山西冬小麥干熱風分布特征及對產(chǎn)量的影響

馬雅麗，欒青，李偉偉，劉文平

（1.山西省氣候中心，山西太原030002；2.侯馬市氣象局，山西侯馬043010）

山西冬小麥干熱風分布特征及對產(chǎn)量的影響

馬雅麗1，欒青1，李偉偉2，劉文平1

（1.山西省氣候中心，山西太原030002；2.侯馬市氣象局，山西侯馬043010）

基于山西39個氣象站1971—2013年43 a的逐日氣象資料，分析了干熱風的發(fā)生日數(shù)、發(fā)生過程次數(shù)的時空分布特征。結(jié)果表明，山西冬小麥干熱風在1971—2013年之間總體呈波動略減小趨勢，20世紀70年代干熱風發(fā)生較為嚴重，輕、重干熱風發(fā)生均較多，20世紀80年代危害最輕，90年代以后有緩慢增加趨勢；干熱風高發(fā)區(qū)主要分布在南部的臨汾和運城盆地，其次為晉中盆地，晉東南發(fā)生最輕。干熱風是山西冬小麥主產(chǎn)區(qū)最主要的農(nóng)業(yè)氣象災害之一，干熱風發(fā)生日中空氣相對濕度較小是引起千粒質(zhì)量降低和產(chǎn)量減少的重要因素，采取有效措施防御干熱風是小麥穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的重要保障。

冬小麥；干熱風；時空分布；產(chǎn)量；山西

干熱風是一種高溫、低濕并伴有一定風力的農(nóng)業(yè)災害性天氣，在山西干熱風主要發(fā)生在5月至6月中旬，正值冬小麥揚花、灌漿、乳熟期，植物蒸騰加劇，根系吸水不及，往往導致小麥灌漿不足，千粒質(zhì)量下降，嚴重時甚至枯萎死亡，干熱風是山西冬小麥產(chǎn)區(qū)的主要農(nóng)業(yè)氣象災害之一。根據(jù)歷史資料統(tǒng)計，山西輕干熱風年份冬小麥可減產(chǎn)5%～10%，重干熱風嚴重的年份可減產(chǎn)10%～20%。因干熱風對小麥生長發(fā)育和產(chǎn)量影響較大，多年來一直引起廣大學者的關(guān)注。關(guān)于干熱風發(fā)生規(guī)律和分布特征有很多相關(guān)研究。陳懷亮等[1]對河南小麥干熱風的發(fā)生規(guī)律進行了分析；戚尚恩等[2]對淮北地區(qū)小麥干熱風進行了周期性分析、多年滑動平均分析和干熱風對小麥千粒質(zhì)量和灌漿速度的影響的相關(guān)分析；趙俊芳等[3]系統(tǒng)分析了近50 a來黃淮海冬小麥高溫低濕型干熱風年平均發(fā)生日數(shù)與過程次數(shù)的時空分布特征，并針對其變化趨勢，提出有效防御干熱風的主要途徑和技術(shù)措施；柳芳等[4]對天津干熱風的發(fā)生規(guī)律及發(fā)生趨勢進行了分析；屈振江等[5]分析了陜西小麥干熱風的年際變化規(guī)律和空間分布特點，作出陜西干熱風區(qū)劃圖，并利用災變預測方法預測未來重干熱風發(fā)生的年份。還有一些學者對寧夏、山東、遼西、洛陽、河北、青海[6-11]等地的干熱風發(fā)生規(guī)律進行了分析。但關(guān)于山西干熱風的發(fā)生規(guī)律研究較少，李德廣等[11]利用1961—1980年20 a氣象資料，按照各地干熱風綜合指數(shù)和小麥生態(tài)類型，將山西劃分為5個等級7個干熱風類型區(qū)域。牛晉源等[12]利用日最高氣溫、14：00相對濕度和風速，并參考日蒸散量，建立了晉城干熱風氣象指標，分析干熱風發(fā)生規(guī)律及預報關(guān)注的方面。

本研究利用1971—2013年的氣象資料，分析山西冬小麥主要種植區(qū)近43 a干熱風的時間變化規(guī)律和空間分布特征，為糧食作物安全生產(chǎn)、趨利避害、減輕不利影響提供科學依據(jù)，對促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展具有一定的現(xiàn)實意義。

