摘 要：選取2000—2019年平羅縣地面氣象資料、農(nóng)業(yè)氣象觀測資料及國家統(tǒng)計局平羅縣調(diào)查隊產(chǎn)量數(shù)據(jù)，分析了玉米生育期氣溫、降水量、積溫、生育期天數(shù)的變化趨勢，利用相關(guān)系數(shù)法，研究了氣象要素變化和產(chǎn)量的關(guān)系。結(jié)果表明，2000—2019年平羅縣玉米生育期平均氣溫、平均最低氣溫呈下降趨勢，平均最高氣溫呈上升趨勢；降水量呈增加趨勢；穩(wěn)定通過0 ℃、10 ℃、15 ℃積溫均呈下降趨勢；各生育期平均日期均比歷年最遲日期提前，全生育期日數(shù)呈減少趨勢，播種期到拔節(jié)期日數(shù)呈減少趨勢，拔節(jié)期到成熟期日數(shù)呈增加趨勢；平羅縣玉米平均產(chǎn)量呈增加趨勢?！? ℃積溫與單產(chǎn)在0.05水平上顯著負(fù)相關(guān)，平均氣溫、平均最低氣溫、播種期到收獲期天數(shù)與單產(chǎn)在0.01水平上顯著負(fù)相關(guān)，平均最高氣溫、降水量、≥10 ℃積溫、≥15 ℃積溫與單產(chǎn)不相關(guān)。

關(guān)鍵詞：氣候變化； 氣象因子； 玉米產(chǎn)量； 平羅縣

中圖分類號：S513""""""""" 文獻標(biāo)識碼：A"""" 文章編號：1002-204X（2023）07-0005-05

doi：10.3969/j.issn.1002-204x.2023.07.003

Study on the Impacts of Climate Change on Maize Yield

in Pingluo County from 2000 to 2019

Zhang Hui1，2，3， Wang Hongfu3， Dong Guoqing4， Li Chunyan5， Yang Zhengxing3

（1.Key Laboratory of Characteristic Agricultural Meteorological Monitoring， Early Warning， and Risk Management in Arid Areas， China Meteorological Administration， Yinchuan， Ningxia 750002; 2.Key Laboratory of Meteorological Disaster Prevention and Reduction in Ningxia， Yinchuan， Ningxia 750002; 3.Pingluo County Meteorological Bureau， Pingluo， Ningxia 753400; 4.Meteorological Bureau， Huinong， Ningxia 753600; 5.Shahu Meteorological Station， Pingluo， Ningxia 753400）

Abstract This study analyzed the trends in temperature， precipitation， accumulated temperature， and duration of maize growth stages using surface meteorological data， agricultural meteorological observations， and maize yield data from the Pingluo County Statistical Survey Team from 2000 to 2019. The correlation coefficient method was used to examine the relationship between meteorological elements and maize yield. The results showed that the average temperature and average minimum temperature during the maize growth period in Pingluo County showed a decreasing trend， while the average maximum temperature showed an increasing trend. Precipitation showed an increasing trend. The accumulated temperatures above 0 ℃， 10 ℃， and 15 ℃ showed a decreasing trend. The average dates of each growth stage were earlier than previous years， and the total duration of the growth period showed a decreasing trend， with a decrease in the number of days from sowing to tasseling and an increase in the number of days from tasseling to maturity. The average maize yield in Pingluo County exhibited an increasing trend. The accumulated temperature above 0 ℃ had a significantly negative correlation with yield at the 0.05 level. The average temperature， average minimum temperature， and the number of days from sowing to harvest had a significantly negative correlation with yield at the 0.01 level. The average maximum temperature， precipitation， accumulated temperature above 10 ℃， and accumulated temperature above 15 ℃ showed no correlation with yield.

Key words Climate change; Meteorological factors; Maize yield; Pingluo County

中國是世界上氣候變化較為顯著的地區(qū)之一[1]，中國氣象局發(fā)布的最新觀測結(jié)果表示，近百年來（1908—2007年）中國地表平均氣溫升高了1.1 ℃[2]，變化趨勢與全球氣候變化的總趨勢基本一致。氣候變暖對農(nóng)作物的熟制、布局、結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。平羅縣地處寧夏平原北部，西依賀蘭山，黃河縱貫?zāi)媳保瑢僦袦貛Т箨懶詺夂?，春暖遲，秋涼早，夏熱短，冬寒長，蒸發(fā)量大，干旱少雨多風(fēng)。平羅縣是寧夏的農(nóng)業(yè)大縣，是國家商品糧基地縣，糧食生產(chǎn)是全縣農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，2000—2019年平羅縣糧食平均播種面積為5.17萬hm2，玉米平均播種面積在2.24萬hm2，占糧食播種總面積的43.3%；平羅縣糧食總產(chǎn)量為33.6萬t，其中：玉米年均產(chǎn)量為16.4萬t，在小麥、玉米、水稻三大糧食生產(chǎn)中占比較高[3]。

