江蘇省冬小麥適宜度時(shí)空變化研究

王連喜，顧嘉熠，李琪，徐勝男，吳東麗1.江蘇省農(nóng)業(yè)氣象重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210044；2.南京信息工程大學(xué)應(yīng)用氣象學(xué)院，江蘇 南京 210044；.中國氣象局氣象探測中心，北京 100081

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江蘇省冬小麥適宜度時(shí)空變化研究

王連喜1,2，顧嘉熠1,2，李琪1,2，徐勝男1,2，吳東麗3
1.江蘇省農(nóng)業(yè)氣象重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210044；2.南京信息工程大學(xué)應(yīng)用氣象學(xué)院，江蘇 南京 210044；3.中國氣象局氣象探測中心，北京 100081

摘要：江蘇省是中國冬小麥（Triticum aestivum Linn.）的主要種植區(qū)域之一，在氣候變化的背景下，探討氣候適宜程度對江蘇冬小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。利用隸屬度函數(shù)構(gòu)建了氣候適宜度模型，對江蘇省12個(gè)站點(diǎn)的冬小麥各生育期與全生育期的適宜度進(jìn)行了計(jì)算，并分析其時(shí)空變化。結(jié)果表明，（1）所構(gòu)建的氣候適宜度模型可以用于描述與分析江蘇冬小麥的氣候適宜程度。（2）為避免在某生育期單個(gè)要素的氣候適宜度可能很小或?yàn)榱愣鴮?dǎo)致的與冬小麥氣象產(chǎn)量出現(xiàn)較大偏離，選用累乘模型來表達(dá)冬小麥各生育期的氣候適宜度，效果良好。（3）江蘇省冬小麥的氣候適宜度總體較好，溫度適宜度、降水適宜度和氣候適宜度都呈弱增加趨勢，而日照適宜度呈逐年微弱減少的趨勢。（4）從適宜度分布來看，蘇南地區(qū)日照適宜度較低，蘇北地區(qū)降水適宜度較低，各地區(qū)溫度適宜度總體較高，且氣候適宜度的差距不是很大。（5）江蘇省冬小麥適宜度偏低的生育期是出苗-分蘗期，因此，在此期間應(yīng)注意低溫凍害對冬小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的負(fù)面影響。（6）贛榆和徐州（代表蘇北）的寒積溫較大，南通、昆山和東山（代表蘇中、蘇南）的寒積溫較小，這與計(jì)算所得的同時(shí)段內(nèi)冬小麥冬季凍害指數(shù)的結(jié)果是一致的。即冬小麥出現(xiàn)低溫危害的時(shí)段在進(jìn)入休眠之前以及結(jié)束休眠之后，即秋末冬初和冬末春初。

關(guān)鍵詞：冬小麥；氣候適宜度；時(shí)空變化；低溫凍害；江蘇省

WANG Lianxi,GU Jiayi,LI Qi,XU Shengnan,WU Dongli.Study on the Temporal and Spatial Variation of Winter Wheat Suitability in Jiangsu Province [J].Ecology and Environmental Sciences,2016,25(1):67-75.

江蘇地處中國東部沿海地區(qū)，屬于典型的季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，雨熱同期，良好的氣候條件使冬小麥（Triticum aestivum Linn.）生產(chǎn)在江蘇農(nóng)業(yè)中占據(jù)一定優(yōu)勢。江蘇省是中國商品糧基地和南方冬小麥區(qū)域的主要種植區(qū)域之一，單產(chǎn)高，質(zhì)量優(yōu)，對保障中國糧食安全起著至關(guān)重要的作用。近些年來，隨著氣候的變化，江蘇冬小麥的生長條件也隨之發(fā)生了變化。因干旱、雨澇、凍害和臺(tái)風(fēng)等氣象災(zāi)害的影響（吳孝祥，1996），冬小麥的種植與生產(chǎn)也受到了影響，因此，在氣候變化的大背景下，探討氣候適宜程度對江蘇冬小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。

