气候变化对小油菜生长发育及产量的影响

维普资讯 http://www.cqvip.com 第３６卷第２期　２００８年４月　气　象科技　Ｖｏ１．３６，Ｎｏ．２　Ａｐｒ．２００８　ＭＥＴＥ（）Ｒ０Ｌ０ＧＩＣＡＩ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬ０ＧＹ　气候变化对小油菜生长发育及产量的影响　朱宝文　许存平。　宋理明。　（１南京信息Ｔ程大学，南京２１００４４；２青海省刚察县气象局，刚察８１　２３００；３青海省海北州气象局，西海８１０２００）　摘要　以青海省门源县为例，分析小油菜生育期气候变化规律。观测资料表明，小油菜生育期气温升高，气候变　暖，４～８月降水量以每１Ｏ年１．６４～２０，７０　ｍｍ的幅度下降，９月降水以每１０年２Ｏ．１６　ｍｍ的幅度增加；气候变暖　使小油菜播种期提前，成熟期推迟，生育期延长，为提高气候资源利用率和单位面积产量提供了保证；增温对各发　育阶段的影响差异明显，除出苗至现蕾间发育进程加快外，其余各发育期生长发育出现迟缓变化；气候产量主要受　４、６月和年平均气温及６月降水的影响。　关键词　气候变化　小油荣　生长发育　气候产量　引言　１　研究地区与研究方法　近年来，在自然和人类活动双重因素的作用下，　门源县位于青海省东北部、祁连山东段，地理位　置介于东经１００。５５　２８　～１０２。４１　２６　、北纬３７。０３　１１　～气溶胶含量和温室气体浓度的急剧增加，加剧了气　候变化，全球性的气候变化研究已经成为国际科学　界关注的热点。研究表明，过去１００多年里，全球平　均气温升高０．６～０．８℃＿］］。我国气候变化表现为　非均衡性，季节和地域差异较大，植被对气候变化的　３７。５９　２８　之问。土地总面积６．９×１０　ｈｍ　，耕地　面积３．８６×１０　ｈｍ　。年降水量５２２．８　ｍｍ，年平均　气温０．９℃，年蒸发量１１０２．０　ｍｍ，年日照时数　２５５４．３　ｈ，属高原性气候。　文中小油菜发育期与产量基本资料为１９８６～　２００５年门源农业气象观测站的白菜型春性小油菜　观测资料，所有小油菜发育期与产量资料均根据中　响应也存在季节和地域差异ｌ＿２ｊ。目前，科技＿丁作者　在气候变化引起种植界限移动、种植制度的变化、病　虫害和自然灾害的增加、未来气候变化对农业生产　的影响等方面作了大量的研究ｌ３　］，但气候变化对　国气象局《农业气象观测规范》要求进行观测，保证　了观测方法的一致性，观测地段为旱作塬地，施用肥　料等田问管理措施与当地大田基本保持一致，小油　特定区域、特定作物影响的研究分析较少。　门源县是青海省油料生产基地，以种植白菜型　春性小油菜（简称小油菜）为主，种植面积１．８７×　１０　ｈｍ　，占全县耕地面积的４８．４　。因此，小油菜　作为主要粮油作物在该地农村经济、农业生产、农民　增收和人民生活方面具有重要影响。尽管门源县气　温低，降水季节变率大，但由于霜冻、冰雹、干旱等气　象灾害多而频繁，因此，在全球气候变暖的背景下研　菜品种、观测地段与气象观测场２０年内保持稳定，　所用气候资料为距观测地段１．５　ｋｍ处门源国家基　本气象站平行气候观测资料。　对小油菜生长季逐月气温、降水、蒸发、日照资　料和小油菜发育期及发育期间隔，利用线性回归方　程模拟得其倾向率（表１）。对小油菜产量采用二阶　多项式分析法分离出趋势产量（Ｙ　）和气候产量　（ｙ　），并计算相对气候产量（ｙ　／Ｙ　×１ｏ０　）。　究气候变化对小油菜生长发育及产量的影响特征，　对于改进小油菜种植制度、科学调整粮油生产布局、　充分利用气候资源、增强粮食安全和提高经济效益　具有重要意义。　作者简介；朱宝文，男，ｉ９７６年生，在凑硕士，Ｔ＿ｅｌ师，主要从事农业气象业务和科研工作，Ｅｍａｉｌ：ｍｓｚｚｂｗ＠１６３．