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摘要 通过对凤城地区有气象记录以来的历史资料进行分析，分别探讨年降水量、≥10 ℃年有效积温、生育期日照时数的变化规律，以及这些气象要素对近37年玉米产量的影响。结果表明，1955—2014年日照时数明显增加，年降水量缓慢减少，≥10 ℃积温有缓慢增加的趋势。对凤城地区玉米产量的影响程度由大到小依次为≥10 ℃有效积温、日照时数、降水量。
关键词 气候变化；降水；积温；日照；玉米产量；辽宁凤城
中图分类号 S162.5 3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）16-0215-02
凤城市，古称凤凰城，隶属于辽宁省丹东市，位于辽东半岛东部，临近黄海北岸，为省辖县级市。凤城市北邻本溪满族自治县，南与丹东市振安区和东港市接壤，东靠宽甸满族自治縣，是丹东市玉米主要种植地。凤城地区气候温寒适度，冬少严寒，夏无酷暑，四季分明，年平均气温8.1 ℃，年降水量1 013.6 mm[1]。
气候变化将改变农业气候资源的时空分布，进而对农业种植结构和农作物产量形成重要影响，因而农作物对气候变化最为敏感[2-3]。气候因素很多，其中对农业影响较大的有3个主要因素，分别为降水量、有效积温和生育期日照时数，其直接影响着农作物生长环境，无论哪个因素发生变化，都会对农业生产产生影响[4-5]。李辉、普宗朝等[6-8]都研究了气候变化对农业的影响，结果表明，气候对农业的影响十分复杂，既有有利的方面，也有不利的影响。本文选取凤城地区有气象记录以来的历史资料进行分析，从降水量、有效积温和生育期日照时数3个主要气候因素进行研究，探讨其变化规律，并从中得出3个气候因素对凤城地区玉米产量的影响，为农业气象决策服务提供参考，并且对减灾效益作出评价。
1 资料与方法
1.1 资料来源
本文选用凤城市气象观测站1955—2014年的气象观测资料（年降水量、日照时数、≥10 ℃有效积温），丹东市统计局1978—2014年玉米产量资料。
1.2 研究方法
1.2.1 气候倾向率。将气象要素的趋势变化用一次线性方程表示，即
xt=a0 a1 t（t=1，2，3，…，n）（1）
式（1）中，xt为气象要素的拟合值；a1×10称为气候倾向率，表示气象要素每10年的变化率。
1.2.2 玉米气象产量的计算。为了区分自然和非自然因素对粮食作物的影响，一般把作物的产量分解为趋势产量、气象产量，还有一部分随机因素造成的产量，一般忽略不计。趋势产量反映历史时期生产力发展水平的长周期产量分量，也被称为技术产量，气象产量是为了消除社会及生产水平因素对产量资料的影响，突出气象条件的作用，特对产量资料进行分解处理：
Yw=Y1-Yt（2）
式（2）中，Y1是实际产量，Yt是趋势产量，Yw是气象产量，正值表示增产或丰收，负值则表示减产或歉收。
本文计算1978—2014年实际玉米单产时间序列记录中，采用三次多项式拟合的方法确定由于社会生产力所显示的趋势产量，实际产量减去趋势产量为气象因素所显示的气象产量[9-11]。
1.2.3 相关性分析。为了说明本文选取的3个气象要素对凤城地区玉米产量的影响大小，利用统计软件SPSS对1978—2014年的气候产量样本与降水量、≥10 ℃有效积温和生育期日照时数资料进行相关性分析。
2 结果与分析
2.1 气候倾向率
2.1.1 日照时数。从图1可以看出，1955—2014年研究区域内日照时数明显增加，1977—1978年日照时数增加十分显著，其中2014年日照时数是有气象记录以来的最高值，为1 618.8 h；1975年日照时数是有气象记录以来的最低值，为715.9 h。
2.1.2 降水量。年降水量有减少的趋势，其中1985年年降水量是有气象记录以来的最高值，为1 692.3 mm；1965年年降水量是有气象记录以来的最低值，为567.0 mm。
