山西省春季气候变化及其对农业生产的影响

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  摘 要 对山西省1961-2008年春季气候变化特征进行分析得出,山西省春季平均气温变化呈上升趋势,增温速率为0.32/10a,春季平均气温变化趋势具有北多南少,山区多于山谷的特征;近48 a中春季降水量呈“上升—下降—上升—下降”的波动变化特征,其中太原以北多地区降水呈增加趋势、以南呈下降趋势,而且越向南降水下降趋势越明显。春季平均气温升高对正常开展春播极为有利,减少了作物生长期早霜冻危害,但降水的不稳定、土壤蒸发量增大加剧了春旱灾害的频发发生,对适时春播和冬小麦增产不利。
  关键词:春季气候变化;气温;降水;春播;冬小麦;山西省
  中图分类号:S162;P467 文献标志码:A 文章编号:1673-890X(2014)11--3
  山西省位于华北平原西部,黄土高原东部,东有太行山为屏障,西、南以黄河为堑,北跨长城,地形较为复杂,有山地、丘陵、高原、盆地、台地等多种地貌类型,其中山区、丘陵约占总面积的2/3以上,由于受海风影响较小,因而形成了强烈的大陆性气候,属温带大陆性季风气候,雨热同季,光热丰富,适宜多种农作物生长,是我国主要粮食生产基地,也是冬小麦主要产区之一。近些年,受全球增暖效应影响,山西省气候也出现了变化,气温明显上升,降水波动变化,对农业影响较大。春季是农业生产重要时期,正是山西省玉米、高粱等作物春播出苗及冬小麦返青、拔节、抽穗关键时期,气温、降水等气候因素是影响粮食作物增减产的重要因子,本文对山西省1961-2008年春季气候变化及其对农业的影响进行分析,对于指导当地农业生产,合理利用气候资源,提高农业效益具有重要意义。
  1 山西省春季气候变化特征
  1.1 气温变化特征
  1.1.1 季平均气温时间变化特征
  1961-2008年山西省春季气温变化呈上升趋势(图1),近48 a平均气温上升了1.5 ℃,四季之中春季增温次之,增温速率为0.32/10a,其中1997年后增暖趋势显著。春季气温年代际变化也呈现明显上升趋势,20世纪90年代较60-80年代出现较大的上升速率,20世纪90年代初至21世纪初也是一个显著的上升阶段,整体增温趋势以20世纪80年代中期以后速率加快。
  (其中细实线为春季平均气温变化曲线,细虚线为年平均气温线,粗直线为线性趋势线,粗曲线为5 a滑动平均线,粗虚线为季年代平均气温线)
  1.1.2 春季平均气温空间变化特征
  受境内特殊地理位置及地形地貌影响,山西省与其他地域相比有着独特的气候环境,气温呈明显的纬向分布,随着纬度的增加气温存在明显的降低趋势,南部高北部低,盆地高山区低,南北最大温差高达10 ℃以上[1]。据1961-2008年山西省春季平均气温变化趋势空间分布图(图2)可看出,春季平均气温整个山西省均呈显著的升温趋势,平均增温幅度为0.317 ℃/10a,大部分地区通过95%的显著性检验,变化趋势具有北多南少,山区多于山谷的特征,与年平均气温增温趋势分布特征一致;增温趋势大值中心为山西北部的繁峙站,高达0.74 ℃/10a,增温趋势最小值为0.12 ℃/10a,位于岚县。
  1.2 降水变化特征
  1.2.1 春季平均降水量时间变化特征
  受季风气候影响,山西省年降水量主要集中在夏季,春秋季次之,冬季最少。随着气候变暖趋势影响,降水时空分布也出现了较大变化,1961-2008年中,山西省春季降水量呈上升-下降-上升-下降的波动变化特征(图3),最大降水量为163.6 mm,出现在1963年,最小降水量仅28.1 mm,出现在2001年,春季最大降水量年份较最小降水量年份偏多135.5 mm;其中20世纪60年代为上升趋势;20世纪70-80年代初期呈下降趋势,较20世纪60年代明显减少,可见该年代中春旱灾害较为明显;20世纪80年代初-90年代初又呈现上升趋势,之后至21世纪前8 a期间又表现为振荡下降趋势[2]。
