东北不同气候类型区气候要素和玉米产量关系中国气象学会.docx

东北不同气候类型区气候要素与玉米产量的关系李辉中国科学院大学地球科学学院,北京,100049摘要:选取1981-2009年东北地区具有连续可用的气象资料和玉米产量资料的站点,按照各站点的气温高低、日照时数长短和降水量多少将其分为四个气候类型,进行研究分析。结果显示,1981-2009年东北地区玉米实际产量增加,但是因为气候因素的影响造成的气候产量降低。玉米生长季内的平均最低气温、平均最高气温、平均气温和积温都显著上升,降雨量有所下降,日照时数和日较差变化不明显。类型一和类型二的降水量较少,玉米产量受降水的影响就不明显,而是对日较差和日照时数的影响较敏感。类型一中日照时数与平均气温和降水量的值均适中,即光、热和温度三者的配合较好,日照时数的回归系数为正,即日照时数增加有利于玉米产量增产;而类型二中虽然日照时数和平均气温较高,降水量不足,光、热和温度之间的相互配合不好,所以在此气候类型中日照时数的回归系数为负,即日照时数增加不利于玉米产量增产。类型三和类型四的降水较多,玉米产量受降水的影响就会显现出来。因此类型三和类型四中,玉米产量对降水量和日照时数的影响较为敏感,而且降水量和日照时数的增加都有利于玉米产量的形成,相反,降水量和日照时数降低则会使玉米减产。关键字:,玉米产量约占全国粮食总产量的四分之一。其中根据不同地区光温水等自然资源特点及玉米生长发育对资源条件的要求,将东北地区划为春播玉米区,常年玉米播种面积为900-1000万公顷,正常年份玉米产量为5000-6000万吨左右,占全国总产量的40%左右,是我国最大的玉米商品粮产地。但近年来,全球气候变化,导致很多地区的粮食产量受到影响(FuluTaoetal.,2006;)。近期有研究表明,在过去的五十年中,℃,所以这一地区对气候变化十分敏感()。有关研究表明,1980年以来的气候变暖对作物产量会有消极影响()。但也有相关研究表明,气候变化情景下东北玉米产量是增长的。总之,气候变化对我国玉米产量的影响的研究存在很大的不确定性。为确保气候变化背景下我国玉米的稳产高产,迫切需要弄清我国玉米产量与气候间的关系。总体上看,玉米产量会随着气温、光照和降水的变化而呈现出不同的变化,水热条件的不同组合对玉米生产的影响表现出复杂性和不确定性(何奇瑾,2011)。为了更好的了解,不同水热环境下,玉米产量的变化,可以根据不同量的温度光照降水划分气候类型,再在不同气候类型背景下,研究气候变化对玉米产量的影响。近年来,关于气候变化对玉米产量的影响的研究有很多,主要分为三类:(1)统计方法,分析玉米产量变化与气温、光照和降水等因子的关系,构建线性或非线性的回归方程,然后分析气候变化对玉米生产的影响;(2)经验模型,根据经验和玉米生态学理论构建出经验模型,再进一步探讨气候变化对玉米产量的影响;(3)模拟实验,模拟一定的气候变化情形,观测气温、水分和日照变化时玉米产量的变化情况(何奇瑾,2011)。基于经验模型的模拟气候变化对农业影响,存在很多不确定性,包括(1)背景不确定性(2)初值的不确定性;(3)模型结构的不确定性(4)参数不确定性;(5)模拟技术的不确定性(张建平,2006;姚凤梅,2011)。鉴于以上复杂的不确定性,较难分析判定气候变化对玉米产量的影响。早期的研究使用了很多不同的统计方法(房世波,2011;郝立生,2009;),但是由于全球气候显著变化的时期也正是农业技术水平快速提高的时期,技术的发展会掩盖气候变化对农业的一些影响,而这些简单的统计方法很少考虑到这一事实(蔺涛,2008)。在对气候变化和粮食产量关系的实证研究中,需要解决的很关键的问题是,如何尽量减少农业技术、管理因素对作物产量的影响,进而可以正确地计算出气候产量(王媛,2004)。一些研究中,为了区分自然和非自然因素对粮食产量的影响,将作物产量分解为趋势产量、气候产量和随机误差三部分。一般随机误差部分很小,忽略不计(方修琦,2004)。考虑到将两者分开的统计方法有一阶差分法和分离趋势法。(ZhijuanLiu,2012),研究东北玉米产量与气候变化之间的关系,得到与模型模拟相同的结论。SanaiLietal.(SanaiLi,2010)使用分离趋势的方法,研究不同尺度上气候变化对中国小麦产量的影响。但分离趋势时,趋势产量可能包含了气候趋势变化影响的信息,这样计算出的“气候产量”并不能正确反映气候变化对粮食产量的影响。而差分是一种非常简便有效的确定性信息提取方法。Cramer分解定理在理论上保证了适