近20年來，基于農(nóng)業(yè)生態(tài)適宜度的研究有了較好的發(fā)展（羅懷良等，2004），許多學(xué)者利用隸屬度函數(shù)構(gòu)建適宜度模型對作物的適宜度進(jìn)行分析。國外學(xué)者研究了坦桑尼亞季節(jié)性氣候與作物產(chǎn)量之間的關(guān)系，以水稻、玉米和高粱為研究對象，結(jié)果表明溫度的升高對該地區(qū)的作物產(chǎn)量有重要的影響（Rowhani et al.，2011)。用氣候指標(biāo)與適宜度函數(shù)相結(jié)合的方法對瑞士的玉米進(jìn)行研究，結(jié)果表明降水因子的影響比溫度帶來的影響更為強(qiáng)烈（Holzk?mper et al.，2013)。國內(nèi)學(xué)者（侯英雨等，2013）構(gòu)建了東北地區(qū)春玉米氣候適宜度模型，客觀反映了生長階段及生長作物與氣候條件的關(guān)系。代立芹等（2011）建立了河北省冬小麥氣候適宜度模型，對冬小麥各階段日照、降水、溫度和氣候適宜度的時(shí)空變化特征進(jìn)行了分析。金志鳳等（2014）對浙江省茶葉的氣候適宜度進(jìn)行研究，結(jié)果表明茶葉的產(chǎn)量對氣候變化的響應(yīng)具有重要的意義。

已有的研究表明，利用模糊數(shù)學(xué)方法構(gòu)建的氣候適宜度模型，并對作物的氣候適宜度進(jìn)行分析的應(yīng)用效果是十分明顯的，但目前對江蘇省冬小麥的研究還比較少見。本文通過氣候適宜度模型，研究江蘇省冬小麥的氣候適宜度，并對其時(shí)空特征進(jìn)行分析，以期為江蘇省冬小麥種植與生產(chǎn)中適應(yīng)氣候變化的科學(xué)決策提供參考。

1　研究區(qū)域與研究方法

1.1研究區(qū)域概況

江蘇省地處暖溫帶和亞熱帶地區(qū)，氣候溫和，適宜冬小麥的生長。在太陽輻射、大氣環(huán)流與江蘇特定的地理位置、地貌特征的綜合作用下，江蘇氣候的特點(diǎn)是季風(fēng)顯著，四季分明，雨量集中，雨熱同季，冬冷夏熱，春溫多變，秋高氣爽；光能充足，熱量富裕。江蘇優(yōu)越的氣候資源為江蘇工農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了有利的條件（耿婷等，2012）。

1.2數(shù)據(jù)來源

江蘇省1971─2010年的12個(gè)站點(diǎn)的氣象要素來源于江蘇省氣象局，分別將徐州、贛榆列為蘇北地區(qū)，射陽、東臺(tái)、南通和高郵歸為蘇中地區(qū)，南京、常州、溧陽、東山和昆山為蘇南地區(qū)。包括平均氣溫、日照、降水、濕度、水汽壓等逐日氣象要素。根據(jù)江蘇省冬小麥的生長狀況，將冬小麥生長周期分成8個(gè)生育期，分別為播種-出苗期（11月上中旬）、出苗-分蘗期（11月下旬─12月中旬）、分蘗-越冬期（12月下旬─2月上旬）、越冬-返青期（2月中旬─3月上旬）、返青-拔節(jié)期（3月中旬─4月上旬）、拔節(jié)-抽穗期（4月中旬─4月下旬）、抽穗-灌漿期（5月上旬─5月下旬）和灌漿-乳熟期（6月上旬─6月中旬）。由于數(shù)據(jù)資料有限，以徐州、興化和昆山為代表站點(diǎn)的冬小麥產(chǎn)量求出氣象產(chǎn)量，分別作為蘇北、蘇中、蘇南的代表站點(diǎn)，由這3個(gè)代表站點(diǎn)求得的權(quán)重值作為各區(qū)其它站點(diǎn)的權(quán)重值。其中用東臺(tái)來代替興化站點(diǎn)的適宜度與產(chǎn)量求相關(guān)性。

