氣候變化對(duì)東北地區(qū)種植行為的影響
來源： http:/// 類別：實(shí)用技術(shù) 更新時(shí)間：2013-03-01 閱讀次
【本資訊由中國糧油儀器網(wǎng)提供】 我國東北大部分地區(qū)位于40°N以北，屬于中、高緯度地區(qū)，夏季一般溫涼濕潤，冬季漫長(zhǎng)寒冷，該地區(qū)主要種植大豆、玉米、高粱、春小麥、水稻等農(nóng)作物，是我國重要的商品糧基地，但是該地區(qū)熱量資源相對(duì)較差，生長(zhǎng)季低溫而產(chǎn)生的冷害是對(duì)東北地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響比較大的氣象災(zāi)害之一，在20世紀(jì)60至70年代曾造成農(nóng)作物嚴(yán)重減產(chǎn)。東北地區(qū)主要種植一季水稻，水稻是對(duì)氣溫要求比較高的作物，對(duì)氣候變暖會(huì)比較敏感，利用人工氣候培養(yǎng)箱研究與此相關(guān)的人類適應(yīng)行為可為全球變化的適應(yīng)研究提供一個(gè)區(qū)域?qū)嵶C，為適應(yīng)對(duì)策研究提供科學(xué)依據(jù)。
在冷期黑龍江省北部、吉林省東部地區(qū)種植對(duì)熱量需求較低的極早熟、早熟品種期望單產(chǎn)最大，黑龍江省中部地區(qū)種植中熟品種期望單產(chǎn)最大，吉林省西部、遼寧省種植對(duì)熱量需求相對(duì)較高的中晚熟、晚熟品種期望單產(chǎn)最大；在暖期隨著積溫帶的北移、東擴(kuò)，期望單產(chǎn)最大的品種分布區(qū)域也呈現(xiàn)北移、東擴(kuò)的趨勢(shì)，黑龍江省西北部和東北部由種植早熟品種期望單產(chǎn)最大變?yōu)榉N植中熟品種期望單產(chǎn)最大，中晚熟、晚熟品種期望單產(chǎn)最大的分布區(qū)域也從吉林省的西部地區(qū)向東部地區(qū)擴(kuò)展。根據(jù)期望單產(chǎn)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，如果維持種植原有期望單產(chǎn)最大的品種不變，除黑龍江西南部、吉林東部的零星地區(qū)外，遼寧的東北部以及黑龍江、吉林的水稻期望單產(chǎn)都增加，其中熱量條件較差的東北地區(qū)北部和海拔較高的山地地區(qū)期望單產(chǎn)增加幅度更大，增產(chǎn)率可以達(dá)到10%~20%以上，黑龍江和吉林的大部分地區(qū)增產(chǎn)率都可以達(dá)到10%左右，而遼寧省大部分地區(qū)期望單產(chǎn)都有所降低；如果在期望單產(chǎn)最大的品種發(fā)生變化的地區(qū)改種期望單產(chǎn)更大的品種，黑龍江、吉林的部分減產(chǎn)地區(qū)的期望單產(chǎn)也呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，其他部分地區(qū)的增產(chǎn)率也比沒更換品種前有所提高。因此，在一些地區(qū)適應(yīng)變暖而改種偏晚熟的品種類型，可以獲得更高的單產(chǎn)。
人類適應(yīng)氣候變化的行為不僅包括上文分析的更換同種作物不同的品種，還包括調(diào)整整體的種植結(jié)構(gòu)，播種面積比例的變化反映了這種種植結(jié)構(gòu)的變化。水稻在主要糧食作物中是單位面積純收益最高的作物，所以只要有滿足其生長(zhǎng)所需的熱量資源和灌溉條件，在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下，人們一般都會(huì)選擇水稻。比較黑龍江、吉林、遼寧水稻播種面積在主要糧食作物(水稻、小麥、玉米)中的比例變化可以看出：黑龍江水稻的播種比例上升幅度最大，從5.5%上升到30%以上，吉林的水稻種植比例也有上升，但上升幅度較小，從11.8%上升到16.0%，遼寧省的水稻種植比例在20世紀(jì)80年代略有上升，但進(jìn)入90年代后呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。根據(jù)上文模型計(jì)算的結(jié)果，隨著氣候變暖，遼寧省水稻期望單產(chǎn)會(huì)減小，這種變暖的負(fù)面影響很可能在一定程度上導(dǎo)致了遼寧省水稻播種面積比例的下降，而在黑龍江省、吉林省，氣候變暖對(duì)水稻種植的正面影響為水稻播種面積的擴(kuò)展提供了熱量條件，尤其對(duì)于黑龍江省，這種擴(kuò)展幅度之大、速度之快是顯而易見的，氣候變暖的影響更不容忽視。黑龍江省存在水稻種植的北界，變暖后可種植的區(qū)域顯著增加，水資源又較吉林省充足，因此水稻擴(kuò)展的范圍相對(duì)最大。
