辽宁省玉米生长季有什么气候特征？干旱对玉米产量又有什么影响？

文|冬青诗

编辑|冬青诗

前言

近年来，随着全球气候变暖和极端气候事件的加剧，导致干旱灾害发生频率、强度、范围和持续时间均呈现增加态势。

干旱灾害是指土壤水分和作物需水不平衡而产生的作物减产现象，是直接影响作物产量、影响范围较广、影响时间较久、发生次数较为频繁的气象灾害，对农业的影响尤为显著。

玉米具有极大的生产潜力且产量颇丰，2015年在我国的种植面积和总产均列农作物第一位，成为了我国第一大作物，其产量波动对我国粮食安全有直接影响。

而辽宁省是我国重要的粮食生产基地，其主要种植作物为玉米，玉米产量的波动将直接影响到辽宁省粮食生产安全。

辽宁省玉米生长季气候特征

玉米在生育期内对气温的变化较为敏感，在其整个生育期内，最适宜的温度是 20 —26℃。

在玉米生育期内气温过高或者过低都会对玉米生长产生直接影响，严重的还会直接导致死苗。

由上图可知，近 60 年辽宁省玉米生长季内平均气温为20.17℃，整个玉米生长季内5月份气温最低，为 16.11℃。

玉米对水分的变化异常敏感，在其生育期期内对水分有较高的需求，每个月份至少需要 100mm水分满足其生长要求。

辽宁省玉米生长季内降水月份差别较大，降水主要集中在7、8月份，其他月份降水较少。

在整个玉米生长季内5月份降水最少，为53.76mm，其次为9、6月份， 降水量分别为72.95mm 和 93.65mm，生长季内7、8月份降水最多，分别为197.65mm和167.49mm。

综上分析，辽宁省玉米生长季内5月和9月气温较低且降水量相对匮乏，玉米生长所面临较大的风险，6—8月气温适宜，降水充沛适宜玉米生长，玉米生长所面临的风险较小。

由上图可知，辽宁省玉米生长季平均气温有增高的趋势，其中2001年出现最高气温21.94℃，最低气温为出现在1976 年，并且在1998年、2002年、2005年、2008年和2010年出现气温突变点。

这表明以 1998 年为分界点，在此之前辽宁省玉米生长季气温变化较小，在1998年之后辽宁省玉米生长季气温波动较大，具有显著增高态势，并且显著水平略高于0.05水平。

由上图可知， 辽宁省玉米生长季降水年际波动较大，最大降水量为168.00mm，出现在1985年，最低降水量出现在2000年，为70.3mm。

在1964—1974年之间，虽然UF和UB频繁交叉，但并未超过0.05 显著水平，此外，在1974年之后UF和UB并无交叉。

说明降水突变主要集中在1964—1974年间，在1974 年之后降水并无明显变化。

由上图可知，辽宁省生长季及其各月气温大体呈现出西北高，东南低的分布态势，并且随着时间的推移，其低温区域逐渐向北部缩小，其高温区域逐渐向南部迁移。

此外，自西北向东南其气温具有逐渐降低的趋势，其中7月份和8月份气温较高，区域平均气温分别为23.86℃和23.35℃，5 月份气温最低，区域平均气温为16.48℃。

生长季气温高值主要出现在辽宁省的西北部，包括葫芦岛21.01℃、朝阳21.12℃、锦州 21.04℃和盘锦21.15℃等地。

其低值集中在辽宁省的东南部，主要为丹东19.64℃、本溪19.97℃和抚顺19.66℃等地。

由上图可知，整体来看辽宁省玉米生长季及其各月降水趋势为东南高，西北低，空间分布上与气温变化趋势相反，呈现出自东南向西北递减态势。

从整个玉米生长季来看，降水各月份差别较大，主要集中在7月份和8月份，其降水量占总生长季降水量的67%左右，其中7月份区域平均降水为181.47mm，8月份区域平均降水为 170.32mm。

5月份和9月份降水相对较少，5月份区域平均降水为55.37mm，9月份区域平均降水为 63.38mm。

玉米生长季降水高值出现在辽宁省的东南部，主要为鞍山、抚顺和丹东等地，而辽宁省西北部的朝阳、葫芦岛、锦州和阜新等地降水较少。

辽宁省干旱时间特征

SPEI主要反映的是不同时间尺度的旱涝交替，结合不同时间尺度SPEI划分的干旱等级，是对干旱特征进行分析的重要依据。

由图可知，辽宁省月尺度SPEI_ 1和季节尺度SPEI_3 旱涝交替频繁，这表明SPEI_ 1和 SPEI_3对短时间尺度上气温和降水的变化较为敏感，但随着时间尺度的增加，旱涝交替的频次缓慢下降。

生长季尺度SPEI_6和年尺度SPEI_ 12对短期气温和降水的变化响应较弱，而对长时间气温和降水的变化较为敏感，因此具有较长的周期性特征。

由年尺度 SPEI_ 12 可知，辽宁省呈现出多次的旱涝交替现象，其中在1963—1965年、1999—2003年和2014—2016年存在着干旱期。

以1960—2019 年的月尺度SPEI_ 1和生长季尺度SPEI_6 值为基础，对辽宁省近60 年内玉米生长季及其各月的干旱频率(SPEI＜-0.5)进行计算。

