气候变化对宁夏农业的影响

第二节　气候变化对宁夏农业的影响

一、水资源减少

宁夏水资源总量为11.6亿m³，扣除苦咸水和泥沙，地表水可用量为5.31亿m³，地下水为1.39亿m³。宁夏允许耗用黄河水40亿m³，人均水资源为706m³，不足全国平均值的1/3。南部山区水资源极度匮乏，人均占有水量仅为96m³，是黄河流域平均值的11.6%，全国平均值的4.4%。引黄灌区浅层地下水主要依赖于河道、渠道和田间渗漏补给，水位随灌溉和非灌溉期而变化；中部干旱带和南部山区浅层地下水的补给主要依赖自然降水。受气候变化的影响，近50年来黄河径流量呈逐渐减少趋势，20世纪90年代以来减少趋势更明显。

据估算，未来20年宁夏水资源需求量逐步增加，其中，灌区总用水量2010年为73.73亿m³，2015年为101.61亿m³，2020年为123.35亿m³。其中，农业用水量2010年后为63.38亿m³，2015年为68亿m³，2020年达到75亿m³；工业用水量2015年将达到10.7亿m³，2020年将达到14.7亿m³，是目前用水量的3～5倍；生活和生态用水2010年为3.62亿m³，2015年为4.24亿m³，2020年为4.86亿m³。

全球气候变暖后如果未来黄河来水持续偏枯，若按2003年的实况估计，2005～2020年引黄水量缺口为13.3亿～14.83亿m³，耗水量缺水4.07亿～9.42亿m³。2010年以后，仅靠现在的可利用水资源量已无法满足可持续发展的需要，按来水75%的频率年计算，2015年和2020年将分别需要新增用水10亿m³和24亿m³，其中20%满足工业和城市发展需求，30%满足生态建设需求，50%供农业发展。由此可见，宁夏未来水资源供求矛盾非常突出。

1956～2000年，全区平均天然径流量9.49亿m³，最大1964年为19.26亿m³，最小1982年为5.07亿m³，相差2.8倍。宁夏全区1956～2000年中丰水年有18年，平水年有10年，偏枯年有17年，连续丰水年最长为3年，连续枯水年最长为2年。受气候变化的影响，近50年来黄河径流量呈逐渐减少趋势，20世纪90年代以来减少趋势更加明显。与多年平均径流量相比，50年代偏丰；60年代最丰；70年代逐渐减少；80年代偏丰；90年代明显减少，为偏枯年；2000年以后减少显著，为枯水年。

图1-6　宁夏径流量年际变化

降水量减少导致径流量更大幅度的减少。2009年，清水河降水量比多年平均减少32%，径流量比多年平均减少49%；泾河降水量比多年平均减少23%，径流量比多年平均减少45%；葫芦河降水量比多年平均减少32%，径流量比多年平均减少58%。

宁夏降水量南多北少，年际变率大，季节雨量分配极不均匀，夏季雨量集中，冬季雨雪稀少，水资源夏季最大，冬季最小，全年约21%的降水可被利用。宁夏南部降水多、蒸发小，可利用水资源较多，北部降水少、蒸发大，可利用水资源短缺。近50年来，我区作物生长季节的降水量呈减少趋势，南部山区的减少趋势最明显，尤其以春夏季减少明显。1991～2005年5～9月平均降水量与1961～1990年同期降水量的差值只有平罗、青铜峡、中卫和盐池偏多，其他地区均偏少，南部山区偏少最多，加剧了水资源的供需矛盾，干旱加剧，给农业生产带来十分不利的影响。

二、光能资源有所减少

宁夏太阳辐射在5000～6100 MJ/（m²·a）之间，在全国31个省会城市太阳能可利用状况综合排序中，银川占第三位，仅次于拉萨和呼和浩特。中部干旱带以北地区太阳辐射较大且分布较均匀。6月份辐射最大，12月份最小。随着气候变化，宁夏太阳总辐射呈逐渐减少的趋势，各月减少幅度不同，其转折点出现在1980年。年日照时数呈明显减少趋势，53年中年日照时数减少了332.2小时。其中，1951～1980年累积日照时数呈缓慢上升趋势，1971～1980年维持较高水平，而1980年以后年日照时数急剧减少。日照冬季减少最多，共减少了156.3小时，夏季减少最缓，共减少了53.5小时；春季年际变化振幅最大，最多年与最少年相差98.5小时，夏、秋、冬季分别相差89.3小时、84.8小时和89.3小时。