1 資料與方法

本研究選取山西冬麥區(qū)39個氣象臺站1971—2013年日最高氣溫、14：00相對濕度、14：00相對風速等資料，利用Excel和SPSS等統(tǒng)計軟件分析5—6月麥區(qū)干熱風日數(shù)和干熱風發(fā)生過程的時空分布規(guī)律，以及對冬小麥千粒質(zhì)量和產(chǎn)量的影響的相關(guān)性分析。

表1 山西省冬麥區(qū)干熱風日、干熱風天氣過程等級指標

小麥干熱風主要分為高溫低濕型、雨后青枯型、旱風型3個類型，山西冬小麥干熱風主要為高溫低濕型。干熱風災害氣象指標嚴格執(zhí)行中國氣象局制定的小麥干熱風災害等級標準[13]。山西冬麥區(qū)高溫低濕型干熱風日、干熱風天氣過程等級指標如

2 結(jié)果與分析

2.1 干熱風出現(xiàn)日數(shù)時空分布特征

2.1.1 輕干熱風出現(xiàn)日數(shù)的時空分布特征1971—2013年43 a期間，山西高溫低濕型輕干熱風總體呈現(xiàn)波動略減小的趨勢，輕干熱風日數(shù)在2.4～9.2 d，平均為5.3 d，最大值出現(xiàn)在1978年，最小值出現(xiàn)在1973年。通過分段進行線性分析（圖1），發(fā)現(xiàn)干熱風日數(shù)在70年代緩慢減少，80年代迅速減少，90年代以后緩慢增多。在1971—2013年43 a中，20世紀70年代輕干熱風發(fā)生最為嚴重，平均每年發(fā)生日數(shù)為6.2 d，高出年際平均值0.9 d；其次是90年代和近10 a，每年平均發(fā)生日數(shù)分別為5.2，5.7 d；80年代輕干熱風發(fā)生最輕，平均每年發(fā)生日數(shù)為4.3 d。

1971—2013年43 a期間，山西冬小麥種植區(qū)內(nèi)輕度干熱風發(fā)生日數(shù)呈東少西多以及北少南多的分布特征（圖2-a），長治和晉城東部輕度干熱風發(fā)生日數(shù)最少，臨汾南部和運城大部輕度干熱風發(fā)生日數(shù)最多。

2.1.2 重干熱風出現(xiàn)日數(shù)的時空分布特征1971—2013年43 a期間，山西高溫低濕型重干熱風總體呈波動略減小趨勢，重干熱風日數(shù)在0.1～3.5 d，平均為1.2 d，最大值出現(xiàn)在1972年，最小值出現(xiàn)在1987年。通過分段進行線性分析（圖3），發(fā)現(xiàn)干熱風日數(shù)在70年代略有增多，80年代迅速減少，90年代以后緩慢增多。在1971—2013年43 a中，20世紀70年代重干熱風發(fā)生最嚴重，平均每年發(fā)生日數(shù)為1.7 d，高出年際平均值0.5 d；其次是90年代和近10 a，每年平均發(fā)生日數(shù)分別為1.0，1.3 d；80年代最輕，平均每年發(fā)生日數(shù)為0.8 d。

1971—2013年43 a期間，山西冬小麥種植區(qū)內(nèi)重干熱風發(fā)生日數(shù)分布特征是從東到西以及從北到南逐步遞增（圖2-b），長治大部和晉城東部局部重度干熱風發(fā)生日數(shù)最少，臨汾南部和運城大部重度干熱風發(fā)生日數(shù)最多。干熱風發(fā)生較嚴重地區(qū)主要位于臨汾盆地和運城盆地，也是山西省冬小麥種植面積最大的地區(qū)，干熱風是該區(qū)域冬小麥灌漿期最主要的農(nóng)業(yè)氣象災害之一。