通過對(duì)東北地區(qū)近40年氣溫資料的分析，結(jié)合水稻單產(chǎn)與氣溫的關(guān)系，建立水稻期望單產(chǎn)與熱量資源關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，分析了改變作物品種的適應(yīng)行為對(duì)水稻單產(chǎn)的影響，揭示了近20年氣候變暖對(duì)東北地區(qū)水稻單產(chǎn)增產(chǎn)總體趨勢(shì)的影響以及人類通過調(diào)整作物種植結(jié)構(gòu)來適應(yīng)氣候變暖的事實(shí)，得到的主要結(jié)論包括：比較冷期和暖期5月~9月份的氣溫，氣候變暖引起東北地區(qū)極端高溫年的概率增加，極端低溫年的概率減小，熱量資源普遍增加，北部增加幅度大于南部地區(qū)，北部熱量資源的年際變率減小，南部熱量資源的年際變率增加。水稻偏晚熟品種的種植范圍應(yīng)該會(huì)向北、向東擴(kuò)展，無論是否更換品種黑龍江省、吉林省大部分地區(qū)的水稻期望單產(chǎn)都會(huì)增加，如果更換了更適應(yīng)較暖氣候條件的偏晚熟品種，增產(chǎn)的幅度會(huì)更大；遼寧省主要種植晚熟品種，熱量條件已經(jīng)接近一季稻所需熱量的上限，隨著氣候變暖水稻期望單產(chǎn)則會(huì)下降。近20年來吉林省、黑龍江省水稻單產(chǎn)增產(chǎn)幅度大大高于遼寧省水稻單產(chǎn)增加幅度，在一定程度上驗(yàn)證了模型的結(jié)論，也說明熱量資源變化的總體趨勢(shì)對(duì)水稻單產(chǎn)變化的總體趨勢(shì)有一定的影響。在這種單產(chǎn)變化的刺激下，人類采取了適應(yīng)氣候變暖行為，即在氣候變暖對(duì)水稻產(chǎn)生正面影響的黑龍江省、吉林省增加水稻種植的比例，揭示了人類會(huì)適應(yīng)熱量資源的變化而改變種植結(jié)構(gòu)這一事實(shí)。
人類的適應(yīng)行為也會(huì)受到其他因素的干擾，比如實(shí)際情況中農(nóng)民往往在某一年高溫年喜暖作物或喜暖品種高產(chǎn)的刺激下，在來年種植喜暖的作物或品種，也很可能在某一低溫年喜暖作物或品種低產(chǎn)的刺激下，在來年或接下去的幾年選擇喜冷的作物或品種，由于種種原因這種適應(yīng)存在一定的時(shí)滯性以及農(nóng)民對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)的承受能力還有待研究。
在冷期黑龍江省北部、吉林省東部地區(qū)種植對(duì)熱量需求較低的極早熟、早熟品種期望單產(chǎn)最大，黑龍江省中部地區(qū)種植中熟品種期望單產(chǎn)最大，吉林省西部、遼寧省種植對(duì)熱量需求相對(duì)較高的中晚熟、晚熟品種期望單產(chǎn)最大；在暖期隨著積溫帶的北移、東擴(kuò)，期望單產(chǎn)最大的品種分布區(qū)域也呈現(xiàn)北移、東擴(kuò)的趨勢(shì)，黑龍江省西北部和東北部由種植早熟品種期望單產(chǎn)最大變?yōu)榉N植中熟品種期望單產(chǎn)最大，中晚熟、晚熟品種期望單產(chǎn)最大的分布區(qū)域也從吉林省的西部地區(qū)向東部地區(qū)擴(kuò)展。根據(jù)期望單產(chǎn)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，如果維持種植原有期望單產(chǎn)最大的品種不變，除黑龍江西南部、吉林東部的零星地區(qū)外，遼寧的東北部以及黑龍江、吉林的水稻期望單產(chǎn)都增加，其中熱量條件較差的東北地區(qū)北部和海拔較高的山地地區(qū)期望單產(chǎn)增加幅度更大，增產(chǎn)率可以達(dá)到10%~20%以上，黑龍江和吉林的大部分地區(qū)增產(chǎn)率都可以達(dá)到10%左右，而遼寧省大部分地區(qū)期望單產(chǎn)都有所降低；如果在期望單產(chǎn)最大的品種發(fā)生變化的地區(qū)改種期望單產(chǎn)更大的品種，黑龍江、吉林的部分減產(chǎn)地區(qū)的期望單產(chǎn)也呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，其他部分地區(qū)的增產(chǎn)率也比沒更換品種前有所提高。因此，在一些地區(qū)適應(yīng)變暖而改種偏晚熟的品種類型，可以獲得更高的單產(chǎn)。
