羅靖

[摘要]氣候變化對(duì)糧食作物產(chǎn)量的影響越來越受社會(huì)各界的關(guān)注，貴陽市地處西南交通要道，糧食供給在氣候變化的背景下可能面臨較大的挑戰(zhàn)。由此，文章在統(tǒng)計(jì)分析貴陽市氣候和糧食生產(chǎn)變化情況后，利用氣溫、降水量和糧食單產(chǎn)的數(shù)據(jù)對(duì)比分析了貴陽市糧食單產(chǎn)與氣候的相互關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，1998-2018年，貴陽市氣溫對(duì)糧食單產(chǎn)存在負(fù)影響，平均氣溫“低谷”與糧食單產(chǎn)“峰值”同時(shí)出現(xiàn)，降水量與糧食單產(chǎn)單位年增減趨勢相同，但仍不能忽視其對(duì)糧食生產(chǎn)的影響。

[關(guān)鍵詞]氣溫;糧食單產(chǎn);降水量

中圖分類號(hào)：S162.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20190705

全球氣候變化、自然災(zāi)害頻發(fā)，氣候問題已成為國際社會(huì)共同關(guān)注的話題。IPCC第五次報(bào)告關(guān)于“全球氣候變暖毋庸置疑，1880-2012年全球溫度升高0.85（0.65～1.06）℃”的陳述，把氣候變化的事實(shí)變得非常明確[1]。作為氣候變化反應(yīng)較為敏感的部門之一，農(nóng)業(yè)受其影響最直接和最脆弱，氣候變化導(dǎo)致的氣溫、降水量等自然因素變化將影響農(nóng)作物的物候，糧食生產(chǎn)將面對(duì)種種不定的氣候因素沖擊，造成糧食產(chǎn)量的波動(dòng)，導(dǎo)致范圍內(nèi)的“糧食安全”問題凸顯。因此，進(jìn)一步開展氣候變化對(duì)糧食生產(chǎn)的影響情況研究，對(duì)未來制定糧食生產(chǎn)戰(zhàn)略、保障糧食持續(xù)供給和維護(hù)地區(qū)穩(wěn)定都有重要的意義。

目前的研究主要是從社會(huì)經(jīng)濟(jì)和自然科學(xué)兩個(gè)角度去展開。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)角度研究中，Wheeler等[2]在研究全球氣候變化與糧食安全的影響中發(fā)現(xiàn)，非洲和南亞地區(qū)到2050年糧食作物受氣候變暖影響產(chǎn)量將降低8%左右。陳帥[3]利用日值氣象數(shù)據(jù)、小麥種植結(jié)構(gòu)和灌溉條件研究小麥生產(chǎn)力受氣候變化影響，發(fā)現(xiàn)小麥生產(chǎn)力受總體氣溫變化和地區(qū)降水分布不均的影響明確為負(fù)，除去人為與經(jīng)濟(jì)因素，氣候變化對(duì)黃淮海平原的小麥生產(chǎn)力影響每10年減產(chǎn)0.68%。周曙東等[4]通過構(gòu)建經(jīng)濟(jì)-氣候模型分析氣候變化對(duì)南方水稻產(chǎn)量影響，發(fā)現(xiàn)南方地區(qū)水稻產(chǎn)量受氣候變化負(fù)影響，地區(qū)間存在差異;降水對(duì)南方地區(qū)水稻產(chǎn)量也有區(qū)域異同，氣溫則會(huì)影響整個(gè)南方地區(qū)。崔靜等[5]運(yùn)用了經(jīng)典生產(chǎn)函數(shù)模型評(píng)價(jià)1975-2008年的氣候變化分別對(duì)水稻、小麥和玉米產(chǎn)量的影響情況。相比較而言，經(jīng)濟(jì)-氣候模型、生產(chǎn)函數(shù)模型得到了諸多學(xué)者廣泛應(yīng)用[6-8]。

