成縣冬小麥生長發(fā)育氣候條件分析

佘錄青

摘要 利用成縣氣象站1983—2015年觀測資料，統(tǒng)計分析了成縣冬小麥生長、發(fā)育成熟及可能增產(chǎn)的氣候條件，以期為成縣冬小麥種植提供技術參考，旨在通過利用有利的氣候條件促進成縣小麥穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞 冬小麥；生長發(fā)育；氣候條件；甘肅成縣

中圖分類號 S512.1；S162.54 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）11-0018-03

成縣是隴南地區(qū)產(chǎn)糧大縣，冬小麥是主要糧食作物，播種面積1 335 333.34～146 886.67 hm2，占糧食作物總播種面積的65%～70%，氣候條件的變化對冬小麥生長發(fā)育影響較大[1-3]。因此，研究分析氣候條件與冬小麥生長發(fā)育之間的關系對促進增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)則顯得尤為重要。充分利用有利的氣候條件合理安排生產(chǎn)、調(diào)整種植結構和品種，勢必會促進成縣農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展[4-6]。

1 資料來源與分析方法

利用成縣國家一般氣象站1983—2015年地面觀測資料和農(nóng)業(yè)氣象觀測資料，統(tǒng)計分析光、熱、水及綜合氣候條件對成縣冬小麥播種期、苗期、發(fā)育期及成熟期的影響情況。

2 氣候條件分析

2.1 熱量條件

2.1.1 適宜播種期溫度條件。冬小麥從播種至出苗需≥0 ℃積溫100～150 ℃。適宜播種期：犀牛江沿岸和南部河谷區(qū)在10月下旬至11月上旬，中部川壩區(qū)在10月20日左右，半山丘陵區(qū)在10月上、中旬，高半山區(qū)在9月下旬至10月上旬，從低到高有霜降、寒露、秋分、白露4個種麥節(jié)氣。中部的川壩河谷區(qū)最遲應于10月底播種，播種過遲則影響小麥冬前分蘗，其他地區(qū)波動幅度在適播期前后的5 d左右。中部川壩地區(qū)在10月20日前后播種的小麥一般出苗期在10 d左右，出苗整齊，冬前分蘗正常，產(chǎn)量也較高，過早播種易出現(xiàn)冬前旺長現(xiàn)象，過遲則冬前分蘗不足，大蘗較少。

城關區(qū)10月中旬氣溫平均為12.5 ℃，10月下旬為10.4 ℃，上旬播種的小麥出苗期較下旬播種的早2～3 d（上旬一般在7 d左右出苗，下旬10 d左右）。

冬前壯苗一般要求株分蘗數(shù)平均3個以上。根據(jù)農(nóng)業(yè)氣象觀測資料分析，分蘗數(shù)與播種期及出苗至氣溫穩(wěn)定通過0 ℃之間的積溫有關，同時與降水的關聯(lián)度也高。10月20日前后播種的小麥，相應的≥0 ℃積溫在220～350 ℃時，分蘗數(shù)較多，說明能達到壯苗的適宜播種期和熱量條件。

當氣溫降至15 ℃以下時，樹葉開始變色和初次落葉，海拔高的地方樹葉先變色，當山上樹葉部分泛黃并開始落葉時，即為小麥開始播種期。

小麥適宜播種期應根據(jù)每年秋播時的氣溫高低做相應的調(diào)整。由于小氣候的差異，在同一地區(qū)、同一高度上，播種期還應按土壤好壞、陽坡、陰坡、肥力、品種等具體情況適當提前或推遲，一般陰坡早播3～5 d，冬性品種較半冬性品種早播3～5 d，可達到適宜播種的效果。

2.1.2 苗期溫度條件與產(chǎn)量的關系。小麥播種后，溫度的高低對苗期生長影響較大，苗期溫度低，影響其發(fā)育進程，達不到分蘗普期，大蘗數(shù)也很少，播種偏遲的甚至出苗不齊，冬前部分不分蘗。氣候溫暖，早播的分蘗多，有的會出現(xiàn)冬前旺長，后期遭遇凍害現(xiàn)象，晚播的則有利于生長。苗期溫度主要指11月上中旬的平均溫度，其中11月上旬平均氣溫與產(chǎn)量的相關系數(shù)為0.376，信度0.05，相關性較顯著（圖1），11月下旬平均氣溫與產(chǎn)量相關性較差。

