鄭州市優(yōu)質(zhì)小麥精細化農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃

程芳芳等

摘 要：為進一步指導(dǎo)農(nóng)民合理安排小麥生產(chǎn)，防御災(zāi)害、充分利用自然資源優(yōu)勢和品種遺傳潛力，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)小麥的高效生產(chǎn)，在對鄭州市優(yōu)質(zhì)小麥生產(chǎn)現(xiàn)狀進行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，綜合分析小麥生育期間的氣候特點，同時考慮主要氣象災(zāi)害及病蟲害，地形地貌特征、土壤質(zhì)地、灌溉條件、種植結(jié)構(gòu)等因素，根據(jù)優(yōu)質(zhì)小麥生產(chǎn)對氣象條件的要求，確定了優(yōu)質(zhì)小麥的氣候區(qū)劃指標(biāo)，采用GIS技術(shù)將鄭州地區(qū)優(yōu)質(zhì)小麥種植劃分為強筋小麥適宜種植區(qū)、強筋中筋過渡區(qū)、中筋小麥適宜種植區(qū)和中筋弱筋過渡區(qū)4個區(qū)，并根據(jù)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點，針對不同的小麥適宜種植區(qū)提出相應(yīng)的生產(chǎn)管理措施。

關(guān)鍵詞：優(yōu)質(zhì)小麥；農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃；精細化；鄭州市

中圖分類號：S3 文獻標(biāo)志碼：A 論文編號：2013-0229

Study on Precise Comprehensive Agricultural Climate Regional Planning of

Quality Wheat in Zhengzhou City

Cheng Fangfang1， Wang Yugang2， Li Hongwei1， Yu Hui1， Wang Yanling1

（1Meteorological Bureau of Zhengzhou， Zhengzhou 450048， Henan， China；

2Meteorological Bureau of Xingyang， Xingyang 450100， Henan， China）

Abstract： To further guide the farmers reasonable arrange the wheat production， prevent disasters， make full use of the natural resources superiority and the genetic potential， realize efficient production of quality wheat， climatic characteristics in wheat growth period and other factors as the main meteorological disasters， plant diseases and pests， topography， soil texture， irrigation conditions， planting structure etc were comprehensive analyzed based on the full investigation of quality wheat production status in Zhengzhou City. According to the relationship between quality wheat and meteorological conditions， the agricultural climatic regionalization indexes were defined. Quality wheat suitable planning area of Zhengzhou City was divided to 4 regions by using GIS method， which were strong gluten wheat suitable region， strong gluten wheat and medium gluten wheat transition region， medium gluten wheat suitable region， medium gluten wheat and weak gluten wheat transition region. The production management measures in each region were put forward according to the characteristics of modern agricultural production as well.

Key words： Quality Wheat； Agricultural Climate Regional Planning； Precise Comprehensive； Zhengzhou City

0 引言

鄭州作為全國小麥主產(chǎn)區(qū)河南的省會城市，近年來，通過大力推廣優(yōu)良品種，配方施肥、病蟲害綜合防治等技術(shù)，優(yōu)質(zhì)小麥種植面積逐年提升，但是優(yōu)質(zhì)品種不等于優(yōu)質(zhì)商品麥，只有在適宜區(qū)域種植，并采取合理的栽培管理措施，才能實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)小麥的高效生產(chǎn)。國內(nèi)外有關(guān)小麥區(qū)劃研究成果較多，河南作為全國小麥主產(chǎn)區(qū)，早在1984年河南省小麥高穩(wěn)優(yōu)低研究協(xié)作組就將全省劃分為10個生態(tài)類型區(qū)。1993年王紹中等[1]用判別函數(shù)方法，將河南省劃分為7個小麥品質(zhì)生態(tài)類型區(qū)，2000年又對區(qū)劃結(jié)果進行了修訂，按照強筋、中筋和弱筋將河南省小麥重新劃分為5個品質(zhì)生態(tài)區(qū)[2]。在2002年的河南省優(yōu)質(zhì)專用小麥種植區(qū)劃中，將河南省劃分為6個優(yōu)質(zhì)專用小麥種植區(qū)。2010年余衛(wèi)東等[3]采用GIS技術(shù)將河南省劃分為強筋、強筋中筋過渡區(qū)、中筋、中筋弱筋過渡區(qū)和弱筋小麥適宜種植區(qū)5個分區(qū)。南陽、信陽、駐馬店等河南省部分地市也分別進行了小麥品質(zhì)生態(tài)區(qū)劃方面的研究[4-6]。1987年楚毓仁等根據(jù)農(nóng)業(yè)氣候相似原則和地域分異規(guī)律，以區(qū)域區(qū)劃為主，將鄭州市分為4個農(nóng)業(yè)氣候區(qū)[7]，這些區(qū)劃成果為發(fā)揮區(qū)域資源優(yōu)勢，優(yōu)化小麥品種布局，因地制宜發(fā)展優(yōu)質(zhì)小麥提供了依據(jù)，尤其是GIS技術(shù)的運用大大提高了區(qū)劃成果的精確度，在農(nóng)業(yè)資源開發(fā)應(yīng)用中展示出廣闊的前景。