图1-7　典型流域径流量变化

图1-8　银川年太阳总辐射变化

图1-9　银川年日照时数气候变化趋势

三、热量资源增加显著

（一）积温增加显著

≥0℃积温可表征作物可利用生长季热量资源：在气候变暖背景下，宁夏≥0℃积温及持续日数呈增加趋势，1987～2005年≥0℃积温比1961～1986年平均增加了185.9℃，北部引黄灌区积温较1961～1986年增加多达200℃以上，吴忠、青铜峡和平罗、贺兰积温增幅在250℃以上。中部干旱带介于150℃～ 200℃之间，南部山区多在150℃以下。

≥10℃积温可表征水稻、玉米等喜温作物可利用生长季热量资源；宁夏≥10℃积温1987～2005年比1961～1986年平均增加了172.4℃，≥10℃积温等值线明显南移，农耕期的积温增多、热量资源增加，非常有利于喜温作物种植区域扩大，向南部山区海拔较高的地区扩展，也有利于提高作物复种指数，提高作物光能利用率。

（二）可利用生长季有所延长

宁夏各地≥10℃积温期间持续日数1987年后比之前延长了2～6天，农业生产可利用日数增长并不多，系我区霜冻限制所致。根据未来100年气候预测结果，预计未来我区作物可利用生长季可能会显著延长，作物生产潜力很大。

（三）无霜期变长，土壤封冻期变短

宁夏无霜期均呈延长趋势，青铜峡、吴忠、盐池增长最多，吴忠每10年增加0.65天；银川、永宁、灵武、中宁、海原和泾源增长最少，灵武仅为0.03天。近50年来冻土深度逐渐变浅，厚度逐渐变薄。最大冻土深度20世纪80年代前冻土层变厚，80年代后冻土层变浅，土壤封冻推迟，化冻期提早，造成灌区春潮起潮、落潮均提早，春小麦播种期由3月上、中旬相应提早到2月下旬。冬灌期也逐渐推迟。

（四）冬季负积温减少，最冷月气温升高

宁夏1986年后冬季负积温明显减少，升温幅度在40℃每10年以上，最大达90℃。冬季负积温持续时间也逐渐缩短。最冷月平均气温在－8.0℃以上是冬小麦安全越冬的条件，宁夏最冷月月平均气温－8.0℃等温线北界北移，海拔高度上界上升了600～800m；气候条件适宜冬麦越冬，冬麦北扩到平罗一带，最冷月气温升高也有利于设施农业的发展。

四、气象灾害随气候变暖而变化

（一）干旱加剧

随着全球气候变暖，全区连续无降水过程的次数和持续时间均在20世纪80年代后期进入一个骤变波动时期，变化周期明显缩短，峰值明显增多，发生严重干燥事件的次数明显增多，尤其是超过3个月连续无降水的气候干旱自90年代中期以来明显增多，灌区及中部干旱带显著增多。

随着气候变暖，南部山区夏粮生长期间干旱持续时间有逐年加长的趋势，作物受旱逐年加重。夏粮生长期发生土壤干旱的旬数占整个夏粮生长期的时间由1981年的58%增加到68%，中度以上旱灾由20世纪80年代初的35.7%上升到39.2%。中部干旱带轻度、中度干旱有逐渐减轻的趋势，轻度干旱由20世纪80年代初的70%下降到45.0%，减轻明显。但重度、极重干旱发生时间并没有缩短，显示重度以上旱灾并没有减轻。不同时段的分析表明，夏粮生长期旱情随气候变暖而加重。

宁夏山区春旱和秋旱有加重的趋势，而夏旱和冬旱发生减少，但春、夏、秋连旱在2000年之后发生频率和涉及的区域呈现增加的趋势。山区干旱多以中旱偏轻为主。80年代至90年代干旱强度较强，其次为70年代，2000年以后干旱强度有减缓趋势，但干旱发生次数却明显增加。

图1-10　宁夏山区干旱站次比和干旱强度历年变化

（二）干旱、暴雨等冷暖干湿极端化加重

自20世纪60年代以来，宁夏年极端干旱频率增加，灌区及中部干旱带显著增加。总体上经历了三个阶段，70年代末期以前的冷湿期，70年代末至80年代中期的冷干期，80年代中期以来的暖干期。各地极端干旱事件发生频率平均为每10年4.0～5.3次，永宁、灵武、中宁等地在5次以上，宁南山区出现频率较低。极端湿润事件发生频率为2.4～3.6次，海原以南地区高发，灌区出现频率相对则较低。

