龐婷婷，毛萬眾，康文娟，李保華

(1.中國(guó)氣象局旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏 銀川 750002；2.寧夏氣象防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏 銀川 750002；3.中衛(wèi)市氣象局，寧夏 中衛(wèi) 755000)

氣候變化特別是全球氣候變暖對(duì)許多自然和生物系統(tǒng)在不同程度上產(chǎn)生了影響[1]。其中，農(nóng)業(yè)是對(duì)氣候變化響應(yīng)系統(tǒng)中最敏感的一個(gè)[2]。因?yàn)檩椛洹囟群退值绒r(nóng)業(yè)氣象要素是糧食作物生長(zhǎng)發(fā)育不可或缺的重要因子，它們的變化將迫使糧食作物生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)部光、熱、水等農(nóng)業(yè)氣候資源在時(shí)間和空間模式上發(fā)生變化，從而影響糧食生產(chǎn)[3～4]。近年來，國(guó)內(nèi)外關(guān)于氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、糧食生產(chǎn)影響研究方向主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，是對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量、產(chǎn)能的影響研究。如史文嬌等[5]研究表明，全球氣候變暖已經(jīng)并將繼續(xù)對(duì)非洲農(nóng)業(yè)和糧食安全產(chǎn)生較大的負(fù)面影響；Jones等人[6]預(yù)測(cè)，到2055年在高溫少雨的背景下, 玉米單產(chǎn)在非洲和拉丁美洲將減產(chǎn)10%左右；同時(shí)，大量研究表明，氣候變化導(dǎo)致了農(nóng)作物種類、地理分布和種植制度發(fā)生了變化[1，4]。其次，是對(duì)作物生長(zhǎng)環(huán)境、物候?qū)W、病蟲害等的效果研究。如：史本林等人[7]研究表明，氣溫、降水、蒸發(fā)和極端溫度是不利于商丘市冬小麥成熟和高產(chǎn)的主要?dú)夂蛞蛩兀毁嚇s生等[8]研究表明，降水量變化是制約寧夏中部干旱帶春玉米氣候生產(chǎn)潛力的關(guān)鍵因子；另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，全球變暖可以加速病蟲害的發(fā)育、繁殖和擴(kuò)散[9～10]。

這些研究主要集中在大、中區(qū)域氣候背景下，而對(duì)小區(qū)域范圍氣候變化對(duì)作物產(chǎn)量的研究規(guī)模尚不多見，尤其是寧夏地區(qū)這方面做的工作甚少，研究仍不能適應(yīng)生產(chǎn)需要。沙坡頭區(qū)位于寧夏中西部，是典型的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)區(qū)，玉米作為農(nóng)民增產(chǎn)增收的主要經(jīng)濟(jì)作物之一，每年種植面積達(dá)到1.2萬hm2左右。氣候變化對(duì)玉米的種植制度、布局結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)潛力以及發(fā)展遠(yuǎn)景起著決定性作用。鑒于此，筆者研究使用近30 a沙坡頭區(qū)的氣象數(shù)據(jù)和玉米單產(chǎn)資料，對(duì)沙坡頭區(qū)這一小區(qū)域長(zhǎng)時(shí)間序列下局地小氣候變化對(duì)當(dāng)?shù)赜衩桩a(chǎn)量和生產(chǎn)潛力影響做定量分析，旨在為該地玉米優(yōu)化布局及高效生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供科學(xué)依據(jù)，進(jìn)一步提高為農(nóng)服務(wù)水平。

1 資料和方法

1.1 資料來源

氣象資料源自中衛(wèi)國(guó)家基本氣象站1990-2019年玉米生育期(4-9月)的逐月平均氣溫、極端最高氣溫、極端最低氣溫、降水量、蒸發(fā)量及日照時(shí)數(shù)；玉米單產(chǎn)資料取自中衛(wèi)市統(tǒng)計(jì)局。

