1971—2011年海南气候变化特点及其对农业的影响

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  摘 要:通过1971—2011年气象资料统计分析,探讨儋州近40年气候变化。结果表明:在研究周期内气温呈现波动略微升高的趋势;降水量年际变化较大,总体呈现略微减少趋势,特别是近10年,降水量减少尤为明显。在此基础上,以儋州为例分析气候变化对海南热带农业的影响,提出在全球气候变化背景下,保障热带高效农业安全生产的对策与建议。
  关键词:儋州市;气候变化; 农业
  中图分类号:P467 文献标识码:A DOI编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2013.02.013
  Climate Change and Impacts on Agricultural Production in Hainan from 1971 to 2011——A Case of Danzhou
  HAN Qi1, ZHAO Cong-ju1, HUANG Qiu-ru2
  (1. School of Geography and Tourism, Hainan Normal University, Haikou, Hainan 571158, China; 2. Hainan Meteorological Service, Haikou, Hainan 570203,China)
  Abstract: Studied the climate change in Hainan through the meteorological data of Danzhou from 1971 to 2011. The results showed that: during the study period temperature fluctuated and increased slightly. The inter-annual variation of precipitation was larger, and the precipitation slightly decreased, especially in recent 10 years, the decrease of precipitation was obvious. After that, taking Danzhou as an example, analyzed the influence of climate change on tropical agriculture, and put forward countermeasures and suggestions how to develop tropical and efficient agriculture under the background of global climate change.
  Key words: Danzhou;climate change;agricultural
  气候变化对各个行业部门均有不同程度的影响,尤以农业部门最敏感和脆弱。气候变暖、变干或变湿导致农业生态环境改变,引起农业结构和生产布局变化,进而增加农业生产的不稳定性,产量波动随之增大,甚至会威胁到国家粮食生产安全[1]。20世纪80年代以来,气候变化逐渐成为全球关注的热点问题。《气候变化国家评估报告》中指出,气候变化将对我国的农业生产产生重大影响,如果不采取任何措施,到21世纪后半期,我国小麦、水稻和玉米的产量最多可下降37%[2]。学者林学椿等[3]研究近40年我国气候趋势指出,我国年平均气温以每10年0.04 ℃的倾向率上升,年降水量以每10年-12.66 mm的速度减少。陶忠良[4]分析海南岛20世纪80年代的气候变化及其对农业生产影响,发现气温、降水、雨日、干燥度、最低气温、低温日数等变化均对热带作物生产产生影响:一方面气温升高,热量增加,提高了作物的产量,也扩大了适宜播种的面积;另一方面:随着气候变暖,登陆的热带气旋数目增多,风害成为热带作物主要的农业气象灾害;台风雨增多,降水更加集中,而气温上升幅度较大,蒸发散增加,干、湿季更加明显,旱害进一步加重。
  海南岛处于海陆相互作用、生态环境比较脆弱地带,对气候变化抵抗力以及受损生态恢复力都较弱。儋州为海南面积最大的县级市,其农业生产是海南农业发展缩影。本研究以海南省儋州为例,通过分析1971—2011年气温和降水量数据,探讨近40年来儋州气候变化特点及其对农业生产影响,进而提出以儋州为代表的海南热带高效现代农业,应对气候变化的发展对策和建议。
  1 资料来源和方法
  1.1 资料来源