2.2 干熱風過程分布特征

2.2.1 輕干熱風過程出現(xiàn)次數(shù)時空分布特征

1971—2013年43 a期間，山西高溫低濕型輕干熱風過程發(fā)生次數(shù)平均0.9次，最高1.8次，最大值出現(xiàn)在1971年，最小值出現(xiàn)在1991年。通過分段進行線性分析（圖4），發(fā)現(xiàn)輕干熱風過程年際變化與干熱風日數(shù)變化相似，也是在70年代緩慢減少，80年代迅速減少，90年代以后緩慢增多。在1971—2013年43 a中，20世紀70年代輕干熱風過程發(fā)生最嚴重，平均每年發(fā)生1.2次，高出年際平均值0.3次；80年代最輕，平均每年發(fā)生0.8次；90年代和近10 a每年平均發(fā)生0.8，0.9次。

1971—2013年43 a期間，山西冬小麥種植區(qū)內(nèi)輕度干熱風過程發(fā)生次數(shù)分布特征是東部少、西部多（圖5-a），長治和晉城大部、臨汾東部和運城南部輕度干熱風過程發(fā)生次數(shù)最少，臨汾大部和運城北部輕度干熱風過程發(fā)生次數(shù)最多。

2.2.2 重干熱風過程出現(xiàn)次數(shù)時空分布特征

1971—2013年43 a期間，山西高溫低濕型重干熱風過程發(fā)生次數(shù)平均發(fā)生0.4次，最高0.9次，最大值出現(xiàn)在1981年，最小值出現(xiàn)在1987年。通過分段進行線性分析（圖6），發(fā)現(xiàn)重干熱風過程年際變化與干熱風日數(shù)變化相似，也是在70年代緩慢減少，80年代迅速減少，90年代以后緩慢增多。在1971—2013年43 a中，20世紀70年代重干熱風過程發(fā)生最嚴重，平均每年發(fā)生0.6次，高出年際平均值0.3次；80年代最輕，平均每年發(fā)生0.1次；90年代和近10 a每年平均發(fā)生均為0.3次。90年代以后重干熱風過程波動較明顯，說明出現(xiàn)極端高溫低濕特征氣候較頻繁，重度干熱風發(fā)生過程的增多對冬小麥產(chǎn)量造成明顯影響。

1971—2013年43 a期間，山西冬小麥種植區(qū)內(nèi)重度干熱風過程發(fā)生次數(shù)分布特征是從北到南逐步遞增且西部高于東部（圖5-b），除臨汾南部和運城大部及呂梁東部是重度干熱風過程發(fā)生的高值區(qū)外，其余大部重度干熱風過程發(fā)生較少，長治、晉城東部和晉中中部重干熱風過程發(fā)生次數(shù)最少。重干熱風過程發(fā)生較頻繁地區(qū)集中在運城盆地，呂梁東部和臨汾盆地南部也是高發(fā)區(qū)，重干熱風過程是造成這些區(qū)域冬小麥減產(chǎn)的重要氣象災害之一。

2.3 干熱風對小麥氣象產(chǎn)量及千粒質(zhì)量的影響

由于產(chǎn)量變化的原因相當復雜，生產(chǎn)技術(shù)的革新、新品種的出現(xiàn)常常使產(chǎn)量發(fā)生較大變化，氣象要素的影響是其中一個方面，實際產(chǎn)量（Y）往往被看作是趨勢穩(wěn)定產(chǎn)量（Ym）與氣象產(chǎn)量（Yt）之和。趨勢產(chǎn)量用多次滑動平均擬合值來代替。選擇主要種植旱地小麥的安澤、沁縣、芮城3個農(nóng)業(yè)氣象觀測站資料，對干熱風日的各氣象因子與小麥的氣象產(chǎn)量及千粒質(zhì)量作相關(guān)分析。從相關(guān)性顯著分析結(jié)果可以看出，干熱風發(fā)生日數(shù)和日平均相對濕度對小麥氣象產(chǎn)量以及千粒質(zhì)量影響比較大，3個氣象站對應(yīng)的相關(guān)系數(shù)有不同程度的顯著性（表2）。日平均氣溫、日最高氣溫與小麥氣象產(chǎn)量以及千粒質(zhì)量呈負相關(guān)，日平均相對濕度和日最小相對濕度與產(chǎn)量和千粒質(zhì)量呈正相關(guān)。3個氣象代表站的相對濕度與產(chǎn)量或者千粒質(zhì)量的相關(guān)關(guān)系較大，干熱風發(fā)生時段里相對濕度較小是造成產(chǎn)量下降的重要原因。安澤、沁縣干熱風日數(shù)與氣象產(chǎn)量均呈顯著負相關(guān)，說明干熱風是影響小麥產(chǎn)量的重要因素。