1961～1986年，宁夏的年平均暴雨日数每10年增加为14.8天，气候变暖后暴雨日数增加了4.7天。每年和夏季白天的暴雨日数分别增多了1.5天和1.3天，夜间的暴雨日分别减少了0.1天、0.7天。白天各月都在增多，夜间6月和7月也在增多，但8月减少了1.9天。宁夏暴雨出现日期、结束日期也发生了显著变化，90年代以后和之前相比，出现日期提前，结束期推后。

（三）霜冻发生频次下降，但灾害并没有明显减轻

近44年来，宁夏全区共发生霜冻216～897站次，春霜占58%，秋霜占42%。春霜发生次数是秋霜的1.7倍。南部山区春、秋霜站均发生次数分别是引黄灌区的2.6倍和1.7倍。宁夏霜冻发生次数呈明显下降趋势，年代际变化趋势一致。春霜冻发生几率明显高于秋霜冻，春季终霜日的绝对变率大于秋季初霜日。全区累积发生连续2天以上霜冻几率占发生总数的1/3以上，最多持续时间5～6天。虽然全区性霜冻发生几率不到1/5，但危害很大；霜冻结束日期并没有明显提早，随着气候变暖，作物种植越来越早，遭受霜冻的危害并没有明显减轻，反而加重。

（四）小麦热干风影响时间提前、危害加重

随着气候变暖，宁夏干热风次数呈增加趋势，6月下旬增加最快，干热风发生区域呈扩大趋势，程度加重。通过对干热风次数时间序列T滑动检验，在0.01显著性条件下，干热风日数序列出现了突变，但青干次数变化不明显；由于气候偏暖，造成小麦发育期有所提前，从而使干热风影响的时段也相应提前，气候变暖导致干热风次数显著增加。

图1-11　灌区春小麦干热风发生日数变化趋势

（五）水稻低温冷害减轻

随着气候变暖，生长季的气温均值增加，宁夏水稻低温冷害发生的区域和频次均表现为明显减少的趋势，出现水稻低温冷害的概率在逐步减小，水稻种植的风险也在降低。特别是1994～2006年的13年间，除中卫站外，仅个别站点在个别年份出现冷害。但2007年抽穗扬花期和灌浆初期灌区出现较重水稻低温冷害，中卫、中宁达重度孕穗期冷害指标，贺兰、灵武达到了中度孕穗期冷害指标，灌区其他地区为轻度至中度孕穗期低温冷害。因此，在气候变暖的情况下，随着大面积偏晚熟水稻品种的推广，低温冷害的发生强度并不一定会减少，低温冷害造成的减产损失并没有明显减少。

五、气候变暖对作物生长发育的影响

（一）作物生育期提前，全生育期日数缩短

气候变暖使作物适宜播种期提早。如果采用的品种不变，与20世纪60～70年代相比，我区春小麦、玉米、水稻播种期提前10天左右，收获期也相应提前。灌区春小麦由3月上旬播种普遍提早到2月下旬，收获期也由7月中旬提早到7月上旬中期。气温升高加快了春小麦的生理发育速度，发育期缩短，进而影响干物质的积累，尤其是随着春季气温的明显升高，春小麦幼穗分化时间缩短，对形成大穗、增加穗粒数产生较大影响。气候变暖使小麦热干风发生时间提早，灌浆中后期发生概率增大，对春小麦子粒灌浆不利。

气候变暖使我区玉米播种期有所提前，但随着晚熟玉米品种的广泛种植，收获期变化不大，增加了玉米生长发育时间，是玉米增产的主要原因。玉米是喜温作物，气温升高能够加快玉米生长，随着山区气候变暖和地膜覆盖的大面积逐渐扩大，全生育期热量已基本满足玉米对热量的需求，已成为山区主要秋粮作物，对粮食上台阶作出了主要贡献。

气候变暖使灌区水稻育秧期、插秧期提早，为栽培晚熟品种争取了时间，也使旱直播稻面积逐年扩大。但是，由于水稻品种的生育期延长，夏季升温幅度不大，遭受水稻低温冷害的可能性仍然存在。