  儋州市位于海南省西北部,地属热带季风气候,日照充足,雨量充沛,具有大陆性热带岛屿气候特征。多年平均温度23.1 ℃,多年平均降雨量为1 486 mm。其中5—10月为雨季,降雨量占全年的83.4%;11月—次年4月为旱季,占年雨量的16%。雨量分布趋势是由东南向西北逐渐递减。多年平均蒸发量1 200~2 400 mm。
  本研究所用的气象数据主要源于海南省儋州市气象观测站,在1971—2011年的历史逐月气温和降水量等气象资料。研究过程中采用每10 年为一个基准研究周期,其中1971—1980为70年代气候变化研究周期,1981—1990为80年代,1991—2000为90年代,2001—2011为21世纪初,共计4个研究周期。在季节上,以3—5月的平均气温和降水量总和代表春季气温和降水量,6—8月代表夏季,9—11月代表秋季,12月到翌年2月代表冬季。农业资料主要源于海南省及儋州市统计年鉴。
  1.2 研究方法
  本文的研究方法主要采用距平分析法和最小二乘法。
  1.2.1 距平分析法 采用1971—2011年间的年平均气温和年降水量作为长期平均值,通过这一时间段内各年份与平均值的正距平和负距平来反映某个时间段的真实水平。同时运用正负距平百分率来表示显示不同年代气温和降水量变化幅度。   1.2.2 线性趋势分析 运用Excel统计分析软件对儋州1971—2011年气温和降水量变化特点进行线性分析,以显示某一个时间段某个气象要素的变化趋势。通过绘制历年平均气温、多年四季平均气温、气温变化趋势线和年降水量、多年四季平均降水量、降水变化趋势曲线,分析以气温和降水为代表的气候变化趋势,揭示40年来海南省儋州市气温和降水变化特点。
  2 结果与分析
  2.1 气温变化趋势
  2.1.1 历年气温变化趋势 通过对气象数据的分析研究发现,儋州市近40年间年平均气温为23.72 ℃,气温总体变化呈现波动式略微上升的趋势(图1)。20世纪70年代、80年代气温增温幅度相对平缓,平均气温较低,平均距平为-0.48 ℃和-0.23 ℃。进入20世纪90年代,气温升温幅度增加,平均距平为0.16 ℃。21世纪初表现为正常偏高,平均距平为0.55 ℃。统计显示,近40年儋州市的升温平均达每10年0.34 ℃,高于我国50年来平均升温每10年0.22 ℃的水平[5],表明儋州市气温增加趋势更为明显。
  2.1.2 四季气温变化趋势 从季节上来看,儋州四季温差变化不大,近40 年春季年平均气温24.8 ℃;夏季最高,为27.8 ℃;秋季24.0 ℃;冬季气温最低,为18.4 ℃。秋季年平均气温上升最为明显,高达每10年上升0.53 ℃;夏季和冬季增温幅度同年度增温幅度,为每10年0.34 ℃和0.28 ℃;春季最为不明显,为每10年0.13 ℃(图2)。20世纪80年代和21世纪初秋季的年度增温高达 每10年0.7 ℃。
  2.2 降水量变化趋势分析
  2.2.1 历年降水量变化趋势 儋州市研究周期内多年平均1 765.966 mm,降水量年际变化明显,波动较大,总体呈现略微下降趋势(图3)。通过对各个年代变化趋势比较分析发现,20世纪90年代降水量最多,10年距平值达到124.7 mm,降水量波动较明显;70、80年代为多雨期,10年距平值67.2 mm和61.3 mm;21世纪降雨量明显减少,其中多年份降雨量低于40年平均值,10年距平值为-202.5 mm,特别是2010年,仅为878.5 mm,为近40年内最低值。
  2.2.2 四季降水量变化趋势 儋州四季年降水量总体与年度变化相似,但冬季无明显变化。儋州有明显的雨季和旱季,其中冬季和春季多为旱季,多年平均降水量分别为330.87 mm和72.06 mm。夏季和秋季为雨季,降水量明显增多,多年平均降水量分别为750.32 mm和619.39 mm。从年际变化趋势来看,夏季和秋季的降雨量减少最为明显,高达每10年减少68.11 mm和每10年减少46.76 mm,而春季和冬季的变化比较不明显。
  2.3 极端天气
  雨季降水集中、强度大,影响降水利用效率;旱季降水少,容易形成季节性干旱,甚至发生严重的旱灾;海南是我国灾害天气较为频繁出现的地区。海南旱灾平均1.3年发生1次,中西部一些市县几乎年年发生旱灾[6]。近40年间,影响海南省最严重,波及范围最广泛,持续时间最长的干旱发生在1976年11月—1978年4月的连年干旱,连续干旱时间长达一年半,期间降水量普遍减少六成,南渡江、万泉河、昌化江出现历史最低水位。1997年6—9月,儋州市出现夏季早旱,给农业生产和人民生活带来重大影响。儋州2010年平均气温高达25.1 ℃,高出近40年平均气温1.22 ℃,其中6月份和7月份高达30.3 ℃和29.9 ℃;当年的降水量为1971—2011年最低值,全年降水量仅为878.5 mm,气温较高的6月和7月降水量仅为92.3 mm和41.3 mm。暴雨发生几率高,强度强,主要集中在4—10月。如1999年11月上旬,受冷空气和南海热带云团的影响,海南省出现长时间大范围的降水天气,儋州市从11月4日20时—13日20时累计降水量达391.7 mm,仅11月6日一日降水量高达251.3 mm,5—7日当地发生洪涝灾害[7]。
