开封市棉花产量对气候变化的响应分析.pdf

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1、安徽农业科学。J o u r n a lo fA n h u iA g r i S c i 2 0 11，3 9(3 5)：2 1 5 8 8 2 1 5 9 0责任编辑张杨林责任校对况玲玲开封市棉花产量对气候变化的响应分析张德汴，霍继超，李柯星(河南省开封市气象局，河南开封4 7 5 0 0 4)摘要 目的 分析棉花产量对气候变化的响应和相关对策。方法 用数理统计学和模糊数学方法分析开封市气候变化趋势、光温水与棉花产量的关系，建立数据库，在E x c e l 软件的支持下，利用二阶多项式将棉花产量和气温、降水量、日照时数分离成社会量和气候量进行研究。结果 开封市全市棉花生长期积温与棉花产量均

2、上升，气候变暖是气象因子影响棉花产量的主要因素；降水量与棉花产量呈上升趋势，棉花生长期全市降水量大于棉花生长需要的水分；日照时数下降，棉花产量上升，表明气象因子中日照时数虽然对棉花的品质和产量影响最大，但不起决定作用。结论 掌握气候变化规律，采用有效措施积极应对，能减少因气象灾害造成的损失。关键词气候变化；棉花产量；响应；对策中图分类号S 5 6 2文献标识码A文章编号0 5 1 7 6 6 l l(2 0 1 1)3 5 2 1 5 8 8 0 3R e s p o n s eA n a l y s i so fC o t t o nO u t p u tt oC l i m a t i c

3、C h a n g ei nK a i f e n gz】触N GD e-b i a ne ta l(K a i f e n gM e t e o r o l o g i c a l 嘶c e，K a i f e n g，H e n a n4 7 5 0 0 4)A b s t r a c t O b j e c t i v e T oa n a l y z et h er e s p o n s eo fc o t t o ny i e l dt Oc l i m a t ec h a n g ea n dc o u n t e r m e a s u r e s M e t h o d W

4、 i 血m a t h e m a t i c a ls t a t i s t i c sa n df u z z ym a t h e m a t i c sm e t h o dt oa n a l y z et h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nK a i f e n gc l i m a t i cc h a n g et r e n d，l i g h t，t e m p e r a t u r e，w a t e ra n dc o t t o ny i e l d，c r e a t ed a t a b a s e I nt h e

5、s u p p o r to fE x c e ls o f t w a r e，u s i n gs e c o n do r d e rp o l y n o m i a l，c o t t o np r o d u c t i o n，t e m p e r a t u r e，p r e c i p i t a t i o na n ds u n s h i n et i m ew e r es e p a r a t e di n t os o c i a lq u a n t i t ya n dc l i m a t eo fr e s e a r c h R e s u l t

6、 A c c u m u l a t i v et e m p e r a t u r ea n dc o t t o no u t p u ti nc o t t o ng r o w t hp e r i o dw e r eb o t hi n-c r e a s ei nK a i f e n g C l i m a t ew a n n i n gW a sm a i ni n f l u e n c i n gf a c t o rf o rc o t t o no u t p u t：r a i n f a l la n dc o t t o no u t p u ts h o

7、w e di n c r e a s et r e n d，r a i n f a l lW a sg r e a t e rt h a nn e e d e dw a t e ri nc o t t o ng r o w t hp e r i o d；s u n s h i n eh o u r sd e c r e a s e d，c o t t o np r o d u c t i o nw o u l di n c r e a s e 1 h er e s u l t ss h o w e dt h a ta l t h o u g hs u n s h i n eh o u r sh

8、 a dg r e a t e s te f f e c to nt h eq u a l i t ya n dy i e l do fc o t t o n，i t n o tt h ec r u c i a lr o l e【C o n c l u s i o n G r a s p i n gc l i m a t ec h a n g er u l e，a d o p t i n ge f f e c t i v ea c t i v em e a s u r e s c a nr e d u c et l l el o s sc a u s e db ym e t e o r o l