气候变暖使我区马铃薯的适宜播种时间跨度明显加大，从4月份到6月上旬播种均能保证正常成熟。马铃薯适当迟播能够降低高温对喜凉的马铃薯结薯的不利影响，增大有效降水的概率，有利于增产。

（二）作物生育期需水量增加，加剧了水分供需矛盾

随着气候变暖，宁夏主要作物生育期（4～9月）的作物需水量呈上升趋势，南部山区作物需水量上升每10年为10mm左右，中部干旱带、灌区上升5mm左右。1994年后作物需水量明显上升，而作物生育期的降水量却有所减少，特别是我区中、南部，春、夏季降水量有减少趋势，土壤水分也在减少，春、夏季干旱有加剧的趋势，加大了作物水分供需矛盾，进一步加重作物阶段性水分亏缺矛盾，对中南部地区小麦、玉米、马铃薯的生长十分不利。

六、气候变化改变了作物布局

（一）水稻适宜区域扩大

随着气候变暖，热量资源增加，冷害发生频率下降，水稻晚熟品种比例逐渐增大，旱直播稻也逐渐增多。灌区各地均可种植水稻，卫宁平原西部地区由于紧临沙漠，昼夜温差大，水稻幼穗分化期受低温冷害危害的几率较大，属次适宜种植区，占灌区总面积的23.5%，其他地区均为水稻适宜种植区，产量高、品质优。

（二）春麦适宜区减小，冬麦适宜区扩大

20世纪80年代的区划表明，宁夏大部分地区可种植春小麦，但随着气候变暖，春小麦适宜区域和面积有所减少，适宜种植区主要在卫宁灌区和银川以南灌区、海原南部至西吉北部的山区、固原的南部、隆德、泾源、彭阳等地，占全区总面积的24.95%。春小麦次适宜种植区主要分布在银川以北灌区、同心县东南部、盐池县南部、海原南部、固原北部及西吉大部分地区，占全区总面积的23.23%。宁夏北部非灌溉区域及中部干旱带不适宜种植春小麦，占全区总面积的51.82%。

宁夏冬小麦适宜种植区已经从南部山区扩展到宁夏引黄灌区及隆德、泾源、彭阳的大部分地区；次适宜区主要分布于惠农、平罗、陶乐、盐池北部、海原南部、西吉东部、固原北部等地；宁夏中部的大片地区及西吉西部为冬小麦不适宜种植区域。因此，可在保持南部地区现有冬小麦种植区域的同时，在引黄灌区扩种冬小麦，并相应改变灌溉制度，可获得小麦高产，并节省出热量资源发展麦后复种，提高热量资源利用率。但考虑到水分限制，在中部地区不宜盲目大面积种植。

（三）玉米适宜区明显扩大

玉米是喜温高产作物，随着气候变暖，热量资源增加，我区玉米高产区域明显扩大。适宜种植区为灌区及彭阳东南部的零星区域，玉米产量高而稳定，是宁夏玉米生产的主要区域。但随着气候变暖，宁夏中部干旱带地区水分条件变差，玉米全生育期耗水量较多，决定该区域玉米适宜程度的主要因子是水分条件，热量条件不是限制因素。因此，中部干旱带目前除了有灌溉条件的扬黄灌区、库灌区适宜发展玉米外，旱地不适宜玉米生长，为不适宜区。虽然气候变暖，但南部山区的月亮山—南华山—六盘山沿线的高海拔山区及隆德、泾源阴湿地区热量资源不足，仍不适宜种植玉米。

图1-12　玉米生长期间日平均气温变化

（四）马铃薯在山区适宜，灌区已不太适宜

随着气候变暖，中部干旱带南部土壤水分秋季会有所转好，虽然春、夏季干旱趋于严重，但对耐旱的马铃薯来说，海原西南部、西吉仍属比较适宜区域。固原的中南部、隆德、泾源以及彭阳的大部分地区降水条件较好，气温适宜，有利于马铃薯淀粉的积累，也是马铃薯的适宜种植区。因此，这些地区可根据产业发展需求，科学调整种植业结构，适度加大马铃薯种植面积。但中部干旱带北部春夏干旱加重使播种难度加大，属于次适宜区。引黄灌区随着气候变暖，对喜凉的马铃薯开花结薯有不利影响，属于不适宜区。

