气候变化背景下四川省玉米生育期农业气候资源

【研究意义】四川是中国13个粮食主产省之一。玉米是四川省重要的粮食作物，在农业生产中占有重要的地位，2017年四川省玉米播种面积为139.9万hm2，占全省粮食播种面积22 %，玉米总产量793.2万t，占全省粮食产量23 %[1]。农业是对气候变化最敏感的领域之一，且研究表明：生态环境和气象条件、玉米品种与种子是当前继栽培管理技术之后影响中国玉米产量的第二和三大类因素[2]，故研究玉米农业气候资源对粮食安全和生产决策具有重要的指导意义。在气候变化的背景下，四川气候与农业气候资源已发生了明显变化[3-4]。西南地区总辐射显著降低，温度日较差减小[5]。通过对西南区域春玉米生长季的气候条件研究表明，1961-2010年整个生长阶段平均温度上升0.55 ℃[6]。2004-2007年从四川东北部连续4年遭受4次洪涝灾害和一次特大旱灾，2009-2012年四川部分区域已经连续4年发生严重干旱[7-8]。四川盆地玉米在拔节-乳熟期发生干旱频率较高，且发生面积最广[9]。【前人研究进展】我国学者对气候变化背景下区域气候资源演变特征做了大量研究工作，其中纪瑞鹏等[10]利用应用线性气候倾向率分析了辽宁地区全年和四季光热水等主要农业气候资源；刘志娟等[11]分析了东北三省全年及生长期内的温、光、水5个气象要素农业气候资源变化特征；李正国等[12]应用气候倾向率分析气候变化背景下东北三省主要作物类型典型物候期的变化趋势。但针对具体作物且分生育期分析其农业气候资源变化特征的相关研究较少。为此，【本研究切入点】本文利用四川省124个气象站1961-2017年逐日气象观测数据，同时结合四川省玉米的生育期资料，分析四川省玉米全生育期和分生育期的平均气温、气温日较差、总辐射量、参考作物蒸散量、缺水率5个要素的空间分布特征，研究四川省玉米生育期农业资源的时空规律。【拟解决的关键问题】旨在为四川省玉米生产趋利避害、合理利用当地农业气候资源、为相关部门在玉米种植等方面提供科学参考意见。

1 材料与方法

1.1 数据来源

气象资料来源于四川省气象局，主要包括四川省盆地、盆周山区及攀西农区1961-2017年共计124个气象站逐日平均温度、最高温度、最低温度、降水量、日照时数等。玉米生育期数据源于四川省盆地、盆周山区及攀西农区1981-2017年15个玉米农业气象观测站点的观测资料。

1.2 研究区域

四川省玉米主要种植在盆地、盆周山区及攀西农区，本文根据种植区域地理地貌类型和形成的现状，将其划分为7个玉米种植区及1个非种植区(图1)。结合大田生产调查资料和农业气象观测站的观测报表，得出各种植区玉米全生育期及不同生育阶段的起止时间(表1)。

图1 四川省玉米种植分区Fig.1 Maize planting zoning of Sichuan province

表1 四川省7大玉米种植区域玉米不同生育阶段的时间Table 1 Time of maize growth stages in seven main production regions of Sichuan province区域Region播种-拔节Sowing to jointing拔节-乳熟Jointing to milk ripe乳熟-成熟Milk ripe to maturity盆西平丘区Plain and hill areas of western basin4月上旬-6月中旬1st Apr. to 20th Jun.6月下旬-8月上旬21st Jun. to 10th Aug.8月中旬-9月上旬11th Aug. to 10th Sep.盆中浅丘区Hilly area of central basin4月上旬-6月上旬1st Apr. to 10th Jun.6月中旬-7月中旬11th Jun. to 20th Jul.7月下旬-8月上旬21st Jul. to 10thAug.盆南丘陵区Hilly area of southern basin3月上旬-6月中旬1st Mar. to 20th Jun.6月下旬-7月中旬21st Jun. to 20th Jul.7月下旬-8月上旬21st Jul. to 10th Aug.盆东平行岭谷区Equal ridge-valley region of eastern basin3月下旬-5月中旬21th Mar. to 20th May5月下旬-7月上旬21st May to 10th Jul.7月中旬-7月下旬11th Jul. to 30th Jul..盆周边缘山地区Mountain area around basin5月上旬-7月上旬1st May to 10th Jul.7月中旬-8月中旬11th Jul. to 20th Aug.8月下旬-9月下旬21st Aug. to 30th Sep.川西南中山山地区Mountain area of southwest Sichuan3月下旬-6月中旬21th Mar. to 20th Jun.6月下旬-8月中旬21st Jun. to 20th Aug.8月下旬-9月上旬21st Aug. to 10th Sep.川西南中山宽谷区Mountain area of southwest Sichuan4月中旬-6月上旬11th Apr. to 10th Jun.6月中旬-7月中旬11th Jun. to 20th Jul.7月下旬-8月下旬21st Jul. to 30thAug.

1.3 研究方法

1.3.1 有效降水量 参考Smith M. CROPWAT[13-14]推荐的方法：

式中，Re为有效降水量(mm/d);R为总降水量(mm/d)。

1.3.2 需水量W=KcET0

W是玉米需水量[15](mm/d)；Kc是利用文献[16]中提及的方法进行修正后的值，ET0采用FAO推荐的Penman-Monteith方法[17]。

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