自然科學(xué)研究的角度來看，Asseng等[9]通過研究小麥生長過程中，溫度、水分和CO2濃度等變化產(chǎn)生的影響，發(fā)現(xiàn)平均溫度升高1.7 ℃，小麥花期減少11天，造成小麥總產(chǎn)量下降。Chahramania等[10]利用尺度推移的方法研究小麥產(chǎn)量與氣候變化的關(guān)系表明，2030年氣候變暖使澳大利亞小麥產(chǎn)量增長了1%，比20世紀(jì)后20年平均水平提高了0.3%。Roy等[11]通過觀察水稻，實(shí)驗(yàn)中采用控制溫室環(huán)境和開頂箱方法，結(jié)果表明，短期內(nèi)作物在高CO2濃度下，其光合作用速率和CO2的同化效率增加。林而達(dá)等[12]在其控制實(shí)驗(yàn)中，利用溫室環(huán)境、開頂式測定箱和自由CO2施肥實(shí)驗(yàn)，觀測糧食作物的生長發(fā)育與光合作用等物種屬性和溫度、降水及CO2濃度的相互關(guān)系。田展等[13]通過對(duì)比分析1961-2010年中國農(nóng)業(yè)氣候資源變化表明，由于熱量、水分條件及小麥生長期變化，冬小麥的適宜地區(qū)在我國出現(xiàn)較明顯的南減北增態(tài)勢，雨養(yǎng)小麥總生產(chǎn)力減少5%，灌溉小麥總生產(chǎn)潛力變化不大。黃川容等[14]應(yīng)用WOFOST作物生長模型，結(jié)合黃淮海平原氣象數(shù)據(jù)、土壤理化數(shù)據(jù)和作物數(shù)據(jù)，估算了黃淮海平原冬小麥、夏玉米的光溫生產(chǎn)潛力與氣候生產(chǎn)潛力。謝立勇等[15]研究發(fā)現(xiàn)，作物適宜生長季受氣候變暖延長，種植界線改變，且氣候變化使未來糧食生產(chǎn)系統(tǒng)表現(xiàn)出較強(qiáng)的敏感性，如冬小麥的生育期日數(shù)隨溫度增高1 ℃而縮短17天左右。

貴州省是全國主要農(nóng)業(yè)省份中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需自然條件較差、基礎(chǔ)設(shè)施比較落后的，糧食產(chǎn)量本來不高，加上地處云貴山區(qū)，加大了貴州省糧食外進(jìn)成本。貴陽市地區(qū)黔中腹地，作為貴州省省會(huì)城市，市域內(nèi)多河流，水量較全省其他地區(qū)充沛;截至2017年，全市常住人口486.20萬人，占全省總?cè)丝诘?3.58%，且貴陽市作為全省經(jīng)濟(jì)、教育等主要活動(dòng)中心，流動(dòng)人口位列全省之最。“民以食為天”，貴陽市的基礎(chǔ)糧食供給保障具有重要的戰(zhàn)略意義，也是地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的持續(xù)動(dòng)力。

本文以實(shí)際地區(qū)氣候數(shù)據(jù)與糧食生產(chǎn)數(shù)據(jù)為研究基礎(chǔ)，通過分析當(dāng)?shù)丶Z食生產(chǎn)變化與氣候變化之間的關(guān)聯(lián)，試圖呈現(xiàn)地區(qū)糧食生產(chǎn)與氣候變化的真實(shí)反映。

1? 數(shù)據(jù)來源

本文使用的數(shù)據(jù)組成主要是1998-2018年貴陽市城市氣象數(shù)據(jù)和主要農(nóng)作物生產(chǎn)變化數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)資料來自1999-2017年《貴陽市統(tǒng)計(jì)年鑒》和《貴陽市年鑒》，2017-2018年貴陽市國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào);2005-2017年《中國環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》中“主要城市氣候情況”數(shù)據(jù);以及國家科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)—國家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)（http：//www.geodata.cn）。

2? 氣候變化與主要糧食作物產(chǎn)量的統(tǒng)計(jì)關(guān)系

氣溫、降水量等是評(píng)判一個(gè)地區(qū)氣候的重要因素，某個(gè)地區(qū)連續(xù)一個(gè)或多個(gè)區(qū)間內(nèi)溫度高低、降水量多少都直接關(guān)系到該地區(qū)的氣候特征。從全球范圍氣候特征看，根據(jù)已形成的氣候特點(diǎn)按溫度、降水等條件劃分不同氣候帶，不同氣候帶間除氣候差異外，物種也因此呈現(xiàn)分布差異;同一氣候帶間，物種分布還受地形地貌、海拔高度等影響;物種分布差異與人類活動(dòng)等導(dǎo)致不同大自然景觀和人文景觀的形成，也組成了紛繁復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。但由于人類活動(dòng)對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的破壞加劇，已經(jīng)打破適宜人類和作物生存的自然均衡，氣溫升高、降水量減少等對(duì)作物生育期產(chǎn)生不可逆的影響。未來，人類生產(chǎn)生存的糧食資料，正面臨著氣候變化而減質(zhì)減量，如何清楚把握糧食生產(chǎn)與氣候變化之間的相互關(guān)系，需要結(jié)合不同地區(qū)、不同時(shí)間跨度和不同糧食種植規(guī)模展開分析。

