大气污染对中国冬小麦产量的影响(2)
大气气溶胶通过改变植物叶片所接收到的太阳辐射的数量和质量以及改变温度、降水等环境气候因子来影响植物的生长发育【4】。农业生态系统的能量源于太阳辐射，是作物生长发育的根本。作物依靠太阳辐射提供的能量进行光合作用，将水和二氧化碳转化成其生长所需的有机物质，进而完成各生育期的发育。太阳辐射收入的多寡和群体转换效率的高低决定了农作物的群体生产力【7】。大气气溶胶的增长导致达到地表的太阳辐射量减少，限定作物对太阳辐射的接收和利用，从而对作物的生长发育以及产量形成有不利影响，对我国的粮食安全造成直接的威胁。Chameides等根据气溶胶光学厚度及其对太阳总辐射削弱的估算，结合作物生长模型研究发现，太阳总辐射的降低百分率与冬小麦、水稻等作物产量降低的百分率呈1:1的线性关系，每10年产量损失达5-30%【8】。T.F. Eck 等【9】的研究表明，大气中存在气溶胶时，水稻光合有效辐射量减少18%左右，水稻的籽粒产量减少9%左右；若在当前大气环境的基础上气溶胶浓度再增长一倍，那么水稻的籽粒产量相较于目前情况将会再降低8%左右。如此一来，不断增加的大气气溶胶将会对我国生态平衡和农业生产造成显著影响，大气气溶胶增加对农作物生长发育和产量的影响已经引起了人们的广泛关注。
我国作为典型的农业大国，我国国民经济的根柢就是农业，农业之于人民生活质量的提高以及我国国民经济的快速发展具有非常重要的意义。预计到2030年我国人口数量将增加到16亿，然而随着都市化的建设我国可用的耕地面积却不断减少，这就要求粮食作物的单位面积产量必须达到高产乃至超高产水平。小麦是我国的三大粮食作物之一，其中冬小麦占小麦播种面积和产量占小麦播种面积和产量的90%以上【10】。随着大气污染的加剧,势必会影响我国冬小麦的生产,进而威胁到我国的粮食安全。因此，研究大气污染对冬小麦产量的影响具有重大意义。
空气污染指数( air pollution index，API) 是反映大气环境质量水平的重要指标【11】。本研究选取了中国主要冬小麦生产区内污染较为严重的10个站点为研究区域，以2001-2012年温度、降水、空气污染指数和冬小麦产量数据资料为基础，利用气候倾向率分析了近年来大气污染的变化趋势，并通过回归统计分析明确了大气污染对冬小麦产量的影响，以期为预测未来大气污染对冬小麦产量的影响提供理论依据，提出适应和应对大气污染的生产管理和技术措施，促进我国冬小麦生产的持续稳定发展，以保障我国的粮食安全。
1 材料与方法
1.1研究区域概况
中国区域宽广，小麦分布宽阔，最南边可至海南群岛，最北边可达漠河，最西边可至新疆，最东边可达海滨范畴，笼盖全国各地。地形有丘陵，盆地，甚至可以遍及海拔 10m 以下的低平原地域到海拔 4000m 以上的青藏高原区域，从北纬 53°的极寒地带，到北纬 18°的热带地区，均种植着小麦。目前生产中应用的绝大多数品种都是经过国家或地方审定的普通小麦的育成品种，根据春化类型可分为春性小麦，冬性小麦、半冬性小麦三大主要类型【12】。赵广才等【12】按照各地的生态环境、社会经济条件和小麦种植特点，将中国小麦种植地区划分成4个主区和10个亚区。本研究基于赵广才等对中国小麦地区划分研究，选定了2个冬小麦种植主区：北方冬麦区和南方冬麦区，并进一步根据李名升等【13】对中国大气污染时空格局演变的研究，最终选取北部（秋播）冬麦区、黄淮海（秋播）冬麦区、长江中下游（秋播）冬麦区3个亚区的作为研究地区。