ｃｏｍ　收稿日期：２００７年１月５日；定稿日期：２００７年７月１２日　维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期　朱宝文等：气候变化对小油菜生长发育及产量的影响　２Ｏ７　表１　门源小油菜生长期各月气象要素　变化气候倾向率　月蒸发量下降，其幅度为每１０年０．７８～３．０４　ｍｍ。　２．４　日照　日照在油菜生长季内均呈增加趋势（见表１），　增幅为每１０年４．１２～２２．７２　ｈ。特别是在油菜角果　发育阶段，充足的日照对其生长发育、产量形成和品　质具有有利影响。　３气候变化对小油菜生长发育和气候产量的影响　２气候变化背景分析　２．１　气温　计算小油菜发育期日序、发育期问隔日数、千粒　重、大于等于０℃积温及全生育天数随年代变化的　倾向率。倾向率为正，表明发育期推后、间隔日数增　加、千粒重增大、生育期延长、积温增加；反之则表明　发育期提前、间隔日数减少、千粒重减小、生育期缩　短，积温减少。　由表１可知，门源县１９８６～２００５年小油菜生长　季各月气温气候倾向率均大于零，表明气温呈上升　趋势，气候逐年变暖。但各月气温增幅不同，其中５　月增幅最小，为每１０年０．２６℃；其次是６、７月，增　幅为每１０年０．５５～０．６０℃；增幅最大为８、９月，为　每１０年０．７９～０．８９℃。　２．２　降水　３．１　对小油菜生长发育的影响　由表２可知，门源县小油菜从播种期至开花期　提前，开花期至成熟的生殖生长阶段推迟。播种提　前每１Ｏ年２．４　ｄ，出苗提前每１０年７．８　ｄ，现蕾提前　每１Ｏ年３．２　ｄ，抽苔提前每１０年０．３　ｄ，开花提前每　１０年２．６　ｄ，绿熟推迟每１０年４．５　ｄ，成熟推迟每１０　年２．５　ｄ。表明气候变暖对半干旱地区白菜型春性　从油菜生长期内降水量变化气候倾向率（见表　１）可以看出，近２０年来，除９月降水量呈增加趋势　外，５～８月均呈下降态势，其中６～７月下降幅度较　大，为每１０年１８．８６～２０．７０　ｍｍ，５月和８月下降　幅度较小，为每１０年１．６４～２．４８　ｍｍ。分析油菜　小油菜营养生长有促进作用，对生殖生长有阻滞作　用，这一结论与王位泰等　人研究结果是一致的。　门源县小油菜各发育期适宜温度分别为苗期７～８　℃、蕾苔期１０～１２℃、开花期１４～１８℃、角果成熟　期９．５～１０．５℃Ｅ９；。由于气候变暖，出苗至开花阶　段的温度在小油菜生长的适宜环境温度条件上限之　抽苔期的６月下旬降水变化与油菜生长的关系可　知，油菜抽苔期降水量增大，对油菜有效角果数的形　成极为有利。因此，近年来油菜主要生长季降水供　给量逐年渐少，干旱威胁着油菜的生长、发育和产量　形成。　２．３　蒸发　下，增温将促进这一阶段生长进程；但在生殖生长的　开花至绿熟、成熟阶段，随着气温的日益升高尤其是　高温日数的增加使得温度条件接近小油菜发育适宜　的环境温度上限，对开花至绿熟期产生迟滞作用，而　门源小油菜生长期各月蒸发量变化（见表１）有　正有负，在油菜主要生长季节（６～８月）蒸发量逐年　增大，其幅度为每１Ｏ年３．１］～７．９８　ｍｍ；５月和９　对绿熟至成熟阶段有逼熟负作用发生。　表２　门源小油菜发育期及其倾向率　从表３可以看出，门源小油菜发育期之间的间隔　日数变化是明显的，从播种至出苗延长每１０年１．６５　ｄ，　出苗至现蕾缩短每１０年２．６３　ｄ，现蕾至抽苔延长每ｌＯ　年２．９９　ｄ，抽苔至开花延长每ｌ０年２．２２　ｄ，开花至成熟　延长每１０年１．０２　ｄ。表明随着气候变暖，除出苗至现　蕾问发育进程加快外，其余各发育期间生长发育出现　迟缓变化。１９８６￣１９９５年小油菜全生育期为１０８．１　ｄ，　１９９６４２００５年为１１２．４　ｄ，全生育期每ｌｏ年延长４．３　ｄ。　维普资讯 http://www.cqvip.com

