全球變暖對中國東部沿海地區農業的影響研究

□路 捷，郭秀峰

（南京信息工程大學濱江學院，江蘇 無錫 214105）

中國東部沿海地區的農業比較特殊，充分的水汽和較高的熱量為農業生產提供了適宜的生長條件，但全球變暖帶來的氣候變化會導致氣溫升高，出現干旱、洪澇、臺風、災害性降水等極端天氣，使農業生產面臨巨大的挑戰。

國內學者關于全球變暖對中國東部沿海地區農業的影響早有研究，有學者發現，氣候變暖是導致水稻熱害增多、產量下降的重要原因。包云軒等（2012）利用溫度距平、氣候傾向率和M-K 檢驗法研究江蘇省不同區域的氣候變暖特征，得出1960—2009 年氣候變暖明顯；從年際變化看，氣候偏暖的年份水稻熱害較多，產量較低。林嬌蓉等（2020）研究發現，氣候變化嚴重影響農業生產潛力。玉米和大豆等農作物對溫度的敏感性較低，因此不受全球氣候變暖的影響。氣候變暖對降水的影響較大，降水量減少，干旱問題長期無法緩解，會導致農作物產量下降。全球氣候變暖會加劇厄爾尼諾現象，薛曉萍和史可琳（1997）分析得出厄爾尼諾強年山東省降水顯著減少，導致農業減產。可見，氣候變暖對農業的影響較為復雜，需進一步研究。

文章以氣候變暖為背景，以寒亭區為例，利用氣象和農業資料研究中國東部沿海地區近年來的氣候和農業生產情況，并綜述氣候變化對農作物單產的影響，為農業應對氣候變化提供依據。

1 對農作物產量的影響

山東省屬于溫帶季風氣候，東臨黃海和渤海，水資源充足，雨熱同期，光熱資源豐富，強降水和臺風等極端天氣頻發，局部地區可能發生山洪等次生災害。極端天氣會對山東省不同地區的農作物造成不同程度的影響。

根據山東省濰坊市1990—2019 年的氣溫資料，利用氣候傾向率和累積距平法分析年平均氣溫。如圖1 所示，通過計算得出1990—2019 年的氣候傾向率為0.774 ℃/10 a，相關系數為0.797，正相關性較大，相關指數為0.622，線性擬合效果較好。如圖2所示，在累積距平圖中，可以判斷其長期顯著的演變趨勢及發生突變的大致時間。1990—2005 年平均氣溫偏低，2005 年是突變年份，2005—2013 年氣溫變化趨于平緩，2013 年也是突變年份，2013—2019 年平均氣溫偏高，氣候偏暖。山東省的主要農作物是冬小麥等，寒亭區2001—2019 年小麥單產線性傾向率為46.7754，且波動性較大。

圖1 1990—2019 年平均氣溫線性擬合

圖2 1990—2019 年平均氣溫累積距平

將2001—2019 年小麥單產作為因變量，將與氣溫有關的因子作為自變量，進行線性擬合，得出并分析相關系數。該地區小麥單產與小麥生育期平均氣溫的相關系數為0.238，正相關系數不大，說明小麥單產與生育期階段的平均氣溫有較弱的正相關性。

分析數據可知，冬季極端低溫時間長度對農業的影響較大，如圖3 所示。將小麥單產與生育期內日最低氣溫≤0 ℃的天數線性擬合，得出線性傾向率為-12.740 4，對小麥單產的負面影響較大，相關系數為-0.343，負相關性較小；將小麥單產與生育期內日最低氣溫≤2 ℃的天數線性擬合，得出線性傾向率為-14.927 4，對小麥單產下降程度影響較大，相關系數為-0.618，負相關性較大，說明生育期內日最低氣溫≤2 ℃的天數增多時，小麥單產下降的可能性較大。小麥單產與生育期內日最低氣溫進行線性擬合得出線性傾向率為-37.119 1，對小麥單產的負面影響較大，相關系數為-0.183，負相關性比生育期內日最低氣溫≤2 ℃的天數對小麥單產的負相關性小。對比以上3 個結果得出，小麥單產與生育期內日最低氣溫≤2 ℃的天數負相關性較大，說明其與小麥單產的下降程度聯系更緊密，同時說明2 ℃是值得關注的溫度。將小麥單產與生育期內日平均溫度≤2 ℃的天數線性擬合得出線性傾向率為4.023 0，相關系數為0.083，兩者幾乎沒有相關性。對比小麥單產與生育期內日最低氣溫≤2 ℃天數的相關系數易發現，小麥單產與生育期內日最低氣溫≤2 ℃天數的負相關性較強，說明低于2 ℃日最低氣溫值的時間長度比低于2 ℃日平均氣溫值的時間長度對小麥單產的影響更大。綜上得出，小麥單產與生育期內日最低氣溫低于2 ℃的時間長度呈負相關。

