气候变暖对甘肃陇中旱作农业区粮食生产的影响分析

内容提要：本文通过1987年以来陇中旱作农业地区气温变化与降水量、干旱成灾面积、粮食产量等重要影响因素之间的相关回归分析，发现干旱对甘肃陇中旱作农业区粮食生产影响非常大，相关系数达到了0.715。保护耕地面积、控制人口增长、大力推广抗旱农作物品种和节水农作技术等，稳定和提高甘肃陇中旱作农业区粮食产量对构建甘肃粮食安全保障体系具有重要意义。

关键词：气候变暖；陇中旱作农业区；粮食生产；影响分析

中图分类号：F127.42文献标识码：A文章编号：1003-4161(2009)01-0112-03

IPCC 2007报告指出，从工业革命时代开始，气候变暖成已成为一种长期趋势，1906～2005年全球气温上升的线性趋势为0.74℃［1］。气候变暖造成了水资源短缺、土地退化、干旱地区面积增加，将对世界粮食安全构成威胁［1］。陇中黄土高原地区是甘肃省典型的“雨养农业区”，也是受干旱影响最为严重的地区。本文研究陇中旱作农业区气温升高和降水变化对粮食生产的影响，对保障甘肃粮食生产供给，构建甘肃粮食安全保障体系具有十分重要的现实意义。

1.陇中旱作农业区气候与粮食生产状况

1.1 气候简况

陇中旱作农业区位于甘肃省中部，是黄土高原和青藏高原的过渡地带，也是秦岭的坡降地区。气候常年温凉干燥，为我国典型的旱作雨养农业区。森林覆盖率为13%左右，降水量在200～600之间，海拔在1.5～2.0之间。全区地形破碎，沟壑林立，水土流失严重。干旱是该区最常见的气候灾害，春末夏初旱和伏旱的概率分别为40%～60%和30%～40%［2］，民间有“十年九旱”的说法。降水主要集中在7～9月，变率21%～63%［3］，无效降水多，利用率较低，仅有20%～25%形成了初级生产力，60%～70%无效蒸发［4］。气温上升趋势明显，降水量年际变化不稳定（如图1所示）。

1.2人口与粮食生产情况

从地理意义上划分，陇中旱作农业区基本包括兰州市、临夏市、定西市，白银市的会宁县，平凉市的静宁县和庄浪县以及天水市的甘谷、秦安、武山、张家川等行政区域，总面积约为5.7282万km2。截至2007年区域人口1.153.98万，占全省总人口的44.1%。其中农业人口857.22万，占该地区总人口的74.3%。耕地面积138.57万km2，占甘肃全省耕地总面积的41.7%，其中粮食播种面积为106.66万km2，占该地区耕地面积的77%。粮食总产量为261.8万吨，占甘肃省当年粮食总产量824.4万吨的31.8%。通过资料可以看出，陇中旱作农业区集中了全省近50%的耕地和人口资源，但粮食产出仅仅为30%左右。另外，从表1也可以看出，该地区2006年的耕地面积相对于1991年减少了3.64万hm2，人口却增加了176.44万人，增长18.14%。2006年人均粮食占有量仅为220.07，距离国际公认的粮食安全线人均粮食占有量350有很大的差距。

农业生产条件恶劣，尤其是森林覆盖率低、降水量少、干旱频发、水土流失严重等问题严重影响了该地区粮食生产。

2.气候变暖对陇中旱作农业区粮食生产的影响与分析

2.1 总体影响

统计资料显示，自1951年以来甘肃省干旱面积均呈逐步扩大趋势，气温上升的速率约为0.4～0.8℃/10年，降水呈非规律性减少趋势［5］。而陇中旱作农业区热量资源增加迅速，伴随着1993年以来降水量的不断减少，干旱危害加重、频率增加。致使农作物养分积累时间缩短，品质降低［6］。据研究，当气温升高2.0～2.5℃时，小麦、玉米、水稻等三种主要作物的单产开始持续下降，而且随着气温持续升高，下降幅度增大［7］。

对于陇中旱作农业区来说，气候变暖引起了粮食种植结构的重大变化。该地区从2000年开始秋粮播种面积首次超过了夏粮播种面积(如图2所示)，截至2006年，秋粮播种面积占该地区粮食播种总面积的60.4%，超过夏粮播种面积约33.33万km2。秋粮产量的增加尤其是洋芋产量的增加，是2000年以来粮食总产量增加的主要原因。干旱是该地区的主要自然灾害(如图3所示）。1995年，由于遭遇了特大旱灾，当年因旱成灾面积占该地区耕地总面积的52.9%，占粮食播种面积的64.4%。粮食总产量下降了21.1%，其中夏粮下降了31.7%，人均粮食占有量下降到156.5。在旱灾严重的年份，该地区人均粮食占有量都在200以下。

2.2 相关性分析

本文以《甘肃年鉴》（1987～2007）、《甘肃农村年鉴》（1991～2007）中甘肃陇中旱作农业区的耕地面积和粮食产量等数据及甘肃省气象信息中心提供的1987～2007年全省气温和降水资料为基础，使用SPSS16.0分析软件，进行一元和多元线性回归进行分析。

