松嫩平原干旱特征及對春玉米生產(chǎn)潛力的影響研究.pdf

1、本文以松嫩平原36個(gè)具有1961-2013年完整觀測序列的氣象站點(diǎn)逐日氣候資料和4個(gè)典型站點(diǎn)的田間觀測資料為主要數(shù)據(jù)源，借助P-M公式、Mann-Kendall突變檢測方法和DSSAT模型，研究松嫩平原區(qū)域及典型站點(diǎn)的農(nóng)業(yè)氣候資源演變趨勢、干濕狀況時(shí)空分布和氣候生產(chǎn)潛力特征，尋求提高松嫩平原玉米生產(chǎn)力以及資源利用率的有效途徑。研究結(jié)果表明:
　　(1)近53a春玉米生長季和全年太陽輻射量呈顯著下降趨勢，春玉米生長季減少的速率約為全

2、年的71.9％;4個(gè)季節(jié)中夏季太陽輻射量最大，春季、夏季和冬季太陽輻射量呈顯著下降趨勢，而秋季變化趨勢不顯著。4個(gè)季節(jié)平均氣溫和最低氣溫顯著升高，其中冬季增溫幅度最大;最低氣溫增溫速率是年平均最高氣溫的2倍左右，最高和最低氣溫呈非對稱性變化，最低氣溫變化對平均氣溫的升高貢獻(xiàn)大于最高氣溫。春玉米生長季降水量占全年的84.9％，全年降水量下降速率分別是春季、秋季和春玉米生長季的2.82、1.82和1.95倍，出現(xiàn)暖干化趨勢。4個(gè)季節(jié)中夏季潛

3、在蒸散量最大，冬季最小，春玉米生長季潛在蒸散量占全年的81.7％。經(jīng)Mann-Kendall非參數(shù)檢驗(yàn)來看，春季、夏季、春玉米生長季以及全年太陽輻射量都是在1980/1981發(fā)生了由多到少的突變，全年平均氣溫和最低氣溫發(fā)生突變較早，最高氣溫發(fā)生突變最晚。4個(gè)季節(jié)以及春玉米生長季和全年太陽輻射量、氣溫和潛在蒸散量都呈現(xiàn)了從西南到東北逐漸遞減的趨勢，降水量則呈現(xiàn)了從西南到東北逐漸遞增的趨勢。
　　(2)從年尺度來看，相對濕潤度指數(shù)呈現(xiàn)

4、顯著遞減的趨勢，發(fā)生輕旱以上干旱的范圍在擴(kuò)大。從季節(jié)尺度看，春季和秋季相對濕潤度指數(shù)呈現(xiàn)顯著遞減的趨勢，秋季干旱加重的速度大于春季，且干旱范圍呈擴(kuò)大趨勢，然而冬季相對濕潤度指數(shù)呈現(xiàn)顯著遞增趨勢，處在干旱減緩和干旱范圍縮小的變化趨勢。Mann-Kendall檢驗(yàn)結(jié)果顯示，年尺度相對濕潤度指數(shù)在1979/1980年發(fā)生由高到低的突變，突變年后干旱程度加劇。4個(gè)季節(jié)的相對濕潤度指數(shù)均呈現(xiàn)從西南向東北遞增的變化趨勢，即從西南向東北呈現(xiàn)干旱減緩趨

5、勢，而且年干旱站次比也呈現(xiàn)了從西南到東北減弱的趨勢，松嫩平原西南部是重旱區(qū)域和高發(fā)生頻率的重疊區(qū)。年尺度的相對濕潤度變化與降水、風(fēng)速和氣溫的變化極顯著相關(guān)。4個(gè)季節(jié)的相對濕潤度變化與降水、太陽輻射量和相對濕度表現(xiàn)出較強(qiáng)相關(guān)性。春玉米生長季相對濕潤度指數(shù)呈顯著遞減變化，處在干旱加重的趨勢，且干旱范圍呈顯著的遞增變化，與氣溫和太陽輻射量負(fù)相關(guān)，與相對濕度、風(fēng)速和降水正相關(guān);相對濕潤度的年際變化與降水最為相關(guān)，其次是相對濕度、氣溫和太陽輻射量

