中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (10): 1859-1870.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.10.004
张文婧(), 赵锦(), 崔文倩, 黎满耀, 李娥, 弓晓雅, 杨晓光
收稿日期:
2022-04-13
接受日期:
2022-06-06
出版日期:
2023-05-16
发布日期:
2023-05-17
通信作者:
赵锦,E-mail:jinzhao@cau.edu.cn
联系方式:
张文婧,E-mail:zhangwenjing@cau.edu.cn。
基金资助:
ZHANG WenJing(), ZHAO Jin(), CUI WenQian, LI ManYao, LI E, GONG XiaoYa, YANG XiaoGuang
Received:
2022-04-13
Accepted:
2022-06-06
Published:
2023-05-16
Online:
2023-05-17
摘要:
【目的】东北地区是我国主要的粮食生产基地,近年来受到气候变化的显著影响,研究气候平均态和极端态变化对东北作物产量的影响,对区域粮食稳产、高产和国家粮食安全具有重要意义。【方法】以东北玉米为研究对象,通过筛选影响玉米产量的主要气候因子,分析东北地区1980—2018年的气候平均态和极端态变化对81个县域的玉米产量产生的影响。【结果】(1)东北玉米生长期内的平均温度、生长度日(GDD)、高温度日(HDD)整体均呈上升趋势,上升速率分别为0.34 ℃·(10 a)-1、47.07 ℃·d·(10 a)-1、5.15 ℃·d·(10 a)-1;降雨量呈下降趋势,下降速率是7.0 mm·(10 a)-1;平均温度、生长度日和高温度日呈现自东北向西南递增的空间分布特征,降雨量呈现自西北向东南递增的空间分布特征。(2)东北玉米气象产量在1980—1999年间呈增长趋势,增速为80.93 kg·hm-2·a-1;在2000—2018年间呈减少趋势,速率为46.25 kg·hm-2·a-1,在空间分布上呈现由中部向四周递增趋势,其中高值区集中在黑龙江省东部,辽宁省变化最为稳定,且波动范围稳定在中间区域。(3)通过多元线性回归模型可知,在1980—2018年间,HDD对气象产量贡献最大,且作用效果为负效应,即极端态高温对东北玉米产量影响最大,并且造成玉米减产;GDD产生正效应,即温度平均态使玉米产量增加,GDD累积值越大,增产越多;降雨量产生负效应,而温度和降雨量的交互项对东北玉米产量有正效应。【结论】在1980—2018年间气候平均态和极端态变化及对东北玉米气象产量的影响表现为温度的平均态、极端态整体均呈现上升趋势,降雨量平均态呈现下降趋势,极端态高温和降雨量平均态导致东北玉米产量减少,平均态温度使东北玉米产量增加,且极端态高温对玉米产量影响程度最大。在未来东北玉米的种植管理上,要充分利用温度平均态并尽量降低极端态高温带来的危害以保障玉米高产稳产。
张文婧, 赵锦, 崔文倩, 黎满耀, 李娥, 弓晓雅, 杨晓光. 气候平均态和极端态变化对东北玉米气象产量的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(10): 1859-1870.
ZHANG WenJing, ZHAO Jin, CUI WenQian, LI ManYao, LI E, GONG XiaoYa, YANG XiaoGuang. Effects of Changing Normal and Extreme Climate States on Maize Meteorological Yield in Northeast China[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2023, 56(10): 1859-1870.
表1
1980—2018年东北各省玉米气候产量年型统计"
省份 Province | 气候丰年 Climate abundant year | 气候歉年 Climate poor year | 正常年份 Normal year | |||
---|---|---|---|---|---|---|
统计基数 Statistical base | 占比 Proportion | 统计基数 Statistical base | 占比 Proportion | 统计基数 Statistical base | 占比 Proportion | |
辽宁Liaoning | 361 | 0.367 | 298 | 0.303 | 324 | 0.329 |
吉林Jilin | 292 | 0.308 | 346 | 0.365 | 308 | 0.308 |
黑龙江Heilongjiang | 366 | 0.356 | 343 | 0.334 | 317 | 0.325 |
[1] |
IPCC. Climate change 2022: Mitigation of climate change.[M/OL]. 2022.