孫宏勇等[4]對華北平原夏玉米產(chǎn)量與氣候因素進行了分析，結(jié)果表明氣象因素對產(chǎn)量增加的影響占31.5%，且平均氣溫、日較差與日照時間是造成夏玉米產(chǎn)量波動的關(guān)鍵氣象因子。朱新玉等[5]分析認(rèn)為，高降雨量與低溫會對夏玉米產(chǎn)量造成負(fù)向影響。李樹巖等[6]研究表明，氣候變暖導(dǎo)致玉米播種期提前，生長日數(shù)顯著增加。

隨著全球氣候變暖趨勢加劇，受此影響，寧夏農(nóng)作物生育期、品種將發(fā)生變化，玉米生產(chǎn)形勢必會受到較大影響。因此，研究氣候變化背景下，氣候因子與玉米生長發(fā)育內(nèi)在聯(lián)系，對制定相應(yīng)對策與措施，減輕未來氣候變化對平羅縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，保障農(nóng)業(yè)高效持續(xù)發(fā)展與未來糧食安全具有重要意義。筆者通過分析2000—2019年氣象要素變化趨勢，研究氣象要素與玉米產(chǎn)量的關(guān)系，以期為玉米穩(wěn)產(chǎn)提供參考。

1 研究資料與方法

1.1 資料來源

氣象資料來源于2000—2019年每年4—9月的地面觀測資料和農(nóng)業(yè)氣象觀測資料，其中：地面觀測數(shù)據(jù)來源于平羅縣國家一般觀測站，氣象要素包括平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、降水量，≥0 ℃、≥10 ℃、≥15 ℃的積溫通過整理得出。玉米生育期觀測資料來源于平羅農(nóng)業(yè)氣象一級觀測站，包含各發(fā)育進程日期、播種期—拔節(jié)期天數(shù)、拔節(jié)期—成熟期天數(shù)，全生育期天數(shù)通過整理玉米生育期報表得出。2000—2019年玉米產(chǎn)量數(shù)據(jù)來源于國家統(tǒng)計局平羅縣調(diào)查隊。

1.2 分析方法

本文的氣溫數(shù)據(jù)采用2000—2019年每年4—9月多年平均值，降水量采用2000—2019年逐年4—9月累加值，全生育期天數(shù)（播種次日至成熟當(dāng)天）按照2000—2019年玉米生育期逐年觀測的實際日數(shù)統(tǒng)計。地面常年觀測值采用1981—2010年時段的數(shù)據(jù)。氣象資料和農(nóng)作物產(chǎn)量資料采用Excel進行統(tǒng)計和制圖，利用SPSS20.0軟件研究氣溫、降水量、積溫、生育期天數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣象要素變化特征

2.1.1 氣溫

分析圖1可知，2000—2019年平羅縣玉米全生育期平均氣溫、平均最低氣溫呈下降趨勢，下降幅度分別為0.37 ℃/10 a、0.97 ℃/10 a；平均最高氣溫呈上升趨勢，上升幅度為0.11 ℃/10 a。其中：平均氣溫最大值為20.8 ℃，出現(xiàn)在2005年；最小值為18.8 ℃，出現(xiàn)在2010年。平均最高氣溫最大值為27.4 ℃，出現(xiàn)在2017年；最小值為25.9 ℃，分別出現(xiàn)在2003年、2010年。平均最低氣溫最大值為14.5 ℃，出現(xiàn)在2006年；最小值為11.8 ℃，出現(xiàn)在2011年。

2000—2019年平均氣溫在常年值以上變化的共有15年次，常年值以下變化的有5年次；平均最高氣溫在常年值以上變化的有18年次，在常年值以下變化的有2年次；平均最低氣溫在常年值以上變化的有12年次，在常年值以下變化的有8年次。以上氣象要素變化的一個重要拐點在2010年，3個氣象要素在同年均明顯下降。分析其原因：①全球氣候變暖的影響；②2010年之前，觀測站點處于城區(qū)，受城市熱島效應(yīng)影響，2010年起觀測站站址搬遷至郊外，探測環(huán)境恢復(fù)正常。