6、，與風(fēng)速的相關(guān)性較小。在空間分布上相對濕潤度指數(shù)呈現(xiàn)從西南向東北遞增的變化趨勢，也就是從西南向東北呈現(xiàn)干旱減緩的趨勢，年干旱站次比呈現(xiàn)了從西南到東北減少的趨勢，特旱區(qū)域發(fā)生干旱的站次比在94％以上。從全生育期尺度上來看，北部的白城站特旱的狀態(tài)進(jìn)一步加劇，雙遼站中旱和哈爾濱輕旱狀態(tài)呈加重變化趨勢，明水站在時(shí)間序列上變化不顯著;哈爾濱和白城2個(gè)站點(diǎn)的相對濕潤指數(shù)在全生育期和抽穗—成熟期隨相對濕度的遞減，呈現(xiàn)干旱加重的趨勢;春玉米全生育期和播

7、種—拔節(jié)期白城和明水站相對濕潤指數(shù)與平均溫度顯著負(fù)相關(guān)，隨溫度增加而干旱加劇。全生育期哈爾濱和明水站的相對濕潤指數(shù)與太陽輻射量顯著負(fù)相關(guān)，相對濕潤指數(shù)隨太陽輻射量的減弱而增加，干旱呈緩解的趨勢。
　　(3)春玉米光溫和氣候生產(chǎn)潛力變化波動(dòng)都較大，光溫生產(chǎn)潛力表現(xiàn)出顯著增加趨勢，線性傾向值為7.03 kg·畝-1·a-1，而氣候生產(chǎn)潛力在時(shí)間序列上表現(xiàn)不明顯;光溫潛力呈由西南向東北遞減，與松嫩平原平均溫度空間特征類似，氣候生產(chǎn)潛力則

8、是由西北向東南遞增，與降水量空間格局相近;春玉米氣候生產(chǎn)潛力分別與經(jīng)度和緯度呈顯著正相關(guān)和負(fù)相關(guān)關(guān)系，松嫩平原經(jīng)度和緯度增加1。，玉米氣候生產(chǎn)潛力分別增加20.6 kg·畝-1和減少28.9 kg·畝1。與降水量在空間上呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，降水量每增加1mm，氣候生產(chǎn)潛力平均增加0.54 kg·畝-1;與平均溫度呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，平均溫度每增加1℃，氣候生產(chǎn)潛力平均增加21.6 kg·畝-1;與相對濕潤度指數(shù)在空間上呈顯著的正相關(guān)關(guān)系

9、，相對濕潤度指數(shù)分布每升高0.1，氣候生產(chǎn)潛力平均增加251.9 kg·畝-1。
　　(4)對松嫩平原春玉米主要生育階段的需水量和降水盈虧量的變化率進(jìn)行分析可知，在春玉米全生育期，白城站點(diǎn)春玉米需水量平均值最高;對于各分生育期階段，播種—拔節(jié)期、拔節(jié)—抽穗期和抽穗—成熟期分別是明水站、哈爾濱站和雙遼站需水量最高，且只有播種—拔節(jié)期的哈爾濱站點(diǎn)呈現(xiàn)顯著遞減的變化趨勢;在春玉米全生育期，白城站點(diǎn)春玉米降水盈虧量多年平均值最高，播種—拔

10、節(jié)期4個(gè)站點(diǎn)都呈現(xiàn)水分虧缺，白城站虧缺最多，而在抽穗—成熟期間白城、明水和雙遼站出現(xiàn)水分虧缺;哈爾濱站播種—拔節(jié)期水分虧缺有減緩趨勢，白城和雙遼站抽穗—成熟期水分虧缺加劇。哈爾濱和雙遼站潛在產(chǎn)量平均最高，其次是白城，明水最低，只有哈爾濱站潛在產(chǎn)量近30a呈顯著增加的變化趨勢，其他站點(diǎn)變化趨勢不明顯;哈爾濱、明水和雙遼站春玉米潛在產(chǎn)量與全生育期平均溫度呈顯著正相關(guān)，隨平均溫度增加而增加;雙遼站的拔節(jié)—抽穗期和抽穗—成熟期潛在產(chǎn)量與降水盈虧