貴陽市是貴州省省會(huì)，位于貴州省中心，其不僅經(jīng)濟(jì)輻射面廣，各個(gè)領(lǐng)域的帶頭帶動(dòng)作用輻射能力也強(qiáng)。貴陽市位于我國西南山區(qū)，受亞熱帶季風(fēng)影響保障全市雨熱同期，適宜農(nóng)作物生長，加之貴陽市地處西南交通樞紐，是我國鏈接?xùn)|西部的重要戰(zhàn)略要地。因此，通過研究貴陽市近20年間的糧食生產(chǎn)與氣候變化的關(guān)系，對(duì)提供該地區(qū)基礎(chǔ)糧食供給和穩(wěn)定東西部交流都有一定作用。

2.1? 貴陽市氣候變化情況

近20年來，貴陽市常年平均氣溫呈現(xiàn)明顯增高趨勢，平均溫度上下幅度逐漸減小，這與貴陽市“生態(tài)文明”建設(shè)密不可分，生態(tài)環(huán)境改善減少了氣候波動(dòng)或異常的頻率。全市總降水量浮動(dòng)變化明顯，呈現(xiàn)略微上升趨勢。

2.1.1? 氣溫呈波動(dòng)上升趨勢

1998-2018年貴陽市平均氣溫見圖1。

據(jù)圖1可知，貴陽市近20年的氣溫分布特征較為明顯。大體來看，1998-1999年是上一個(gè)高溫峰值的峰尾，自2000年以后，全市常年平均溫度在14.6 ℃，各年平均氣溫基本低于15 ℃。但1998-2016年貴陽市平均最高氣溫（注：2017-2018年度該數(shù)據(jù)暫未更新）基本保持在19.0 ℃以上，多年平均值為19.3 ℃，增減變化趨勢也較不明顯;平均最低溫度徘徊在11.0～12.6 ℃，多年平均值為11.8 ℃，自2013年后，該項(xiàng)數(shù)據(jù)值穩(wěn)穩(wěn)定于12.0 ℃以上，同全市平均氣溫差距逐漸減小。

在剔除1998-1999年峰尾值后，對(duì)貴陽市常年平均氣溫做線性趨勢圖（見圖2）。

據(jù)圖2可知，貴陽市平均氣溫總體上升趨勢較為明顯，而如此明顯的氣溫特征勢必會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成影響，甚至?xí)绊懻麄€(gè)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)。在2011年左右，貴陽市平均氣溫基本超過近20年來的平均氣溫值。分時(shí)段來看，1998-2010年，平均氣溫波動(dòng)幅度較大，這一時(shí)期平均氣溫均值為14.79 ℃，但對(duì)其變動(dòng)趨勢做線性分析，得出其R2=0.19。2011-2018年平均氣溫線性變動(dòng)趨勢分析得R2=0.48，平均氣溫平均值為14.75℃。雖然兩個(gè)時(shí)間段平均氣溫均值差別不大，線性擬合不是最優(yōu)，貴陽市平均氣溫增高，但不可否認(rèn)的是后10年來，氣溫變化幅度開始降低。

據(jù)圖3可知，平均氣溫距平為正較多，得出近20年來單個(gè)年平均氣溫高于多年氣溫平均水平。從多年平均氣溫距平情況看，年份之間氣溫不明顯，而上升趨勢已總體體現(xiàn)。

2.1.2? 總降水量上升幅度小

1998-2018年貴陽市總降水量折線見圖4。

據(jù)圖4可知，降水量波動(dòng)幅度大，略微表現(xiàn)出降水量增加。2000年以前，貴陽市年降水總量較為充沛，總體卻出現(xiàn)下降趨勢。接下來的7年間，貴陽市的年降水量均保持在較低水平，平均降水量比20年來的平均降水量低106.55 mm。而后的11年中，年降水量波動(dòng)幅度變大，在2014年出現(xiàn)總降水量峰值，達(dá)1 561.90 mm，高出多年平均值444.10 mm。降水量變動(dòng)情況不確定，干旱、洪澇等自然災(zāi)害更加無法預(yù)測，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來的不利因素增加，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展也因此受影響。

