農業氣象變化對吉林省農作物生長發育的影響及其應對措施

齊鷺瑩，張夢琦

（1.四平市氣象局，吉林四平 136000；2.伊通滿族自治縣氣象局，吉林伊通 130700）

吉林省是我國重要的糧食產區，也是氣象災害較重的省份之一。近年來，干旱、暴雨、大風、霧霾等氣象災害在吉林省時有發生，其中，中西部地區干旱、大風、沙塵暴等災害天氣多發，中部地區雷暴、冰雹、暴雨洪澇多發，東部和南部地區暴雨洪澇、山洪、泥石流、雪災等災害頻發。2017 年7 月，吉林市永吉縣7 d 內連續遭受2 次特大暴雨襲擊，多處農田被淹。2018 年夏季，吉林全省范圍內農作物在生長季連續遭受冰雹和大風襲擊，隨后又遭遇干旱、高溫，嚴重影響玉米等農作物的生長發育，導致作物減產明顯；水稻臨近收割時遭遇了大風和暴雨，給廣大種植戶造成了巨大的經濟損失。2020 年8—9 月，吉林省連續遭受臺風“巴威”“美莎克”和“海神”的影響，災害疊加效應明顯，多地出現暴雨洪澇災害，農作物被淹、倒伏等情況嚴重。2020 年11 月下旬，吉林省又出現了罕見的強雨雪冰凍天氣，大面積設施農業生產遭受了重大損失。吉林省氣溫狀況呈現向暖態勢，尤其是冬季增溫現象尤為明顯，為農作物的病蟲害越冬提供了有利條件，成為近年來當地農作物病蟲害發生頻繁、危害較重的主要原因之一。因此，及時了解和掌握農業氣象變化規律和變化趨勢，對進一步調整和優化農作物產業布局，保護生態環境，防災減災，提高農作物產量和品質具有非常重要的現實意義。

1 農業氣象要素變化情況

1.1 溫度變化情況

如圖1 所示，1959—2019 年吉林省年平均溫度為5.2 ℃，年平均氣溫最高值出現在1998 年和2019 年，達到6.7 ℃，最低值出現在1969 年，僅為3.3 ℃。從空間分布上看，集安市年平均氣溫最高，為7.6 ℃；長白朝鮮族自治縣最冷，年平均氣溫僅為2.8 ℃。從月份分布上看，7 月最熱，月平均溫度為16.0～24.0 ℃，極端高溫42.7 ℃，出現在2017 年（洮南市）；1 月最冷，月平均溫度為-20～-14 ℃，長白山地區略低，為-23 ℃左右，極端低溫-45.0 ℃，出現在1970 年（樺甸市）。近幾年，在吉林省內的一些地區，同一個月內極端高溫和極端低溫的差值變化很大，如在3 月和11 月，其極端氣溫的差值均在48 ℃以上，7 月的差值最小，但也達到25.5 ℃。這些數據直接反映出吉林省氣溫變化幅度較大。從總體上看，吉林省年平均氣溫雖然中間有波動變化，但總體依然呈穩步上升趨勢，尤其是20 世紀90 年代以后上升趨勢更為明顯，年平均氣溫增速約為0.3 ℃/10 年，這也是因為受到了全球氣候變暖的影響[1]。

圖1 1959—2019 年吉林省年平均氣溫

1.2 降水量變化情況

1959—2019 年，吉林省年平均降水量612.2 mm，年降水量最大值出現在2010 年，811.2 mm；最小值出現在2011 年，477.4 mm。在年降水量空間分布上，集安市年平均降水量最多，917.6 mm；通榆縣年平均降水量最少，僅為370.7 mm。吉林省年平均降水量由西向東呈遞增的態勢，西部地區為半干旱地區，南部為濕潤區，其余均為半濕潤地區。全省自然降水集中在夏季，占到全年降水量的60%以上；4—5 月降水最少，不到全年降水總量的14%。因此，當地春旱現象嚴重且發生頻率較高，尤其是吉林省西部地區素有“十年九旱”之說。吉林省各季節的降水量占全年總降水量的比例分別為春季15.4%、夏季64.2%、秋季15.5%、冬季4.9%，夏季降水量是冬季降水量的13 倍以上。而夏季是吉林省農作物生長發育的關鍵時期，當地的自然降水量基本能夠滿足農作物正常生長發育的需求。