1.2 研究方法

1.2.1 氣候變化分析方法 該方法用χi表示某一氣候變量，用ti表示χi所對(duì)應(yīng)的(1)，建立χi與ti的一元線性回歸方程：

χi=a+btii=1,2,3...n

(1)

此方程是用一條合理的直線表示因變量χ與自變量t之間的關(guān)系，其中n為30年，a為常數(shù)，b為回歸系數(shù)，b×10為氣候傾向率?；貧w系數(shù)b代表氣候變量χ的趨勢(shì)傾向，b的符號(hào)為正，即當(dāng)b>0時(shí)，表明隨時(shí)間t的增加χ呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；當(dāng)b<0時(shí)，說明隨時(shí)間t的增加χ呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。︱b︱的大小表示變化的快慢程度，︱b︱越大，則趨勢(shì)越明顯，否則無明顯變化趨勢(shì)。

1.2.2 氣象產(chǎn)量計(jì)算方法 農(nóng)作物的產(chǎn)量是在各種自然與非自然因素綜合作用下形成的，通常將實(shí)際產(chǎn)量分解為趨勢(shì)產(chǎn)量、氣象產(chǎn)量和隨機(jī)產(chǎn)量[11]，即：

Y=Yt+Yw+е

(2)

式中,Y代表玉米的實(shí)際產(chǎn)量；Yt代表玉米的趨勢(shì)產(chǎn)量，是農(nóng)業(yè)技術(shù)能力以及其他非氣象因素對(duì)作物產(chǎn)量的貢獻(xiàn)[12]；Yw代表玉米的氣象產(chǎn)量，是氣象因素對(duì)作物產(chǎn)量的貢獻(xiàn)；e為受社會(huì)動(dòng)蕩、病蟲害等隨機(jī)因素造成作物產(chǎn)量波動(dòng)的產(chǎn)量分量[13]，一般情況下所占比例很小，可忽略不計(jì)，故上式簡(jiǎn)化為：

Y=Yt+Yw

(3)

對(duì)實(shí)際單產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行5a滑動(dòng)平均法求得趨勢(shì)產(chǎn)量[14],即：

(4)

式中,Yt(1)表示第i年沙坡頭區(qū)玉米趨勢(shì)產(chǎn)量，Y(1-k)表示第i年及第i年的前k年沙坡頭區(qū)玉米單產(chǎn)(實(shí)際產(chǎn)量)，k=0,1,2,3,4

從實(shí)際產(chǎn)量中除去趨勢(shì)產(chǎn)量,即得氣象產(chǎn)量，即：

Yw=Y-Yt

(5)

1.2.3 氣候生產(chǎn)潛力計(jì)算方法 氣候生產(chǎn)潛力是指一個(gè)地區(qū)當(dāng)土壤肥力和農(nóng)業(yè)技術(shù)措施等指標(biāo)都在最適宜條件下，單位面積可能獲得的最高產(chǎn)量；Lieth根據(jù)世界各地作物產(chǎn)量與生育期內(nèi)的年均溫度、年降水量之間的關(guān)系,提出了用實(shí)際蒸散量來估算氣候生產(chǎn)潛力，即Thornthwaite Memoriae模型[15-16]：

Pυ=30 000×[1-e-0.0009695(υ-20)]

(6)

其中:

(7)

L=300+25t+0.05t3

(8)

式中，Pυ為玉米氣候生產(chǎn)潛力(kg·hm-2·a-1)；υ為玉米年均蒸散量(mm)；r為玉米生育期內(nèi)的年降水量(mm)；L為年均最大蒸散量(mm)；30 000是經(jīng)驗(yàn)系數(shù)(g)；e=2.7183。

所用數(shù)據(jù)處理使用SPSS 21.0和Excel 2010軟件。

2 玉米生長(zhǎng)期內(nèi)主要?dú)夂蛞刈兓卣?/h2>

通過對(duì)沙坡頭區(qū)180戶農(nóng)民市場(chǎng)調(diào)查，將每年的4～9月劃定為玉米的生育期，繪制1990-2019年玉米生育期內(nèi)的年平均溫度、降水量、蒸發(fā)量和日照時(shí)數(shù)的變化趨勢(shì)(圖1)。

