黄淮平原气候生产力的变化特征及变化趋势研究

发布时间：2020-07-10 15:58

【摘要】：全球气候变暖背景下,极端天气出现频率增大。农业是对气候敏感的高风险行业,研究气候变化以及其影响是农业适应气候变化、科学防灾减灾的必要前提。黄淮平原地处南、北过渡带,光热水资源充沛,农业上主要为小麦玉米两熟轮作,对气候变化敏感。本文取32°~35°N、112°~121°E横跨河南省、安徽省、江苏省境内的黄淮平原为研究范围,利用该区域内20个气象站点1957—2012年的气象数据,建立与年、四季、冬小麦苗期、冬小麦中期、冬小麦后期各阶段相对应的气温、降水量数据集,运用数学统计、空间分析方法分析气温、降水量、气候生产力在整个时间序列上的年代际变化、年际变化、突变发生和空间分布特征,研究不同阶段气候要素与相气候生产力的关系,确定影响气候生产力的关键要素,估算分析区域内不同阶段的气候生产潜力,并预测未来年、冬小麦生长期的气候生产力变化趋势,结论如下:(1)1957—2012年,研究区域年均气温整体上以0.198℃/10a的速率上升,其中,春季、秋季、冬季、冬小麦苗期、冬小麦中期、冬小麦后期气温分别以0.281℃/10a、0.236℃/10a、0.321℃/10a、0.316℃/10a、0.42℃/10a、0.207℃/10a的速率升高,在90年代以后,趋势更加显著,但是夏季气温以0.015℃/10a的速率降低。所有研究阶段均在所研究时间序列上发生了突变,突变点分别出现在70年代、90年代。各个阶段的气温在空间上整体呈现出由西南向东北逐渐降低的趋势,高温中心和低温中心分别位于阜阳、连云港附近。(2)1957—2012年,研究区域降水量整体上以1.367mm/10a的速率减少,其中,春季、秋季、冬小麦苗期、冬小麦中期降水量分别以3.97mm/10a、6.033mm/10a、0.401mm/10a、3.152mm/10a的速率减少,夏季、冬季、冬小麦后期降水量分别以6.734mm/10a、1.902mm/10a、0.802mm/10a的速率增加。夏季是全年的主要降水时段,该阶段降水量占全年总量的55.25%,冬小麦三个生长阶段的降水量均比较少,分别占全年降水量的13.14%、11.61%、7.875%。降水量突变分析中,各研究阶段内正、逆序列曲线在多个地方相交,但是均没有发生突变现象。空间上,降水量在各研究阶段表现出相对强的规律性,降水量由东南向西北逐渐减少,研究区西北部降水量普遍偏少。(3)研究区域内,年、夏季、冬小麦后期的气候生产力在1957—2012年时间序列上分别以7.3135kg/(hm~2·a)、10.914 kg/(hm~2·a)、2.8478 kg/(hm~2·a)的速率增加,秋季、冬小麦苗期、冬小麦中期气候生产力分别以10.672 kg/(hm~2·a)、0.9667 kg/(hm~2·a)、7.5202 kg/(hm~2·a)的速率减少。空间上,京杭大运河以东地区气候生产力普遍高于以西地区,大运河以西的地区南方普遍高于北方,尤其是河南省。江苏省、安徽省研究区内气候生产力相差不大,夏季气候生产力普遍偏高,冬小麦后期气候生产力普遍偏低,气候生产力高值中心位于江苏省盱眙附近,气候生产力低值中心位于郑州、开封附近。(4)相关分析表明,冬小麦后期气温与气候生产力间在0.01水平上表现出强正相关关系,夏季气候生产力与夏季气温在0.05水平上表现出正相关关系;所有研究阶段的降水量与对应气候生产力间均存在很强的正相关关系,相关系数均高于0.94,降水量是影响各阶段气候生产力的主导因素。(5)研究区域内,2006—2012年作物实际单位产量分别是气候生产力估算值的75.79%、68.76%、77.51%、80.84%、80.68%、82.54%、86.24%,气候生产潜力逐渐减小;生长期内冬小麦区域内实际的小麦产量是气候生产力的79.93%、87.42%、77.09%、82.20%、100.79%、86.96%、112.88%,2010年和2012年的冬小麦实际产量超过气候生产力。冬小麦生长期内对气候的利用效率要高于年气候利用效率,需要采用科学、有效的措施提高年内气候资源的利用,提高年作物单位产量。(6)研究区内年气温增加(或减少)1℃,则年气候生产力增加(或减少)326.841 kg/(hm~2·a);年降水量增加(或减少)1 mm,则研究区内年气候生产力增加(或减少)5.529 kg/(hm~2·a)。在气温、降水量变化趋势不变的条件下,区域内年气候生产力每十年增加57.156kg/hm~2·a。对于冬小麦,气温上升(或下降)1℃,则气候生产力增加(或减少)49.771kg/(hm~2·a);降水量增加(或减少)1mm,冬小麦气候生产力增加(或减少)26.144kg/(hm~2·a)。冬小麦生长期内,在气温、降水量变化趋势不变的条件下,冬小麦气候生产力每十年增加87.577 kg/hm~2。
【学位授予单位】：安徽农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S16
【图文】：