2.1.2 降水量

由圖2可知，2000—2019年平羅縣玉米全生育期降水量呈上升趨勢，上升幅度為0.22 mm/10 a，降水量上升不明顯。其中：累計降水量最大值為280.2 mm，出現(xiàn)在2018年，排在歷史同期第2位（第1位為1977年的282.1 mm）；最小值為89.4 mm，出現(xiàn)在2011年。

2.1.3 活動積溫

由圖3可知，2000—2019年平羅縣玉米全生育期穩(wěn)定通過0 ℃、10 ℃、15 ℃積溫均呈下降趨勢，下降幅度分別為187.2（℃·d）/10 a、101.6（℃·d）/10 a、99.4（℃·d）/10 a。其中：≥0 ℃的積溫最大值為3 546.1（℃·d），出現(xiàn)在2004年；最小值為3 050.7（℃·d），出現(xiàn)在2019年?！?0 ℃的積溫最大值為3 484.5（℃·d），出現(xiàn)在2004年；最小值為3 010.6（℃·d），出現(xiàn)在2013年。≥15 ℃的積溫最大值為3 206.1（℃·d），出現(xiàn)在2000年；最小值為2 415（℃·d），出現(xiàn)在2011年。對比分析發(fā)現(xiàn)，≥0 ℃的積溫曲線和≥10 ℃的積溫曲線逐漸接近，這說明受全球氣候變暖大趨勢影響，平羅縣的熱量條件逐步轉(zhuǎn)好，這不僅對玉米生長發(fā)育有利，同時有利于提高糧食作物復(fù)種指數(shù)。

2.2 生育期日期、天數(shù)變化趨勢

由表1可知，2000—2019年，玉米播種日期一般為4月7日，比歷年最遲播種日期提前了8 d；出苗日期一般為4月23日，比歷年最遲日期提前13 d；三葉期一般為5月2日，比歷年最遲日期提前14 d；七葉期一般為5月25日，比歷年最遲日期提前13 d；拔節(jié)期一般為6月18日，比歷年最遲日期提前14 d；抽雄平均日期為7月15日，比歷年最遲日期提前9 d；乳熟日期一般為8月16日，比歷年最遲日期提前10 d；成熟日期一般為9月16日，比歷年最遲日期提前12 d。表明，隨著氣候變暖趨勢的加劇，春季氣溫回暖快而早，秋季降溫推遲，玉米生長季熱量條件充沛，使得近年來玉米生育期提前。

由圖4可知，2000—2019年玉米全生育期日數(shù)呈減少趨勢，減少幅度為9.19 d/10 a；播種期到拔節(jié)期日數(shù)呈減少趨勢，減少幅度為9.63 d/10 a；拔節(jié)期到成熟期日數(shù)呈增加趨勢，增加幅度為0.44 d/10 a。其中：全生育期最長為178 d，出現(xiàn)在2004年；全生育期最短為144 d，出現(xiàn)在2018年。播種期到拔節(jié)期最長為86 d，分別出現(xiàn)在2004年、2008年。拔節(jié)期到成熟期最長為99 d，出現(xiàn)在2015年；最短為79 d，出現(xiàn)在2001年。

從當(dāng)?shù)貧夂蜓葑冓厔菘闯?，近年來玉米生育期結(jié)束后熱量條件仍有盈余，加上品種的更新，玉米成熟期也較往年明顯提前。拔節(jié)期至成熟期是玉米產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時段。綜合生育期時間和生育期日數(shù)來看，播種期到拔節(jié)期日數(shù)減少是由于氣候變暖形勢下，整體熱量條件充足，所以縮短了營養(yǎng)生長期；拔節(jié)期到成熟期日數(shù)增加可能是不同年份玉米品種、熟制的不同影響的。

2.3 產(chǎn)量變化趨勢

分析圖5可知，2000—2019年平羅縣玉米平均產(chǎn)量呈增加趨勢，增幅為1 010（kg/hm2）/10 a。其中：年產(chǎn)量最高為8 085 kg/hm2，出現(xiàn)在2018年；年產(chǎn)量最低為5 700 kg/hm2，出現(xiàn)在2000年。高產(chǎn)年與低產(chǎn)年產(chǎn)量相差最大達到2 385 kg/hm2。在較大空間尺度范圍內(nèi)，只有氣象條件的改變和病蟲害的發(fā)生能導(dǎo)致作物產(chǎn)量產(chǎn)生明顯的年際波動[7]。而對玉米作物影響最大的病蟲害，如玉米螟令玉米減產(chǎn)的最大幅度約為20%[8]，且在病蟲害低發(fā)年份對其產(chǎn)量影響不大。