由圖1可知，近30 a來，沙坡頭區(qū)玉米生育期內(nèi)平均氣溫以0.73℃·10 a-1的傾向率呈極顯著的上升趨勢(shì)(相關(guān)系數(shù)R=0.865，通過了a=0.001的顯著性檢驗(yàn))，說明該地區(qū)玉米生長(zhǎng)期內(nèi)均溫變化趨勢(shì)很明顯，這與該地區(qū)年均氣溫上升的趨勢(shì)一致[17]。其中，2004年之前均溫整體低于平均值，2004年之后整體高于平均值。

生育期內(nèi)的降水量整體以每10年0.17 mm的速率在波動(dòng)中上升，但這種上升趨勢(shì)不明顯。其中，降水量最小值出現(xiàn)在2005年，為41.1mm，最大值出現(xiàn)在2003年，為248.3 mm，后者是前者的6倍。這是因?yàn)?005年寧夏遭遇了四季連旱的特大干旱，包括沙坡頭區(qū)在內(nèi)的多地區(qū)1～10月的降水量為歷史同期最少。

生育期內(nèi)的蒸發(fā)量以10年265.7 mm的傾向率呈極顯著的下降趨勢(shì)(相關(guān)系數(shù)R=0.866，通過了a=0.001的顯著性檢驗(yàn))，說明該地區(qū)玉米生長(zhǎng)期內(nèi)蒸發(fā)量變化趨勢(shì)十分明顯。其中，2004年之前蒸發(fā)量整體高于平均值，2004年之后整體低于平均值。

生育期內(nèi)日照時(shí)數(shù)整體以每10年14.18 h的速率在波動(dòng)中上升，但這種上升趨勢(shì)同降水量一樣表現(xiàn)的不明顯。其中，1992年日照時(shí)數(shù)出現(xiàn)急劇下降，降至30年來最低值1 375.7h，其他年份日照時(shí)數(shù)增減幅度不大，基本圍繞平均值上下波動(dòng)。

圖1 沙坡頭區(qū)1990-2019年玉米生育期內(nèi)平均氣溫、降水量、蒸發(fā)量、日照時(shí)數(shù)變化

3 氣候變化對(duì)玉米產(chǎn)量的影響分析

3.1 1990-2019年玉米單產(chǎn)變化趨勢(shì)

圖2 沙坡頭區(qū)1990-2019年玉米單產(chǎn)量變化

根據(jù)沙坡頭區(qū)1990-2019年每公頃玉米的產(chǎn)量繪制圖2。由圖2可知，近30年來， 玉米實(shí)際單產(chǎn)量呈極顯著的上升趨勢(shì)(相關(guān)系數(shù)R=0.796，通過了a=0.001的顯著性檢驗(yàn))， 每年增產(chǎn)約105.68 kg·hm-2。其中2017年較2016年增長(zhǎng)了18%，是30年來的最大增長(zhǎng)值；2000年較1999年增長(zhǎng)了-15%，二者增幅相差33%。從增產(chǎn)的穩(wěn)定性來看，2004年之前表現(xiàn)為波動(dòng)上升，單產(chǎn)變化幅度較大，2004年開始單產(chǎn)穩(wěn)步增加，其中2004年單產(chǎn)量是近30年來的最低值。這是因?yàn)?004年開始寧夏大面積推廣種植優(yōu)質(zhì)玉米新品種，優(yōu)質(zhì)品種播種面積占到了玉米種植面積的71%，而優(yōu)質(zhì)品質(zhì)在產(chǎn)量水平上普遍較一般品種增產(chǎn)增收[18]。同時(shí)，2008年國(guó)家適時(shí)采取玉米、油菜籽、大豆等臨時(shí)收儲(chǔ)政策，促使農(nóng)民種植玉米積極性高漲[19]。

