孟亞軒 巴永梅 孫穎琦 袁進(jìn)成

摘 要：玉米是我國(guó)主要糧食作物，在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)非常大的比重，探究其種植區(qū)域在氣候變化背景下的變化特征對(duì)玉米農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適應(yīng)氣候變化并進(jìn)行科學(xué)布局具有重要意義?；诖?，本文在資料分析與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的基礎(chǔ)上對(duì)氣候變化背景下玉米種植區(qū)域的變化特征進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：氣候變化;玉米;種植區(qū)域;氣候適應(yīng)性

中圖分類(lèi)號(hào)：S513

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20201115037

收稿日期：2020-10-11

基金項(xiàng)目：河北省科技廳重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：1922642D）

作者簡(jiǎn)介：孟亞軒（1997-），男，碩士在讀。研究方向：園藝;通訊作者袁進(jìn)成。

引言

氣候是影響農(nóng)業(yè)種植、生產(chǎn)的重要因素[1]。明確氣候?qū)ψ魑锏挠绊?，依?jù)氣候變化劃分作物種植區(qū)域已成為人們研究的重要課題。玉米是我國(guó)重要的糧食作物，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位，其種植面積僅次于水稻和小麥[2]。相關(guān)研究表明玉米種植區(qū)域隨著氣候的變化而變化[3]。隨著人口數(shù)量逐漸增多，玉米的需求量也越來(lái)越大，又因?yàn)橛衩追N植區(qū)域內(nèi)的氣候適應(yīng)性直接關(guān)系到玉米的產(chǎn)量。因此在當(dāng)今氣候變化的大背景下，明確氣候變化對(duì)玉米種植區(qū)域產(chǎn)生的影響至關(guān)重要。

現(xiàn)有關(guān)于氣候變化對(duì)玉米的影響研究，由于數(shù)據(jù)的限制，主要集中在氣候變化對(duì)玉米產(chǎn)量的影響，沒(méi)有考慮其種植區(qū)域也發(fā)生了相應(yīng)的變化[4，5]。研究方法上，現(xiàn)有研究無(wú)論是極點(diǎn)對(duì)稱(chēng)模態(tài)分解還是集對(duì)分析方法亦或是動(dòng)態(tài)模擬模型、最大熵模型，在數(shù)據(jù)獲取上都存在著限制[6]，地區(qū)間的熟制劃分、極端氣象條件[7]等影響玉米種植的重要因素均在上述研究方法中難以體現(xiàn)。這些研究?jī)H從單一方面去解釋氣候變化對(duì)玉米種植區(qū)域的影響，沒(méi)有系統(tǒng)考慮氣候變化影響機(jī)制的其它因素。

1?玉米種植區(qū)域分析及假設(shè)提出

相關(guān)研究表明，溫度、水分、土壤結(jié)構(gòu)、氣象災(zāi)害、養(yǎng)分等均是影響玉米生長(zhǎng)的重要條件，其中溫度、降水、日照等氣候因子占據(jù)主導(dǎo)地位[8]，所以在玉米生長(zhǎng)過(guò)程中關(guān)于種植區(qū)域內(nèi)氣候條件的研究成為確保玉米高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的必要環(huán)節(jié)。

近幾年，我國(guó)氣候逐漸變化，熱量分布不均勻等問(wèn)題逐漸凸顯出來(lái)[9]，導(dǎo)致各地玉米種植區(qū)域也發(fā)生了較大變化。李祎君[10]發(fā)現(xiàn)，東北地區(qū)出現(xiàn)了初霜日后延，作物生育期增長(zhǎng)，日積溫上升的趨勢(shì)，不同熟制類(lèi)型的玉米界線也出現(xiàn)了北移的趨勢(shì);崔金虎[11]從更長(zhǎng)的時(shí)間維度上發(fā)現(xiàn)春玉米的適宜區(qū)在逐年增長(zhǎng)，與之對(duì)比鮮明的是不適宜區(qū)的面積在逐年減少，而次適宜區(qū)基本保持不變，夏玉米則呈現(xiàn)了與之相反的變化趨勢(shì)，適宜區(qū)基本保持不變、次適宜區(qū)逐年增多、不適宜區(qū)整體下降。由此可提出如下假設(shè)：溫度、光照等各氣候因子在一定范圍內(nèi)周期性的波動(dòng)，導(dǎo)致玉米生長(zhǎng)對(duì)氣候條件產(chǎn)生了空間響應(yīng)。