  3 小结与讨论
  近40年儋州市的升温平均每10年达0.34 ℃,高于我国50年来平均每10年升温0.22 ℃的水平,表明儋州市气温增加趋势更为明显。其中秋季年平均气温上升最为明显,每10年升温高达0.53 ℃;夏季和冬季增温幅度同年度增温幅度,春季最为不明显。降雨量总体呈现略微下降趋势,21世纪以来降雨量明显减少,其中多年份降雨量低于40年平均值。从年际变化趋势来看,夏季和秋季的降雨量减少最为明显。极端性天气灾害对当季减产或绝收的短期效应非常突出,长短期气候变化因子间相互作用与交错叠加,带来的不利效应会严重放大。气候变化对农业的影响更加深远,为此应结合当地农业特点,剖析气候变化对农业发展的影响。
  3.1 对农业生产布局和结构变动与调整的影响
  气候变化会引起热带农业生产布局和结构变动与调整,进而导致热带作物种类、品种的布局和比例的变化。目前,热带作物在海南省的布局主要是依据气候条件与水资源条件进行区划的。随着气候的变化,热带作物的布局和结构将面临一个大的调整。近年来,儋州市大农业格局正在逐步优化调整,种植业和林业产值有所下降,渔业和畜牧业产值有所上升。而种植业中,粮食作物播种面积大幅度下降,蔬菜瓜果、经济作物播种面积有所上升,橡胶面积有所增加,糖蔗、水果面积波动较大。
  3.2 气温增高、降水减少和社会发展,加剧水资源紧张态势
  21世纪以来,10年距平值为-202.5 mm,降雨量明显减少。气温增加趋势更为明显,致使水资源量减少;另一方面,儋州农业用地面积不断增加,1997年农业用地17.49万hm2,2011年增加到24.91万hm2,尤其是瓜果、蔬菜、花卉等特色农业比例不断增加,农业用水需求快速增加;再加上社会经济发展,行业耗水增加,局部水污染问题未能有效管控,使水资源供求矛盾更加突出。水资源不足已经成为儋州农业以及社会发展的主要制约之一。   3.3 气候变暖导致病虫害加重,其中高温干旱位列影响因素的首位
  随着气候变暖,作物生长季延长,病虫害的生长季节也延长,害虫繁殖代数增加,而冬季气温偏高也有利于病虫越冬,因此各种病虫害出现的范围扩大,加剧了流行和危害[9]。
  3.4 极端天气对农业影响进一步加剧
  在全球气候变化背景下,异常气候出现的概率大大增加,而这些极端天气事件将对农业的生产和可持续发展产生重要影响。例如:橡胶的生长需要高温、多雨、沃土、静风的生态环境,近年来,海南气候变化呈现增温,变干的趋势,登陆的热带气旋增多,橡胶风害进一步加重。2008年初,一场50年一遇的持续低温阴雨天气以及2005年9月26日“达维”台风均给海南橡胶的生产造成了严重灾害性影响[10]。
  4 对策与建议
  4.1 合理谋划、科学规划,推进热带高效农业建设
  海南光照、热力资源充足,但季节性缺水、工程性缺水并存。加强气象数据监测与气候变化研究,科学评价海南农业发展利弊,并提出应对措施。大力发展沿海防护林和田间防风林、选育抗旱抗风抗病虫害新品种,研究高温热害、干旱等危害热作生产天气、气候出现规律和形成机制,提出适应和防御的途径与措施,为热带现代高效农业发展提供科学依据和技术支撑。
  4.2 建立完善灾害气象预测体制及防灾减灾预警体系
  极端气象对海南热带农业的影响较大,加强长期天气预报和极端气候事件的预报工作,提高准确率,建立、健全防灾减灾的灾害预警系统,设立专门的风险管理部门,并及时向相关部门提供决策气象服务,是热带农业发展过程中急需不断完善的工作。
  4.3 调整作物结构和种植制度,优化农业生产布局
  应针对未来气候变化对作物造成的可能影响,适时调整作物品种、优化种植结构;大力发展生物技术,加强抗旱、抗高温等抗逆品种的培育与筛选。研究作物生长发育、产量和气象因素的关系,提出适应气候变化的农业种植制度。调整和优化作物布局,形成农业生产对气候变化趋利避害之农业布局。
  4.4 加强农田水利建设,大力发展设施农业
  海南降水集中,旱涝灾害频发。修建水库与跨流域调水是调节水资源时空分配不均,减少灾害损失的重要手段。随着农业用水成本提高,现代农业必然向节水农业、精准农业方向发展。加强农业农村基础设施建设,兴修水利设施,引进先进农业生产技术,提高农业管理水平,大力发展设施农业,实现农业稳产高产与社会持续发展。
  参考文献:
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