3.2 各氣候因子與氣象產(chǎn)量的相關(guān)性分析

根據(jù)玉米的單產(chǎn)量，利用公式(4)(5)求得玉米的氣象產(chǎn)量，進(jìn)行玉米氣象產(chǎn)量與生育期內(nèi)各月平均氣溫、極端最高氣溫、極端最低氣溫、降水量、蒸發(fā)量、日照時(shí)數(shù)6個(gè)氣候因子相關(guān)分析，如表1。

通過表1，從全生育期而言，玉米的氣象產(chǎn)量與均溫、降水量呈正相關(guān)關(guān)系，其中與均溫的相關(guān)性最強(qiáng)(相關(guān)系數(shù)為0.123)；與極端氣溫、蒸發(fā)量、日照時(shí)數(shù)呈負(fù)相關(guān)，其中與蒸發(fā)量的相關(guān)性最強(qiáng)(相關(guān)系數(shù)為-0.334)。從月尺度而言，4月、8月的蒸發(fā)量對(duì)玉米氣象產(chǎn)量的影響最大(相關(guān)系數(shù)均通過了0.05的顯著性檢驗(yàn))，其它月份的各氣候因子與氣象產(chǎn)量無太大的相關(guān)性，未達(dá)到顯著性水平檢驗(yàn)(P<0.05)。

表1 1990-2019年沙坡頭區(qū)玉米氣象產(chǎn)量與生育期內(nèi)各月氣溫、降水量、蒸發(fā)量和日照時(shí)數(shù)的相關(guān)關(guān)系

玉米是喜溫、喜水、高光效的大春作物，在不同的生長(zhǎng)期因植株長(zhǎng)勢(shì)、田間覆蓋狀況、葉面蒸騰和株間蒸發(fā)量等的改變對(duì)水分、光照、溫度等要素的要求不同。

通過表1，從氣溫與玉米氣象產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)而言，9月均溫對(duì)玉米氣象產(chǎn)量影響為負(fù)效應(yīng)，其他月份表現(xiàn)為正效應(yīng)。這是由于玉米的喜溫特性，對(duì)溫度反應(yīng)比較敏感，4-5月玉米處于播種-出苗階段，過低的溫度會(huì)造成玉米種子發(fā)芽緩慢甚至停止發(fā)育(T<6℃)，且容易受到土壤中的有害敵生物的侵染而霉?fàn)€(粉籽)，適當(dāng)?shù)纳郎胤炊欣诎l(fā)芽加快(最適宜溫度為28-35℃)。尤其是出苗后，隨溫度的升高而加速生長(zhǎng)，相對(duì)范圍內(nèi)溫度越高，生長(zhǎng)越快。6月玉米處于拔節(jié)-孕穗期，是營(yíng)養(yǎng)與生殖生長(zhǎng)并進(jìn)階段，溫度越高，植株生長(zhǎng)較旺，發(fā)育越好。7月玉米處于抽雄-開花期，可以看出7月極端氣溫負(fù)作用于玉米氣象產(chǎn)量，這是因?yàn)殚_花期是玉米生長(zhǎng)中對(duì)溫度要求最高的階段[20]，溫度過高、過低都會(huì)影響正常授粉。8月是玉米籽粒形成的階段，仍然需要較高的溫度以促進(jìn)同化作用。而9月玉米正處于灌漿-成熟期，溫度逐漸降低可以加長(zhǎng)玉米灌漿持續(xù)時(shí)間，有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)向籽粒運(yùn)轉(zhuǎn)和積累，助于玉米的粒重和產(chǎn)量提升[21]。

