20世纪中后期以来,以温度升高为代表的气候变化成为各相关领域研究的热点问题[1-3]。农业是对气候变化反应最敏感的部门,气候变化对农业生产的影响已经引起各国政府、社会和科学界的高度重视,成为重要的研究课题[4-5]。光照、热量、降水等农业气候要素发生变化,必然导致农业生产条件与生产水平发生改变,最终影响农业的量与质[6]。研究气候变化对农业作物生产的影响,分析不同气候要素对生产力影响的大小,探究其机理,剖析影响作物产量的关键因素,对增加农作物产量,保障农业可持续发展具有重要的理论意义。
目前,国内外针对气候变化对农业的影响已开展了多方面研究。研究内容主要围绕4个方面:一是气候变化对农业自然资源要素时空分布的影响及特征[7-9],二是气候变化影响下农作物育种改良适应[10-11],三是气候变化对农作物生产布局与种植制度的影响[12-13],四是气候变化对病虫害、旱涝等灾害的影响[14]。研究方法主要有3种,一是经验统计模型方法,即通过确定合理指标,运用统计学的多元回归、线性相关分析等方法构建气候变化与作物产量之间的关系模型[15-16]; 二是农业生态地带模型分析方法,即将作物模型运用到土地管理决策中,基于农业生态区域的划分,分析不同区域作物生长随气候因素变化的研究方法,一般结合GIS技术评估土地生产力[17]; 三是观测试验方法,即通过试验方法,动态模拟气候因素变化与农作物产量的相关关系,探究气候变化对农作物生产影响的内在机理[18],研究多以全球或国家为尺度[19-20]。已有的研究成果为进一步研究气候变化对农业生产的影响奠定了重要的理论基础与方法指导。然而,气候变化具有地域性特征,从地区角度分析气候变化对农业产量的影响具有重要的实践意义。
吉林省是我国重要的粮食生产基地,在保障我国粮食安全和农业生产中具有举足轻重的地位。2017年,吉林省耕地面积约占全国耕地面积的5.18%,人均耕地面积是全国平均水平的3.3倍,粮食产量约占全国粮食产量的6.28%。吉林省地处享誉世界的“黄金玉米带”,玉米总产量占粮食总产量的比重高达78.3%。然而,气候变化将使吉林省面临着较高的极端灾害风险和更脆弱的气候变化影响,严重影响到吉林省乃至全国的粮食安全和农业可持续发展。以往的研究主要体现在气候变化对农产品品质影响的研究[21-23],结合玉米产量的研究报道较少。基于此,本文以省域为研究尺度,以吉林省为研究对象,选取年均降水量、年均气温、年均日照时数等为气候指标,利用5 a滑动平均法,分析20世纪80年代以来吉林省气候变化特征,运用数据统计分析方法,建立气候因素与玉米产量的关系模型,定量分析气候变化对吉林省玉米产量的影响及作用机理与特征,基于关系模型,预测未来10 a吉林省玉米气象产量的发展趋势,并提出建议与措施,为推进吉林省应对气候变化的玉米生产提供理论依据及决策支持。