近年來，鄭州地區(qū)通過種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、良種補貼以及一系列新技術(shù)的應(yīng)用和推廣，大力發(fā)展優(yōu)質(zhì)小麥種植。與此同時，隨著氣候資源的不斷變化，觀測資料的不斷積累與更新，以及區(qū)劃新方法、新技術(shù)的應(yīng)用，已有的區(qū)劃結(jié)果也急切需要進一步的更新和完善，而目前鄭州市利用GIS技術(shù)進行優(yōu)質(zhì)小麥精細化區(qū)劃的成果還未見到。因此，筆者對鄭州地區(qū)優(yōu)質(zhì)小麥種植區(qū)域進行進一步的精細化農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃，就顯得很有必要，對政府科學(xué)決策，農(nóng)民合理安排小麥生產(chǎn)，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)小麥的高效生產(chǎn)，從而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)增效和農(nóng)民增收，推動農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

鄭州市優(yōu)質(zhì)小麥生產(chǎn)情況以及鄭州地形地貌、土壤質(zhì)地、灌溉條件等資料來源于鄭州市農(nóng)業(yè)農(nóng)村工作委員會，氣溫、降水、日照等氣象資料來自鄭州市國家基準觀測站及所轄6縣（市）氣象局。

1.2 研究方法

區(qū)劃使用的地理信息資料采用國家基礎(chǔ)地理信息中心提供的1：250000鄭州基礎(chǔ)地理背景數(shù)據(jù)，運用GIS技術(shù)將1：250000等高線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成高分辨率的數(shù)字地形模型，在此基礎(chǔ)上進行數(shù)字地形定量分類技術(shù)研究。

2 鄭州市優(yōu)質(zhì)小麥生產(chǎn)現(xiàn)狀及存在問題分析

鄭州市小麥種植面積近幾年穩(wěn)定在17.3萬hm2以上，隨著育種進程的加快、農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的深入以及各項惠農(nóng)政策的實施，鄭州地區(qū)優(yōu)質(zhì)小麥的種植比例逐年提高，尤其是優(yōu)質(zhì)強筋小麥品種種植面積穩(wěn)步提升，根據(jù)鄭州市農(nóng)業(yè)部門統(tǒng)計，2011年‘鄭麥9023、‘鄭麥9694、‘西農(nóng)979、‘鄭麥7698等優(yōu)質(zhì)強筋小麥品種種植面積達2.1萬hm2。近年來農(nóng)業(yè)部門科學(xué)確立主導(dǎo)品種，合理安排品種布局，使得鄭州市優(yōu)質(zhì)小麥的產(chǎn)業(yè)化布局更趨于合理。

鄭州市優(yōu)質(zhì)小麥生產(chǎn)取得了一定進展，但還存在一些問題：一是綜合性狀好的優(yōu)質(zhì)品種還較缺；二是優(yōu)質(zhì)小麥品質(zhì)生態(tài)區(qū)劃和優(yōu)質(zhì)高效配套栽培技術(shù)研究滯后，使品種潛力沒有得到很好發(fā)揮；三是優(yōu)質(zhì)小麥生產(chǎn)規(guī)模化程度整體水平不高，造成優(yōu)質(zhì)小麥品質(zhì)不穩(wěn)定，市場競爭力不強，給企業(yè)的加工利用帶來一定困難。