從降水量與玉米氣象產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)而言，4月、5月、6月、9月降水量對(duì)玉米氣象產(chǎn)量影響為負(fù)效應(yīng)，其他月份表現(xiàn)為正效應(yīng)。這是因?yàn)橛衩资切杷^多的作物之一，玉米的耐寒性主要表現(xiàn)在苗期。4-6月是玉米出苗到拔節(jié)的階段，由于植株矮小、生長(zhǎng)緩慢，適當(dāng)?shù)母珊祵?duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育有利，可以促進(jìn)根系深扎，為壯苗高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)，相反過多的降水會(huì)抑制玉米發(fā)育甚至停止生長(zhǎng)。玉米拔節(jié)以后便失去了抗旱能力，隨著植株的迅速增長(zhǎng)，需水量逐漸增多，尤其是抽雄前后半個(gè)月左右是玉米對(duì)水分需水量最大的“臨界期”，如果缺水，會(huì)影響雌雄穗正常發(fā)育、開花、授粉而導(dǎo)致減產(chǎn)，因此7月、8月降水量增多有利于玉米氣象產(chǎn)量的提升。而9月玉米正處于灌漿-成熟期，需水量稍減，尤其是乳熟以后，籽?；径ㄐ?，對(duì)水分要求大減，過多的降水會(huì)造成光合作用減弱，不利于千粒重和結(jié)果顆粒的提高，從而造成玉米產(chǎn)量降低。

從蒸發(fā)量與玉米氣象產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)而言，整體上蒸發(fā)量對(duì)玉米氣象產(chǎn)量的影響是負(fù)效應(yīng)，且4月、8月表現(xiàn)的特別顯著，表明蒸發(fā)量的增加會(huì)使得玉米作物田間持水量下降、缺水嚴(yán)重、光合作用減弱、有機(jī)物運(yùn)輸受阻，進(jìn)而影響產(chǎn)量提升。

從日照時(shí)數(shù)與玉米氣象產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)而言，4-5月(播種-出苗)和9月(灌漿-成熟期)日照時(shí)數(shù)對(duì)玉米氣象產(chǎn)量影響為正效應(yīng)，其他月份表現(xiàn)為負(fù)效應(yīng)。這是因?yàn)橛衩资且环N喜光的短日性作物[22]，光的飽和點(diǎn)較高，充足的光照可以促進(jìn)玉米苗期發(fā)育以及灌漿期干物質(zhì)積累[23]。但是玉米出苗后，日照過長(zhǎng)會(huì)造成玉米生長(zhǎng)緩慢，表現(xiàn)為抽雄開花期延遲、甚至不能開花結(jié)實(shí)、植株高密、莖葉繁茂，光合作用減弱，從而導(dǎo)致產(chǎn)量下降。

4 影響玉米氣象產(chǎn)量的氣候要素篩選

利用主成分分析法對(duì)玉米生育期均溫(χ1)、極端最高氣溫(χ2)、降水量(χ3)、極端最低氣溫(χ4)、蒸發(fā)量(χ5)、日照時(shí)數(shù)(χ6)這6個(gè)變量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得出主成分因子的特征值、貢獻(xiàn)率和因子載荷，結(jié)果見表2。

依據(jù)主成分對(duì)應(yīng)的累計(jì)貢獻(xiàn)率大于80%及特征值大于1的原則綜合考慮[24]，文中選擇了3個(gè)主成分因子。從表2可以看出，第一主成分因子與年均溫(χ1)有較大的正相關(guān)(因子載荷為0.908)，體現(xiàn)了溫度因子對(duì)玉米產(chǎn)量的影響；第二主成分因子與降水量(χ3)和蒸發(fā)量(χ5)有較大的正相關(guān)(因子載荷分別為0.799、0.735)，體現(xiàn)了水分因子對(duì)玉米產(chǎn)量的影響；第三主成分因子與日照時(shí)數(shù)(χ6)有較大的正相關(guān)(因子載荷為0.783)，體現(xiàn)了日照因子對(duì)玉米產(chǎn)量的影響。

從各成分的貢獻(xiàn)率而言，前三個(gè)因子的貢獻(xiàn)率分別為：38.690%、21.816%、20.090%，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到了80.596%。綜上所述，溫度、水分和日照是影響玉米產(chǎn)量的主要?dú)夂蛞蜃?，且在一定程度上，溫度越高、水分越充沛、日照越充足，越有利于玉米產(chǎn)量的提高。表明合理利用氣候條件調(diào)整農(nóng)作物區(qū)域布局，從而有效提高玉米產(chǎn)量和品質(zhì)十分重要。