據(jù)圖5可知，距平正負(fù)交替出現(xiàn)，各年間的波動(dòng)趨勢更加顯而易見，增減態(tài)勢明顯。從整體上看，貴陽市降水量在2012年后降水量增加趨勢漸顯，20年來統(tǒng)計(jì)結(jié)果也表明降水量呈現(xiàn)微增趨勢。

2.2? 貴陽市主要糧食作物生產(chǎn)變化情況

1998-2018年貴陽市糧食作物產(chǎn)量見圖6。

據(jù)圖6可知，1998-2018年，貴陽市主要糧食作物產(chǎn)量從61.10萬t減少到38.17萬t，共減少22.93萬t，減幅37.53%;貴陽市近20年主要糧食作物平均產(chǎn)量為52.92萬t，2009年出現(xiàn)最高值64.11萬t，此后總產(chǎn)量逐年下降，并在2011年低于歷年平均值后再無回升跡象。而從數(shù)據(jù)線性趨勢分析發(fā)現(xiàn)，貴陽市近20年來主要糧食作物產(chǎn)量呈現(xiàn)明顯下降趨勢，糧食作物單產(chǎn)也上下波動(dòng)，在2010年左右隨總產(chǎn)量波動(dòng)幅度最為明顯;但2013-2018年，糧食單產(chǎn)開始回升增加，也并未超過歷年單產(chǎn)最高值。

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果看歷年總產(chǎn)量呈現(xiàn)下降趨勢。其中，夏糧產(chǎn)量減少幅度較大，由1998年的11.89萬t減少到2018年3.67萬t，減少68.37%;秋糧產(chǎn)量變動(dòng)幅度雖不及夏糧，1998-2018年由49.50萬t減少到34.50萬t，產(chǎn)量減少11.00萬t，減幅30.31%。夏秋糧各單位年產(chǎn)量整體呈下降趨勢。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，1998-2018年主要糧食作物各年平均產(chǎn)量52.92萬t，以此為參考，將貴陽市近20年來主要糧食作物產(chǎn)量分階段看，發(fā)現(xiàn)1998-2010年每單位年主要糧食作物總產(chǎn)量基本都在平均以上;2011-2018年各年主要糧食作物產(chǎn)量皆未超過歷年平均值水平，糧食產(chǎn)量明顯減少。

2.3? 氣溫、降水量等與糧食生產(chǎn)的變動(dòng)關(guān)系

在統(tǒng)計(jì)分析貴陽市氣溫、降水量和主要糧食生產(chǎn)情況后，為理清該市糧食產(chǎn)量變動(dòng)與氣候變化之間的變動(dòng)關(guān)系，本部分將1998-2018年貴陽市主要糧食作物單產(chǎn)同氣溫、降水量等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。1998-2018年貴陽市糧食作物單產(chǎn)與氣候變動(dòng)關(guān)系見圖7。

據(jù)圖7可知，貴陽市糧食單產(chǎn)與氣溫、降水量等存在相互關(guān)系。

2.3.1? 平均氣溫變動(dòng)對(duì)糧食產(chǎn)量的影響

結(jié)合圖7平均氣溫變動(dòng)與糧食單產(chǎn)變動(dòng)情況看，平均氣溫波動(dòng)出現(xiàn)5次向下的峰谷，而糧食單產(chǎn)出現(xiàn)相反的5次峰值，同樣的是處于相同年份。這與已有學(xué)者的研究相吻合，即氣溫與糧食產(chǎn)量間的相關(guān)關(guān)系為負(fù)相關(guān)，氣溫升高會(huì)對(duì)給糧食生產(chǎn)帶來負(fù)面影響，導(dǎo)致總產(chǎn)量減少。究其主要原因，從糧食作物生物學(xué)特性解釋較為合理，因?yàn)闇囟壬?，糧食作物的生長發(fā)育會(huì)加快，原有的生育期由此大幅縮短，糧食作物實(shí)際分蘗減少，總的干物質(zhì)累計(jì)下降，導(dǎo)致最終成熟后的糧食作物產(chǎn)量降低。

