省68個氣象觀測站近50年的原始氣象記錄月報表和信息化資料進行處理。在分析過程中,根據(jù)站點地理區(qū)域和氣候區(qū)域,將所研究區(qū)域分為5個不同氣候類型區(qū)(圖1):冀北高原區(qū)、燕山丘陵區(qū)、冀東平原區(qū)、太行山區(qū)、山前平原區(qū)。為了空間區(qū)域的完整性和連續(xù)性,增加了北京、天津站的資料。1978-2003年的冬小麥品種和生育期資料來源于石家莊市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心。

1•2資料處理方法

首先對資料進行嚴格的質(zhì)量控制,剔除錯誤資料;對觀測站遷移距離或海拔高度差達到統(tǒng)計界限值的站點,采用了資料訂正或剔除該站點數(shù)據(jù)的處理方法;剔除了部分城市化程度較快或由于觀測環(huán)境產(chǎn)生較大變化的站點資料,保證了資料的科學(xué)性、客觀性。圖1河北省各氣象站點分布及分區(qū)

2溫度變化對農(nóng)業(yè)的影響分析

2•1溫度變化特征

氣溫是重要的氣象要素之一,與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關(guān)系密切,作物種植和生長發(fā)育在很大程度上取決于當(dāng)?shù)氐臒崃織l件。國內(nèi)外大量研究表明:近百年來,地球氣候系統(tǒng)正經(jīng)歷一次以全球變暖為中心的顯著變化,從1860年以來全球平均氣溫升高0•6℃左右,中國氣溫上升了0•4~0•5℃,近20年是20世紀最溫暖的時期[1-2]。20世紀60年代河北省年平均氣溫最低為9•8℃,以后逐漸上升,90年代最高為10•7℃,比60年代升高了0•9℃,平均每10年升高了0•3℃。其中升溫幅度最大的區(qū)域是冀東平原區(qū),由50年代的10•8℃升高到90年代的12•0℃,升高了1•2℃;升幅最小的是燕山丘陵區(qū)域,90年代比60年代升高了0•8℃。全省區(qū)域內(nèi),4•2%的站點升溫幅度在1•5℃以上,25•4%的站點升溫幅度為1•0~1•5℃,45•1%的站點升溫幅度為0•5~1•0℃,22•5%的站點升溫幅度為0•0~0•5℃,僅有4•2%的站點沒有升溫,出現(xiàn)降溫。河北省年平均氣溫總體上呈增加趨勢,平均每10年升高0•4℃。將全省按照5個區(qū)域分別進行分析,5區(qū)的變化趨勢與全省是一致的,均呈現(xiàn)增溫的趨勢(圖2)。對各季逐年變化曲線進行分析,一年四季的平均氣溫都呈現(xiàn)升溫趨勢,但變化的幅度卻不相同,年際變化最大的是冬季,增溫率[3]為0•42,其次是春季,增溫率為0•25,最小的是夏季,增溫率僅為0•07。從以上分析可看出,氣候呈現(xiàn)變暖的趨勢。冬春季平均氣溫增加是導(dǎo)致年平均氣溫增加的主導(dǎo)因素。

2•2溫度變化對冬小麥生育期的影響

由于冬春季氣溫升高較明顯,對冬小麥生育期也有一定的影響。石家莊平原地區(qū)地勢平坦,土壤肥沃,是全國冬小麥高產(chǎn)區(qū)之一。以石家莊為例,分析冬小麥各生育期的變化規(guī)律。

2•2•1冬小麥各生育期提早的趨勢變化特點1985年以后,除成熟期外,各生育期基本表現(xiàn)為隨著年代的增加而提前。其中,1979-1983年各生育期處于一個相對提早的階段,1984-1991年處于相對偏晚階段,1992-1996年間除成熟期較晚外,其他生育期相對正常,1997年以后除成熟期正常外,其他各生育期又開始明顯偏早,與90年代以來石家莊持續(xù)出現(xiàn)暖冬和春季偏早相一致。各發(fā)育期在1984年、1985年出現(xiàn)一個偏晚峰值,冬小麥的各發(fā)育期有所推遲,這是由于這兩年春季回暖晚,回暖后春季氣溫持續(xù)偏低所致。由于20世紀90年代以后,特別是1998年以后氣候增暖明顯,故按1978-1990年、1991-1997年和1998-2003年3個時段統(tǒng)計冬小麥生育期。可以看出,1991-1997年除成熟期推遲2d外,冬小麥各生育期均較1978-1990年略有提前,起身期提早3d,其他生育期提早1d;1998年以后,各生育期提早比較明顯,起身期和抽穗期較1991-1997年間各提早了5d,拔節(jié)期提早了4d,返青期和成熟期提早了3d。冬小麥生育期變化產(chǎn)生的影響有利有弊,有利方面為:返青期提早,有利于冬小麥早發(fā)快長,對晚播麥和冬前弱苗的轉(zhuǎn)化升級十分有利,也為后期生長發(fā)育提供了時間上的主動,抽穗期的提前,有利于延長冬小麥灌漿時間,提高千粒重。成熟期提前,一方面有利于提早夏播,提高秋糧產(chǎn)量,另一方面有利于避開干熱風(fēng)、雷雨大風(fēng)等農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的影響,減少小麥損失。不利方面表現(xiàn)為:生育期提前容易導(dǎo)致病蟲害早發(fā)生、發(fā)展,氣候變暖同時有可能加重小麥病蟲害的發(fā)生。

