我國西北冬小麥生長發(fā)育對氣候變化響應(yīng)分析

杜 莉，李 燕，王志偉

（1.重慶市氣象局氣象服務(wù)中心，重慶401147；2.山西省氣候中心，山西太原030006）

近年來，隨著全球氣候變化對人類生產(chǎn)生活和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響日益加重，研究者對氣候變化影響方面的研究不斷深入[1-3]。在全球氣候變化研究方面，許多學(xué)者通過觀測試驗(yàn)及模擬模型的方法進(jìn)行了大量深入的研究，結(jié)果表明，全球氣候變暖趨勢明顯，降水變化存在明顯的區(qū)域差異，對自然生態(tài)環(huán)境和人類生存環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響，尤其對氣候條件反應(yīng)敏感的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域影響較大[4-7]。在全球氣候變化的背景下，我國西北地區(qū)的氣候變化趨勢更加明顯。西北地區(qū)屬干旱半干旱區(qū)，地形復(fù)雜，以高原、盆地和山地為主，屬典型的生態(tài)環(huán)境脆弱及氣候變化敏感區(qū)，最典型的氣候特點(diǎn)是干旱。大量研究結(jié)果表明，我國西北地區(qū)氣溫顯著升高，以最低氣溫增幅最大；降水有明顯的地域及季節(jié)變化特點(diǎn)，呈現(xiàn)出西部增多、東部減少趨勢，各季以冬季降水減少趨勢最為明顯[8-9]。在對農(nóng)作物影響方面[10]，氣候暖干化對冬小麥的生長發(fā)育影響最大，越干旱的地區(qū)冬小麥需水量越多，且全生育期有明顯縮短趨勢。屈振江[11]通過對陜西農(nóng)作物生育期熱量進(jìn)行分析指出，冬小麥以關(guān)中分布最廣，并分時段對主要農(nóng)作物生育期熱量條件變化進(jìn)行了系統(tǒng)分析。胡利平等[12]對小麥產(chǎn)區(qū)甘肅天水冬小麥生產(chǎn)潛力開發(fā)程度的研究，結(jié)果與西北地區(qū)冬小麥的研究[13]結(jié)論一致，其全生育期與溫度和冬季日照負(fù)效應(yīng)顯著，與降水正效應(yīng)顯著。賈宏濤等[14]分析了新疆氣候變化對農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的影響，結(jié)果顯示，新疆總體氣候向暖濕轉(zhuǎn)化，在冬小麥整個生長發(fā)育期氣候條件較為適宜。但較為系統(tǒng)地分析生育期變化的研究鮮見報道。本文擬系統(tǒng)分析在西北地區(qū)氣候變化背景下，西北地區(qū)主要麥區(qū)的冬小麥整個生長發(fā)育期的趨勢變化，以期為指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、作物種植區(qū)劃提供參考。

1 資料來源及分析方法

冬小麥發(fā)育期資料全部來自西部各省區(qū)的農(nóng)業(yè)氣象觀測資料。要求資料年代必須大于20 a，個別發(fā)育期的缺測要小于等于3 a。因此，本研究篩選出西北麥區(qū)各省區(qū)的12個農(nóng)業(yè)氣象站的作物發(fā)育期資料，對于缺測資料采用平均值替代的方法。分析方法主要運(yùn)用線性傾向率的方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 冬小麥播種期變化趨勢分析

分析西北地區(qū)12個農(nóng)業(yè)氣象觀測站的冬小麥資料，結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，自20世紀(jì)80年代以來，西北地區(qū)大部分區(qū)域冬小麥的播種日期普遍推遲，新疆阿克蘇播期推遲的速度最快，為6.5 d/10 a，觀測24 a里，其播期平均推遲約16 d；陜西咸陽次之，約14 d；甘肅慶陽市推遲約9 d；陜西鳳翔和武功都推遲了約7 d；新疆烏蘭烏蘇、昌吉和莎車推遲2～9 d。但是陜西的延安、永壽、大荔和新疆和田冬小麥的播期在提前，提前的天數(shù)為2～15 d，其中，延安站提前的最多，大荔站提前的最少。播期提前可能與受局地小氣侯影響有關(guān)。

在我國西北地區(qū)氣候變暖背景下，冬小麥播期大部分呈推遲趨勢。冬小麥播期推遲是對氣候變暖、無霜期延長的響應(yīng)，因小麥適宜播期以越冬前達(dá)到壯苗為基本要求。播種過早，積溫過多，則容易使小麥形成冬前旺長，對安全越冬不利；播種過晚，冬前積溫小于400℃，則會形成弱苗越冬的情況，抗旱能力下降，容易發(fā)生越冬死苗的現(xiàn)象。小麥播種期與氣溫、降水、蒸散、日照等綜合因素有關(guān)，其中，以積溫變化影響最大，而其播期應(yīng)在適宜范圍內(nèi)以推遲播種為宜。

2.2 冬小麥返青期變化趨勢分析

冬小麥返青是以氣溫穩(wěn)定通過0℃的日期作為指標(biāo)。對各冬小麥的返青期觀測資料進(jìn)行分析，結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，冬小麥的返青期呈現(xiàn)出普遍推遲趨勢，12個觀測站中有9個站的冬小麥返青期推遲，3個站的冬小麥返青期提前。甘肅慶陽、陜西延安和新疆阿克蘇的冬小麥返青期呈提前趨勢，分別提前 6.2，5.7，3.1 d/10 a。陜西咸陽冬小麥返青期推遲的速度最快，為7.7 d/10 a，此外，陜西武功和新疆和田冬小麥返青期推遲的速度也相對較快，分別為5.4，4.7 d/10 a，其余研究區(qū)域冬小麥返青期推遲的速度為0.6～2.7 d/10 a。

