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农业生产与气候变化关系密切,农作物生长发育的好坏和产量的高低,除了决定于农作物本身的生物学特性和人们的经营措施外,很大程度上受到光、热、水、气等气候要素的支配。我国西北旱作农业区完全依赖自然降水,是气候变化的敏感区和农业生产脆弱区。因此掌握西北旱作农业区气候变化的规律,充分认识该地区农业生产对气候变化的响应,对该地区农业经济可持续发展具有重要的现实意义。 基于此,本文选取甘肃中东部定西、平凉、庆阳旱作农业区为研究对象,利用小波分析、kriging空间插值、曼-肯德尔(Mann-Kendall)趋势分析及突变分析等方法,分析了研究区内农业气候资源(包括光、热、水、风资源)的现状、变化趋势、空间分布以及各气候资源配合协调程度;在此基础上,结合农业观测资料和农业统计相关资料,详细分析了研究区农作物生长发育、产量和农业种植结构的变化特征及其对气候变化的响应规律。 经研究初步得出以下结论:(1)近48年研究区热量资源普遍增加,气温升幅最高气温>最低气温>平均气温。≥0℃积温、≥5℃积温和≥10℃积温均显著增加,负积温显著减少。稳定通过0℃、5℃和10℃的初日均提前,终日推迟,持续日数均显著增加。研究区热量资源普遍存在25a、11a(12~14a)、6a和2a的周期,均于90年代发生突变。(2)年平均降水量减少14.39mm/10a,蒸发量增加12.43mm/10a,均未通过显著性检验。年平均降水量普遍存在18a、4a、7a和2a的周期,蒸发量大致存在14a(15a)、6a、11a和2a的周期。经检验,年平均降水量没有明显突变点,年平均蒸发量1993年开始突然增加。(3)年平均日照时数每10年减少9.68h,减少趋势不显著;年平均日照时数大致存在25a(24a)、11a(12a)、6a(5a)、和2a的周期,经检验没有发生明显突变。(4)年平均风速减小趋势极显著,每10年减小0.1m/s;年平均风速存在18a、24a、和6a的周期;经检验年平均风速突变点为1986年。(5)2000年后与1980s相比,观测区冬小麦播种期、出苗期、停止生长期各推迟3~9d,2~9d和2~11d;越冬以后各发育期均提前,拔节期、抽穗期、乳熟期、成熟期分别提前5~11d、6~14d、5~15d和3~14d;冬小麦生殖生长阶段提早,全生育期天数缩短4~23d,全生育期天数的变化主要是由越冬期天数缩短引起的。(6)2000年后与1980s相比,观测区春小麦乳熟期推迟,其他各生育期均提前,播种期、出苗期、拔节期、抽穗期、成熟期分别提前1~2d、2~3d、2~7d、2~4d和6~7d,春小麦全生育期天数缩短3~12d。(7)近17年来观测区冬小麦的实际产量呈减少趋势,主要是由返青期~抽穗期内的干旱缺水及此时的高温二者协同作用导致的;观测区春小麦实际产量也呈减少趋势,产量的减少主要是由生长季节降水量减少引起的。(6)气候变暖使研究区冬小麦种植界限向西北扩展,理论上研究区均已可以种植冬小麦,但冬小麦北移界限只代表平均状况,一个地区种植制度和种植方式不仅取决于气候条件,还要根据当地具体情况科学决断。