图 3-1 黄淮平原研究区域分布图Fig.3-1 Regional maps of the Huanghuai Plain3.2.2 农业生产概况研究区域内地势西高东低，西南面伏牛山脉、桐柏山脉，中、东部为黄淮平原。研究区属暖温带湿润、半湿润季风气候，冬季来自西伯利亚高压区的风由大陆吹向海洋,夏季由来自太平洋的暖湿气流从海洋吹向大陆。春季多干旱，常见风沙，夏季炎热，雨水丰沛，秋季晴天日数多，日照充足，冬季寒冷，降水少，雨雪是该季节的主要降水方式，气候寒冷干燥，全年雨热同期特征突出。全省年平均气温一般在 13.6 ℃—16.1 ℃之间，一月份平均气温在-1.9 ℃—4.1 ℃变化，七月 25.8 ℃—29.5 ℃，南部、中部气温偏高，北部、东部偏低。全年无霜期从北往南增加。年平均降水量约为 570.3—1088.3 mm，由于研究区内主要受太平洋季风的强弱程度和雨区进退时间迟早的影响，降水量在时间、空间上分布不均匀，东部、南部地区多，西部、北部地区少，易发生旱涝灾害。黄淮平原的土壤,受全新纪岩石风化、侵蚀和堆积作用,具有相对较为复杂的类型。中南部广大地区多为青黑土（砂僵黑土），占总区域的一半左右，北部地

且增温趋势都比较显著，夏季平均气温气候倾向率小于 0，气温呈现下降趋势（图4-1（a））。该区域年平均气温的气候倾向率为 0.198 ℃ /10a，气温在整个时间序列上增温趋势非常显著。通过 5 年滑动平均曲线的变化特征可以看出，年平均气温在 1957—1984 年间出现两次增温过程和两次降温过程，1984 年以后气温显著上升。春季平均气温的倾向率为 0.281 ℃ /10a（图 4-1（b）），升高趋势显著，根据 5 年滑动平均气温曲线判断，1991 年以前气温变化平缓，保持在 14 上下℃，1991 年以后气温显著上升。夏季平均气温的线性趋势倾向率小于零（图 4-1（c））

夏季降水量年际变化倾向率为 6.734 mm/10a（图4-2（c）），整体上降水量呈现增加趋势，从 5 年滑动平均曲线可以看出，1999年以前降水量变化平缓，1999 年以后降水量迅速增加，于 2003 年降水量出现峰值 808.6 mm。秋季降水量倾向率为-6.033 mm/10a（图 4-2（d）），在整个时间序列上表现为减少趋势，根据 5 年滑动平均曲线的变化特征可以看出，1957—1992 年降水量出现三次增减波动事件，1992 年后降水量逐渐减少。冬季降水量倾向率为 1.092 mm/10a（图 4-2（e））

【参考文献】

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1 魏学;孙庶s

本文编号：2749140