1.3研究方法

1.3.1冬小麥溫度適宜度模型的建立

根據(jù)前人研究成果（賴純佳等，2011），冬小麥適宜度模型表達(dá)式為：

其中，

T、T2、T1、T0分別是某旬的平均氣溫、上限氣溫、下限氣溫和最適氣溫；S (T)為該旬的溫度適宜度。冬小麥發(fā)育和溫度的關(guān)系則是：當(dāng)T≤T1時(shí)，S (T)=0；當(dāng)T=T0時(shí)，S (T)=1；當(dāng)T≥T2時(shí)，S (T)=0。選取江蘇省冬小麥各個(gè)生育期的閾值與要素參數(shù)（朱新玉等，2012），如表1。表1的參數(shù)值是經(jīng)過參考文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)修正而得，根據(jù)江蘇省冬小麥生育期內(nèi)的溫度情況，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)取以下參數(shù)能更好地表達(dá)冬小麥生育期溫度適宜度。

表1　各生育期冬小麥溫度適宜度模型各參數(shù)的值Table 1　values of various parameters of winter wheat at different growth stages

1.3.2冬小麥降水適宜度模型

參照前人成果（千懷遂等，2005），降水適宜度模型為：

U(R)為冬小麥生育期降水量的適宜度，R1、R2和R分別表示作物輕旱降水量、輕澇降水量和旬降水量；依據(jù)作物干旱指標(biāo)確定R1和R2的值：R/R0＜60%為輕旱，R/R0＞150%為輕澇（代立芹等，2011），故降水適宜標(biāo)準(zhǔn)為60%～150%；即R1=0.6R0，R2=1.5R0，R0為作物需水量。作物需水量（即生理需水量）可依據(jù)彭曼-蒙蒂斯公式計(jì)算得到，根據(jù)各氣象參數(shù)的值進(jìn)行計(jì)算將得到的參考作物蒸散量ET0乘以冬小麥各生育期間的作物系數(shù)Kc，得到冬小麥的生理需水量（方文松等，2009）。冬小麥各生育期的作物系數(shù)參數(shù)值（吳文玉等，2013）如表2。表2的參數(shù)值是經(jīng)過參考文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)修正而得，根據(jù)江蘇省冬小麥生育期內(nèi)的作物系數(shù)，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)取以下參數(shù)能更好地表達(dá)冬小麥生育期的作物系數(shù)。

表2　各生育期作物系數(shù)的值Table 2　The value of crop coefficient at different growth stages

1.3.3冬小麥日照適宜度模型

與降水和溫度相似，光照條件對作物的生長影響也可以理解為是一個(gè)模糊過程，其值在適宜和不適宜之間變化。本文以日照時(shí)數(shù)達(dá)到可照時(shí)數(shù)的70%為臨界點(diǎn)，日照百分率達(dá)到70%以上，冬小麥對光照條件的反應(yīng)即達(dá)到適宜狀態(tài)，由此，日照時(shí)數(shù)的隸屬度函數(shù)形式為（王輝等，2014）：

其中：S表示實(shí)際日照時(shí)數(shù)，S0表示日照百分率達(dá)到70%的日照時(shí)數(shù)，b為常數(shù)。選取江蘇省冬小麥生育期間的S0和b的參數(shù)值（景毅剛等，2013），表3的參數(shù)值是經(jīng)過參考文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)修正而得。根據(jù)江蘇省冬小麥生育期內(nèi)的日照情況，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)取以下參數(shù)能更好地表達(dá)冬小麥生育期日照適宜度，再由日照適宜度模型計(jì)算出日照適宜度。

1.3.4冬小麥氣候適宜度模型

本文用適宜度模型計(jì)算獲得江蘇省冬小麥的氣候適宜度，全生育期適宜度采取累加方式獲??；為更好地表達(dá)某個(gè)生育期某個(gè)適宜度分量的限制性作用及其對產(chǎn)量的影響，各生育期綜合適宜度用連乘方式求取。

表3　各生育期冬小麥日照適宜度模型各參數(shù)的值Table 3　The values of the parameters of winter wheat at different growth stages

全生育期適宜度分量的權(quán)重系數(shù)用相關(guān)系數(shù)法求出，首先將各生育期溫度、降水與日照的適宜度與氣象產(chǎn)量求相關(guān)，再將相關(guān)系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化得到各生育期各適宜度分量的權(quán)重系數(shù)，最后將各生育期的適宜度乘以其所對應(yīng)的權(quán)重便可得到全生育期的適宜度分量。