由上图可知，在玉米生长季内，8月份和9月份干旱频率较高，其次为5月和6月。

以10年为周期对辽宁省玉米生长季内的干旱频率进行统计，结果表明随着时间的推移，辽宁省玉米生长季内各月份干旱发生频率有所增加，尤其干旱频率在1980—2010年间增加最为明显。

总体来看，除了5月份之外其它玉米生长季月份干旱频率随着时间的推移均有所提高，这表明未来辽宁省玉米生长季内干旱风险将有所增加。

由上图，辽宁省 1960—2019年玉米生长季及其各月干旱频率空间分布可知。

辽宁省玉米生长季(5—9月)内，大部分地区干旱频率较高，仅西部和东南部部分地区干旱频率较低，辽宁省全域面临着较大的干旱风险。

此外，随着生长季时间的推移，干旱频率逐渐升高，高干旱频率地区范围逐渐扩大。

从玉米生长季各个月份来看，玉米生长季中8月份、9月份以及玉米生长季干旱频率空间分布总体保持一致，均为西北部高、东南部低。

辽宁省玉米生长季中5月份和6月份干旱频率空间分布大体一致，均为东部高、西部低。

7月份辽宁省干旱发生频率最低，且高干旱频率地区分布范围较小，仅辽东南地区的鞍山、丹东和大连以及沈阳部分地区干旱频率较高。

玉米生长季干旱强度及范围

以10 年为周期，统计1960—2019年辽宁省玉米生长季及其各月的干旱强度时间变化。

由上图可知，自1961—1989年，辽宁省玉米生长季及其各月干旱强度变化趋势大体一致， 干旱强度均有所降低，但自1990—2019年，辽宁省玉米生长季及其各月干旱强度均保持增加态势。

总的来看，辽宁省玉米生长季干旱强度在1990—1999年最低，在2010—2019年干旱强度最高，这表明随着干旱频率的增加，其干旱强度也随之增加，因此造成辽宁省所面临的干旱风险正在逐渐加大。

由图可知，干旱频率较高的地区干旱强度也较大，其空间分布具备高度一致性。

从整个玉米生长季来看， 除辽宁省丹东东北部、本溪中东部、抚顺东南部、朝阳西南部以及葫芦岛西北部外。

其它区域干旱强度均较大，尤其为辽宁省东北部的阜新、铁岭以及辽宁省南部的大连和丹东西南部干旱强度最高。

就各个月份而言，5、8 月份干旱强度最高，区域分布较广，6 、7 月份，高干旱强度区域分布范围相对较小，9 月份的干旱强度最低。

由图可知，辽宁省玉米生长季及其各月干旱发生范围有所差异。

其中，5—7月干旱范围波动较大，8—9月份干旱发生范围波动相对较小，且其年际变化较弱。

就各月份来看，6月和7月干旱发生范围最广，其次为5月份和9月份。5—9 月干旱站次比最低。

总的来看，在辽宁省玉米生长季中，7月份和9月份干旱发生范围逐渐扩大，其它月份虽也有所上升，但趋势变化不太明显。

由下图可知，辽宁省玉米生长季平均SPEI_ 1与气候产量的相关性最高，并且辽宁省大部分地区SPEI_1与气候产量的相关性均在0.60以上，这表明气候产量与SPEI_ 1具有极强的相关性。

此外， 在辽宁省玉米生长季内，7月份和8月份的SPEI_ 1与气候产量的相关性也较高，尤其是葫芦岛、朝阳、锦州、沈阳和大连等地，其气候产量与SPEI_ 1的相关性均在0.60 左右。

6 月份SPEI_ 1与气候产量的相关性较低，尤其是葫芦岛和朝阳呈现出负相关性，其它大部分地区 SPEI_ 1与气候产量的相关性均在0.10左右，仅大连和丹东相关性结果相对较高，但也远低于其它月份。

由上图可知，除 5 月份和 6 月份外，其它生长季月份均与SPEI_3 的相关性较高，这说明在玉米生长季后期对气温和降水变化较为敏感，为其干旱敏感期。

此外，随着时间的推移，气候产量与SPEI_3 的相关性也在逐渐增加，主要表现为7、8、9 月份的SPEI_3 与气候产量相关性的增加。

由上图可知，6月份SPI_1与气候产量的相关性最低，甚至部分地区出现负相关性的现象。

但8月份和9月份SPI_1与气候产量的相关性较高，其相关性平均在0.50 左右。

生长季5—9月份SPI_1与气候产量的相关性最高，大部分地区相关性结果在0.70 以上，大连相关性结果最高为0.78。

由上图可知，6月份SPI_1与气候产量的相关性最低，甚至部分地区出现负相关性的现象，比如葫芦岛、朝阳、锦州、沈阳和盘锦，辽宁省其它地区SPI_1与气候产量的相关性也较低，其中最高的为大连，但8月份和9月份SPI_1与气候产量的相关性较高，其相关性平均在0.50左右。