表2 冬麥區(qū)氣象代表站干熱風日氣象因子與氣象產(chǎn)量和千粒質(zhì)量的相關(guān)分析

3 干熱風防御措施

3.1 生物防御

營造防護林帶，可以改善農(nóng)田小氣候，減弱風速，降低氣溫，增加空氣濕度，減少土壤水分消耗，減輕或防御干熱風的危害。在風沙鹽堿、管理條件差的地區(qū)防護林的作用更大，搞好農(nóng)業(yè)區(qū)防護林帶建設(shè)是防御干熱風的重要措施。還可以實行林糧間作，如紅棗、小麥、花生立體栽培模式，可提高抗干熱風能力。

3.2 農(nóng)業(yè)技術(shù)防御

3.2.1 選用抗干熱風的優(yōu)良品種大多數(shù)高稈小麥品種比矮稈小麥品種抗干熱風能力強，大部分有芒品種比無芒或僅有頂芒的品種抗干熱風能力強。選早熟或中早熟品種，適時早播，能避開干熱風的危害時期。

3.2.2 灌麥黃水灌麥黃水是防御干熱風的有效措施。灌麥黃水可以改善小麥生育后期田間小氣候條件，降低氣溫、地溫，提高空氣濕度。根據(jù)天氣預報，一般在干熱風發(fā)生前1～2 d澆水，可以維持小氣候效應(yīng)3～5 d。澆麥黃水可以增強小麥灌漿速度，延長灌漿時間，提供小麥千粒質(zhì)量，提高產(chǎn)量。王玉堂[14]研究表明，在灌水后2～3 d，14：00株高2/3處，溫度降低1～2℃，相對濕度提高5%～10%；5 cm地溫降低2～3℃，可提高千粒質(zhì)量0.8～1.0 g。

3.2.3 搞好農(nóng)田基本建設(shè)平整土地，修筑梯田，改造坡耕地，改良土壤，營造農(nóng)田防護林，興修農(nóng)田水利等。

3.2.4 其他農(nóng)業(yè)技術(shù)防御增加土壤肥力，調(diào)整播種時間，改革種植制度等是戰(zhàn)勝干熱風的基礎(chǔ)工作。3.3化學防御

播種前對小麥種子采用氯化鈣溶液進行浸種處理，可以使植株細胞內(nèi)鈣離子增加，增強小麥抗旱和抗高溫的功能。在小麥起身期、拔節(jié)期噴灑草木灰水可增強葉片細胞的吸水力，有利于提高小麥的灌漿速度和增加植株對干熱風的抵御能力。在小麥揚花期、灌漿期噴灑磷酸二氫鉀溶液、過磷酸鈣浸出液或石油助長劑，可防止小麥脫肥早衰，促進早熟，減輕干熱風危害[15]。

4 結(jié)論

山西省1971—2013年43 a中冬小麥干熱風總體呈波動略減小趨勢，在20世紀70年代干熱風發(fā)生較為嚴重，輕、重干熱風發(fā)生均較多，20世紀80年代發(fā)生最輕，90年代以后有緩慢增加趨勢。從不同等級干熱風發(fā)生日數(shù)以及發(fā)生過程的年代際波動情況來看，70年代波動最大，90年代以后也有較明顯波動，但小于70年代，80年代波動最小。

冬小麥干熱風發(fā)生的地域分布特征是由東到西和由北到南逐步遞增，山西南部運城盆地和臨汾盆地南部是干熱風發(fā)生較為頻繁區(qū)域，也是冬小麥種植最集中地區(qū)，干熱風是山西冬小麥主產(chǎn)區(qū)最主要的農(nóng)業(yè)氣象災害之一，干熱風發(fā)生日中空氣相對濕度較小是引起減產(chǎn)的重要因素。因此，采取有效措施防御干熱風是冬小麥穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的重要保障。

［1］陳懷亮，鄒春輝，付祥建，等.河南省小麥干熱風發(fā)生規(guī)律分析[J].自然資源學報，2001，16（1）：59-64.