各生育期氣候適宜度的權(quán)重系數(shù)同樣用相關(guān)系數(shù)法求出權(quán)重，分別記溫度、降水和日照的權(quán)重為αTi、αRi和αSi。

由于冬小麥在各生育期單個(gè)要素的氣候適宜度可能很小或?yàn)榱?，而該要素可能是?dǎo)致冬小麥氣象產(chǎn)量減少的主因，如果采用通常的累加模型將三要素相加，雖然總體得出的氣候適宜度很高，卻不能與氣象產(chǎn)量有很好的對應(yīng)，經(jīng)分析選用了累乘模型來表達(dá)，其綜合氣候適宜度模型為：

i表示第i個(gè)生育期。

2　江蘇省冬小麥氣候適宜度分析

根據(jù)上文所選取設(shè)定的不同生育期溫度的閾值以及適宜度模型中所用到的各參數(shù)的值計(jì)算出冬小麥適宜度值，以下從時(shí)間和空間尺度上來分析冬小麥適宜度的變化。

圖1　江蘇省冬小麥各生育期的適宜度變化(a)和全生育期的年際變化際變化(b)Fig.1　Changes in the suitability of Winter Wheat in different growth stages (a) and the inter annual variation of the whole growth period (b) in Jiangsu Province

由圖1（a）來看，江蘇省冬小麥的氣候適宜度比較好，適合冬小麥的生長，特別是在抽穗灌漿期冬小麥的氣候適宜度達(dá)到0.76，此期間冬小麥的降水適宜度達(dá)到0.97，溫度與日照的適宜度也比較高，總體比較適合冬小麥的生長。在出苗-分蘗期最低，氣候適宜度值達(dá)到0.45，是因?yàn)榇似陂g冬小麥的生長受溫度的影響較大，溫度適宜度較低，僅0.48，從而導(dǎo)致總的氣候適宜度也比較低。因此在出苗-分蘗期溫度是影響冬小麥生長的重要因子，冬前此階段的冬小麥仍處于生長狀態(tài)，在此期間也容易發(fā)生低溫危害。

從時(shí)間尺度來看，圖1（b）江蘇省冬小麥的總的氣候適宜度呈現(xiàn)穩(wěn)定的波動(dòng)變化，其值都在0.5以上，適宜性較好，溫度適宜度最高在2004年，達(dá)到0.91，但日照適宜度在1988年出現(xiàn)0.53的最低值，對冬小麥的生長影響較大。

圖2（a）所示江蘇省冬小麥溫度適宜度的變化以傾向率為0.0027/a的趨勢弱增長，圖（b）降水適宜度變化的傾向率為0.002/a的增長；圖（c）顯示日照適宜度呈現(xiàn)0.0005/a的弱減少趨勢；圖（d）表明氣候適宜度以0.0012/a的趨勢增加?？傮w來看，江蘇省冬小麥的氣候適宜度是增加的，其中溫度和降水適宜度是增加的，但日照適宜度有所減弱，說明隨著時(shí)間的推移，日照對江蘇省冬小麥生長的負(fù)面影響會(huì)越來越大。

圖2　江蘇省冬小麥溫度適宜度(a)、降水適宜度(b)、日照適宜度(c)和氣候適宜度(d)的年際變化傾向率Fig.2　Annual varitation tendency of winter wheat climatic suitability(a),precipitiation suitability(b),sunshinesuitability(c),and climate suitability(d) in Jiangsu Province

2.1蘇北地區(qū)冬小麥各生育期適宜度的變化

蘇北地區(qū)冬小麥氣候適宜度較好，適合冬小麥的生長。蘇北地區(qū)冬小麥的氣候適宜度在出苗-分蘗期和返青-拔節(jié)期比較低，數(shù)值較低，對冬小麥的生長有一定的負(fù)面影響，原因是溫度分量的變化所致。以徐州為例，如圖3（a）徐州冬小麥生育期的氣候適宜度在出苗-分蘗期較低，值為0.29，此期間溫度適宜度只有0.22，導(dǎo)致氣候適宜度的值很小，冬小麥的生長受溫度的影響較大。但是在分蘗-越冬期的氣候適宜度達(dá)到0.71，此生育期間溫度、降水和日照對冬小麥生長有利。圖3（b）表示從時(shí)間上來看，冬小麥降水適宜度在1988年達(dá)到最低值，為0.32，該年降水偏少，出現(xiàn)干旱，并造成該年冬小麥氣候適宜度偏低，進(jìn)而影響冬小麥生長。