生长季5—9月份SPI_1 与气候产量的相关性最高，大部分地区相关性结果在0.70 以上，其中大连相关性结果最高，其次为本溪、辽阳、沈阳、丹东和铁岭等地，葫芦岛和阜新相关性结果最低。

由上图可知，除5、6 月外，生长季其它月份SPI_3 与气候产量的相关性均较高，其相关性结果在0.58 以上。

其中，6月份SPI_3与气候产量的相关性最低，在辽宁省各个地区中，葫芦岛相关性结果最低，其相关性结果为0.09，丹东、本溪、辽阳和大连等地相关性结果较高，均在0.45左右。

9月份SPI_3 与气候产量的相关性最高，除阜新、鞍山、营口、丹东和辽阳外，其它地区相关性结果均在0.70 以上， 其中大连最高为0.89，阜新最低，其相关性结果为 0.59。

就整个生长季来看，辽宁省大部分地区SPI_3与气候产量相关性较高，并且均在0.60 以上。

SPI_3与SPI_1 相比，其与气候产量的相关性明显更强。

由上图可知，辽宁省玉米生长季内5、6月份干旱指数PDSI与气候产量相关性较低，7、8和9月份相关性较高，并且自7月往后，辽宁省绝大部分地区PDSI 与气候产量的相关性逐渐增强。

总的来看，干旱指数PDSI与气候产量相关性在5月份最低，在9月份最高。

就辽宁省玉米生长季而言，阜新、营口、抚顺与铁岭等地干旱指数PDSI与气候产量相关性较低，均在0.40 左右。葫芦岛、朝阳、锦州、沈阳、盘锦、大连和本溪等地干旱指数PDSI 与气候产量相关性较高，均在0.50 以上。

辽宁省玉米产量分析

由下图可知，辽宁省各地级市玉米单位面积产量年际波动较大。

沈阳、大连、丹东、阜新、辽阳、盘锦以及朝阳等地玉米单位面积产量呈缓慢增加态势，但营口、抚顺 和葫芦岛等地的玉米单位面积产量随着时间的推移呈缓慢下降趋势。

鞍山市、锦州市、铁岭市和本溪市玉米单位面积产量虽有所增加，但变化不太明显。其中1994年、1997年和2000年玉米单位面积产量较低，这可能是与其处在典型干旱年份有关。

由上图可知，铁岭市、沈阳市、阜新市、锦州市和朝阳市玉米产量较高，其玉米产量占全省的 67%以上，即辽西北地区为辽宁省玉米主产区。

就单位面积产量来看，其高值处于辽宁省的东北部，低值处于辽宁省的西部和南部地区，此外，盘锦虽玉米产量较低，但其单位面积产量较高。

气候产量与干旱指数的相关性结果主要反映作物产量对不同时间尺度干湿变化敏感性的高低。

结语

本文通过对辽宁省玉米生长季的气候特征、干旱时间特征以及干旱强度与范围的研究，探讨了干旱对玉米产量的影响，并进行了干旱指数与玉米产量相关性的分析,在辽宁省这一地区的研究中，我们得出了以下结论：

辽宁省玉米生长季的气候特征呈现出明显的季节性变化。夏季是玉米生长发育的关键时期，高温多雨的气候条件有利于玉米的生长，但同时也伴随着干旱的风险。

研究辽宁省的干旱时间特征，发现干旱事件在玉米生长季内表现出较为明显的集中分布,分析了干旱强度与范围对玉米产量的影响发现，干旱强度和范围的增加与玉米产量的下降呈现出一定的相关性。

我们进行了干旱指数与玉米产量的相关性分析,干旱指数与玉米产量呈现出一定的负相关关系，说明干旱指数可以作为评估玉米产量水平的重要指标之一。

辽宁省的玉米产量受到了气候变化引发的干旱的影响,为了确保玉米产量的稳定和提高农业生产的适应性，我们需要采取相应的措施来应对干旱风险。

例如加强灌溉设施建设、推广抗旱品种的种植措施等措施。这些措施的实施将有助于提高辽宁省玉米产量，保障粮食安全，并促进农业可持续发展。

参考文献

<1>韩兰英.气候变暖背景下中国农业干旱灾害致灾因子、风险性特征及其影响机制研究.兰州：兰州大学，2016.

<2>杜建斌.旱灾对我国粮食主产省粮食产量的影响及抗旱对策研究.北京：中国农业科学院，2020.

<3>范泽孟，岳天祥，陈传法等.中国气温与降水的时空变化趋势分析.地球信息科学学报，2011，13(04) ：526-533.

<4>姚宁.气候变化背景下干旱时空演变规律及其预测.咸阳：西北农林科技大学，2020.

<5> 熊巧利.气候变化背景下西南地区高山植被地理分布变化研究.云南：云南大学，2020.