9、 o g i c a ld i s a s t e r s K e yw o r d sC l i m a t ec h a n g e；C o t t o no u t p u t；R e s p o n s e；C o u n t e r m e a s u r e s气候是发展农业最重要的环境条件之一，农业是以地、水、气候能源和生物等自然资源为基础的产业，如何适应气候环境变化，是农业可持续发展的重要课题。全球气候变暖可能导致陆地上水体蒸发量的上升，势必引起水循环的一系列变化。农业作为对气候反应较为敏感的产业之一，气候变化对其存在着非常明显的影响口。谢云通过定义敏感指数和气候影响程度指数，

10、探讨了我国粮食生产对气候资源波动响应的敏感性，以及气候的影响程度p 1。各地农作物对气候变化的响应有共性也有个性H。开封市地处中原腹地，位于1 1 4。1 8 E、3 4 0 4 8 N，海拔高度7 3 7m，属大陆性季风气候，四季分明、气候宜人，并处亚热带向暖温带过渡带，受过渡带的影响，气候过渡性和气象灾害多发性明显，气候变化影响农业生产的因子很多，光、温、水是其主要因子。利用光、温、水分析气候变化对棉花生产的影响，提出对策，可为各级政府决策、提高农业生产、科研和农民朋友科学种田提供参考依据。1 数据来源与研究方法1 1 数据来源1 9 6 1 2 0 1 0 年开封市棉花生产播种面积和产量

11、资料由市统计局提供，气象灾害造成农业生产受灾数据由市救灾办提供，气象资料由市气象局提供。1 2 研究方法采用5 年滑动平均、线性拟合、回归、相关、相似等数理统计学和模糊数学方法分析开封市气候变化趋势、光温水与棉花产量的关系、气候变化给全市棉花生产带来的经济损失。在E x c e l 软件的支持下，利用二阶多项式将棉花产量和气温、降水量、日照时数分离成社会量和气候量”1 进行研究，基金项目作者简介收稿日期开封市科技发展计划项目资助(1 0 0 3 1 3)。张德汴(1 9 5 7 一)，男，重庆奉节人，工程师，从事应用气象研究，E m a i l：z d b l 9 5 7 1 6 3 c o

12、l n。2 0 1 1-0 9 1 0 1避免了研究中因数量单位不同产生的非可比性，将积温、降水量、1 3 照时数与棉花产量值进行标准化处理，使其能够将不同因素的结果显示在同一图表中，不影响数据的原始性。对1 9 6 1 2 0 1 0 年开封市气象因子数据与棉花生产产量数据进行无量纲化处理，指数化处理以数据的最大值和最小值的差距进行数学计算，计算公式如下：K=甄X l g r a i n式中，y I 为数据的标准分数；X i 为数据的值；盖一为全部数据中的最大值；瓦；。为全部数据中的最小值。开封市1 9 6 1 2 0 1 0 年棉花平均播种面积约6 1 1 0 3h m 2，1 9 8 2

13、 年前平均播种面积4 0 1 0 3h m 2 以下，1 9 8 3 年后平均播种面积在5 6 1 0“m 2 以上，棉花产量的高低对开封市经济建设起着至关重要的作用，其产量的高低是多种因素造一成的，如管理、品种、环境、气象等，仅以气象因子分析积温、降水、日照与棉花生产的响应关系。2 积温、降水、日照与开封市棉花生产的响应2 1 气温与棉花产量的响应关系开封市近5 0 年棉花生长期平均积温呈波动上升趋势(图1)，变化倾向率6 7 8o C d 1 0 年，中熟棉花生长期的积温为41 1 8 3o C d，根据中熟棉花生长期适宜积温33 0 0 35 0 0o C d”o，开封市适合种植优质高产

