【doc】甘肃粮食产量响应气候变化敏感区研究

【doc】甘肃粮食产量响应气候变化敏感区研究 甘肃粮食产量响应气候变化敏感区研究 农业研究 甘肃粮食产量响应气候变化敏感区研究 万信王强郭慧贾建英高佳佳 1.中国气象局兰州干旱气象研究所甘肃兰州730020 2.西北区域气候中心甘肃兰州730020 摘要:利用1963--2007年44a气象和粮食产量资料,研究甘肃区域主要粮食产量对 气候变化的响应.结果表明:甘肃降水异常的敏感区主要在河 西中西部的玉门和陇中的定西一带,河西与河东过渡地带是甘肃气温异常的敏感 区.该区域春小麦产量对降水变化的响应很敏感,对气温较敏感. 关键词:甘肃气候区域响应敏感区 引言 全球气候变化将对农业产生重大影响, 其中对一些区域的影响是不利的,尤其是那 些适应,调整能力差,生产异常脆弱的地区, 许多国家都对此做了认真研究,以便及时采 取对策,对农业做出相应调整.全球变化区 域响应的敏感性是指一个系统对气候变化因 素的响应程度,其响应可以是不利的,也可 以足有利的,产生作用的方式可以是直接的, 也可以是间接的. 甘肃是农业省份,地处我国黄土高原, 内蒙古高原与青藏高原的交汇处,地势西南 高,东北低,以山地和高原为主,分属黄河 流域,长江流域及内陆河流域.气候类型复 杂多样,具有气候干燥少雨,气温日,年较 差大,太阳辐射强,光照充足,雨热同季等 大陆性显着的气候特征.也是气候变化脆弱 地区,气候变化对粮食产量影响显着.特别 是上个世纪后半叶变暖异常突出的背景下, 甘肃主要粮食作物(小麦,玉米,马铃薯, 糜子,谷子)响应气候变化的敏感区域如何? 研究该区域敏感区域对生产,生态等十分重 要,本文对此进行了研究. 1.资料与方法 本文主要利用1981~2007年27年甘肃 全省种植区春小麦71个县区单产量,冬小麦 28个县区单产量,玉米65个县区单产量,马 铃薯65个县区单产量,糜子42个县区单产 量,谷子42个县区单产量资料和同 期全省60个气象站41O月气温,降水观测 资料,1963--2007年定西市春小麦单产资料. 用EOF(经验正交函数)分解提取产量 场主要信息,采用Petitt方法_10l"]计算变点和 滑动f检验方法,采用了小波分析方法[12,13分 析周期.涉及计算资料进行标准化处理. 2.气候变化敏感区 2.1基本气候特点 甘肃省气候具有东南季风区向内陆干旱 区过渡的特征,冬季漫长寒冷,夏季短暂温 热,春季长于秋季,干旱少雨,地区差异显 着.年降水量多年平均在40~760mm之间, 其中河西大部为40~200mm,河东为400 760mm,最大降水中心在陇南的康县 (7573mm),最小中心在河西西部的敦煌 (42.2ram).全省年平均降水量为407mm, 整体呈下降趋势.河西地区的年平均降水量 为159mm,降水呈略增加的趋势,每10年约 增加0.2ram;河东地区年平均降水量为 483mm,降水呈减少趋势,每10年约减少 O.12mm;其中1960年代降水相对偏多(偏多 l0%),1980年代次之(偏多4%),1990年代 以来最少(偏少3%);降水主要集中在夏季, 占年降水的45~70%.年平均气温在0,15 ?之间,分布趋势自东南向西北,由盆地, 河谷向高原,高山逐渐递减.年平均气温为 7.7?,自1980年代中期以来,整体上呈上升 趋势,每10年约上升0.098?;l961,1986 年相对偏冷(平均偏低0-3?),1987年至2007 年相对偏暖(平均偏高0.5?). 2一降水异常的敏感区 4—10月是作物主要生长时段,占年总降水 量的90%以上;11月至来年3月份绝大多数植 被停止生长或生长缓慢,期间降水量较少. 4.1O月间降水距平百分率,气温距平的 EOF1的方差贡献分别为53.7%,79.7%.降 水异常的EOF1空间分布上有两个大振幅中 心,分别在河西中西部的玉门和陇中的定西 一 带,旱(涝)在这些地区反映最为明显, 表明了这里是甘肃降水异常的敏感区. 