2.2.1 气温和降水的历年变化趋势分析。通过对陇中旱作农业大部分地区的年平均气温（1987-2007）和降水资料进行分析，该地区气温(T)与降水(R)的时间回归方程为：

T=-129.588+0.069Y，R=3950.197-1.784Y

气温回归方程R2=0.547，显著性水平为0.002，线性变化趋势为0.069℃/年。降水量回归方程的R2=0.019，线性变化趋势为-1.784mm/年。

2.2.2 气温和降水变化对粮食生产的影响。

①夏粮产量和种植面积受气候变暖的影响分析

分别用年平均气温和降水与夏粮、秋粮的产量(F)和播种面积(A)进行回归，可以得出夏粮产量和播种面积回归方程为：

F=332.242-0.139R-19.623T，A=3364.532-0.505R-267.314T

夏粮产量方程的R2=0.232，夏粮播种面积方程的R2=0.565，显著性水平分别为0.18和0.004。夏粮产量方程中气温和降水系数分别为-19.623和-0.139。夏粮播种面积方程中气温和降水的线性趋势分别为-0.505和-267.314。

②秋粮产量和种植面积受气候变暖的影响分析

F=-396.078+0.285R+47.4T，A=-805.752+0.157R+178.54T

两个方程的R2=0.593和R2=0.6，显著性水平都是0.003。气温和降水量对秋粮产量的线性趋势为47.4和0.285，对秋粮播种面积的线性趋势为178.54和0.157。

2.2.3 气候变暖对旱灾以及粮食总产量的影响。受灾总面积(Z)和旱灾面积(D)的回归方程为

Z=340.533+0.799D

其中R2=0.856，显著性水平为0。

进行粮食总产量(F)和旱灾面积(D)相关分析能间接地表明气温和降水变化对粮食总产量的影响。

D=727.508-1.198R+27.061T，F=264.014-0.07D

旱灾方程的R2=0.043。粮食总产量方程的R2=0.511，显著性水平为0.002。

3.研究结论

（1）1 从1987年至今，该地区气温每年上升0.069℃，年平均降水量每年减少-1.784mm。气温和降水影响干旱程度，年降水量每增加1，因旱成灾面积就减少0.8万hm2，年平均气温上升1℃，因旱成灾面积就增加1.804万hm2。

（2） 气候变暖对夏粮播种面积的影响较大，，温度升高1℃，播种面积下降17.8万 hm2。气候变暖是秋粮播种面积和产量上升的主要原因，R2=0.6和R2=0.593，气温上升1℃，秋粮播种面积和产量分别增加11.9万hm2和47.4万吨。

（3） 干旱是该地区的主要灾害，R2=0.856，干旱面积与受灾总面积高度相关。干旱对粮食产量影响显著，R2=0.511，因旱成灾面积每增加1万hm2，粮食总产量就减少1.0488万吨。可以看出，气温如果持续升高，干旱对粮食生产的影响将越来越

大。

4.对策探讨

（1）陇中旱作农业区人口基数大，自然增长率较高，因此稳定粮食生产和保障粮食安全首先要保护耕地面积和严格控制人口增长。

（2）降水是该地区唯一的农业用水来源，而且无效降水比例较大，因此要大力提高降水的利用效率，如延伸雨水集流工程使用范围，投入农业生产。加大节水农作技术的研究和推广，如秸秆覆盖技术等，积极应对干旱对粮食生产的威胁。

（3）改善土地管理增强保墒能力和推广高产抗旱的作物品种是重要手段，同时要继续大力推进植树造林和退耕还林政策，以提高森林覆盖率，改善区域气候，减少水土流失。

（4）由于资料不够全面，未考虑政策、技术进步等影响，因此对于合理优化该地区的夏粮、秋粮种植结构，划分区域之间农业生产分工，还需要进一步的分析研究。

基金项目：甘肃省科技厅软科学项目（4RS054-A65-122）

参考文献：

［1］世界政府间气候变化专门委员会［R］.气候变化综合报告，2007：2-26.

［2］陈昌毓.甘肃干旱半干旱地区降水特征及其对农业生产的影响［J］.干旱区资源与环境，1995，(3)：28.

［3］张萍，李广.陇中黄土高原降水资源趋势变化［J］.草业科学，2008，(6)：25-26.

［4］谷茂.中国半干旱区降水的农业高效利用［M］.北京：中国农业科技出版社，2001：9-10.

［5］翟盘茂，邹旭恺.1951-2003年中国气温和降水变化及其对干旱的影响［J］.气候变化研究进展，2005，（5）：16-18.

［6］刘德祥，董安祥，陆登荣.中国西北地区近43年气候变化及其对农业生产的影响［J］.干旱地区农业研究，2005，(3)：199-200.

［7］熊伟，林而达，居辉，许吟隆.气候变化的影响阀值与中国的粮食安全［J］.气候变化研究进展，2005，(7)：85-86.

［8］甘肃统计局.甘肃统计年鉴1987-2008年［M］.

［9］甘肃农村年鉴编委会.甘肃农村年鉴1991-2007［M］.

［作者简介］闫述乾（1969―），男，副教授，硕士研究生导师，主要从事农业经济、企业战略管理的教学与研究工作。

王海强（1984―），男，硕士研究生，主要从事农业经济管理、经济数学的学习与研究。

［收稿日期］2008-12-15