表2 1990-2019年沙坡頭區(qū)玉米生育期氣候變化主成分因子特征值、貢獻(xiàn)率、累計(jì)貢獻(xiàn)率及因子載荷

5 氣候變化背景下對(duì)玉米生產(chǎn)潛力的預(yù)測(cè)

5.1 玉米氣象產(chǎn)量與氣候生產(chǎn)潛力的年際變化

根據(jù)近30年來(1990-2019年)沙坡頭區(qū)玉米生育期的氣象數(shù)據(jù)，利用公式(6)-(8)計(jì)算出氣候生產(chǎn)潛力Pυ，繪制氣象產(chǎn)量Yw和氣候生產(chǎn)潛力Pυ的變化趨勢(shì)圖3。

由圖3可知，沙坡頭區(qū)近30年來玉米單位面積的氣象產(chǎn)量Yw整體以89.05 kg·hm-2·(10a)-1的速率在波動(dòng)中上升，但這種上升趨勢(shì)并不明顯。從年代變化而言，Yw值在1990-1995年、1995-2000年、2000-2019年這三個(gè)階段出現(xiàn)了大的波動(dòng)，其中在1990-1995年及2000-2019年這兩個(gè)階段Yw值呈極顯著的上升趨勢(shì)(相關(guān)系數(shù)R均通過了a=0.001的顯著性檢驗(yàn))，在1995-2000年階段Yw值呈極顯著的下降趨勢(shì)(相關(guān)系數(shù)R通過了a=0.001的顯著性檢驗(yàn))。最小值出現(xiàn)在2000年為-821.7 kg·hm-2，最大值出現(xiàn)在1995年為1 132.5 kg·hm-2，兩者相差1 954.2 kg·hm-2；從影響效應(yīng)而言，Yw值在1990-1989年及2005-2019年這兩個(gè)階段基本為正值，表明此階段氣候?qū)τ衩椎挠绊憺檎?yīng)。Yw值在1990-2004年均為負(fù)值，表明此階段氣候?qū)τ衩椎挠绊憺樨?fù)效應(yīng)。與Yw值變化趨勢(shì)相同，玉米氣候生產(chǎn)潛力Pυ以36.87 kg·hm-2·(10a)-1的線性傾向率呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，但這種變化趨勢(shì)同樣不明顯。從穩(wěn)定性而言，2005年之前Pυ值波動(dòng)頻繁，2005年開始穩(wěn)步上升，其中2003年出現(xiàn)了最大值為6 072.64 kg·hm-2·a-1，2005年出現(xiàn)最小值為665.11 kg·hm-2·a-1，前者是后者的9倍。其中，2005年P(guān)υ值最低，可能與該年降水量為歷史同期最少，造成了四季連旱的特大旱情現(xiàn)象有關(guān)。

圖3 沙坡頭區(qū)1990-2019年玉米氣象產(chǎn)量及氣候生產(chǎn)潛力變化

5.2 未來氣候變化對(duì)玉米氣候生產(chǎn)潛力的影響

從公式(6)-(8)可知，氣候生產(chǎn)潛力Pυ是隨著其生育期的氣溫和降水量的變化而增減的。依據(jù)相關(guān)研究，假設(shè)未來氣溫升高或下降1℃、2℃、3℃，降水量增多或者減少10%、20%、30%，形成未來氣候變化的49種情況，計(jì)算玉米的氣候生產(chǎn)潛力Pυ值變化百分率，結(jié)果見表3。

表3 沙坡頭區(qū)玉米生育期內(nèi)年均溫、降水量變化下氣候生產(chǎn)潛力Pυ值變化百分率 (%)