圖3　徐州冬小麥各生育期的適宜度變化(a)和全生育期適宜度的年際變化(b)Fig.3　Annual variation of the suitability of Winter Wheat in different growth stages (a) and　the optimum degree of the whole growth period (b) in Xuzhou

2.2蘇中地區(qū)冬小麥的適宜度變化

以射陽為例，如圖4（a）所示，射陽冬小麥氣候適宜度在出苗-分蘗期為0.40，此期間的溫度適宜度也是較低的，為0.34，降水和日照適宜度均在0.5以上，由此推斷氣候適宜度偏低可能由于溫度適宜度偏低所致，溫度在出苗-分蘗期對冬小麥的生長會(huì)有較大的影響。射陽冬小麥氣候適宜度在分蘗-越冬期達(dá)到最大值0.79，此期間溫度適宜度達(dá)到0.98，降水和日照適宜度均在0.60以上，說明此期間溫度、降水和日照的變化適合冬小麥的生長。

從時(shí)間尺度上來看，圖4（b）所示，冬小麥全生育期的適宜度變化總體比較穩(wěn)定，多數(shù)年份適宜度的值達(dá)到0.5以上，射陽的降水適宜度在1978年和2001年有較低值，分別為0.45和0.42，而在1974年降水適宜度達(dá)到最高值，為0.96?？傮w來說，溫度對此地區(qū)冬小麥的生長影響較大。

圖4　射陽冬小麥各生育期的適宜度變化(a)和全生育期適宜度的年際變化(b)Fig.4　Annual variation of the suitability of Winter Wheat in different growth stages (a) and　the optimum degree of the whole growth period (b) in Sheyang

2.3蘇南地區(qū)冬小麥適宜度的變化

蘇南地區(qū)各生育期適宜度總體較好，溫度、降水、日照對冬小麥的生長較好，以南京為例，如圖5 （a）南京在出苗-分蘗期的氣候適宜度較低，其值為0.49，此期間的氣候適宜度較低的原因是因?yàn)闇囟冗m宜度較小，冬小麥的生長受溫度適宜度的影響較大。

從時(shí)間序列來看，蘇南地區(qū)的年際適宜度較好，圖5（b）來看，南京降水適宜度在1977年出現(xiàn)了最低值，值為0.45；而在1989年，南京日照適宜度達(dá)到最低值0.5以下；總體來說，降水和日照對冬小麥的生長有一定的影響。

2.4江蘇省冬小麥適宜度的空間變化

由圖6可以看出江蘇省溫度適宜度的分布，蘇北地區(qū)偏低，蘇南地區(qū)溫度適宜度較高，其中東山最高為0.86；江蘇省降水適宜度分布圖顯示，降水適宜度由北向南增加，蘇北的贛榆降水適宜度最低為0.61，蘇中、蘇南大部分地區(qū)達(dá)0.7以上；從日照適宜度的分布圖來看，蘇北地區(qū)的日照適宜度較高，蘇南地區(qū)偏低，昆山的日照適宜度只有0.52；整個(gè)江蘇省的氣候適宜度的分布較均勻，蘇南地區(qū)的適宜度相對較高，但差異不明顯，有微弱的南北分布差異。由各自的單要素適宜度可以看出，蘇北地區(qū)降水是影響冬小麥生長的重要因子，日照是蘇南地區(qū)冬小麥生長的重要影響因子。

圖5　南京冬小麥各生育期的適宜度的變化(a)和全生育期適宜度的年際變化(b)Fig.5　Annual variation of the suitability of Winter Wheat in different growth stages (a) and the suitability of the whole growth period (b) in Nanjing