2.1.3 ≥10 ℃有效积温。从图2可以看出，≥10 ℃有效积温的变化幅度不是很明显，有缓慢增加的趋势，其中2014年 ≥10 ℃有效积温是有气象记录以来的最高值，为3 733.8 ℃；1972年≥10 ℃有效积温是有气象记录以来的最低值，为2 754.6 ℃。
2.2 玉米气象产量
图3为凤城地区1978—2014年玉米的实际产量、趋势产量和气候产量的时间序列变化曲线。可以看出，近37年来玉米的实际产量、趋势产量呈增加的趋势，而气象产量总体变化不大。
2.3 相关性分析
从表1可以看出，凤城地区玉米产量与≥10 ℃有效积温量极显著正相关、与日照时数显著相关，与年降水量相关性不显著。因此，≥10 ℃有效积温对凤城地区玉米产量影响最大。将玉米生长季各月≥10 ℃有效积温与产量再进行相关分析（表2），可以看出，5月凤城地区玉米上旬处于播种期，下旬处于苗期，这时玉米产量与≥10 ℃有效积温具有显著相关性；9月玉米刚刚授粉完毕，这时玉米产量与≥10 ℃有效积温具有极显著相关性；其他月份≥10 ℃有效积温对凤城地区玉米产量影响不大。
3 结论
本文通过对历史气候资料（1955—2014年）的研究和玉米的产量数据（1978—2014年）进行统计分析，揭示了凤城地区有气象记录以来降水量、≥10 ℃有效积温和生育期日照时数的基本变化规律，并分析其对凤城地区玉米产量的影响。分析结果可对1955—2014年玉米的生长季气候变化及其对近37年玉米产量的影响进行初步评估。本文得到了以下初步结论。
（1）1955—2014年凤城地区日照时数明显增加，年降水量有减少的趋势，≥10 ℃有效积温的变化幅度有缓慢增加的趋势。 （2）凤城地区近37年来玉米的实际产量、趋势产量呈增加的趋势，气象产量总体变化不大。
（3）气象因素对凤城地区玉米产量影响的程度：≥10 ℃有效积温>日照时数>降水量。其中，5月和9月的≥10 ℃积温对玉米产量影响最大。
根据不同气象因素的气候变化对凤城地区玉米生产的不同影响，应采取相应的措施以减轻气候变化对玉米生产的负面影响，合理利用气候变化带来的正面效应，从而提高凤城地区的玉米生产力。本文只选取3个主要气象因素进行研究，其他气候因素的变化规律及其对作物产量的影响还有待进一步探讨。
4 参考文献
[1] 曲仁军.丹东地区农业气象手册：2002年卷[M].丹东：丹东市气象局，2002：1-6.
[2] 普宗朝，张山清，李景林，等.近50a新疆≥0 ℃持续日数和积温时空变化[J].干旱区研究，2013，30（5）：781-788.
[3] 杨晓光，刘志娟，陈阜.全球气候变暖对中国种植制度可能影响I.气候变暖对中国种植制度北界和粮食产量可能影响的分析[J].中国农业科学，2010，43（2）：329-336.
[4] 杨沈斌，申双和，赵小艳.气候变化对长江中下游稻区水稻产量的影响[J].作物学报，2010，36（9）：1519-1528.
[5] 周文魁.气候变化对我国水稻生产的影响及科技应对措施[J].江西农业学报，2014，26（9）：75-79.
[6] 李輝，姚凤梅，张佳华，等.东北地区玉米气候产量变化及其对气候变化的敏感性分析[J].中国农业气象，2014，35（4）：423-428.
[7] 普宗朝，张山清，徐文修，等.气候变化对伊犁河谷冬小麦产量的影响[J].中国农学通报，2014，30（15）：173-182.
[8] 陈隆勋.中国近40年来气候变化研究[J].气象学报，1998，56（3）：257-260.
[9] 苏尚洁.浅谈低温阴雨年本省水稻产量特征[J].广东气象2007，28（4）：457-459.
[10] 王柳，熊伟，温小乐，等.温度降水等气候因子变化对中国玉米产量的影响[J].农业工程学报，2014（21）：138-146.