3 鄭州地形地貌、土壤質(zhì)地、灌溉條件等分析

鄭州北臨黃河，西依嵩山，處于河南西部山區(qū)向黃淮平原的過渡地帶，山區(qū)、丘陵和平原各占1/3。境內(nèi)有大小河流35條，分屬于黃河和淮河兩大水系，沿黃地區(qū)、城市近郊區(qū)和東南部地區(qū)水資源較豐富、灌溉條件較好，西部山區(qū)灌溉條件較差。鄭州地貌復(fù)雜，土壤類型豐富多樣，主要有棕壤土、紅粘土、褐土、潮褐土和潮土等。

4 小麥生育期間的氣候條件分析

鄭州地處西部丘陵山區(qū)向東部平原和南北干濕氣候的兩個過渡地帶，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，氣候溫和，雨熱同季。小麥播種期集中于10月中旬，收獲期在5月下旬到6月上旬。

鄭州地區(qū)小麥生育期間總的氣候特點是：秋季氣溫適宜，播種期間降水量年份間差異較大；冬季氣溫低，雨雪較少；春季氣溫回升快，日照充足，但氣溫變化較大，冷暖交替頻繁，時有倒春寒發(fā)生，同時多大風(fēng)天氣，土壤失墑快，時有春旱發(fā)生；夏季氣溫較高，容易遭受干熱風(fēng)危害。

光照：鄭州地區(qū)光能資源豐富，年平均日照時數(shù)2014.9～2182.1 h，能夠滿足小麥生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的需要。

氣溫：鄭州地區(qū)全年平均氣溫14.2～14.6℃，無霜期206～234天，初霜期在10月中、下旬，終霜期在4月中、下旬。小麥全生育期≥0℃積溫在2200℃以上，適期播種的小麥，冬前≥0℃積溫都能達到550～650℃，有利于培育冬前壯苗。

降水：鄭州地區(qū)常年降水量為599.6～707.0 mm，年內(nèi)分布不均，降水量主要集中在夏季主汛期7—8月，因此冬、春季節(jié)干旱時有發(fā)生，對小麥增產(chǎn)有較大影響。

5 鄭州市優(yōu)質(zhì)小麥農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃

5.1 優(yōu)質(zhì)小麥生產(chǎn)與氣候條件

小麥品質(zhì)的好壞受遺傳基因的控制，同時也受環(huán)境以及基因與環(huán)境互作的影響，環(huán)境因素包括氣象條件、土壤類型、土壤肥力以及栽培措施等，而在諸多環(huán)境因素中氣象條件又是影響小麥品質(zhì)的主要因素，在影響小麥品質(zhì)的氣象條件中，又以小麥生育期間的氣溫、光照和水分最為重要。

5.1.1 溫度的影響 溫度不僅左右著小麥的生長發(fā)育，同時對小麥品質(zhì)有重要影響。許多試驗表明，小麥抽穗至成熟期間，是小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)形成的關(guān)鍵時期，也是溫度對小麥品質(zhì)影響的最重要階段[8]。這一時期日平均氣溫在15～30℃的范圍內(nèi)，隨溫度升高，籽粒干物質(zhì)積累和氮、磷的累積速度加快，粒重增高，蛋白質(zhì)含量隨溫度的升高而增加。灌漿期適宜的高溫利于籽粒蛋白質(zhì)的合成和積累，但超過30℃時反而影響品質(zhì)[9]。另外，有研究認為，小麥籽粒蛋白質(zhì)含量與開花至成熟期間的氣溫日較差呈正相關(guān)[10]。

5.1.2 水分條件 關(guān)于降水對小麥品質(zhì)的影響，不同的研究結(jié)果存在一定差異，有的研究認為小麥開花前后，降雨對小麥籽粒蛋白質(zhì)影響較大[11]，而有的研究認為在灌漿至成熟期影響較大[8]。多數(shù)研究認為，小麥生育后期，尤其是籽粒灌漿到成熟期，過多的降水容易沖掉小麥根部的硝酸鹽，使氮供應(yīng)不足，引起根系早衰，使小麥籽粒蛋白質(zhì)含量降低[12]。若該期降水多，土壤濕度過大，容易沖掉小麥根部的硝酸鹽，使氮供應(yīng)不足，引起根系早衰，使小麥籽粒蛋白質(zhì)含量降低、面筋含量減少，從而降低面筋彈性。籽粒灌漿期間干旱缺水，會影響淀粉磷酸化酶活性，不利于由葡萄糖合成淀粉，但是可溶性氮合成蛋白質(zhì)的反映則受影響較小，所以旱地小麥或小麥灌漿期間水分虧缺時，小麥籽粒角質(zhì)率和蛋白質(zhì)含量一般較高[13-14]。