人類適應(yīng)氣候變化的行為不僅包括上文分析的更換同種作物不同的品種，還包括調(diào)整整體的種植結(jié)構(gòu)，播種面積比例的變化反映了這種種植結(jié)構(gòu)的變化。水稻在主要糧食作物中是單位面積純收益最高的作物，所以只要有滿足其生長(zhǎng)所需的熱量資源和灌溉條件，在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下，人們一般都會(huì)選擇水稻。比較黑龍江、吉林、遼寧水稻播種面積在主要糧食作物(水稻、小麥、玉米)中的比例變化可以看出：黑龍江水稻的播種比例上升幅度最大，從5.5%上升到30%以上，吉林的水稻種植比例也有上升，但上升幅度較小，從11.8%上升到16.0%，遼寧省的水稻種植比例在20世紀(jì)80年代略有上升，但進(jìn)入90年代后呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。根據(jù)上文模型計(jì)算的結(jié)果，隨著氣候變暖，遼寧省水稻期望單產(chǎn)會(huì)減小，這種變暖的負(fù)面影響很可能在一定程度上導(dǎo)致了遼寧省水稻播種面積比例的下降，而在黑龍江省、吉林省，氣候變暖對(duì)水稻種植的正面影響為水稻播種面積的擴(kuò)展提供了熱量條件，尤其對(duì)于黑龍江省，這種擴(kuò)展幅度之大、速度之快是顯而易見的，氣候變暖的影響更不容忽視。黑龍江省存在水稻種植的北界，變暖后可種植的區(qū)域顯著增加，水資源又較吉林省充足，因此水稻擴(kuò)展的范圍相對(duì)最大。
通過對(duì)東北地區(qū)近40年氣溫資料的分析，結(jié)合水稻單產(chǎn)與氣溫的關(guān)系，建立水稻期望單產(chǎn)與熱量資源關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，分析了改變作物品種的適應(yīng)行為對(duì)水稻單產(chǎn)的影響，揭示了近20年氣候變暖對(duì)東北地區(qū)水稻單產(chǎn)增產(chǎn)總體趨勢(shì)的影響以及人類通過調(diào)整作物種植結(jié)構(gòu)來適應(yīng)氣候變暖的事實(shí)，得到的主要結(jié)論包括：比較冷期和暖期5月~9月份的氣溫，氣候變暖引起東北地區(qū)極端高溫年的概率增加，極端低溫年的概率減小，熱量資源普遍增加，北部增加幅度大于南部地區(qū)，北部熱量資源的年際變率減小，南部熱量資源的年際變率增加。水稻偏晚熟品種的種植范圍應(yīng)該會(huì)向北、向東擴(kuò)展，無論是否更換品種黑龍江省、吉林省大部分地區(qū)的水稻期望單產(chǎn)都會(huì)增加，如果更換了更適應(yīng)較暖氣候條件的偏晚熟品種，增產(chǎn)的幅度會(huì)更大；遼寧省主要種植晚熟品種，熱量條件已經(jīng)接近一季稻所需熱量的上限，隨著氣候變暖水稻期望單產(chǎn)則會(huì)下降。近20年來吉林省、黑龍江省水稻單產(chǎn)增產(chǎn)幅度大大高于遼寧省水稻單產(chǎn)增加幅度，在一定程度上驗(yàn)證了模型的結(jié)論，也說明熱量資源變化的總體趨勢(shì)對(duì)水稻單產(chǎn)變化的總體趨勢(shì)有一定的影響。在這種單產(chǎn)變化的刺激下，人類采取了適應(yīng)氣候變暖行為，即在氣候變暖對(duì)水稻產(chǎn)生正面影響的黑龍江省、吉林省增加水稻種植的比例，揭示了人類會(huì)適應(yīng)熱量資源的變化而改變種植結(jié)構(gòu)這一事實(shí)。
人類的適應(yīng)行為也會(huì)受到其他因素的干擾，比如實(shí)際情況中農(nóng)民往往在某一年高溫年喜暖作物或喜暖品種高產(chǎn)的刺激下，在來年種植喜暖的作物或品種，也很可能在某一低溫年喜暖作物或品種低產(chǎn)的刺激下，在來年或接下去的幾年選擇喜冷的作物或品種，由于種種原因這種適應(yīng)存在一定的時(shí)滯性以及農(nóng)民對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)的承受能力還有待研究。
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