圖6　江蘇省冬小麥溫度適宜度(a)、降水適宜度(b)、日照適宜度(c)和氣候適宜度(d)的空間分布Fig.6　the temperature suitability of Winter Wheat in Jiangsu province (a),precipitation suitability (b),sunshine suitability degree (c) and climate suitability (d) spatial distribution

3　江蘇冬小麥冬季凍害指數(shù)分析

分析結(jié)果表明，江蘇省大部分地區(qū)冬小麥的適宜度在出苗-分蘗期較低，此期間的溫度適宜度也較低，因此可認(rèn)定溫度以及溫度適宜度分量的變化對此期間冬小麥的生長發(fā)育有重要影響，并且溫度偏低年份冬小麥有可能發(fā)生凍害。

利用冬小麥冬季（11月─次年2月）極端最低氣溫，根據(jù)冬小麥在越冬期能夠耐受-5 ℃低溫的生物學(xué)下限溫度，構(gòu)建冬小麥冬季的凍害指數(shù)為：

由每年的極端最低氣溫可以求得相應(yīng)年越冬期的冬小麥凍害指數(shù)（李思佳，2013）。

由圖7可以看出，贛榆和徐州凍害指數(shù)較高，南通、昆山和東山凍害指數(shù)較低，江蘇地區(qū)冬小麥可能受到了不同程度的凍害。

圖7　江蘇各地區(qū)冬小麥的凍害指數(shù)Fig.7　Freezing index of Winter Wheat in different regions of Jiangsu

以表1給出的出苗-分蘗、分蘗-越冬和越冬-返青期這3個(gè)時(shí)期的下限溫度閾值3 ℃、-10 ℃和1 ℃為標(biāo)準(zhǔn)，分別計(jì)算這3個(gè)時(shí)期寒積溫的值，再將其標(biāo)準(zhǔn)化處理后進(jìn)行分析并與計(jì)算得到的冬小麥冬季凍害指數(shù)進(jìn)行對比。

寒積溫的值越大說明冬小麥可能受到的寒害就越大，反之亦然。由圖8看出，冬小麥在出苗-分蘗期寒積溫的值最大在贛榆，最小在南通，說明贛榆在此期間冬小麥遭受低溫危害的可能性較大，南通較??；在分蘗-越冬期間冬小麥的寒積溫值為0，表明冬小麥在進(jìn)入休眠狀態(tài)后，江蘇全境的低溫強(qiáng)度一般不會(huì)對此狀態(tài)下的冬小麥產(chǎn)生不利影響；圖9可以看出，在越冬-返青期間，冬小麥在贛榆遭受低溫危害的風(fēng)險(xiǎn)依然較大，而東山則較??；由圖形整體分布來看，不同時(shí)期的寒積溫表現(xiàn)為出苗-分蘗＞越冬-返青期＞分蘗-越冬期，這說明在出苗-分蘗期間冬小麥可能受到的低溫危害最為嚴(yán)重，與文中冬小麥在出苗-分蘗期間的溫度適宜度較低的結(jié)果相一致。

圖8　出苗-分蘗期冬小麥寒積溫的分布Fig.8　The distribution of seedling winter wheat tillering stage of cold temperature

圖9　越冬-返青期冬小麥寒積溫的分布Fig.9　The distribution of winter winter wheat reviving stage of cold temperature

圖10體現(xiàn)了冬小麥在出苗-分蘗、分蘗-越冬和越冬-返青期間的寒積溫的綜合，從中可以看出贛榆和徐州的寒積溫較大，南通、昆山和東山的寒積溫較小，與上文中計(jì)算所得的同時(shí)段內(nèi)的冬小麥冬季凍害指數(shù)的結(jié)果是一致的，表明上述計(jì)算凍害的方法是可行的，可以較好地描述冬小麥冬季的凍害情況。然而，生育期的細(xì)化分析表明，江蘇省冬小麥遭受低溫危害的時(shí)段不在冬小麥休眠期的嚴(yán)冬，而更可能發(fā)生在冬小麥進(jìn)入休眠之前以及結(jié)束休眠之后，即秋末冬初和冬末春初。

圖10　出苗-返青期冬小麥寒積溫的分布Fig.10　The distribution of seedling reviving stage of cold temperature