２０８　气　象　科　技　第３６卷　春季气温逐年升高，使门源小油菜播种、出苗期　受低温胁迫可能性减小，播种、出苗期相应提前，但　春季降水量有减少趋势，使得播种至出苗期间隔日　大与最小值之差是１２３．９　。这主要是由于９０年　代中期后，灾害性天气和极端天气气候事件增多，特　别是干旱和冰雹的影响较大ｌ＿１　。如１９９９～２００３年　数增加。现蕾后各发育期间隔日数由于气温升高、　降水减少而增加，最终导致生育天数延长，同时开花　至成熟期间隔延长使油菜千粒重增加，增加幅度为　每１０年０．２０　ｇ。　３。２对小油菜气候产量的影响　５年内，门源小油菜连续受干旱、冰雹灾害的侵袭，　使气候产量持续处于负值，尤其是２００２年，在小油　菜生长季同时遭受干旱和冰雹袭击，使门源小油菜　气候产量出现近２０多年来的最低值。这说明，９０　利用二阶多项式将产量分解成趋势产量和气候　产量，为避免气候产量的时间趋势性，便于不同年份　之间产量值比较，采用无纲量的相对气候产量分析　气候变化对小油菜产量的影响。相对气候产量如图　１所示。用方差分析法ｌ＿１叼计算相对气候产量的变　化，发现产量的变化有明显的６年和８年周期，其中　以６年周期最为明显。　年代以来，小油菜产量受气候条件的影响增大，若遇　风调雨顺的好年景，产量会很高；若小油菜生育期遇　干旱、冰雹灾害，其产量会受很大的影响。　小油菜相对气候产量与生长期内各月降水量、　平均气温、日照时数的相关系数见表４。由表４可　以看出，相对气候产量与４、５、６月平均气温呈正相　关，与７、８、９月平均气温呈负相关，其中相对气候产　量与４、６月平均气温间相关系数通过ａ一０．０５检　验，年平均气温与相对气候产量间相关系数通过ａ　董　删　＼＿一　．　／、　—　：０．０１检验。相对气候产量与６、７、８月降水量呈正　韶　霹　：一　＼　／ｈ＼　相关，与其余各月降水量呈负相关，其中与６月降水　量相关系数通过ａ：０．０５检验。相对气候产量与　８、９月日照时数呈负相关，与其余各月日照时数呈　正相关。由此可得，门源小油菜气候产量主要受４、　６月及年平均气温和６月降水的影响。在气候变暖　图１　门源小油菜相对气候产量变化曲线　趋势下，气温呈波动性上升，而６月降水量每１０年　减少２０．７０　ｍｍ，因此６月水热配合状况对小油菜　气候产量的形成影响较大，是造成近年来门源县气　候产量年际间波动大的主要原因之一。　气候对产量的影响在１９９７年以前较小，均在±　４Ｏ　之间。相对气候产量的最大值出现在１９９８年，　为７１．１　９／６，最小值出现在２００２年，为一５２．８　，最　表４　门源小油菜气候产量与气象要素相关系数　４月　５月　６月　７月８月　９月　５～８月　５～９月　全年　平均气温　降水　日照时数　ｏ．５０８　一ｏ．１２５　ｏ．１４７　ｏ．２３２　一ｏ．０６２　ｏ．２６３　注：　和～分别表示通过信度ａ—ｏ．０５和ａ—ｏ．Ｏｌ的显著性检验。　４结论与讨论　８月降水量以每１０年１．６４～２０．７０　ｍｍ的幅度下　降，９月降水量以每１０年２０．１６　ｍｍ的幅度增加，　（１）ｆ－ｊ源小油菜生育期气温升高，气候变暖；４～　干旱发生几率增大，干旱和冰雹是影响产量形成的　维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期　朱宝文等：气候变化对小油菜生长发育及产量的影响　２Ｏ９　主要因子。　Ｃｈａｎｇｅ．Ｃｌｉｍａｔｅ　Ｃｈａｎｇｅ　２００３：Ｓｕｍｍａｒｙ　ｆｏｒ　Ｐｏｌｉｃｙｍａｋｅｒｓ　（２）在气候变化背景下，小油菜播种到开花期均　提前，其中以出苗期提前最明显。绿熟、成熟期推　迟。