圖3 生育期內日最低氣溫≤2 ℃的天數和小麥單產之間的關系

從圖3 可以看出，當日低溫≤2 ℃的時間大于136 d 時，小麥單產下降較快，例如2001—2002 年小麥生育期內日低溫≤2 ℃的時間為176 d，單產降到5 166 kg/hm。

從小麥單產與生育期內前10 d≥0 ℃的積溫線性擬合得出，線性傾向率為14.000 0，相關系數為0.381，正相關性較小；將小麥單產與生育期內前兩個月≥0 ℃的積溫線性擬合得出，線性傾向率為2.064 0，相關系數是0.236，正相關性較小，說明小麥單產與生育期內前10 d 和前兩個月≥0 ℃的積溫相關性不大，但總體呈正相關性。

表1 和表2 是按相關系數絕對值排序匯總的情況，包括寒亭區4 種主要農作物（小麥、棉花、花生、玉米）的數據。氣溫不是影響農業單產的唯一因素，所以總體相關性較低，但是從以上分析中可以推論出小麥單產與生育期內積溫有一定的正相關，與某極端低溫值域（文章利用數據推論出為低于2 ℃）的持續時間有顯著的負相關。

表1 寒亭區主要農作物單產和氣溫因子隨年份的變化

表2 氣溫因子與小麥單產的線性擬合結果信息

2 對極端氣候頻次的影響

現階段，全球變暖的加劇導致厄爾尼諾現象頻次增多。胡宜昌等（2007）結合觀測事實和模擬研究介紹了近幾年極端事件取得的進展，指出溫室氣體、陸面覆蓋、土壤濕度對極端氣溫和極端降水有不同的影響機理，且人類活動對極端事件的影響不可忽視。駱高遠（2000）綜述了厄爾尼諾對中國旱澇和低溫冷害的影響，在厄爾尼諾年，中國災害性天氣范圍廣、強度大，主要表現為長江中下游地區春末夏初降水偏少、東北地區夏季低溫冷害和東部地區冬季偏暖等特征。黃榮輝（1990）認為，厄爾尼諾對中國旱澇分布的影響與當時所處的階段有關。在厄爾尼諾的發展階段，該年夏季中國江淮流域和東北地區的降水偏多，可能發生洪澇，黃河流域、華北地區和江南地區的降水偏少，可能發生干旱；在恢復階段，中國夏季降水情況與發展階段相反。氣候變化與厄爾尼諾和拉尼娜現象有雙向互動性，厄爾尼諾事件發生后的次年易出現災害性天氣和極端天氣，因此次年的氣候條件易對農業生產造成不利影響。

3 影響及對策

全球變暖引起的氣候變化可能會帶來農業災害，許多學者研究了農業應對氣候變化的對策。

郭進修和李澤椿（2005）認為，要減輕和防御氣象災害的影響，就要做好災害的預報預警工作，在災害發生前預測氣象災害發生和發展的可能性，提高氣象災害的預警能力和對天氣、氣候變化規律的認識。

孫秀美和孫希華（2004）對山東省提出農業結構調整建議，適應經濟國際化和入世形勢，努力發展外向型農業，因地制宜，加強政府宏觀調控能力，縮小東西部差異。

張懷坤（2011）提出全面實施適合全球變暖條件下的農業可持續發展對策：首先，改變農業生產方式，提升農業的可持續發展能力；其次，優化農業經濟結構，實現效益最大化，鼓勵實施農業生產激勵政策，宣傳可持續發展理念，重新構建農業發展新模式。全球變暖對中國東部沿海地區農業的影響較為復雜，只有因地制宜，及時監測天氣和氣候條件，及時調整農業結構方案，才能促進農業可持續發展。

4 結論與展望

研究表明，寒亭區1990—2019 年的氣候傾向率為0.774 ℃/10 a，氣候變暖顯著，2001—2019 年小麥單產波動性較大。寒亭區小麥單產與氣象因子中生育期平均氣溫、生育期內前10 d 和前兩個月≥0 ℃的積溫等均為正相關，說明氣候變暖對小麥單產有一定的積極影響；小麥單產與生育期內日最低氣溫≤2 ℃和0 ℃的天數等均為負相關，且負面影響較大，說明日極端低溫時間越長導致小麥單產減少越多，所以要關注小麥過冬時低溫冷害的時間長度。

農業作為第一產業，是國家重點關注的對象。農業產量可能受農業生產技術水平、天氣、氣候影響，是多個影響因素的共同結果。因此，相關人員要加強對氣象災害的預測和監測能力，提高科技化水平，充分利用當地的農業氣候資源，因地制宜，提高農業的可持續發展能力，實現農業高產量、高質量穩定發展。