（五）枸杞适宜区向中部干旱带扩展

宁夏银川以北地区贺兰山前阳坡地带及银川灌区、卫宁灌区东部地区热量条件好，枸杞夏、秋果产量均较高，是枸杞种植的适宜地区，应扩大枸杞种植面积；盐池大部、同心中东部、固原北部及彭阳的东部地区可适当种植枸杞，以优化农业产业结构，增加农民收入；中卫南部的香山山区、固原南部、海原、西吉和隆德、泾源阴湿区及彭阳中西部地区光热条件较差，枸杞容易因夏秋多雨而发生黑果病，产量、品质年际间不稳定，不宜种植枸杞。

七、气候变化对作物产量影响显著

（一）气候变暖使小麦产量下降

随着春季气温的明显升高，春小麦小穗分化、幼穗分化时间缩短，对穗粒结构产生较大影响。同时初夏季节气温升高，热干风发生概率增大，影响春小麦灌浆成熟。灌区1961～2004年小麦生长期气温都有所升高，1989～2004年平均气温与1961～1988年相比，出苗期升高了1.1℃，分蘖期升高了0.2℃，拔节孕穗期升高了0.4℃，抽穗开花期升高了0.8℃，灌浆成熟期升高了0.8℃；气候变暖以来气温没有超过小麦适宜温度范围，但气候变暖对小麦单产的贡献率为-2.6%，将使小麦产量下降。

（二）气候变化使玉米增产

灌区1981～2004年玉米生长期气温都有所升高，1994～2004年平均气温与1981～1993年相比，苗期、拔节孕穗期、抽雄开花吐丝期均升高了0.8℃，灌浆成熟期升高了0.9℃；1994～2004年平均最高气温与1981～1993年相比，幼苗期升高了0.6℃，拔节孕穗期升高了0.9℃，抽雄开花吐丝期升高了0.5℃，灌浆成熟期升高了0.6℃。总体来看，平均气温均低于适宜温度，最高气温也在适宜温度的附近，说明气候变暖以来宁夏引黄灌区的气温没有超过适宜温度的范围。气候变暖对玉米单产的贡献率为4.47%，表明气候变暖将使玉米产量明显上升。

（三）气候变暖使水稻产量增加，发育期缩短

灌区水稻生长期的气候明显变暖，突变发生在1993年，突变后的气温比突变前升高了0.8℃，7月下旬至8月中旬最大，对水稻生产有利。气候变暖为高产品种的引进创造了条件，降低了水稻对温度变化的敏感性，使水稻单产变率减小，保证了水稻的高产稳产。气候变暖对宁夏引黄灌区水稻单产的贡献为2.51%，表明气候变暖将使水稻产量提高。

（四）气候变暖将会使马铃薯减产

宁夏春末夏初在1989年后明显增温，20世纪90年代以后相对低温年份的温度已与80年代的相对高温年份的温度相当，马铃薯生长期1994年后增温明显，但均没有超过作物生长发育的适宜温度范围。但气温变幅增大，作物适应困难。7月气温升高不利于马铃薯薯块膨大，气候变暖、春末夏初降水减少和旱情加剧不利于马铃薯产量提高。考虑到科技对农业生产的贡献、品种改良和马铃薯自身适应自然环境能力的提高，可以部分抵消气候变化带来的负面影响。

八、气候变暖对作物病虫害的影响

（一）气候变暖使春夏旱生害虫危害加重

随着气候变暖和春季降水减少，麦蚜、枸杞蚜、玉米叶螨等旱生性害虫始发期提早，全年繁殖世代数增加。旱生虫害发生时间提早，危害加重，对作物生长发育和产量、品质都有负面影响。旱生害虫危害时间的延长和种群数量的增多使害虫防治增加了难度，施用药量逐渐加大，害虫抗药性增加，食物安全形势越来越严峻。

图1-13　枸杞蚜虫全年发生世代数变化趋势

图1-14　历年春小麦百株蚜量变化趋势（永宁）

（二）水稻稻瘟病发生频率增多

分析历年水稻稻瘟病发生气象条件构建的适宜发生气象等级，发现1971～ 2005年期间，1973、1976、1978、1985、1990、1992、1995、2002年气象条件极有利于稻瘟病的发生，各地发生了水稻稻瘟病。发生高峰期在20世纪70年代后期、90年代中期和本世纪前期，80年代至90年代前期发生程度较轻。随着气候变暖，近年来，秋季连阴雨增多，引起稻瘟病发生的适宜气象条件机会增多。