1.3 日照時間變化情況

從1959—2019 年吉林省月平均日照時間上分析，5 月平均日照時間最多，在240 h 左右；12 月平均日照時間最少，僅為140 h 左右，兩者相差100 h。日照時間年際間變化幅度較大，1971—1989 年間呈負距平，而1990—2010 年間呈正距平，其中最大值出現在1989 年，年日照時間2 516.8 h，最小值出現在2010 年，僅為2 026.8 h，兩者相差490 h[2]。2015—2019 年，吉林省各地區年平均日照時間呈明顯的下降趨勢。

2 農業氣象變化對農作物生長發育的影響

2.1 對農作物布局的影響

近幾年，吉林省糧食作物播種面積、糧食總產量、單位面積產量與氣溫的變化均呈正相關，隨著吉林省的溫度變化整體呈現上升的趨勢，省內延吉、敦化、圖們、龍井、琿春等市（縣）玉米種植面積每年遞增約3%，集安、靖宇、通化、臨江等地區大豆種植面積每年增加2%～4%[3]。自2003 年以后，吉林省玉米、水稻及大豆的年總產量呈穩定的增加趨勢。隨著吉林省年平均降水量由東到西遞減，西部地區變為半干旱地區，因此西部地區逐漸減少高耗水作物的種植面積，對不耐旱的玉米品種和春小麥做適當調整，培育和引進抗旱品種。在局部水資源相對匱乏的地區，采取種植業、林果業、畜牧業混合經營的模式，發展多元經濟，充分利用增加的熱量資源，以獲得更好的生態效益和經濟效益。吉林省東部地區氣溫呈上升趨勢，上升速率為0.3 ℃/10 年。氣溫上升改變了農作物的生長季，而降水量的變化則直接影響農作物的產量和品質。吉林省東部的通化市、白山市和延邊州年降水量呈明顯的下降趨勢，每年減少10～15 mm，導致該地區水稻種植面積以5%～8%的速度逐年減少。加強春玉米的適當早播和晚收，有助于提高玉米對土壤墑情的有效利用，是應對當地近幾年自然降水減少的主要農藝措施，有助于獲得更高的產量和更優的品質。針對吉林省近幾年頻繁出現的多變氣候，省內各市紛紛擴大設施蔬菜和果樹的建設面積，以提高農業生產抗災減災的能力，加強現代農業配套技術、農業機械化的廣泛應用，提升單位面積經濟效益，實現農業增效、農民增收。

2.2 對農作物產量和質量的影響

隨著全球氣候變暖的影響，吉林省干旱尤其是春旱情況逐年加重。吉林省中、西部地區為主要糧食產區，玉米、大豆等大田作物播種期為4 月15—20 日；東部山區、中西部半山區和東南山區播種期稍晚，在4 月25 日前后。這段時間內，吉林省大部分地區降水量逐年減少，并且常伴有大風天氣，春旱在一定程度上影響玉米、大豆等大田作物的播種，使一類苗、二類苗的比例有所降低，出苗不齊甚至不出苗的現象時有發生，導致部分地區農作物減產甚至絕收。近幾年，吉林省5 月進入了一個高位少雨的時期，中、西部地區在部分年份的5 月降水量僅有幾毫米或十幾毫米，加上此時氣溫驟升，蒸發量加大，耕層土壤相對濕度降到30%～40%，干土層在10 cm 左右，幼苗生長發育受到嚴重影響。

中、西部地區主要產糧大區的農作物受旱災影響嚴重，2002 年受災面積超過200 萬hm2，占全省糧豆作物總面積的55%以上。吉林省中、西部地區8 月底至9 月中旬的氣溫逐年升高，并且降雨減少，秋吊現象頻繁發生。這段時間正是玉米灌漿的關鍵時期，秋吊嚴重影響玉米產量和質量，致使部分地區的玉米過早“黃腳”和早衰。相關資料顯示，氣溫每增加1 ℃，糧食的產量就會減少10%[4]。近幾年，溫室效應愈發嚴重，在CO2濃度增加的情況下，農作物吸收的碳也有所增加，繼而影響農作物對氮素的吸收，導致作物體內的碳氮比增加，蛋白質含量降低，造成農作物品質下降。相關研究表明，在CO2濃度加倍的情況下，大豆的氨基酸和粗蛋白含量分別下降2.3%和0.83%，小麥籽粒中的粗蛋白和氨基酸分別下降12.8%和4%。同時，空氣中的CO2濃度增加，形成溫室效應，導致溫度升高，作物的蒸發加快，對土壤水分需求增加，更加劇了吉林省的干旱。