研究顯示，西北地區(qū)冬季和早春氣溫變化呈變暖趨勢，并且具有明顯的地域特點(diǎn)。有研究表明，溫度與土壤含水量是影響小麥返青的主要影響因子，而西北地區(qū)冬季氣溫呈提前趨勢，部分區(qū)域返青期推遲，可能與受到當(dāng)?shù)馗珊禋夂蛴绊懹嘘P(guān)，除溫度影響外，土壤含水量的影響也較為顯著，還有待進(jìn)一步研究。一般而言，返青期提前的速度越快，說明當(dāng)?shù)囟竞驮绱簹鉁厣叩乃俣纫苍娇?。因此，在氣候變暖的背景下，進(jìn)行西北地區(qū)乃至全國其他地區(qū)農(nóng)作物對氣候變化的響應(yīng)研究，還需要結(jié)合不同地區(qū)的局地小氣候變化特征。

2.3 冬小麥成熟期變化趨勢分析

通過分析各區(qū)域成熟期的資料（圖3）發(fā)現(xiàn)，所選區(qū)域一致性地表現(xiàn)為成熟期提前。

由圖3可知，新疆阿克蘇冬小麥成熟期提前的速度最快，為7.7 d/10 a；其次是陜西鳳翔，成熟期提前的速度是5.6 d/10 a；陜西延安和大荔冬小麥成熟期提前的速度分別為5.5，5.0 d/10 a，研究區(qū)域的其他觀測站冬小麥成熟期提前的速度在1.4～4.8 d/10 a之間。冬小麥成熟期提前反映了冬小麥返青到成熟期間氣候變暖的事實(shí)。

2.4 冬小麥返青—成熟期變化趨勢分析

通過對西北地區(qū)12個觀測站近20多a的冬小麥返青—成熟期間的天數(shù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，12個站中有1個站的冬小麥這個期間的發(fā)育天數(shù)在延長，其他11個觀測站的冬小麥這段發(fā)育期間的天數(shù)在縮短。甘肅慶陽的延長速度為0.9d/10a，其返青—成熟期間的天數(shù)延長不明顯。綜合分析返青—成熟期間發(fā)育期的延長，可能與甘肅慶陽返青期提前趨勢顯著有關(guān)，這說明在氣候變暖的背景下，綜合小氣候變化特點(diǎn)，氣候變暖有利于這些地方冬小麥的生長發(fā)育和產(chǎn)量形成。

陜西、新疆其余區(qū)域在返青—成熟期間的天數(shù)呈縮短趨勢，縮短的天數(shù)在3～16 d之間，以陜西武功24 a冬小麥生育期縮短的天數(shù)最多，約為22 d，新疆和田約為19 d。

從地域看，新疆和陜西的大部分冬小麥返青—成熟期間的天數(shù)在縮短，甘肅冬小麥返青—成熟期間的天數(shù)在延長。也就是說，西北地區(qū)的新疆、陜西一帶近20多a來春、夏氣溫升高，導(dǎo)致冬小麥返青以后發(fā)育進(jìn)程加快、生育期縮短、成熟期普遍提前。冬小麥返青—成熟期間的天數(shù)縮短，說明這期間該地區(qū)的氣溫在變暖，此間生育天數(shù)縮短得越多，該地溫度升得也越高，氣候條件越不利于冬小麥的生產(chǎn)。

3 結(jié)論

（1）在我國西北地區(qū)氣候變暖背景下，冬小麥播種期大部分呈推遲趨勢，僅陜西個別站點(diǎn)提前，這可能與當(dāng)?shù)鬲?dú)特的小氣候條件或者缺乏科學(xué)的指導(dǎo)及當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)作習(xí)慣有關(guān)。

（2）西北地區(qū)近20多a來冬季和早春氣溫變化沒有明顯的一致性規(guī)律，而是有明顯的地域性，加之，西北地區(qū)干旱及各區(qū)域土壤水分條件等的影響，西北地區(qū)大部分地區(qū)返青期呈現(xiàn)出推遲趨勢。因此，在大氣候變暖的背景下，研究西北地區(qū)乃至全國其他地區(qū)農(nóng)作物對氣候變化的響應(yīng)及對策，還需要研究不同地區(qū)的氣候變化特征甚至局地小氣候的變化特征。

（3）冬小麥成熟期均一致表現(xiàn)為提前趨勢，成熟期的提前驗(yàn)證了冬小麥返青到成熟期間西北地區(qū)氣候呈變暖趨勢。

（4）從冬小麥的各發(fā)育期綜合分析看，返青—成熟期間發(fā)育期延長主要是與返青期提前較多有關(guān)，這說明在大氣候變暖的背景下，甘肅部分地區(qū)的小氣候變化有利于這些地方冬小麥的生長發(fā)育和產(chǎn)量形成。從地域看，新疆和陜西的大部分冬小麥返青—成熟期間的天數(shù)在縮短，也就是說西北地區(qū)的新疆、陜西一帶近20多a來春、夏氣溫升高導(dǎo)致冬小麥返青以后發(fā)育進(jìn)程加快、生育期縮短、成熟期普遍提前，氣候條件不利于當(dāng)?shù)囟←湹纳a(chǎn)。

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