|
[2] |
陈睿山, 郭晓娜, 熊波, 王尧, 陈琼. 气候变化、土地退化和粮食安全问题: 关联机制与解决途径. 生态学报, 2021, 41(7): 2918-2929.
|
|
|
[3] |
刘志娟, 杨晓光, 吕硕, 王静,
doi: 10.13287/j.1001-9332.201801.012 |
doi: 10.13287/j.1001-9332.201801.012 |
|
[4] |
李保国, 刘忠, 黄峰, 杨晓光, 刘志娟, 万炜, 汪景宽, 徐英德, 李子忠, 任图生. 巩固黑土地粮仓保障国家粮食安全. 中国科学院院刊, 2021, 36(10): 1184-1193.
|
|
|
[5] |
贾建英, 郭建平. 东北地区近46年气候变化特征分析. 干旱区资源与环境, 2011, 25(10): 109-115.
|
|
|
[6] |
刘志娟, 杨晓光, 王文峰, 李克南, 张晓煜. 气候变化背景下我国东北三省农业气候资源变化特征. 应用生态学报, 2009, 20(9): 2199-2206.
|
|
|
[7] |
王柳, 熊伟, 温小乐, 冯灵芝. 温度降水等气候因子变化对中国玉米产量的影响. 农业工程学报, 2014, 30(21): 138-146.
|
|
|
[8] |
崔宁波, 殷琪荔. 气候变化对东北地区粮食生产的影响及对策响应. 灾害学, 2022, 37(1): 52-57.
|
|
|
[9] |
尹小刚, 王猛, 孔箐锌, 王占彪, 张海林, 褚庆全, 文新亚, 陈阜. 东北地区高温对玉米生产的影响及对策. 应用生态学报, 2015, 26(1): 186-198.
|
|
|
[10] |
敖雪, 翟晴飞, 崔妍, 赵春雨, 王涛, 周晓宇, 侯依玲. 不同升温情景下中国东北地区平均气候和极端气候事件变化预估. 气象与环境学报, 2020, 36(5): 40-51.
|
|
|
[11] |
董庆林. 东北地区近50年来极端气候事件时空变化特征[D]. 长春: 东北师范大学, 2011.
|
|
|
[12] |
李颖, 任家璇, 冯玉, 唐伟男. 近60年辽宁省极端气候事件趋势时空变化特征分析. 灾害学, 2017, 32(1): 96-105.
|
|
|
[13] |
doi: 10.1038/s41598-019-55037-6 |
[14] |
doi: 10.1111/gcb.14632 pmid: 30929302 |
[15] |
曹永强, 冯兴兴, 李玲慧, 路洁. 气候变化下辽宁省春玉米水热时空特征及干旱风险. 生态学报, 2021, 41(3): 1092-1105.
|
|
|
[16] |
淮贺举, 孙宁, 史磊刚, 李奇峰, 胡海棠, 陶欢, 李存军. 东北地区春玉米生育期内气候资源变化特征. 中国农业科技导报, 2020, 22(1): 98-105.
doi: 10.13304/j.nykjdb.2018.0763 |
|
|
[17] |
|
[18] |
doi: 10.1088/1748-9326/11/9/094012 |
[19] |
赵伟. 东北地区气候变化对玉米产量的影响. 农业与技术, 2017, 37(16): 232.
|
|
|
[20] |
王蔚丹, 孙丽, 裴志远, 陈媛媛, 孙娟英, 董沫. 辽宁省生长季气候变化及其对春玉米产量的影响. 水土保持研究, 2022, 29(2): 282-286.
|
|
|
[21] |
张祎, 赵艳霞. 多模式集合模拟气候变化对玉米产量的影响. 中国生态农业学报, 2017, 25(6): 941-948.
|
|
|
[22] |
陈明, 寇雯红, 李玉环, 毛伟兵, 孙翠珊, 陈士更. 气候变化对东北地区玉米生产潜力的影响与调控措施模拟—以吉林省为例. 应用生态学报, 2017, 28(3): 821-828.