2?氣候變化對(duì)玉米產(chǎn)量的影響機(jī)制探究

氣候變化導(dǎo)致光、熱等農(nóng)業(yè)氣候資源發(fā)生了質(zhì)和量的時(shí)空響應(yīng)，使得玉米的生產(chǎn)也發(fā)生了相應(yīng)變化[12]。然而，各氣候因子對(duì)玉米種植的貢獻(xiàn)程度卻不盡相同。王柳[13]等通過(guò)貝爾產(chǎn)量模式思路發(fā)現(xiàn)平均溫度、日較差、輻射、降雨4因子中，在不同區(qū)域產(chǎn)生的效果也不相同，其中平均溫度是影響產(chǎn)量的主導(dǎo)因子，相應(yīng)的影響區(qū)域也是最大的，其次是日較差，而輻射和降水則比例相當(dāng);周廣勝[14]等發(fā)現(xiàn)影響春、夏玉米潛在種植分布的主導(dǎo)氣候因子雖在種類(lèi)上一致，但各自影響程度在玉米種類(lèi)上差異非常明顯;左曉晴[15]通過(guò)建立最大熵模型的方法發(fā)現(xiàn)，玉米種植區(qū)域內(nèi)平均溫度、日較差、輻射和降水量等氣候因子對(duì)不同區(qū)域中玉米產(chǎn)量的影響各不相同，其中玉米產(chǎn)量對(duì)生育期平均溫度上升1℃的響應(yīng)最大。由此發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)水熱是影響玉米生長(zhǎng)的主導(dǎo)因子，但超出這個(gè)范圍會(huì)對(duì)玉米生長(zhǎng)產(chǎn)生一定的副作用。輻射、降水量、日較差等氣候因子也是影響玉米種植的重要因素。

上述結(jié)論，不論是通過(guò)貝爾產(chǎn)量模式思路還是利用最大熵模型所得到的氣候因子對(duì)玉米種植結(jié)構(gòu)的影響，均存在著方法本身的缺陷：作物的分布是由多種原因決定的，雖然氣候條件是其主導(dǎo)因素，但作物熟制、生產(chǎn)力的發(fā)展、種植制度等客觀因素同樣不能忽視，也在一定程度上對(duì)作物分布產(chǎn)生了影響[16];利用建立模型所得到的結(jié)果只能基本反映氣候變化對(duì)玉米種植的影響，還需通過(guò)實(shí)地考察等方法獲得更為精準(zhǔn)的玉米種植地理數(shù)據(jù)，才能提高結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3?目前氣候變化對(duì)玉米種植區(qū)劃的影響

因氣候變化的地域性，現(xiàn)有文獻(xiàn)幾乎都是建立在特定時(shí)間段的某一區(qū)域內(nèi)進(jìn)行研究，具有一定的局限性，無(wú)法直觀地把握玉米種植的分布情況與變化規(guī)律。因此，需從全國(guó)層面出發(fā)，基于當(dāng)前玉米氣候區(qū)劃來(lái)得到更全面具體的種植區(qū)域劃分，以期窺探在當(dāng)前氣候變化背景下玉米種植區(qū)域的變化趨勢(shì)。從現(xiàn)有研究中，可大致總結(jié)出我國(guó)玉米種植區(qū)域具體分布情況：最適宜區(qū)主要是地處中溫帶、寒帶的陜西、吉林等省份，這些地區(qū)熱量充足、濕度適宜，是我國(guó)玉米種植生產(chǎn)的最主要地區(qū)。適宜區(qū)主要是云南、黑龍江等省份，在一定程度上是我國(guó)糧食重點(diǎn)種植區(qū)域，由于地處暖溫帶，溫濕度等條件均可滿足玉米正常的生長(zhǎng)發(fā)育，受生產(chǎn)力的影響，其灌溉設(shè)施也相對(duì)完善，因此這些省份也可使玉米的產(chǎn)量與質(zhì)量得到保證[17];次適宜區(qū)主要分布在浙江、新疆、蒙古等地，受地理?xiàng)l件的影響，這些地區(qū)具有光照較長(zhǎng)、氣候干燥、晝夜溫差大等特點(diǎn)，不太適宜玉米生育及產(chǎn)量形成;而不適宜區(qū)則是受地勢(shì)影響嚴(yán)重的青藏高原等地，常年干燥、溫差極大、水利極不完善等因素使得玉米在這些地區(qū)難以種植[18]。