5.1.3 日照的影響 有關(guān)日照時數(shù)對小麥品質(zhì)的影響研究結(jié)果也不盡一致。中國大多數(shù)學(xué)者研究認為，光照對籽粒蛋白質(zhì)形成的影響在整個生育期間都存在，但在不同時期這種影響是很不相同的，播種至拔節(jié)期，長日照有利于蛋白質(zhì)含量提高；而開花至成熟期，則隨著日照實時數(shù)的減少而蛋白質(zhì)含量增加[15]。

5.2 優(yōu)質(zhì)小麥農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃指標(biāo)

根據(jù)上述分析結(jié)果，參考已有優(yōu)質(zhì)小麥區(qū)劃研究成果，充分考慮鄭州地區(qū)小麥生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)氣候特點，選取全生育期降水量、全生育期≥0℃積溫、3—4月日照時數(shù)、3—4月雨日、5月降水量、5月平均氣溫日較差和5月日照時數(shù)7個氣候要素作為優(yōu)質(zhì)小麥農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃因子，并按照強筋、中筋和弱筋小麥的適宜種植指標(biāo)進行分級。優(yōu)質(zhì)小麥農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃指標(biāo)及其分級見表1。

5.3 區(qū)劃分級結(jié)果 采取打分法，按照表1中的優(yōu)質(zhì)小麥區(qū)劃因子進行分級打分，即給每一個分級指標(biāo)都賦予一定的分值，如全生育期≥0℃積溫：<2300℃，賦予3分；2300～2400℃之間，賦予2分；>2400℃時，賦予1分，其他指標(biāo)的打分以此類推，然后對每個區(qū)劃因子的分值進行疊加處理得到總分數(shù)，同時綜合考慮到地形地貌、土壤質(zhì)地和灌溉條件等因素，制作出鄭州地區(qū)優(yōu)質(zhì)小麥農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃圖，分為強筋小麥適宜種植區(qū)、強筋中筋過渡區(qū)、中筋小麥適宜種植區(qū)和中筋弱筋過渡區(qū)4個區(qū)。

6 區(qū)劃結(jié)果與分析

6.1 強筋小麥適宜種植區(qū)

該區(qū)主要包括中牟中北部大部、鄭州大部、新鄭北部、滎陽中北部大部、鞏義西北部。該區(qū)小麥全生育期≥0℃積溫2200～2300℃，日照時數(shù)1400 h左右，光溫條件較好，冬季溫度適宜，光照充足，有利于培育冬前壯苗和安全越冬；拔節(jié)期春旱機率較高，但由于地下水源豐富，灌溉條件良好，能緩和自然降水少的矛盾；灌漿期少雨且氣溫日較差大。該區(qū)域地勢平坦，土壤多系沙壤土、潮土，水資源豐富，灌溉條件良好，肥力水平較高；因而大部分麥田適合優(yōu)質(zhì)強筋小麥生長（圖1）。

6.2 強筋、中筋小麥過渡區(qū)

該區(qū)主要包括新鄭中部、新密中東部及中牟南部部分地區(qū)（圖1）。

6.3 中筋小麥適宜種植區(qū)

該區(qū)主要包括新鄭南部、中牟南部少部、新密西北部部分地區(qū)、滎陽南部、鞏義中東部、登封少部分地區(qū)。該區(qū)小麥全生育期間≥0℃的積溫為2300～2400℃，日照時數(shù)1300～1400 h，小麥生育后期氣溫日較差常大于12℃，有利于千粒重的提高。該區(qū)多為山區(qū)、丘陵旱地及東南部沙土地，土壤多為褐土、沙壤土，大部分麥田適合中筋小麥生長（圖1）。