doi: 10.13287/j.1001-9332.201703.038 |
|
|
[23] |
胡亚南. 东北作物产量对气候变化的空间响应研究[D]. 北京: 中国农业科学院, 2017.
|
|
|
[24] |
doi: 10.1016/j.agrformet.2021.108558 |
[25] |
doi: 10.1016/j.scitotenv.2014.08.035 |
[26] |
杨若子, 周广胜. 东北三省主要农业气象灾害综合危险性评价. 气象学报, 2015, 73(6): 1141-1153.
|
|
|
[27] |
吉林省统计局. 吉林统计年鉴. 北京: 中国统计出版社, 2019.
|
Statistic Bureau of Jilin. Jilin Statistical Yearbook. Beijing: China Statistics Press, 2019. (in Chinese)
|
|
[28] |
辽宁省统计局. 辽宁统计年鉴. 北京: 中国统计出版社, 2019.
|
Statistic Bureau of Liaoning. Liaoning Statistical Yearbook. Beijing: China Statistics Press, 2019. (in Chinese)
|
|
[29] |
黑龙江省统计局. 黑龙江统计年鉴. 北京: 中国统计出版社, 2019.
|
Statistic Bureau of Heilongjiang. Heilongjiang Statistical Yearbook. Beijing: China Statistics Press, 2019. (in Chinese)
|
|
[30] |
|
[31] |
岳伟, 陈金华, 阮新民, 陈曦, 陈砚涛, 王珍. 安徽省沿江地区双季稻光热资源利用效率变化特征及对气象产量的影响. 中国生态农业学报, 2019, 27(6): 929-940.
|
|
|
[32] |
孙凤华, 吴志坚, 李丽光. 辽宁西部地区的气候变化及干湿状况年代际变化特征. 中国沙漠, 2006(6): 969-975.
|
|
|
[33] |
李辉, 姚凤梅, 张佳华, 郝翠. 东北地区玉米气候产量变化及其对气候变化的敏感性分析. 中国农业气象, 2014, 35(4): 423-428.
|
|
|
[34] |
车晓翠, 李洪丽, 张春燕, 郭聃, 沈海鸥. 1980年代以来气候变化对吉林省玉米产量的影响. 水土保持研究, 2021, 28(2): 230-241.
|
|
|
[35] |
|
[36] |
成林, 李彤霄, 刘荣花. 主要生育期气候变化对河南省冬小麦生长及产量的影响. 中国生态农业学报, 2017, 25(6): 931-940.
|
|
|
[37] |
白帆, 杨晓光, 刘志娟, 孙爽, 张镇涛, 王晓煜, 高继卿, 刘涛. 气候变化背景下播期对东北三省春玉米产量的影响. 中国生态农业学报, 2020, 28(4): 480-491.
|
|
|
[38] |
冶明珠, 郭建平, 袁彬, 赵俊芳. 气候变化背景下东北地区热量资源及玉米温度适宜度. 应用生态学报, 2012, 23(10): 2786-2794.
|
|
|
[39] |
张丽敏, 张淑杰, 郭海, 王萍, 王冬妮, 李杰. 东北春玉米适宜生长期农业气候资源变化及其影响分析. 江西农业学报, 2018, 30(2): 93-99.
|
|
|
[40] |
|
[41] |
纪瑞鹏, 张玉书, 姜丽霞, 张淑杰, 冯锐, 陈鹏狮, 武晋雯, 米娜. 气候变化对东北地区玉米生产的影响. 地理研究, 2012, 31(2): 290-298.
|
doi: 10.11821/yj2012020009 |
|
[42] |
陈鹏狮, 于文颖, 纪瑞鹏, 武晋雯, 张玉书, 冯锐. 辽宁地区玉米生长发育及产量对温度和降水的响应. 中国农学通报, 2014, 30(27): 175-181.
doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.2014-0672 |
doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.2014-0672 |
|
[43] |
薛昌颖, 霍治国, 李世奎, 卢志光, 毛飞, 庄立伟, 王素艳. 灌溉降低华北冬小麦干旱减产的风险评估研究. 自然灾害学报, 2003, 12(3): 131-136.