氣候的變化會(huì)導(dǎo)致玉米的種植區(qū)域發(fā)生相應(yīng)改變，使得區(qū)域劃分并不是一成不變的。陳瑞佶[19]等發(fā)現(xiàn)在氣候變化的大背景下玉米品種界限明顯出現(xiàn)了北移東擴(kuò)的情況，玉米的種植區(qū)域在高緯度、高海拔地區(qū)也有所擴(kuò)大;牛方鵬[20]等也指出受氣候變暖的影響，河南、山東等最適宜玉米生長(zhǎng)的區(qū)域，有向次適宜區(qū)轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)，內(nèi)蒙古西部等地區(qū)也從不適宜區(qū)域開(kāi)始逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榇芜m宜區(qū)域。

綜上所述，在玉米種植過(guò)程中，存在各種因素能夠影響玉米的種植區(qū)域，種植區(qū)的氣候環(huán)境因素是主要的影響因子。我國(guó)幅員遼闊，各地玉米的種植制度不盡相同、各地氣候變化存在一定的地域性和周期性，玉米的氣候適應(yīng)性也隨著其種植區(qū)域變化而變化，極端氣候條件、人為因素等的不可控性，對(duì)研究氣候變化對(duì)我國(guó)玉米種植區(qū)域的影響提出了難題。

4?前景與展望

玉米相較于水稻、高粱等傳統(tǒng)糧食作物，具有抗寒性強(qiáng)、耐旱、耐瘠薄等特點(diǎn)，擁有極好的環(huán)境適應(yīng)性。玉米作為我國(guó)高產(chǎn)的糧食作物，廣泛應(yīng)用于畜牧、養(yǎng)殖等第一產(chǎn)業(yè)，在我國(guó)糧食安全保障戰(zhàn)略中占據(jù)重要地位[21]。但是氣候變暖引起農(nóng)業(yè)氣候資源的數(shù)量及配置變化，將改變玉米的生長(zhǎng)發(fā)育、生產(chǎn)潛力、種植布局等，最終影響到我國(guó)的糧食安全，且我國(guó)玉米的需求量并不會(huì)因?yàn)槿蜃兣臍夂蛴绊懚档?，相反隨著人口的增加，玉米的需求會(huì)越來(lái)越多?，F(xiàn)有的玉米區(qū)劃是由各地長(zhǎng)期的氣候條件差異而劃分的，在氣候改變的情形下，玉米的種植區(qū)域劃分也會(huì)漸漸改變，隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)設(shè)施的完善，玉米的種植區(qū)域?qū)?huì)越來(lái)越廣。要將最適宜區(qū)的玉米產(chǎn)量和質(zhì)量進(jìn)一步提升，應(yīng)在努力適應(yīng)自然氣候的前提下，人為調(diào)節(jié)氣候，促進(jìn)玉米生長(zhǎng)。做好臺(tái)風(fēng)、洪澇等災(zāi)害的預(yù)警機(jī)制，提升預(yù)防和抗災(zāi)能力，也是使玉米生長(zhǎng)環(huán)境安全的一些方面。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)越發(fā)展，與氣候關(guān)系越密切，研究?jī)烧咧g的關(guān)系及作用機(jī)制是遵循氣候條件變化保證玉米產(chǎn)量的重要環(huán)節(jié)。現(xiàn)階段氣候變化對(duì)玉米種植區(qū)域影響的相關(guān)研究，主要集中在小范圍內(nèi)單一因素的影響，受數(shù)據(jù)獲取的限制難以從全局上把握。這就為以后的研究指明了思路：通過(guò)實(shí)地考察等方法獲得更為精準(zhǔn)的玉米種植地理數(shù)據(jù)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖熘浦贫茸龀龈鼮闇?zhǔn)確地實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)地區(qū)間的相關(guān)性、氣候的相似性對(duì)研究進(jìn)行歸納總結(jié)，掌握其變化規(guī)律。以期加深對(duì)氣候變化背景下中國(guó)玉米生產(chǎn)能力時(shí)空變化特征的認(rèn)知，更好地應(yīng)對(duì)氣候變化帶來(lái)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

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（責(zé)任編輯?周康）