2.3 對農作物病蟲害的影響

農業生產過程中，不可避免地會遭受病蟲害，病蟲害的發生與氣候條件和氣候變化有著密切的聯系。吉林省近幾年連續出現的暖冬天氣和農作物種植密度不斷增加，為害蟲和病原物的越冬提供了有利條件，增加了病源和蟲口基數，使害蟲的發育期提前、休眠期推遲。害蟲的繁殖代數有所增加，害蟲的活躍度增加、為害期延長，加大了農作物受病蟲害侵蝕的概率和為害程度。例如，溫度升高后，玉米螟蟲害的發生面積顯著增加；在夏季氣溫較低的情況下，馬鈴薯枯萎病的危害不大，但當平均氣溫升高4 ℃時，馬鈴薯因為枯萎病會減產15%以上[5]。病蟲害的高發、頻發使農民不得不增加化學藥劑的使用次數和施用量，而農藥的過量施用，不僅影響農作物產品的質量安全，增加了生產成本，還污染了土壤和水源，導致嚴重的環境和生態污染。

3 應對措施

3.1 合理調整種植結構

為了適應氣候變化的特點，吉林省應進一步調整農作物種植結構，將現有的農作物結構調整為糧食、經濟和飼料作物三元結合的種植結構，充分發揮區域優勢，挖掘可利用的資源潛力，優化資源配置，結合農業氣候變化規律和農作物自身生長發育特點，進一步優化吉林省內主要的農作物品種和種植結構。受降水等氣候因素的影響，適當加大琿春市、輝南縣、梅河口市、和龍市等地區的水稻種植面積；適當加大龍井市、圖們市、柳河縣、通化縣等地區的玉米播種面積；加大敦化市、撫松縣、汪清縣的大豆種植面積，適度減少梅河口市、輝南縣和集安市等地的大豆種植面積。

3.2 進一步優化耕作模式

根據吉林省農業氣候變化規律，以減緩溫室氣體排放和高效固碳為目標，進一步優化農作物的耕種模式。1）在吉林省大部分平原地區，優先采用玉米大壟雙行或寬窄行交替的保護性耕作模式，采取秸稈粉碎還田，少耕免耕，減少土壤耕層的碳排放和能源投入，繼續加強地膜、秸稈等地表覆蓋技術的大面積推廣和應用，提升土壤的蓄水保肥能力，促進玉米的生長發育，提高農作物產量及其對氣候變化的應對能力。2）由傳統的一家一戶的耕作模式向現代集約化方向轉變，通過“抱團取暖”的方式增強農業生產尤其是露地農業生產對農業氣象災害的抵御能力。3）地膜、溫室大棚的應用范圍更廣、建設面積更大，通過保護性耕作模式提高作物自身對農業氣象災害的抵御能力。4）利用現代高效節水灌溉模式取代傳統的大水漫灌，緩解農業水資源緊缺的壓力，提升大田作物對高溫、干旱等災害性天氣的抵御能力，提高玉米、水稻等農作物的產量。為了應對農業氣候變化，一些地區應多選擇早熟、生育期相對短的作物品種，確保作物能夠盡早成熟。

3.3 加強農業氣象災害的預報和預測

針對吉林省常發的干旱、暴雪、洪澇等農業氣象災害，可采取以下4 點措施。1）建立分類氣象災害預報機制，打造新一代現代化農業氣象災害預測預報體系，提高農業氣象服務的實效性、針對性，為農業生產提供強有力的保障。2）加強對農業氣象災害的分析和處理，總結歷史經驗和教訓，做好農業災害性、關鍵性及轉折性等重大氣象信息的實時預報工作，豐富和細化服務種類，開展氣候動態診斷和風險分析，推進人工影響天氣的能力和應急處置能力建設。3）拓寬農業氣象信息的發布渠道，聯合電視臺、電臺、報社等傳統傳媒機構，并充分利用公眾號、門戶網站等新型傳媒平臺，引導社會公共媒體與氣象部門密切配合，及時發布不良天氣的預警、預報信息。4）進一步完善農業氣象災害防御工作緊急預案，制定應對各類農業氣象災害的有效方案和處理程序，并對可能出現的次生災害制定完善的應急處理措施，在省內農業氣象災害頻發的地區定期或不定期開展應急演練，確保各項應急處理措施落實到位。