［2］戚尚恩，楊太明，孫有豐，等.淮北地區(qū)小麥干熱風發(fā)生規(guī)律及防御對策[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2012，40（1）：401-404.

［3］趙俊芳，趙艷霞，郭建平，等.過去50年黃淮海地區(qū)冬小麥干熱風發(fā)生的時空演變規(guī)律[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2012，45（14）：2815-2825.

［4］柳芳，劉淑梅，王寶山.天津市干熱風發(fā)生規(guī)律與特點探討[J].天津農(nóng)業(yè)科學，2007，13（1）：52-54.

［5］屈振江，鄭小華，李星敏.陜西省冬小麥干熱風分布特征及預測研究[J].中國農(nóng)學通報，2013，29（18）：50-56.

［6］喇永昌，李麗平，張磊.寧夏灌區(qū)春小麥干熱風災害的時空特征[J].麥類作物學報，2016，36（4）：516-522.

［7］林美英.山東省小麥干熱風氣候區(qū)劃[J].山東氣象，1982（12）：18-22.

［8］梁群，張國林.遼西地區(qū)小麥干熱風氣候特征及其防御對策[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2009，37（7）：2896-2897.

［9］李留相，張金良，張國海，等.洛陽地區(qū)干熱風對小麥危害的分析及防御[J].洛陽農(nóng)專學報，1997，17（4）：29-31.

［10］胡玲，汪青春，劉寶康，等.青海高原干熱風的分布特征及其對氣候變化的響應(yīng)[J].氣象，2014，40（4）：450-457.

［11］李德廣，劉占貞，趙同應(yīng)，等.山西省小麥干熱風氣候區(qū)劃方案[J].山西農(nóng)業(yè)科學，1982（4）：2-6，20.

［12］牛晉源，石蘭瑛，王密鳳.晉城小麥干熱風災害分析[J].山西氣象，1996（3）：28-30.

［13］霍治國，姜燕，李世奎，等.QX/T 82—2007中華人民共和國氣象行業(yè)標準：小麥干熱風災害等級[S].北京：氣象出版社，2007.

［14］王玉堂.如何防御小麥干熱風[J].氣象知識，2004（3）：54.

［15］曹秉祥.冬小麥大面積噴灑磷酸二氫鉀效果調(diào)查[J].山西農(nóng)業(yè)科學，1984（3）：28.

Distribution Characteristics of Dry-hot Wind and Its Effect on Yield of Winter Wheat in Shanxi Province

MAYali1，LUANQing1，LI Weiwei2，LIUWenping1
（1.Shanxi Climate Center，Taiyuan 030002，China；2.Houma Meteorological Bureau in Shanxi，Houma 043010，China）

Based on the daily meteorological data from 1971 to 2013 for 39 meteorological stations in Shanxi province,the spatial-temporal distribution characteristics of average days and process times of dry-hot wind for winter wheat in Shanxi province were analyzed.The results showed that as for the dry-hot wind for winter wheat in Shanxi from 1971 to 2013,the annual average days and process times showed a slight decreasing trend.The most serious damages of dry-hot wind occurred in the 1970s,as the light and heavy dry winds were occurred most frequently in the 1970s.The lightest damages of dry-hot wind occurred in the 1980s.Dry-hot wind had been growing slowly since the 1990s.The areas of dry-hot wind occurred frequently,which was the southern of Linfen and Yuncheng basins,followed by the Jinzhong basin and the southeastern areas ofShanxi.Dry-hot wind is one ofthe most important agro-meteorological disasters in the main areas of wheat production in Shanxi.When the dry-hot wind occurs,the low relative air humidity is the important factor to decrease 1 000-grain quality and yield.It is important to prevent dry-hot wind from wheat production.

winter wheat;dry-hot wind;spatial-temporal distribution;yield；Shanxi

S512.1＋1

：A

：1002-2481（2017）07-1134-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.07.23

2016-12-16

山西省社會發(fā)展科技攻關(guān)項目（20130313031-3）

馬雅麗（1981-），女，山西太原人，高級工程師，碩士，主要從事生態(tài)氣候與農(nóng)業(yè)氣象研究工作。