由表3可知，當(dāng)氣溫恒定時(shí)，氣候生產(chǎn)潛力Pυ值隨降水量的增多而增加；當(dāng)降水量恒定時(shí)，氣候生產(chǎn)潛力Pυ值隨氣溫的升高而增加。從Pυ的變化百分率來看，整體Pυ值的增減幅度不大，但明顯降水量對(duì)玉米生產(chǎn)潛力的影響大于氣溫。當(dāng)氣溫和降水量同時(shí)發(fā)生改變，若僅考慮氣溫升高或者下降2℃的情況，很明顯，當(dāng)氣溫升高2℃，降水量增多10%、20%、30%時(shí)，玉米的氣候生產(chǎn)潛力Pυ值隨之分別增加10.56%、20.59%、30.40%，增幅較大，說明“暖濕型”氣候有利于玉米產(chǎn)量的提高；當(dāng)氣溫升高2℃，降水量減少10%、20%、30%時(shí)，玉米的氣候生產(chǎn)潛力Pυ值隨之分別減少10.17%、20.87%、31.80%，減幅較大，說明“暖干型”氣候加速了水分的流失，造成氣候生產(chǎn)潛力下降；當(dāng)氣溫下降2℃，降水量增多10%、20%、30%時(shí)，玉米的氣候生產(chǎn)潛力Pυ值隨之分別增加9.63%、19.41%、28.94%，反映出“冷濕型”氣候環(huán)境下玉米氣候生產(chǎn)潛力增幅最不顯著；當(dāng)氣溫下降2℃，降水量減少10%、20%、30%時(shí)，玉米的氣候生產(chǎn)潛力Pυ值隨之分別減少10.70%、21.25%、32.06%，減幅最大，說明“冷干型”氣候環(huán)境最不利于玉米生產(chǎn)，這與常耀杰[1]等人研究結(jié)論一致?？梢?，在氣溫和降水量同時(shí)發(fā)生改變時(shí)，降水量的變化對(duì)玉米氣候生產(chǎn)潛力的影響作用比溫度更加顯著。

綜上所述，未來沙坡頭區(qū)氣候變化對(duì)玉米生產(chǎn)潛力的影響排序?yàn)椋骸芭瘽裥汀?“冷濕型”>“暖干型”>“冷干型”。

6 結(jié)論

(1)近30年來，沙坡頭區(qū)玉米生育期內(nèi)平均氣溫和蒸發(fā)量分別以每10年0.73℃、265.7 mm的傾向率呈極顯著的上升和下降趨勢(shì)；而降水量和日照時(shí)數(shù)分別以每10年0.17 mm、14.18的速率呈波動(dòng)上升趨勢(shì)。

(2)近30年來，沙坡頭區(qū)玉米單產(chǎn)整體呈極顯著的上升趨勢(shì)，每年增產(chǎn)約105.68 kg·hm-2；氣候生產(chǎn)潛力以每10年36.87 kg·hm-2的線性傾向率呈波動(dòng)上升趨勢(shì)。

(3)通過主成分分析可知：影響玉米產(chǎn)量的主要?dú)夂蛞蜃邮菧囟?、水分和日照，且在一定程度上，溫度越高、水分越充沛、日照越充足，越有助于提高玉米產(chǎn)量。

(4)通過沙坡頭區(qū)未來氣候環(huán)境變化下玉米生產(chǎn)潛力的預(yù)測(cè)分析，可知：氣溫升高、降水增多的“暖濕型”與氣溫下降、降水增多的“冷濕型”氣候可以促進(jìn)玉米生產(chǎn)，且“暖濕型”氣候下的增產(chǎn)幅度高于“冷濕型”；氣溫升高、降水較少的“暖干型”與氣溫下降、降水減少的“冷干型”氣候不利于玉米生產(chǎn)，且“冷干型”氣候>“暖干型”氣候。根據(jù)樊寬等[25]研究發(fā)現(xiàn)，沙坡頭區(qū)氣候“暖干型”趨勢(shì)減弱，逐漸呈現(xiàn)“暖濕型”氣候趨勢(shì)，表明未來一段時(shí)間的氣候資源條件可以促進(jìn)玉米產(chǎn)量大力提升。