14、棉，气候变暖对棉花生产利大于弊，棉花为喜温作物，较高的积温和较好的生长期时间是实现棉花优质高产的基本条件，在一定条件下，随着积温的升高，棉花产量与积温呈正相关关系。1 9 9 6 2 0 1 0 年1 5 年中有1 4 年开封市的棉花产量明显增加，积温波动上升。2 0 0 3 年积温与棉花产量都处于低谷，积温是1 9 9 4 2 0 1 0 年中的最低值，属大气环流运动过程中的转折年，造成气温明显下降，引发棉花减产，棉花产量在近4 5 年里最低，呈正相关；全市棉花产量呈上升趋势，与积温的万方数据3 9 卷3 5 期张德汴等开封市棉花产量对气候变化的响应分析2 1 5 8 9反相关关系出现的频率

15、近5 0 年约占1 4，正相关频率占8 6。棉花生产在播种出苗期一苗期出现低温冻害，蕾期一花铃期出现高温天气容易造成棉花减产。蒙鎏景景景交蒙囊豢萤蓉誊誊善dNNN牟份Y e a r图1 棉花生长期积温与产量无量纲晌应F i g 1T h ed i m e n s i o n l e s sr e s p o n s eo fa c c u m u l a t i v et e m p e r a t u r ea n dy i e l dd u r i n gc o t t o ng r o w t hp e r i o d2 2 降水量与棉花产量的响应关系开封市近5 0 年棉花生长期降水量呈

16、上升趋势(图2)，变化倾向率3 6r a m 1 0 年，4 9 月份的降水量和强降水是开封市全年最多的季节，随着气候变化，全市的暴雨日数和连续性暴雨日数明显增加，由于降水时空分布不均，干旱和连阴雨天气等灾害性天气也时常出现，所以棉花生长期防洪减灾是首要任务，同时还要防御干旱和低温连阴雨天气出现。交漫囊景豪豪蒙囊豢裘蓉誊碧HNNN q牟份Y e a r图2 棉花生长期降水与产量无量纲响应F i g 2T h ed i m e n s i o n l e s sr e s p o n s eo fr a i n f a l la n dy i e l dd u r i n gc o t t o

17、ng r o w t hp e r i o d棉花生长期需要3 5 0 4 6 0l a i n 降水量怕J。开封市4 1 0月份平均降水量5 7 0 6m m，用模糊数学中的中间状态存在概念，引入降水适宜度，以降水量达平均值的7 0 为临界值 o，开封市适宜棉花生长期需要的降水量为3 9 9 4m l T l。棉花生长期需适量的水分，从播种一出苗一现蕾一开花一吐絮一吐絮后等各阶段需要水分不同，开花一吐絮后为出苗一开花的2 倍口。如果降水过多，尤其是在棉花生育的蕾期一花铃期降水过多，影响棉花开花授粉，造成蕾铃大量脱落；降水超过一定限度，造成棉株旺长，群体过大，发生烂铃，影响吐絮，导致减产降质；

18、降水过少，影响棉株的正常发育，使棉株变矮，棉铃变小，产量下降坤J。开封市近5 0 年棉花产量呈明显的波动上升趋势，棉花产量上升的峰区多出现在降水量偏少的谷区，棉花产量下降的谷区多出现在降水量偏多的峰区，体现了棉花喜温、好光、耐旱、怕涝的特性。开封市1 9 9 7 2 0 0 2 年棉花产量连续6年增加，相应的降水量波动减少；2 0 0 3 年棉花产量几乎是最低谷，降水量是峰值，虽然不是最高峰值，与2 0 0 2 年比，2 0 0 3年降水量上升的幅度是近5 0 年最大；开封市棉花生长期降水量充沛，不仅能满足棉花生长期所需的水分，正常年份的平均降水量还多于棉花生长期所需要的降水。随着气候变暖，开