2.1.3 越冬期溫度條件與越冬狀況。成縣冬小麥越冬期對冬小麥生長地區(qū)來說較短。川壩越冬期平均42 d，最長87 d，最短僅19 d，長短年差異較大。麥苗能否安全越冬，除與抗寒鍛煉的時間長短及其溫度條件有關外，與品種和播種期也有一定關系。日平均氣溫穩(wěn)定下降到0～5 ℃時，進入糖分積累階段，為第一抗寒鍛煉期（日期為11月25日至12月24日，天數(shù)為30 d），據(jù)統(tǒng)計，平均為30 d，最長為53 d，最短僅17 d。抗旱鍛煉期越短，越冬能力越差。日平均氣溫在 -5～0 ℃期間作物細胞脫水，原生質(zhì)濃度增大，進入第二抗寒鍛煉階段（日期為12月25日至翌年2月8日，天數(shù)為45 d）。

成縣冬季能夠滿足小麥抗寒鍛煉的需要。≤-5 ℃時期是冬小麥越冬休眠期（日期為12月29日至翌年2月8日，天數(shù)為42 d），但冬季12月至翌年2月日平均氣溫在-5 ℃以下的日數(shù)較少，且很少連續(xù)出現(xiàn)，故小麥越冬過程中的休眠期和生長期往往相間出現(xiàn)。

從表1可以看出，冷冬年僅占15%。同時越冬期間最低氣溫不低于-14 ℃，越冬期短而不嚴寒。若隆冬12月下旬氣溫相對偏高時，對冬小麥越冬更為有利，12月下旬至翌年1月上旬氣溫過低時，則對冬小麥安全越冬不利，小麥會出現(xiàn)凍害，影響產(chǎn)量。據(jù)相關分析，1月上旬氣溫與產(chǎn)量成正相關，相關系數(shù)為0.213，小于11月上旬氣溫與產(chǎn)量的相關系數(shù)（0.376），說明1月上旬氣溫高有利小麥出苗和幼苗生長，對越冬抗寒有利。為保證小麥安全越冬，應適時播種和選擇適宜的品種。

2.1.4 返青拔節(jié)期溫度對產(chǎn)量的影響。小麥返青—抽穗是取得較好產(chǎn)量的關鍵時期，由營養(yǎng)生長為主轉(zhuǎn)為營養(yǎng)生長與生殖生長并進的時期，熱量條件的適宜與否對形成大穗、達到高產(chǎn)至關重要。

日平均溫度穩(wěn)定通過0 ℃時，冬小麥結束越冬期，4～5 ℃進入返青生長期，植株生長錐伸長，小穗開始分化，進入光照階段?！? ℃進入起身階段，≥10 ℃進入拔節(jié)盛期，此時以生長莖穗為主，對熱量要求較為嚴格，適宜溫度為10～15 ℃，有利于小穗增多，是獲得穗大粒多、達到高產(chǎn)的最佳熱量條件。據(jù)成縣氣象局農(nóng)業(yè)氣象觀測資料統(tǒng)計（1996—2015年）分析，界限溫度10～15 ℃的持續(xù)日數(shù)與小穗數(shù)有關，但相關性并不太明顯，這個統(tǒng)計結果與過去的結論有所不同。

從表2可以看出，成縣冬小麥各生育期溫度條件與安徽淮北地區(qū)相比屬基本適宜略偏低。根據(jù)有關研究結果，冬小麥在拔節(jié)—開花期這一段時間的溫度適當偏低，有利于幼穗分化（拔節(jié)—開花期氣溫與產(chǎn)量成負相關，相關系數(shù) -0.19），有利于長穗增粒，并且灌漿速度變緩，促使干物質(zhì)積累，實現(xiàn)籽粒飽滿，品質(zhì)優(yōu)良。因此，溫度條件是成縣冬小麥生產(chǎn)的氣候優(yōu)勢之一。