  1.2.2 春季降水变化趋势空间分布
  山西省四季降水具有明显的区域性,以东西山区迎风坡降水较多,背风一侧及盆地降水则较少,其中春季降水又很好的纬向分布特征,全省历年平均降水量为78.6 mm。近48 a中春季降水变化趋势空间分布为:太原以北多地区降水呈增加趋势、以南呈下降趋势,而且越向南降水下降趋势越明显(图4)。
  2 对农业生产的影响
  2.1 对春播耕种的影响
  春季是播种农作物的季节,山西省是我国粮食主产区之一,春播作物主要有玉米、谷子、高粱等。春季气温、降水影响作物的适时播种[3],而且对后期大田生长有着极大影响。随着全球气候变暖,山西省春季平均气温也呈上升趋势,尤其是北部地区增温明显,对于正常开展春播极为有利,并提高了作物适时早播率,而且气温升高有效积温增加,减少了作物生长期早霜冻危害。山西省春季降水量变化波动较大,仅在山西西北部地区出现了略偏多现象,可适当缓解春旱,但降水的不稳定对及时进行春播不利,而且受气温升高影响,土壤蒸发量增大加剧了春旱灾害的频发发生,山西省春季气候趋于恶劣。1989年山西省春旱面积达到95万hm?,严重干旱面积为40万hm?,致使大面积玉米、高粱等大秋作物不能按时下种;2001年4月中旬-6月中旬期间,山西省连续60 d无有效降水,而30 ℃以上高温和大风天气持续出现,土壤严重失墒,全省春作物因旱不能播种59.8万hm?,因旱不能出苗30.3万hm?,严重缺苗断垄36.9万hm?,干旱死苗绝收7.8万hm?。
  2.2 对冬小麦的影响
  山西是冬小麦主产地之一。冬小麦产量对气温、降水的需求都有一个极限值,温度过高或过低都会使冬小麦减产,降水太少或太多都不利于冬小麦增产。近年来,山西省冬小麦种植区春季气温为显著升高趋势,降水呈年际间波动变化趋势,气温、降水条件决定着冬小麦增减产幅度,遇高温干旱年份冬小麦可严重减产。2005年春季,山西省降水较历年同期偏少40%,仅在4月底时有3个麦区站点出现透雨,而期间平均气温偏高于历年同期2~4 ℃,气温偏高且无有效降水量,山西省春旱一直持续至5月底,使冬小麦遭受了严重的减产损失。
  3 结语
  第一,1961-2008年山西省春季平均气温变化呈上升趋势,近48 a平均气温上升了1.5 ℃,增温速率为0.32/10a,其中1997年后增暖趋势显著;春季平均气温变化趋势具有北多南少,山区多于山谷的特征,与年平均气温增温趋势分布特征一致。1961-2008年中,山西省春季降水量呈“上升—下降—上升—下降”的波动变化特征,近48 a中春季降水变化趋势空间分布为:太原以北多地区降水呈增加趋势、以南呈下降趋势,而且越向南降水下降趋势越明显。
  第二,春季平均气温呈上升趋势,尤其是北部地区增温明显,对于正常开展春播极为有利,减少了作物生长期早霜冻危害,但降水的不稳定对及时进行春播不利,而且受气温升高影响,土壤蒸发量增大加剧了春旱灾害的频发发生,山西省春季气候趋于恶劣。气温、降水条件决定着冬小麦增减产幅度,温度过高或过低、降水太少或太多都不利于冬小麦增产,遇高温干旱年份冬小麦可严重减产。
  参考文献
  [1]王振华,钱锦霞,王雁,等.山西省春季降水异常时空特征研究[J].干旱地区农业研究,2006,24(5).
  [2]薛昌颖,霍治国,李世奎,等.华北北部冬小麦干旱和产量灾损的风险评估[J].自然灾害学报,2003,1(1).
  [3]于红.山西省春旱趋势及对农业的影响[J].自然灾害学报,2008,17(4).
  (责任编辑:刘昀)
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