2•2•2適宜播期的重新確定氣候變暖必然對冬小麥冬前積溫產(chǎn)生一定的影響,為了保證冬小麥實現(xiàn)冬前壯苗所需的500~600℃•d積溫,必須要調(diào)整播種日期。1978-2003年小麥平均越冬期為11月27日,因此分別計算10月1日-10日與該日之間的>0℃的活動積溫,并分別求出≥500℃•d和≤650℃•d的保證率。以≥500℃•d的保證率在80%以上和≤650℃•d的保證率在80%以上的間隔日期作為小麥適宜播種期,由表3可以看出:小麥播種期在10月2日-5日比較適宜。值得注意的是,由于氣候變暖,導(dǎo)致極端氣候事件增加,各年度間的冬前積溫的變化增大,以10月4日至11月27日的積溫為例,冬前積溫最多的幾年都出現(xiàn)在20世紀90年代以后,1995年冬前積溫最多,為683•4℃•d,1998年次之,為657•1℃•d,但2000年和2002年也出現(xiàn)了473•2℃•d和464•4℃•d偏少的積溫。所以,各年度間應(yīng)根據(jù)冬前生長期熱量狀況預(yù)報調(diào)整播種期。

2•3溫度變化對冬小麥種植北界的影響

氣候變暖將使我國作物種植制度發(fā)生較大的變化。到2050年,氣候變暖將使三熟制的北界北移50km之多,從長江流域移至黃河流域;而兩熟制地區(qū)將北移至目前一熟制地區(qū)的中部,一熟制地區(qū)的面積將減少23•1%[4]。氣候變暖使河北省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地區(qū)的熱量資源普遍增加。熱量是植物生長發(fā)育過程中最為重要的因素之一,積溫是表示熱量的要素之一。穩(wěn)定通過0℃期間的積溫是鑒定一個地區(qū)總的熱量指標,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有著重要意義。日平均氣溫穩(wěn)定通過10℃積溫是衡量作物生長熱量資源的重要標志[5-6],大于10℃持續(xù)日數(shù)的長短也直接影響到作物的生長發(fā)育及種植制度的確定。長城是河北省熱量的一條重要分界線,長城以北為中溫帶,以南為暖溫帶。日平均氣溫穩(wěn)定通過10℃的4000℃•d積溫線,與50年代相比90年代明顯北移。作物的種植北界也相應(yīng)向北推移,依據(jù)河北省冬小麥種植北界的研究結(jié)果,以1月平均氣溫-10℃(圖5)作為冬小麥種植北界的指標,分析了50年代-10℃等值線的變化趨勢,可以看出,河北省冬小麥種植北界基本在長城以南,到了90年代種植北界延伸到了41°N附近,和50年代相比向北推移了30~50km。

3降水變化對農(nóng)業(yè)的影響

3•1降水變化特征

河北省年降水量為341~750mm(圖6),興隆、寬城到青龍一線以南燕山丘陵區(qū)、山前平原地區(qū)是河北省降水最多的區(qū)域,年降水量在600mm以上,其中興隆、遵化及青龍一帶達700mm。太行山東麓的紫荊關(guān)、阜平和漿水等地為600~650mm。降水較少的地區(qū)在冀北高原及山區(qū),不足500mm,其中冀西北地區(qū)及桑洋盆地不足400mm。近50a來,河北省各地年降水量均明顯減少,全省平均年降水量從50年代的598mm減少到90年代的510mm,平均每10a減少22mm,其中太行山山前平原地區(qū)減少的最明顯,平均每10年減少30mm。

3•2大于400mm降水量對農(nóng)牧業(yè)的影響

據(jù)研究,年降水量400mm分界線不但是農(nóng)牧業(yè)的分界線,也是林業(yè)的分界線。≤400mm以牧業(yè)為主,>400mm以農(nóng)業(yè)為主,可以發(fā)展林業(yè)。因而400mm等雨量線是反映荒漠化最為敏感的指示器之一,它的波動必然使當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)體系包括土壤相應(yīng)發(fā)生變化。當(dāng)≤400mm時,土地向荒漠化發(fā)展,當(dāng)>400mm時,土地向反荒漠化發(fā)展。年降水量不足400mm的地區(qū),屬于典型的干旱、半干旱氣候區(qū),生態(tài)環(huán)境非常脆弱。因為河北省400mm等雨量線主要分布在張家口地區(qū),所以只討論張家口地區(qū)>400mm的降水概率情況。50年代降水量≤400mm區(qū)域,主要分布在張家口的西部地區(qū),面積約占40%左右;隨著年代的變化降水減少,≤400mm范圍逐漸擴大,到80年代面積發(fā)展到最大,約占70%左右,到了90年代該地區(qū)降水略有增加,降水量≤400mm的范圍比80年代有所減少。一般來說要保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn),400mm降水量至少要達到80%的保證率。張家口地區(qū)近50a來大于400mm的降水保證率有93%的縣小于60%,顯然此區(qū)的降水不能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。降水缺少限制了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。

4結(jié)論

從溫度變化看,河北省年平均氣溫總體變化趨勢為增加,每10a氣溫升高0•4℃,氣候變暖使冬小麥生育期提前、小麥種植北界向北推移。從降水變化看,河北省年降水量在近50a里呈明顯減少的趨勢。50年代最多為598mm,以后逐漸減少。與50年代相比,60年代減少了7%,70年代減少了9%,80年代減少了14%,90年代減少了15%,達到近50a來最低值,為511mm。從400mm降水分界線的變化看,90年代以后,隨著降水的減少,年降水量在400mm以下的區(qū)域不斷擴大,表明了適合發(fā)展牧業(yè)的范圍在擴大,而適合農(nóng)林業(yè)的范圍在縮小。因此,要客觀分析溫度、降水的變化規(guī)律,以便合理安排農(nóng)林牧生產(chǎn)。