2.1.5 抽穗至成熟期溫度條件與產(chǎn)量。冬小麥抽穗至成熟期間以生殖生長為主，此時對溫度要求仍較嚴格，溫度過高或過低都會影響其正常生長發(fā)育，從而影響產(chǎn)量。據(jù)有關文獻資料表明，小麥籽粒中的干物質(zhì)90%是開花后積累的，只有10%是在開花前先儲存在莖稈中，開花后再轉(zhuǎn)運到籽粒中。因此，開花后氣象條件的適宜與否，對灌漿形成籽粒和千粒重影響很大，成縣冬小麥抽穗、開花至成熟的熱量供給，基本能夠滿足。

冬小麥單位面積成穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重是形成產(chǎn)量的3個基本因子，從播種至成熟的整個生育周期內(nèi)受各種氣象條件的影響。據(jù)有關試驗資料表明，小麥從開花受精形成籽粒，氣候溫暖而不炎熱，水分能滿足生理需求的條件下，才能提高成穗率和結實率，促使穗大粒多，獲得高產(chǎn)。

2.2 水分條件

2.2.1 全生育期降水量。成縣小麥從10月播種至翌年6月成熟，9個月的生長期內(nèi)降水量平均為294.4 mm，稱氣候降水量，生長期實際被利用的降水量平均只有206.5 mm，稱實際降水量。城關小麥生育期（10月至翌年6月）氣候降水量合計為294.4 mm，其中10—11月為65.4 mm，12月至翌年1月為10.5 mm，2—3月為28.7 mm，4—6月為189.8 mm；實際用去降水量總計為206.5 mm，其中播種至越冬用去38.7 mm，返青至拔節(jié)用去28.3 mm，拔節(jié)至成熟用去139.5 mm。冬小麥生育期氣候降水量只占年降水量的47.5%，而實際被冬小麥利用的降水量更少，僅占年降水量的33.3%，降水量不多且被利用的更少。另外，因生育期間降水量的年際變幅較大，多雨年達328.8 mm（1989年），最少年僅116 mm（2008年）極差近3倍。近33年（1983—2015年）來冬小麥全生育期降水量少于平均值的占57.6%，其中偏多年占18.2%，偏少年占12.1%。因此，在需水臨界期內(nèi)往往降水量分配不均或不適時，導致水分供需失衡，影響冬小麥生育和產(chǎn)量，是影響成縣小麥產(chǎn)量的主要因素。

2.2.2 各生育期耗水量與降水量的差額。1961—2010年全國冬小麥全生育期降水量平均267 mm，降水量低于250 mm為低值區(qū)，250～450 mm為中值區(qū)，高于450 mm為高值區(qū)。冬小麥需水量在300～400 mm之間，成縣冬小麥生育期正處一年中的少雨季節(jié)，年均降水量僅206.5 mm。離小麥適宜需水量下限值尚差近100 mm（-45%），可見小麥生育期需水量明顯不足。從表3可以看出，成縣小麥產(chǎn)量的高低關鍵在于冬、春季的降水量，其中冬季雨雪不足，往往由于秋雨豐沛，土壤墑情較好可以彌補；另外，冬季氣溫低，蒸發(fā)少，麥苗耗水少，水分供需矛盾相對小。最重要的是春雨不足，進入21世紀以來，由于全球氣候的暖干化趨勢，春旱頻次明顯增加，所以春季小麥水分供求矛盾就顯得更為突出。

2.2.3 關鍵期的降水量與產(chǎn)量分析。為了較準確地分析水分條件與產(chǎn)量之間的相關關系，現(xiàn)對農(nóng)業(yè)氣象觀測到的實際產(chǎn)量進行數(shù)學處理，將實際產(chǎn)量分離為趨勢產(chǎn)量和氣候產(chǎn)量，趨勢產(chǎn)量又叫技術產(chǎn)量，是由土壤改善、水肥施用、品種更新、耕作技術和管理水平提高等人為因素構成的，這里以實際觀測產(chǎn)量的5年滑動平均作為趨勢產(chǎn)量，氣候產(chǎn)量的計算公式為：

ΔY=Yi-Yi′

式中，Yi為實際觀測的成縣城關區(qū)小麥產(chǎn)量（1983—2015年），Yi′為實際產(chǎn)量5年滑動平均值。

從圖2可以看出，城關區(qū)小麥趨勢產(chǎn)量較為平緩，實測產(chǎn)量和氣候產(chǎn)量變化趨勢一致且比較接近，而全縣趨勢產(chǎn)量變化幅度明顯大于城關區(qū)，實際產(chǎn)量和氣候產(chǎn)量的變化幅度差異也比較大。說明城關區(qū)小麥無論從品種的適應性、適播期，還是耕作工藝上均能合上氣候變化的節(jié)拍。