4　結(jié)果與討論

前人對江蘇冬小麥的適宜度研究不多，但有對江淮地區(qū)冬小麥適宜度研究的成果（張艷紅等，2014），其結(jié)果表明江蘇區(qū)域的冬小麥氣候適宜度較好，達(dá)到0.7左右。文中通過對江蘇省冬小麥光、溫、水3個(gè)要素的適宜度以及各生育期適宜度的詳細(xì)分析，得出了各生育期冬小麥適宜度的變化情況，由此可重點(diǎn)關(guān)注適宜度偏低的生育期，并采取更有針對性的應(yīng)對措施來確保冬小麥的正常生長?？傮w上，本研究結(jié)果和前人研究的江蘇附近地區(qū)適宜度變化情況大致相同，所構(gòu)建的氣候適宜度模型可以用于描述與分析江蘇省冬小麥的氣候適宜程度。本文還選用累乘模型來表達(dá)冬小麥各生育期的氣候適宜度，避免了由于冬小麥在各生育期單個(gè)要素的氣候適宜度可能很小或?yàn)榱?，而?dǎo)致的與冬小麥氣象產(chǎn)量出現(xiàn)較大偏離的情況，能夠更加準(zhǔn)確地表達(dá)江蘇省冬小麥各生育期的氣候適宜度及其對產(chǎn)量的影響。

江蘇省冬小麥的氣候適宜度在出苗-分蘗期較低，究其原因是此期間的溫度適宜度較低，冬小麥的生長受溫度的影響較大；時(shí)間尺度來看，冬小麥的日照適宜度在1988年出現(xiàn)最低值，溫度適宜度在2004年出現(xiàn)最大值。江蘇省冬小麥的氣候適宜度總體上是增加的，其中溫度和降水適宜度為增加趨勢，但日照適宜度有所減弱，說明隨著時(shí)間的推移，日照對江蘇省冬小麥生長的負(fù)面影響會(huì)越來越大。

江蘇省溫度適宜度的分布以蘇南地區(qū)溫度適宜度較高，其中東山最高；江蘇省降水適宜度分布由北向南增加，蘇北的贛榆降水適宜度最低，蘇中、蘇南大部分地區(qū)降水適宜度較高；日照適宜度的分布以蘇北地區(qū)的日照適宜度較高，蘇南地區(qū)偏低，昆山的日照適宜度最低；整個(gè)江蘇省的氣候適宜度分布較均勻，蘇南地區(qū)的適宜度相對較高，但差異不明顯，有微弱的南北分布差異。由各適宜度分量可以看出，蘇北地區(qū)降水是影響冬小麥生長的重要因子，日照是蘇南地區(qū)冬小麥生長的重要影響因子。

冬小麥在出苗-分蘗、分蘗-越冬和越冬-返青期間的寒積溫的綜合，可以看出贛榆和徐州的寒積溫較大，南通、昆山和東山的寒積溫較小，這與計(jì)算所得的同時(shí)段內(nèi)冬小麥冬季凍害指數(shù)的結(jié)果是一致的。生育期的細(xì)化分析表明，江蘇省冬小麥遭受低溫危害的時(shí)段不在冬小麥休眠期的嚴(yán)冬，而更可能發(fā)生在冬小麥進(jìn)入休眠之前以及結(jié)束休眠之后，即秋末冬初和冬末春初。

總體來講，江蘇冬小麥的生長主要受降水和日照的影響，蘇北地區(qū)受降水的影響較大，蘇南地區(qū)受日照的影響較大，而東部沿海地區(qū)的光照、溫度和降水的資源總體較充沛，能夠滿足冬小麥的生長，適宜度較高。隨著全球氣候變暖，溫度對冬小麥有一定的正影響；加之江蘇省日照有減少趨勢，今后日照對江蘇省冬小麥的影響較大。江蘇冬小麥各生育期總體適宜度較好，并且變化較為平穩(wěn)，冬小麥在出苗-分蘗期更易遭受低溫的危害，因此要做好防護(hù)措施，降低冬小麥在此期間受溫度影響引起的凍害風(fēng)險(xiǎn)。