[11] 吕硕，杨晓光，赵锦，等.气候变化和品种更替对东北地区春玉米产量潜力的影响[J].农业工程学报，2013（18）：179-190.
关键词 气候变化；降水；积温；日照；玉米产量；辽宁凤城
中图分类号 S162.5 3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）16-0215-02
凤城市，古称凤凰城，隶属于辽宁省丹东市，位于辽东半岛东部，临近黄海北岸，为省辖县级市。凤城市北邻本溪满族自治县，南与丹东市振安区和东港市接壤，东靠宽甸满族自治縣，是丹东市玉米主要种植地。凤城地区气候温寒适度，冬少严寒，夏无酷暑，四季分明，年平均气温8.1 ℃，年降水量1 013.6 mm[1]。
气候变化将改变农业气候资源的时空分布，进而对农业种植结构和农作物产量形成重要影响，因而农作物对气候变化最为敏感[2-3]。气候因素很多，其中对农业影响较大的有3个主要因素，分别为降水量、有效积温和生育期日照时数，其直接影响着农作物生长环境，无论哪个因素发生变化，都会对农业生产产生影响[4-5]。李辉、普宗朝等[6-8]都研究了气候变化对农业的影响，结果表明，气候对农业的影响十分复杂，既有有利的方面，也有不利的影响。本文选取凤城地区有气象记录以来的历史资料进行分析，从降水量、有效积温和生育期日照时数3个主要气候因素进行研究，探讨其变化规律，并从中得出3个气候因素对凤城地区玉米产量的影响，为农业气象决策服务提供参考，并且对减灾效益作出评价。
1 资料与方法
1.1 资料来源
本文选用凤城市气象观测站1955—2014年的气象观测资料（年降水量、日照时数、≥10 ℃有效积温），丹东市统计局1978—2014年玉米产量资料。
1.2 研究方法
1.2.1 气候倾向率。将气象要素的趋势变化用一次线性方程表示，即
xt=a0 a1 t（t=1，2，3，…，n）（1）
式（1）中，xt为气象要素的拟合值；a1×10称为气候倾向率，表示气象要素每10年的变化率。
1.2.2 玉米气象产量的计算。为了区分自然和非自然因素对粮食作物的影响，一般把作物的产量分解为趋势产量、气象产量，还有一部分随机因素造成的产量，一般忽略不计。趋势产量反映历史时期生产力发展水平的长周期产量分量，也被称为技术产量，气象产量是为了消除社会及生产水平因素对产量资料的影响，突出气象条件的作用，特对产量资料进行分解处理：
Yw=Y1-Yt（2）
式（2）中，Y1是实际产量，Yt是趋势产量，Yw是气象产量，正值表示增产或丰收，负值则表示减产或歉收。
本文计算1978—2014年实际玉米单产时间序列记录中，采用三次多项式拟合的方法确定由于社会生产力所显示的趋势产量，实际产量减去趋势产量为气象因素所显示的气象产量[9-11]。
1.2.3 相关性分析。为了说明本文选取的3个气象要素对凤城地区玉米产量的影响大小，利用统计软件SPSS对1978—2014年的气候产量样本与降水量、≥10 ℃有效积温和生育期日照时数资料进行相关性分析。
2 结果与分析
2.1 气候倾向率
2.1.1 日照时数。从图1可以看出，1955—2014年研究区域内日照时数明显增加，1977—1978年日照时数增加十分显著，其中2014年日照时数是有气象记录以来的最高值，为1 618.8 h；1975年日照时数是有气象记录以来的最低值，为715.9 h。
2.1.2 降水量。年降水量有减少的趋势，其中1985年年降水量是有气象记录以来的最高值，为1 692.3 mm；1965年年降水量是有气象记录以来的最低值，为567.0 mm。
2.1.3 ≥10 ℃有效积温。从图2可以看出，≥10 ℃有效积温的变化幅度不是很明显，有缓慢增加的趋势，其中2014年 ≥10 ℃有效积温是有气象记录以来的最高值，为3 733.8 ℃；1972年≥10 ℃有效积温是有气象记录以来的最低值，为2 754.6 ℃。