气温异常的EOF1空间分布上大振幅中 心在河西与河东过渡地带,冷(热)异常在 这里反映最明显,还区域是甘肃气温异常的 敏感区. 3.作物产量变化敏感区 通过对1981~2007年产量做EOF分解, EOF第一空间型(EOFI)反映作物产量场主 要变化特征,概括出产量变化的主要特征. 各作物EOF1对总方差的解释率较高,全区, 致性程度马铃薯最高,糜子,谷子最低. 春小麦的EOF1解释了总方差的44%,陇 中盆地,陇东高原地区数值较小,河西地区 数值较大,酒泉最大.可见,甘肃春小麦产 量中部变幅最小,河西的酒泉一带变幅最大. 冬小麦的EOF1解释了总方差的63%,大 值区在陇中盆地,这里是甘肃冬春小麦产量 变化的最敏感区. 玉米的EOF1解释了总方差的47%,陇中盆 地和陇南山区地区数值较小,河西西部,陇东高 原和甘南高原一带值较大.可见,甘肃玉米产量 变化最敏感区主要在河西西部,陇中盆地和陇南 山区地区产量年际变幅最小. 马铃薯的EOF1解释了总方差的71%,陇 中盆地和陇南山区地区的部分数值较小,其 余地方数值较大.揭示了陇中盆地和陇南山 区地区马铃薯产量较为稳定,对气候变化不 是太敏感. 糜子的EOF1解释了总方差的47%,陇东 高原和河西走廊东部数值较大,产量年际变 幅大;其余地方数值较小,产量年际变化小. 可见,甘肃糜子产量变化在河西走廊东部和 陇东高原最敏感,陇东南地区和河西走廊西 部区相对稳定. 224www.spyzlzz.com商品与质量?学术观察 谷子的EOF1解释了总方差的31%,河西 走廊西部的部分地方和陇南山区的部分地方 数值较大,产量年际变幅较大;其余地方数 值较小,产量年际变幅较小.由此可见,谷 子产量在河西部分地方和陇南山区部分为敏 感区. 从以上分析可见,对于喜热性作物敏感 区与气温异常的敏感区对应较好,需水量大 的作物与降水异常的敏感区对应较好;作物 产量变化的敏感区域与降水,气温异常的敏 感区相对应较好,体现出甘肃粮食产量对气 候变化存在着明显响应. 4.作物产量时间响应 从作物空间敏感区看到,相对而言陇中 地区是最敏感区域,选取该区域的定西代表 典型敏感区,进一步分析甘肃最主要作物一 春小麦,在时间上对气候变化的响应. 在1963--2007年45a间,定西市春小麦 单产量相对变幅平均为23.4%,最大变幅为 67.6%;偏丰年有25a,偏欠年20a.1982年 和1999年是为Petitt变点,在a=0.005水平上 滑动t检验突变显着,表明定西市春小麦单产 在1982年和l999年附近存在突变,在1982 年之前处于相对低产阶段,1982—1999年间相 对高产阶段,1999年后再次转入低产阶段. 5.结论 甘肃降水异常的敏感区主要在河西中西 部的玉门和陇中的定西一带,河西与河东过 渡地带是甘肃气温异常的敏感区 甘肃春小麦在河西的酒泉一带变幅最 大,为最敏感区;陇中盆地是甘肃冬春小麦 产量变化的最敏感区;玉米产量变化最敏感 区主要在河西西部;糜子产量在河西走廊东 部和陇东高原最敏感;谷子敏感区在河西部 分地方和陇南山区部分地方.作物产量变化 的敏感区域与降水,气温异常的敏感区相对 应较好,甘肃粮食产量对气候变化存在着明 显响应. 参考文献: [1]IPCC.Summaryforpolicymakersofthe synthesisreportoftheIPCCfourth assessmentreport[H].Cambridge,UK: CambridgeUniversityPress.2007. [2]HoughtonJ%DingYH.GriggsDG.et a1.Climatechange2001:Thescientificbasis. ContributionofworkinggroupItOtheth1rd assessmentreportoftheintergovernmental panelonclimatechange[M].Cambridge,United Kingdom:CambridgeUniversityPress,2001.