本文從溫度、降水和日照的綜合影響來分析冬小麥的適宜度，并且將冬小麥分成8個(gè)生育期，詳細(xì)分析了冬小麥不同生育期的適宜度分布與變化特征；在計(jì)算氣候適宜度時(shí)采用乘積模型，突顯了某個(gè)生育期某個(gè)適宜度分量的限制性作用，更好地體現(xiàn)了冬小麥氣候適宜度表征冬小麥生長發(fā)育的氣候適宜狀況，對江蘇省冬小麥實(shí)際生產(chǎn)有更強(qiáng)的參考價(jià)值。本研究未考慮土壤以及突發(fā)的病蟲害等對冬小麥的適宜度影響，今后應(yīng)加強(qiáng)非氣象要素對冬小麥適宜度的影響研究，以進(jìn)一步提高適宜度的實(shí)際表達(dá)精度與綜合表達(dá)能力。

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Study on the Temporal and Spatial Variation of Winter Wheat Suitability in Jiangsu Province

WANG Lianxi1,2,GU Jiayi1,2,LI Qi1,2,XU Shengnan1,2,WU Dongli3

1.Jiangsu Key Laboratory of Agricultural Meteorology; Nanjing Jiangsu 210044; 2.School of Applied Meteorology,Nanjing University of Information Science and Technology,Nanjing Jiangsu 210044; 3.National Meteorological Center of China Meteorological Administration,Beijing 100081,China

Abstract:Jiangsu Province is the main planting area of winter-wheat (Triticum aestivum Linn) in our country.It has an important practical significance to explore the impact of climate suitability on growth and yield of winter-wheat in Jiangsu under the background of climate change.The model of climate suitability of winter-wheat was constructed using subordinating degree function.The suitable degrees of winter-wheat during different growth stages and full-growth period were calculated in 12 sites of Jiangsu Province,and the temporal and spatial variation of suitable degree also was analyzed.The results showed that:(1) The constructed climate suitability model are suitable to express the climate suitability of winter-wheat in Jiangsu Province.(2) In order to avoid the large difference in meteorological yield of winter-wheat due to the suitability of meteorological factor may be small or zero,the multiplicative model was chosen to express the climate suitability in different growth stages of winter wheat,and the results are satisfactory.(3) There is a generally superior climate suitability of winter-wheat in Jiangsu Province.The suitability of temperature,precipitation,and climate has a weakly increasing tendency,while the sunshine suitability has a weakly decreasing tendency.(4) From the point of view of the suitability degree distribution,the sunshine suitability degree is low in southern of Jiangsu,the precipitation suitability degree is low in northern of Jiangsu,and the temperature suitability degree is generally high.There no great difference in climate suitability of winter-wheat in Jiangsu.(5) There is a low suitability degree of winter-wheat during the seedling-tillering stage in Jiangsu Province.So during this time we should pay attention to the negative influence of freezing injury on growth and yield of winter wheat.(6) The cold accumulated temperature of Ganyu and Xuzhou (On behalf of the North Jiangsu) is bigger and that of Nantong,Kunshanand Dongshan (On behalf of the South Jiangsu) is smaller.This winter freezing index of winter wheat and the calculation results are consistent at the same time period.The winter wheat appeared low temperature damage in the period when sleep before and after the end of dormancy,the late autumn and early winter and late winter and early spring.

Key words:winter-wheat; climate suitability; temporal and spatial variation; low temperature and freezing disaster; Jiangsu Province

收稿日期：2015-09-09

作者簡介：王連喜（1959年生），男，教授，主要從事農(nóng)業(yè)氣象與生態(tài)氣象研究。E-mail:wlx4533@sina.com

基金項(xiàng)目：國家科技支撐計(jì)劃（2012BAH29B03）；國家公益性行業(yè)（氣象）科研專項(xiàng)（GYHY201306045）

中圖分類號(hào)：S314; X17

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674-5906（2016）01-0067-09

DOI:10.16258/j.cnki.1674-5906.2016.01.010

引用格式：王連喜,顧嘉熠,李琪,徐勝男,吳東麗.江蘇省冬小麥適宜度時(shí)空變化研究[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2016,25(1):67-75.