|
|
|
[44] |
杨晓晨, 明博, 陶洪斌, 王璞. 中国东北春玉米区干旱时空分布特征及其对产量的影响. 中国生态农业学报, 2015, 23(6): 758-767.
|
|
|
[45] |
李心怡, 张祎, 赵艳霞, 杜子璇, 杨沈斌. 主要作物产量分离方法比较. 应用气象学报, 2020, 31(1): 74-82.
|
|
|
[46] |
房世波. 分离趋势产量和气候产量的方法探讨. 自然灾害学报, 2011, 20(6): 13-18.
|
|
[1] | 李亚贞, 韩天富, 曲潇琳, 马常宝, 都江雪, 柳开楼, 黄晶, 刘淑军, 刘立生, 申哲, 张会民. 我国水稻的肥料贡献率时空变化及影响因素[J]. 中国农业科学, 2023, 56(4): 674-685. |
[2] | 赵政鑫,王晓云,田雅洁,王锐,彭青,蔡焕杰. 未来气候条件下秸秆还田和氮肥种类对夏玉米产量及土壤氨挥发的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(1): 104-117. |
[3] | 郭世博,张方亮,张镇涛,周丽涛,赵锦,杨晓光. 全球气候变暖对中国种植制度的可能影响XIV.东北大豆高产稳产区及农业气象灾害分析[J]. 中国农业科学, 2022, 55(9): 1763-1780. |
[4] | 任义方,杨章平,零丰华,肖良文. 江苏奶牛热应激风险区划及其受气候变化的影响[J]. 中国农业科学, 2022, 55(22): 4513-4525. |
[5] | 卢秉林,车宗贤,张久东,包兴国,吴科生,杨蕊菊. 氮肥减量下长期间作毛叶苕子根茬还田对玉米产量及氮肥利用率的影响[J]. 中国农业科学, 2022, 55(12): 2384-2397. |
[6] | 唐建昭,王靖,肖登攀,潘学标. 马铃薯生长模型的研究进展及发展前景[J]. 中国农业科学, 2021, 54(5): 921-932. |
[7] | 李官沫,张文菊,曲潇琳,乔磊,黄亚萍,徐虎,徐明岗. 旱作种植条件下基础地力贡献率演变特征及影响因素分析[J]. 中国农业科学, 2021, 54(19): 4132-4142. |
[8] | 张卫建,严圣吉,张俊,江瑜,邓艾兴. 国家粮食安全与农业双碳目标的双赢策略[J]. 中国农业科学, 2021, 54(18): 3892-3902. |
[9] | 房蕊,于镇华,李彦生,谢志煌,刘俊杰,王光华,刘晓冰,陈渊,刘居东,张少庆,吴俊江,Stephen J HERBERT,金剑. 大气CO2浓度和温度升高对农田土壤碳库及微生物群落结构的影响[J]. 中国农业科学, 2021, 54(17): 3666-3679. |
[10] | 王飞,孙增光,尹飞,郭彬彬,刘领,焦念元. 增温增CO2对间作玉米光合特性的影响[J]. 中国农业科学, 2021, 54(1): 58-70. |
[11] | 张秀芝,李强,高洪军,彭畅,朱平,高强. 长期施肥对黑土水稳性团聚体稳定性及有机碳分布的影响[J]. 中国农业科学, 2020, 53(6): 1214-1223. |
[12] | 弓开元,何亮,邬定荣,吕昌河,李俊,周文彬,杜军,于强. 青藏高原高寒区青稞光温生产潜力和产量差时空分布特征及其对气候变化的响应[J]. 中国农业科学, 2020, 53(4): 720-733. |
[13] | 王鸣雷,史文娇. 中国北方新增耕地的时空变化及驱动因素分区[J]. 中国农业科学, 2020, 53(12): 2435-2449. |
[14] | 刘聪,武永峰,刘平辉,梁立江. 基于改进权重湿润指数的东北地区春玉米涝渍灾害评估方法[J]. 中国农业科学, 2020, 53(11): 2182-2194. |
[15] | 张伟明,陈温福,孟军,金梁,郭伟,赵洪亮. 东北地区秸秆生物炭利用潜力、产业模式及发展战略研究[J]. 中国农业科学, 2019, 52(14): 2406-2424. |
|