其原因主要是气候变暖后环境温度与小油菜各　发育期所需的适宜环境温度匹配有关。　（３）从生育期间隔天数变化来看，小油菜从出苗　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｓｕｍｍａｒｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｗｏｒｋｉｎｇ　Ｇｒｏｕｐ　１　Ｒｅｐｅｒｔ［Ｒ］．　２００３：２６．　ｒ－２３张谋草，赵满来，张红妮，等．气候变化对陇东塬区冬小麦生长　发育及产量的影响［Ｊ］．干旱地区农业研究，２００５，２３（５）：２３２—　２３５．　［３］秦大河，王馥棠，赵宗兹，等．气候变化对农业生产的影响［Ｍ］．　北京：气象出版社，２００３：１３—５８．　到现蕾期生育期持续天数减少，其余各生育期持续　天数增加，全生育期天数以每１Ｏ年４．３　ｄ速度增　加。　［４３时兴合，李林，汪青春，等．环青海湖地区气候变化及其对湖泊　水位的影响［Ｊ］．气象科技，２００５，３３（１）：５８—６２．　ｒ－ｓ］宋艳玲，张强，董文杰．气候变化对地区棉花生产的影响　［Ｊ］．中国农业气象，２００４，２５（３）：１５—２０．　（４）气候产量的高低主要受４、６月及年平均气温　［６］伏洋，张国胜，颜亮东．气候变化对青海省种植业的影响及适应　对策［Ｊ］．中国农业气象，２００４，２５（３）：ｕ一１４．　和６月降水的影响。４月气温主要影响小油菜播种　期早晚，气温高播种期提前，反之播种期推迟，而在油　菜产量构成因素中，单株有效角果数和每角粒数随播　种期推迟而减少，６月正值小油菜出苗至现蕾阶段，　单株有效角果数与现蕾期前４Ｏ天（５～６月）降水和积　温成正相关，从而影响小油菜产量高低。　参考文献　口］　Ｗｏｒｋｉｎｇ　Ｇｒｏｕｐ　１　ｏｆ　Ｉｎｔｅｒｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔａｌ　Ｐａｎｅｌ　ｏｎ　Ｃｌｉｍａｔｅ　［７］　郑昌玲，王春乙．臭氧对作物影响的模型研究概述［Ｊ］．气象科　技，２００４，３２（３）：１４３—１４８．　［８］王位泰，张天锋，黄斌，等．甘肃陇东黄土高原冬小麦对气候变　暖的响应［Ｊ］．生态学杂志，２００６，２５（７）：７７４—７７８．　［９］程新．小油菜栽培与气象条件的关系［Ｊ］．中国油料作物学报，　１９８２，（２）：２５～２７．　［１０］魏淑秋．农业气象统计ｒ－Ｍ］．福州：福建科学技术出版社，１９８５：　１８７—１９４．　［ｕ］张国庆，刘蓓．青海省冰雹灾害分布特征［Ｊ］．气象科技，２００４，　３２（３）：５５８—５６２．　Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｃｌｉｍａｔｉｃ　Ｃｈａｎｇｅ　ｏｎ　Ｇｒｏｗｔｈ　ａｎｄ　Ｏｕｔｐｕｔ　ｏｆ　Ｓｐｒｉｎｇ　Ｒａｐｅ　Ｚｈｕ　Ｂａｏｗｅｎ　－。Ｘｕ　Ｃｕｎｐｉｎｇ。　Ｓｏｎｇ　Ｌｉｍｉｎｇ。　（１　Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００４４；２　Ｇａｎｇｃｈａ　Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｂｕｒｅａｕ　Ｑｉｎｇｈａｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｇａｎｃｈａ　８１　２３００；３　Ｈａｉｂｅｉ　Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｑｉｎｇｈａｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｘｉｈａｉ　８１０２００）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ　ｏｆ　ｃｌｉｍａｔｅ　ｃｈａｎｇｅ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｇｒｏｗｉｎｇ　ｐｅｒｉｏｄ　ｏｆ　ｓｐｒｉｎｇ　ｒａｐｅ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ，ｔａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　Ｍｅｎｇｙｕａｎ　ｃｏｕｎｔｙ　ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｓ　ｒｉｓｉｎｇ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｇｒｏｗｉｎｇ　ｐｅｒｉｏｄ　ｏｆ　ｓｐｒｉｎｇ　ｒａｐｅ　ｉｎ　Ｍｅｎｇｙｕａｎ，ａｎｄ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｄｒｏｐｐｉｎｇ　ａｔ　ａ　ｒａｔｅ　ｏｆ　１．６４　ｏｆ　２Ｏ．７Ｏ　ｍｍ　ｐｅｒ　１０　ｙｅａｒｓ　ｆｒｏｍ　Ａｐｒｉｌ　ｔｏ　Ａｕｇｕｓｔ　ａｎｄ　ｒｉｓｉｎｇ　ａｔ　ａ　ｒａｔｅ　ｏｆ　２０．１　６　ｍｍ　ｐｅｒ　１　０　ｙｅａｒｓ　ｉｎ　Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ．Ｔｈｅ　ｃｌｉｍａｔｅ　ｗａｒｍｉｎｇ　ａｄｖａｎｃｅｓ　ｔｈｅ　ｓｅｅｄｉｎｇ　ｄａｔｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍａｔｕｒｅ　ｓｔａｇｅ　ｏｆ　ｓｐｒｉｎｇ　ｒａｐｅ，ｌｅｎｇｔｈｅｎｓ　ｔｈｅ　ｇｒｏｗｔｈ　ｓｅａｓｏｎ，ｉｍｐｒｏｖｅｓ　ｔｈｅ　ｕｓｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｃｌｉｍａｔｅ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ａｎｄ　ｅｎｈａｎｃｅｓ　ｔｈｅ　ｏｕｔｐｕｔ　ｐｅｒ　ｕｎｉｔ　ｉｎ　ａｖｅｒａｇｅ．Ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｃｌｉｍａｔｅ　ｗａｒｍｉｎｇ　ａｔ　ｅａｃｈ　ｇｒｏｗｔｈ　ｓｔａｇｅ　ｖａｒｉｅｓ，ａｎｄ　ａｌｌ　ｇｒｏｗｔｈ　ｓｔａｇｅｓ　ａｒｅ　ｐｏｓｔｐｏｎｅｄ　ｅｘｃｅｐｔ　ｔｈｅ　ｓｅｅｄｌｉｎｇ　ｓｔａｇｅ．Ｔｈｅ　ｃｌｉｍａｔｉｃ　ｙｉｅｌｄｓ　ａｒｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ　ｍａｉｎｌｙ　ｂｙ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　Ａｐｒｉｌ　ａｎｄ　Ｊｕｎｅ，ａｎｎｕａｌ　ｍｅａｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｎｄ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｊｕｎｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｌｉｍａｔｉｃ　ｃｈａｎｇｅ，ｓｐｒｉｎｇ　ｒａｐｅ，ｇｒｏｗｔｈ，ｃｌｉｍａｔｉｃ　ｏｕｔｐｕｔ