6.4 中筋、弱筋小麥過渡區(qū)

該區(qū)主要包括登封大部、鞏義南部部分地區(qū)、新密西部、南部，滎陽南部少部分地區(qū)，新鄭西南部少部分地區(qū)（圖1）。

7 不同的小麥適宜種植區(qū)，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的管理措施

7.1 強筋、中強筋小麥適宜種植區(qū)

多分布在平原水澆地麥區(qū)，該區(qū)域生產(chǎn)條件較好，灌溉面積較大，產(chǎn)量水平相對較高，抗災(zāi)能力較強。鄭州市推廣的強筋小麥‘鄭麥9694、‘鄭麥9023等多為中早熟品種，抗寒性稍差，應(yīng)適時晚播，千萬杜絕搶墑播種；播量要適中，群體不宜過大，否則容易通風(fēng)透光不良，滋生病蟲害。在田間管理上：一要及時查苗補缺；二要因時、因地制宜，適時冬灌，保證越冬期需水，提高地溫，增強小麥抗寒能力及安全越冬；三要中耕促壯苗；四要施好拔節(jié)肥，‘鄭麥9694、‘鄭麥9023等中早熟品種播種晚，成熟早，生育期短，因而施好拔節(jié)肥是關(guān)鍵；五要開展統(tǒng)防統(tǒng)治和聯(lián)防聯(lián)治，綜合防治小麥病蟲害；六是收獲時要注意去雜保純度。

7.2 中筋、中弱筋小麥適宜種植區(qū)

多分布在西部山區(qū)、丘陵旱地及東南部沙土地麥區(qū)，這些地區(qū)有搶墑播種的習(xí)慣，在品種選擇上應(yīng)以半冬性品種為主，控制弱春性品種的種植面積，防止搶墑播種引發(fā)凍害，另外應(yīng)重點選用耐旱性好的中早熟品種，以減輕干旱危害以及避免后期干熱風(fēng)等自然災(zāi)害。在田間管理上：一要緊抓有利時機及時精細、深耕整地，確保秸稈還田質(zhì)量，蓄水保墑；二要淺播、勻播，晚播麥適當(dāng)增加播量；三要適時中耕，達到除草、增溫、保墑的目的；四要趁墑追施返青、拔節(jié)肥；五要做好病蟲害防治工作。

8 結(jié)論與討論

（1）本研究在綜合分析地形地貌、土壤質(zhì)地、灌溉條件、種植結(jié)構(gòu)以及小麥生育期間的氣候特點，主要氣象災(zāi)害及病蟲害等的基礎(chǔ)上，采用GIS技術(shù)將鄭州地區(qū)優(yōu)質(zhì)小麥種植劃分為4個不同的適宜種植區(qū)，同時疊加了土地利用信息，比傳統(tǒng)區(qū)劃結(jié)果更為精細化，對實際生產(chǎn)有更強的指導(dǎo)作用。

（2）此次區(qū)劃結(jié)果與目前鄭州市優(yōu)質(zhì)小麥種植分布總體較為一致。

（3）小麥品質(zhì)形成是一個復(fù)雜的過程，即使相同的自然生態(tài)區(qū)，甚至相鄰地塊，由于人為栽培措施的不同，也會造成小麥品質(zhì)的差異，甚至超過地區(qū)環(huán)境生態(tài)條件的差異，因此對鄭州市優(yōu)質(zhì)小麥精細化農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃結(jié)果不能機械應(yīng)用。

（4）隨著政府高標(biāo)準糧田建設(shè)工程、中低產(chǎn)田改造工程、農(nóng)作物高產(chǎn)創(chuàng)建工程、種子工程、植保新技術(shù)工程等項目以及一系列強農(nóng)惠農(nóng)富農(nóng)政策的實施，使農(nóng)田生產(chǎn)條件有了較大改善后，在優(yōu)質(zhì)小麥氣候適宜種植區(qū)，而以前由于栽培條件等因素限制了優(yōu)質(zhì)小麥種植的區(qū)域，就可以發(fā)展優(yōu)質(zhì)小麥的種植，以全面提升鄭州地區(qū)優(yōu)質(zhì)小麥綜合生產(chǎn)能力和市場競爭能力，從而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)增效和農(nóng)民增收，推動農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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