19、封市降水量和强降水增加，与棉花的反相关关系表现得较为明显。从1 9 8 9 年后体现得更为突出。2 3日照时数与棉花产量响应关系开封市近5 0 年棉花生长期日照时数呈明显下降趋势(图3)，变化倾向率一6 4 8h 1 0 年，全市近5 0 年棉花产量呈明显上升趋势，从趋势上看，二者有明显的反相关关系。全市棉花生长期年平均日照时数为13 8 6 1h，日照时数最大值16 4 3 3h，出现在1 9 6 8年，最小值9 4 4 3h，出现在2 0 1 0 年。其中大于15 0 0h 的日照时数出现1 7 年，前2 5 年出现9 年，后2 5 年出现8 年。气象因素中，日照时数对棉花产量和品质影响最

20、大，占6 9 8 饽J。根据许昌粲先生”1 棉花生长期年日照时数大于20 0 0h 为适宜，小于i5 0 0h 对棉花产量有明显影响的结论，棉花是喜光作物，充足的光照可使棉株生长发育良好，提高棉花的品质和产量，从气象学中日照时数的角度看开封市不适合种植优质高产皮棉。全市棉花产量呈上升趋势，主要得利于播种面积的增加、种子改良和科学种田。开封市日照时数与棉花产量出现双谷值正相关(日照时数下降，棉花产量下降)，对棉花生产的影响很大，如2 0 0 3 年日照时数下降，全市棉花产量和农业经济损失最严重(其他气象因素也有明显的反常，如积温明显下降等)，应引起高度重视。开封市日照时数与棉花产量反相关关系占8

21、 8，正相关共占1 2，正相关多出现在气候变化的突发和转折年份，如1 9 9 7 年出现双峰值的正相关(日照时数上升，棉花产量上升)，棉花产量上升明显，如果出现双谷值的正相关(日照时数下降，棉花产量下降)，棉花的品质和产量将下降。图3 棉花生长期E t 照时数与产量无量纲响应F i g 3T h ed i m e n s i o n l e s sr e s p o n s eo fs u m h i n eh o u r sa n dy i e l dd u r i n gc o t t o l lg r o w t hp e r i o d3 对策和建议3 1 完善天气预报预测预警系统防御

22、气象灾害给农业生产带来的损失，提高天气预报预测能力及准确率是源头；完善气象灾害预警系统，使其能及时、准确传达到各级领导和农民朋友手里是保证。开封市虽然已经建立了灾害性天气预报系统，因天气预报和灾害性天气预报系统自身的不完善等种种因素，有很多信息农民朋友接收不到或接收到了已是过时的信息，如灾害性和转折性天气预报准确率偏低，预警2086420LLnn嘎aorI一霉p。N_!pJ鲁着若迥晕共奖208642OLLn仉mn三謇哥NpJ毫昌苏遛晕憩染万方数据2 1 5 9 0安徽农业科学信息还没有同时被各级领导和农民朋友收听收看到健全的发布平台，有些非常实用的信息无法及时传递到农民朋友手中，如农业气象预报

23、。建议加强灾害性和转折性天气预报的研究，建立以气象部门发布，多部门联动，各司其职、各负其责的统一覆盖全市的预警信息平台和相应的体制。3 2 完善农田水利建设开封市棉花生长期平均降水量 棉花生长期所需的水分。随着气候变化，全市降水量趋势上升，强降水增加，降水时空分布不均，经常出现洪涝灾害，全市近3 0 年农作物受灾面积最严重的6 年都有不同程度的洪涝灾害发生。建议完善农作物生产的排水渠道，使其如有积水能及时排出。3 3 培育优良品种随着气候变化，农作物生产品种可能会改变生长习性，有计划地培育和选用抗旱、抗涝、抗高低温、抗干热风等抗逆品种，改进农作物品种合理布局，为提高农作物产量打下坚实的基础。建