2.4 產(chǎn)量與氣象要素、生育期天數(shù)相關(guān)性分析

利用Pearson相關(guān)性分析法對產(chǎn)量與平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、降水量、≥0 ℃積溫、全生育期天數(shù)的相關(guān)性進行分析得出，平均氣溫、平均最低氣溫、≥0 ℃積溫、播種期到收獲期天數(shù)與單產(chǎn)在0.01水平上顯著負(fù)相關(guān)，平均最高氣溫、降水量、≥10 ℃積溫、≥15 ℃積溫與單產(chǎn)不相關(guān)（表2）。

分析認(rèn)為，平均最高氣溫、降水量與單產(chǎn)不相關(guān)的主要原因在于沒有考慮相關(guān)值的時間分布，比如降水量在營養(yǎng)生長期和生殖生長期合理的時段出現(xiàn)，并且達到該時段的必需值；而平均最高氣溫不能反映高溫的極端值，同時影響玉米生長的高溫值出現(xiàn)在7月份抽雄開花期，所以產(chǎn)量的高低還是受其他因素的綜合影響，比如降水、高溫的時間分布、灌溉條件、施肥、病蟲害防治等[9]。另外，積溫來源于玉米全生育期的日平均氣溫累加，本研究未進行生育期分階段統(tǒng)計。因此，≥10 ℃積溫、≥15 ℃積溫與單產(chǎn)不相關(guān)。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

2000—2019年平羅縣玉米全生育期平均氣溫、平均最低氣溫呈現(xiàn)下降趨勢，下降幅度分別為0.37 ℃/10 a、0.97 ℃/10 a；平均最高氣溫呈上升趨勢，上升幅度為0.11 ℃/10 a；降水量呈上升趨勢，上升幅度為0.22 mm/10 a；穩(wěn)定通過0 ℃、10 ℃、15 ℃積溫均呈下降趨勢，下降幅度分別為187.2（℃·d）/10 a、101.6（℃·d）/10 a、99.4（℃·d）/10 a。各生育期平均日期均比歷年最遲日期提前了8～14 d不等；全生育期日數(shù)呈減少趨勢，減少幅度為9.19 d/10 a；播種期到拔節(jié)期日數(shù)呈減少趨勢，減少幅度為9.63 d/10 a；拔節(jié)期到成熟期日數(shù)呈增加趨勢，增加幅度為0.44 d/10 a；平羅縣玉米平均產(chǎn)量呈增加趨勢，增幅為1 010（kg/hm2）/10 a，高產(chǎn)年與低產(chǎn)年產(chǎn)量相差最大達到2 385 kg/hm2。

分析得出，平均氣溫、平均最低氣溫、≥0 ℃積溫、播種期到收獲期天數(shù)與單產(chǎn)在0.01水平上顯著負(fù)相關(guān)，平均最高氣溫、降水量、≥10 ℃積溫、≥15 ℃積溫與單產(chǎn)不相關(guān)。

3.2 討論

氣候變暖使作物生長發(fā)育的速度發(fā)生明顯變化。分析認(rèn)為，2000—2019年平均氣溫和平均最低氣溫與玉米產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)，說明平均氣溫和平均最低氣溫的升高對玉米增產(chǎn)不利，考慮玉米受熱量條件影響，近年來播種期也有所提前，玉米生育進程加快，營養(yǎng)生長期至生殖生長期延長，成熟收獲期由往年的9月底提前到9月上旬中后期。

降水量的變化對玉米的產(chǎn)量影響不明顯，得益于平羅縣得天獨厚的灌溉條件，在玉米需水關(guān)鍵期，均能得到適時灌溉，降水時段的不確定性和降水量未在數(shù)據(jù)分析過程中分離出來，所以對玉米生長及產(chǎn)量的影響未能表現(xiàn)出來。

在研究的過程中發(fā)現(xiàn)，20 a的資料序列相對較短，結(jié)合的氣象因子略顯單一。下一步應(yīng)綜合考慮日照、風(fēng)速、相對濕度、最高氣溫、日較差等氣象因子，以及玉米生育期內(nèi)敏感月份及時間尺度等因素影響，考慮分月或分生育期對各氣候要素與玉米產(chǎn)量的關(guān)系進行探討，深入研究長時間序列下的氣候變化對近年來玉米產(chǎn)量的影響，為合理利用氣候資源促進本地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展提供更翔實、全面的依據(jù)。

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