這就意味著，1998-2018年中有5年因?yàn)闅鉁厣呤辜Z食作物單產(chǎn)下降，尤其是后10年出現(xiàn)頻率最高，占60.0%左右。而對(duì)貴陽市單位年糧食總產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，總產(chǎn)量下降趨勢較為明顯也是這十年。糧食作物單產(chǎn)降低，種植戶從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)獲得的報(bào)酬也隨之減少，從“理性經(jīng)濟(jì)人”角度解釋，收益率減少種植戶會(huì)自主選擇其他經(jīng)濟(jì)效益更高的產(chǎn)業(yè)，最終會(huì)讓貴陽市糧食總產(chǎn)量逐年遞減。農(nóng)業(yè)為第二、第三產(chǎn)業(yè)提供基礎(chǔ)的物質(zhì)資料，供需不平衡將打破已有的經(jīng)濟(jì)發(fā)展穩(wěn)態(tài)。

2.3.2? 降水量增減對(duì)糧食產(chǎn)量的影響

降水量對(duì)糧食生產(chǎn)的影響在兩個(gè)方面：（1）降水量不足，無法滿足糧食作物生長發(fā)育所需的水分，導(dǎo)致植株生長矮小甚至無法抽穗，同樣會(huì)抑制作物光合作用，不利于有機(jī)物蓄積等;（2）降水量過多給糧食產(chǎn)量帶來負(fù)影響，原因在于水量過多會(huì)阻礙水稻等糧食作物生長發(fā)育，灌溉水位過高，使作物根莖長時(shí)間浸水，造成植物供氧不足，抑制糧食作物分蘗，這也會(huì)對(duì)糧食產(chǎn)量產(chǎn)生直接影響。

從貴陽市1998-2018年單位年降水總量與糧食作物單產(chǎn)對(duì)比分析結(jié)果看出，貴陽市糧食作物單產(chǎn)與降水量單位年變動(dòng)規(guī)律相同。這并不意味著降水量對(duì)貴陽市糧食生產(chǎn)不會(huì)產(chǎn)生影響，更進(jìn)一步說明水量供給對(duì)糧食生產(chǎn)的重要性。結(jié)合貴陽市農(nóng)業(yè)發(fā)展歷程，該市地處山區(qū)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需的自然條件惡劣，為克服自然條件不足，貴陽市常年開展基本農(nóng)田和水利設(shè)施建設(shè)等多項(xiàng)工作。如2017年貴陽市共完成1 366.66萬hm2高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，并制定下發(fā)《關(guān)于貴陽市部分土地出讓金用于高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的管理規(guī)定》;2003全面完成花溪水庫擴(kuò)建、小關(guān)水庫改建和息烽魚簡河水利啟動(dòng)等農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作，增強(qiáng)了全區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)低于自然風(fēng)險(xiǎn)的能力（資料來源于2018年、2004年《貴陽年鑒》）。

3? 結(jié)? 論

本文通過貴陽市氣象數(shù)據(jù)和糧食生產(chǎn)數(shù)據(jù)，分析了1998-2018年該市氣候變化與糧食生產(chǎn)的影響。首先對(duì)貴陽市氣溫、降水量和糧食生產(chǎn)變化情況進(jìn)行分析，然后選取了平均溫度、降水量與糧食作物單產(chǎn)的數(shù)據(jù)，通過對(duì)比分析證明氣候變化對(duì)糧食生產(chǎn)確有影響，以此得出以下結(jié)論。

（1）1998-2018年，貴陽市年平均氣溫波動(dòng)明顯，總體呈現(xiàn)上升趨勢;歷年降水量增減變動(dòng)幅度大，線性分析后表現(xiàn)出略微上升態(tài)勢。從平均氣溫與降水量距平分析發(fā)現(xiàn)，1998-2018年前10年氣溫、降水量年際變動(dòng)特征突出，后10年雖有波動(dòng)但較為平緩，說明進(jìn)入21世紀(jì)貴陽市踐行“生態(tài)文明”建設(shè)效果漸顯。

（2）從糧食生產(chǎn)情況數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，貴陽市糧食單位年總產(chǎn)量下降和單產(chǎn)面積呈下降趨勢。貴陽市是貴州省經(jīng)濟(jì)文化中心，基礎(chǔ)糧食供給任務(wù)繁重，而糧食產(chǎn)量豐欠不均為地方發(fā)展埋下隱患。

（3）結(jié)合氣候數(shù)據(jù)與糧食生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析看出，氣溫對(duì)貴陽市糧食生產(chǎn)產(chǎn)生負(fù)影響，降水量雖然體現(xiàn)出的影響較不明顯，但是同樣不容忽視。氣候變化主要影響糧食作物單產(chǎn)，導(dǎo)致種植戶繼續(xù)從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)積極性降低，本來糧食總產(chǎn)量就不足，而氣候變化又加劇了糧食產(chǎn)量提高的威脅。

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