24、议适时调整农作物新品种和品种布局。3 4 科学种田科学种田是农作物高产稳产的基本保证，建议组织专家适时编写适应气候变化的棉花栽培技术规程。3 5 科普宣传科学技术是第一生产力，是各行各业普遍认知的真理，有了科学的技术，还要真正应用于生产实践中，才能提高生产效益，在农业生产中更需要提高农民朋友对科学技术的认知度、了解度和使用度，只有农民朋友掌握并使用了先进的技术，才能保证农业生产稳步发展。建议有关部门能持之以恒地组织科技人员开展农业生产科学技术普及教育宣传活动。4 结论与讨论(1)开封市棉花生长期积温与棉花产量均呈上升趋势，气候变暖对棉花生产利大于弊，是气象因子影响棉花产量的主要因素之一，要警惕

25、气温突变给棉花生产带来的损失；降水量与棉花产量均呈上升趋势，全市棉花生长期的降水量大于棉花所需要的水分，防洪排涝是首要任务；日照时数呈明显下降趋势，并相对偏少，明显影响棉花产量。气候变化过程中，全市棉花生长期热量充足有利于棉花增产，病虫害增多成本增加；降水偏多、光照不足不利于棉花生产，但目前整体不起决定作用。(2)建议完善天气预报预测预警系统和农田水利建设，培育优良品种，科学种田，科普宣传等。参考文献 1 王鹏，何金海，郑友飞，等近4 4 年来我国西北地区干湿特征分析 J 应用气象学报，2 0 0 7，1 8(6)：7 6 9 7 7 5 2 薄金涌，姚小英，姚晓红，等气候变化对甘肃黄土高原苹

26、果物候期及生长的影响 J 中国农业气象，2 0 0 8，2 9(2)：1 8 1 1 8 6 3 谢云中国粮食生产对期货资源波动响应的敏感性分析 J 资源科学，1 9 9 9，2 1(6)：1 3 一1 7 4 王建英，韩相斌，王超，等豫东北主要农作物对气候变暖的响应 J 气象与环境科学，2 0 0 9，3 2(1)：4 3 4 5 5 许昌槊，米寿燕，张文明，等农业气象指标大全 M 北京：气象出版社，2 0 0 4：1 2 1 9 6 方文松，邓天宏棉花主要生育阶段水分指标I-J 河南气象，1 9 9 8(2)：2 l 一2 2 7 刘伟昌，陈怀亮，余卫东，等基于气候舒适度指数的冬小麦动态产

27、量预报技术研究 J 气象与环境科学，2 0 0 8，3 1(2)：2 1-2 4 8 郭志强，刘华伟，刘学义，等气候变化对棉花优质高产的需要及对策 J 气象与环境科学，2 0 0 8，3 1(s 1)：1 6 2 1 6 5 9 河南农业科学院棉花优质高产栽培 M 北京：农业出版社，1 9 9 2：4 34 7 1 0 朱业玉，罗楠，杜彩月，等河南粮食单产的小波分析 J 中国农业气象，2 0 0 8，2 9(2)：1 9 1 1 9 3 1 1 郭钱柱，杨春凤，吴晓凤，等呼伦贝尔市开发利用农牧林业气候资源对策 J 内蒙古农业科技，2 0 0 7(6)：1 0 7 1 1 0 1 2 L I U

28、YL，P E NY，W A N GYC，吼a 1 P r e d i c t i o no fm a i z ey i e l da n di t sc o m p o n e n tf a c t o r si nY e l l o wR i v e ri r r i g a t i o na mo fN i n 西au n d e rc l i m a t ec h a n g e J A g r i c u l t u r a lS c i e n c e T e c h n o l o g y，2 0 1 1，1 2(5)：6 9 9 7 0 1，7 3 6 1 3 哈斯，李洪宾，李俊

29、有克什克嘴旗天然牧草气候区划 J 内蒙古农业科技，2 0 0 8(4)：7 7 7 8 1 4 B A OW T h ei m p a c to fa r i dc l i m a t ee h a n g eO i la 酾c I l l t u I eo fd r yv a l l e yi nS o u t h w e s tC h i n aa n di t sa d a p t i v ec d t m t e u r e s J A g r i c u l t u r a lS c i e n c e T e c h n o l o g y 2 0 1 1 1 2(5)：7 3 3

