茂名氣候及其生產力變化與糧食產量關系研究

武君 于晉秋 黃冬至

（廣東省茂名市氣象局，茂名 525000）

0 引言

近年來有關氣候變化對中國農業影響的研究受到學術界越來越廣泛的關注，研究的結論并不一致。一方面，一些研究[1-2]表明，氣候變暖使中國大部分地區熱量資源增多，使得作物單產有所增加；另一方面，也有研究[3]表明，氣候變暖后土壤微生物分解有機質速度加快, 這樣在相同的農業栽培技術條件下必然會造農作物生育期縮短和農田地力下降，使農作物產量下降，導致農業減產減收。目前還沒有對茂名氣候生產力狀況及其與農作物產量關系方面的研究，預計本文的研究成果對茂名農業產業應對氣候變化將起到促進作用。

1 資料和方法

采用茂名山閣國家氣象觀測站1960—2010年的逐月平均氣溫、降水量以及日照時數等資料進行氣候以及氣候生產力的變化趨勢分析；采用茂名統計局年鑒確定糧食產量以及耕地面積等數據。

計算氣候生產力的方法很多，常用的計算模型有Miami模型、Memorial模型、Chikugo模型、筑后數學模型等[4-6]。本文選用了Thornthwaite Memoria氣候生產力模型，該模型是根據世界各地植物生物產量與年平均氣溫、年降水量之間的關系，用實際蒸發散量估算氣候生產力，具體公式參見文獻[7-8]。

2 結果

2.1 茂名氣候變化趨勢

圖1 茂名氣候變化趨勢（a）年平均氣溫，（b）年降雨量，（c）年日照時數Fig. 1 The trends of climatic factors in Maoming(a) annual average temperature, (b) annual precipitation,(c) annual sunshine hours

從茂名山閣氣象站1960—2010年的年平均氣溫變化趨勢（圖1a）來看，茂名年平均氣溫以0.12 ℃/10 a的速度遞增，1995年以后變化幅度明顯增大；年降雨量變化（圖1b）與氣溫變化趨勢大致相同，以65.985 mm/10 a的速度遞增；年日照時數（圖1c）與年平均氣溫、年降雨量的變化趨勢相反，呈減少趨勢，遞減率為45.433 h/ 10a。

分析茂名各氣候因子年代際變化趨勢，發現20世紀80年代前年平均氣溫為負距平，90年代后為正距平；年降雨量20世紀60、80年代為負距平，70年代正常，90年代和21世紀00年代為正距平；年日照時數20世紀70—80年代為正距平，90年代后為負距平。

2.2 茂名氣候生產力以及相對應的糧食產量年代際變化趨勢

模型計算結果（圖2）表明，1960—2010年茂名氣候生產力呈上升趨勢，遞增率21.3×103kg/（hm2·a）。從茂名氣候生產力年代際變化趨勢（表1）來看，20世紀90年代最高，21世紀00年代次之，距平百分率分別為2.4%和1.0%。

圖2 茂名市氣候生產力變化趨勢Fig. 2 The trend of climate productivity in Maoming

表1 氣候生產力以及對應糧食產量的年代際變化Table 1 The decadal trends of climate productivity and grain yield

茂名糧食單產的年代際變化趨勢與氣候生產力變化趨勢基本一致，20世紀60—70年代為負距平，90年代的糧食單產最高，到了21世紀00年代有所下降。

2.3 茂名各氣候因子對氣候生產力的影響

通過將各氣候因子與氣候生產力做相關分析（表2）可知，年平均氣溫與同期氣候生產力的相關系數高達0.99（P＜0.001）。與8月、10—12月、1—4月的月平均氣溫的相關系數通過了0.01的顯著性水平檢驗；與7月的降雨量以及7、9、11月的日照時數的相關系數通過了0.05的顯著性水平檢驗，說明茂名氣候生產力的高低與某些月份的平均氣溫、降水量以及日照時數等氣候因子都有著直接的關系，與年平均氣溫的相關系性明顯高于其他氣候因子。

表2 氣候因子與氣候生產力的相關性Table 2 The correlation between climatic factors and climatic productivity

然后，在氣溫以及降水量1960—2010年多年平均值的基礎上，研究了它們增加或減少時氣候生產力的變化情況（表3）。結果表明，年平均氣溫、年降雨量與氣候生產力變化趨勢一致。如果年降雨量保持平均水平，年平均氣溫改變0.5 ℃，氣候生產力改變1.1%；年平均氣溫改變1 ℃變平氣候生產力改變2.2%左右；年平均氣溫改變1.5 ℃，氣候生產力變化-3.6%～3.2%。 如果年平均氣溫保持平均水平，年降雨量變化1成，氣候生產力變化-2.7%～2.2%；年降雨量變化2成，氣候生產力變化-6.1%～3.9%；年降雨量變化3成，氣候生產力的變化為-10.4%～5.4%。

表3 氣候變化條件下茂名氣候生產力距平百分率Table 3 Percentage of climate productivity anomaly in Maoming under climate change conditions

如果年平均氣溫升高0.5 ℃，同時年降水量增加1成，氣候生產力會增加3.4%；年平均氣溫升高1 ℃，年降水量增加2成，氣候生產力會增加6.4%；由此可見，偏“暖濕”氣候有利于植物干物質的積累[9]。而年平均氣溫升高0.5 ℃時，如果年降水量減少1成，氣候生產力會降低1.7%，年降水量減少3成，氣候生產力則會降低9.6%，說明氣候偏“暖干”時會加劇水分不足，造成植物生物產量下降。

如果年平均氣溫降低0.5 ℃，同時年降水量增加1成, 氣候生產力增加0.9%；年平均氣溫降低1 ℃，年降水量增加2成時，氣候生產力則會增加1.3%，說明在偏“冷”的背景下，降雨對氣候生產力的增幅并不明顯；而年平均氣溫降低0.5 ℃，年降水量減少1成時，氣候生產力會降低3.7%，當年平均氣溫降低1.0 ℃，年降水量減少2成時，氣候生產力更會降低8%，氣候偏“冷干”時對氣候生產力是最不利的。

3 小結

茂名氣候生產力的高低與某些月份的氣溫、降水量以及日照時數等氣候因子都有著直接的關系，其中與年平均氣溫的相關系數達0.99，明顯高于其他氣候因子。通過分析未來氣候因子的虛擬變化對氣候生產力影響可知，在一定條件下，氣溫越高、降水越多，氣候生產力就越高，說明茂名氣候在向偏暖濕方向發展時對糧食生產是最有利的。不過由于茂名地區雨量的波動比較大，在氣候變暖的大背景下，降雨對氣候生產力的增幅并不太明顯，而氣溫上升會增強田間土壤蒸散能力[10]，所以還需要合理利用水資源才能使茂名的氣候優勢更穩定。

盡管文中研究取得了一些有意義的結論，但還存在一些局限。首先該研究所選用的站點僅為國家基準站，這可能對研究結果有所影響，其次，對未來的氣候變化的趨勢，特別是降水量的變化，還有較大不確定性，特別是區域尺度下降水和氣溫的組合關系是否協調，會直接影響氣候生產力的狀況[10]。因此，關于茂名地區氣候變化對氣候生產力影響的研究還有待進一步深入。