2.2 玉米气象产量
图3为凤城地区1978—2014年玉米的实际产量、趋势产量和气候产量的时间序列变化曲线。可以看出，近37年来玉米的实际产量、趋势产量呈增加的趋势，而气象产量总体变化不大。
2.3 相关性分析
从表1可以看出，凤城地区玉米产量与≥10 ℃有效积温量极显著正相关、与日照时数显著相关，与年降水量相关性不显著。因此，≥10 ℃有效积温对凤城地区玉米产量影响最大。将玉米生长季各月≥10 ℃有效积温与产量再进行相关分析（表2），可以看出，5月凤城地区玉米上旬处于播种期，下旬处于苗期，这时玉米产量与≥10 ℃有效积温具有显著相关性；9月玉米刚刚授粉完毕，这时玉米产量与≥10 ℃有效积温具有极显著相关性；其他月份≥10 ℃有效积温对凤城地区玉米产量影响不大。
3 结论
本文通过对历史气候资料（1955—2014年）的研究和玉米的产量数据（1978—2014年）进行统计分析，揭示了凤城地区有气象记录以来降水量、≥10 ℃有效积温和生育期日照时数的基本变化规律，并分析其对凤城地区玉米产量的影响。分析结果可对1955—2014年玉米的生长季气候变化及其对近37年玉米产量的影响进行初步评估。本文得到了以下初步结论。
（1）1955—2014年凤城地区日照时数明显增加，年降水量有减少的趋势，≥10 ℃有效积温的变化幅度有缓慢增加的趋势。 （2）凤城地区近37年来玉米的实际产量、趋势产量呈增加的趋势，气象产量总体变化不大。
（3）气象因素对凤城地区玉米产量影响的程度：≥10 ℃有效积温>日照时数>降水量。其中，5月和9月的≥10 ℃积温对玉米产量影响最大。
根据不同气象因素的气候变化对凤城地区玉米生产的不同影响，应采取相应的措施以减轻气候变化对玉米生产的负面影响，合理利用气候变化带来的正面效应，从而提高凤城地区的玉米生产力。本文只选取3个主要气象因素进行研究，其他气候因素的变化规律及其对作物产量的影响还有待进一步探讨。
4 参考文献
[1] 曲仁军.丹东地区农业气象手册：2002年卷[M].丹东：丹东市气象局，2002：1-6.
[2] 普宗朝，张山清，李景林，等.近50a新疆≥0 ℃持续日数和积温时空变化[J].干旱区研究，2013，30（5）：781-788.
[3] 杨晓光，刘志娟，陈阜.全球气候变暖对中国种植制度可能影响I.气候变暖对中国种植制度北界和粮食产量可能影响的分析[J].中国农业科学，2010，43（2）：329-336.
[4] 杨沈斌，申双和，赵小艳.气候变化对长江中下游稻区水稻产量的影响[J].作物学报，2010，36（9）：1519-1528.
[5] 周文魁.气候变化对我国水稻生产的影响及科技应对措施[J].江西农业学报，2014，26（9）：75-79.
[6] 李輝，姚凤梅，张佳华，等.东北地区玉米气候产量变化及其对气候变化的敏感性分析[J].中国农业气象，2014，35（4）：423-428.
[7] 普宗朝，张山清，徐文修，等.气候变化对伊犁河谷冬小麦产量的影响[J].中国农学通报，2014，30（15）：173-182.
[8] 陈隆勋.中国近40年来气候变化研究[J].气象学报，1998，56（3）：257-260.
[9] 苏尚洁.浅谈低温阴雨年本省水稻产量特征[J].广东气象2007，28（4）：457-459.
[10] 王柳，熊伟，温小乐，等.温度降水等气候因子变化对中国玉米产量的影响[J].农业工程学报，2014（21）：138-146.
[11] 吕硕，杨晓光，赵锦，等.气候变化和品种更替对东北地区春玉米产量潜力的影响[J].农业工程学报，2013（18）：179-190.