30、 7 3 6 1 5 李雪巍，王小平，朱铁栓，等赤峰市大豆与荞麦种植气候区划 J 内蒙古农业科技，2 0 0 8(4)：7 9，8 1 1 6 u UTM，T A N GQM，Z H USY，e ta 1 A n a l y s i so fc l i m a t i cf a c t o r sc a u s i n gy i d dd i f f e r e n c ei nr a m i ja m o n gd i f f e r e n te c o r e g i o n so fY a n g t z eV a l l e y J A g r i c u l t u r a lS

31、c i e n c e&T e c h n o l o g y，2 0 1 1，1 2(5)：7 4 5 7 5 0+一+一+一+一+-+-+一+-4-+-+一+一+一+一+一+一+一+一+一+一+-+一+-+一+-+-+-+-+-+一+-+_-卜一_ 一卜一一一卜-一一_ 卜一卜-+-+-+-+-4-4-+(上接第2 1 5 8 7 页)万方数据开封市棉花产量对气候变化的响应分析开封市棉花产量对气候变化的响应分析作者：张德汴，霍继超，李柯星作者单位：河南省开封市气象局,河南开封,475004刊名：安徽农业科学英文刊名：Journal of Anhui Agricultural Science

32、s年，卷(期)：2011,39(35)被引用次数：2次 参考文献(16条)参考文献(16条)1.王鹏.何金海.郑友飞 近44年来我国西北地区干湿特征分析期刊论文-应用气象学报 2007(06)2.薄金涌.姚小英.姚晓红 气候变化对甘肃黄土高原苹果物候期及生长的影响 2008(02)3.谢云 中国粮食生产对期货资源波动响应的敏感性分析期刊论文-资源科学 1999(06)4.王建英.韩相斌.王超 豫东北主要农作物对气候变暖的响应期刊论文-气象与环境科学 2009(01)5.许昌燊.米寿燕.张文明 农业气象指标大全 20046.方文松.邓天宏 棉花主要生育阶段水分指标 1998(02)7.刘伟昌.陈

33、怀亮.余卫东 基于气候舒适度指数的冬小麦动态产量预报技术研究期刊论文-气象与环境科学 2008(02)8.郭志强.刘华伟.刘学义 气候变化对棉花优质高产的需要及对策 2008(z1)9.河南农业科学院 棉花优质高产栽培 199210.朱业玉.罗楠.杜彩月 河南粮食单产的小波分析 2008(02)11.郭钱柱.杨春凤.吴晓凤 呼伦贝尔市开发利用农牧林业气候资源对策期刊论文-内蒙古农业科技 2007(06)12.LIU Y L.REN Y.WANG Y C Prediction of maize yield and its component factors in Yellow River irr

34、igation areaof Ningxia under climate change期刊论文-Agricultural Science&Technology 2011(05)13.哈斯.李洪宾.李俊有 克什克腾旗天然牧草气候区划期刊论文-内蒙古农业科技 2008(04)14.BAO W The impact of arid climate change on agriculture of dry valley in Southwest China and its adaptivecountermeasures期刊论文-Agricultural Science&Technology 2011(

35、05)15.李雪巍.王小平.朱铁栓 赤峰市大豆与荞麦种植气候区划期刊论文-内蒙古农业科技 2008(04)16.LIU T M.TANG Q M.ZHU S Y Analysis of climatic factors causing yield difference in ramie among differenteco-regions of Yangtze Valley期刊论文-Agricultural Science&Technology 2011(05)引证文献(2条)引证文献(2条)1.张德汴 开封市农作物受灾对气候变化的响应分析期刊论文-安徽农业科学 2012(16)2.商兆堂.何浪.刘素成.陆志刚.程琳 气候变化对棉盲蝽象发生程度的影响期刊论文-农业科学与技术：英文版 2012(4)本文链接：http:/