2.2.4 水分關鍵期及其臨界值與產(chǎn)量關系。水分條件影響小麥產(chǎn)量最主要的時段稱為水分關鍵期，降水量多（少）于某界限而影響產(chǎn)量增（減）的數(shù)值稱為臨界值。經(jīng)相關分析，2月中旬小麥返青期降水量與產(chǎn)量的相關性最高，相關系數(shù)為0.342，信度0.05，2月下旬返青至起身期降水量與產(chǎn)量的相關系數(shù)為0.238，4月下旬孕穗期降水量與產(chǎn)量的相關性也較明顯，相關系數(shù)為0.214，無明顯的降水臨界指標。無論從冬小麥生長發(fā)育的特點，還是發(fā)育期降水量與常年的相關性分析來看，小麥返青起身期和孕穗期降水量對其生長發(fā)育都很關鍵，川壩河谷區(qū)在此時段若遇缺水時可進行灌溉，對提高小麥產(chǎn)量有決定作用。

2.2.5 10～50 cm土層有效水分儲存量與小麥產(chǎn)量關系。土壤中的有效水分是指供作物根系直接吸收的部分，有效水分貯存與降水補給對冬小麥都有直接影響。一年中有效水分貯存量以9—10月為最高，4—6月最低，隨深度增加，9—10月有效水分貯存量呈下降趨勢，1—2月呈增加趨勢。土壤有效水分貯存量隨降雨過程而增加，往往變化幅度比較大，有效水分貯存量多則有利小麥根系水分供應，作物生長良好；反之，則不利于小麥生育。

3 冬小麥光、熱、水利用狀況分析

3.1 光能利用率

成縣冬小麥全生育期（10月至翌年6月）日照時數(shù)為1 145 h，占年日照時數(shù)的73%。其中返青至成熟期（3—6月）是小麥對光照較為敏感期，日照時數(shù)達620 h，占年時數(shù)的40%，占全生育期日照時數(shù)的54%。城關地區(qū)冬小麥全生育期實測日照時數(shù)年均1 010 h，占年總量的64.7%。小麥全生育期太陽生理輻射量為143.57 kJ/cm2，出苗至成熟實際生育期間（<0 ℃越冬期除外）生理輻射量只有84.32 kJ/cm2，占全年生育期的64.4%，說明光能資源較豐富。多年實際觀測表明，中部川壩區(qū)小麥光能利用率僅為1.0%～1.8%，而理論上光能利用率可以達到6.0%～8.0%，說明即使在成縣冬小麥高產(chǎn)的中部川壩區(qū)，光能利用率還相當?shù)?，尚有較大的利用潛力。因此，增加復種、套種、設施栽培面積，能提高光能利用率，提高單位面積總產(chǎn)。

不同產(chǎn)量水平下，各地光能利用率如表4所示?？梢钥闯?，近年來成縣平均產(chǎn)量3 000～4 500 kg/hm2，光能利用率也僅在0.8%～1.3%之間，最高產(chǎn)量在6 000～6 750 kg/hm2時也只接近2%，與其他地方相比也屬較低地區(qū)，說明光資源對小麥增產(chǎn)還有相當?shù)臐摿?。光能利用率以川壩河谷區(qū)為高，西部地區(qū)次之，南北陰濕山區(qū)最低。

3.2 光、熱、水的實際利用率

以城關區(qū)為例，在冬小麥實際生育期內(nèi)，光、熱、水各占年總量的百分比，稱實際利用率，公式如下：

平均狀況下，光、熱利用率相當，而降水利用率則較低（約30%），因冬小麥生育期恰值一年當中的少雨期，故顯得光熱有余，水分不足。豐年與平均年比較，在光、熱均減少但水分增加時依然可獲豐收，這是因為光、熱、水匹配良好，尤其降水量適時適量。說明影響成縣小麥產(chǎn)量的主要因素是關鍵期水分供給，而光熱資源能夠滿足小麥生長發(fā)育的需求。

4 結論與討論

統(tǒng)計近15年小麥產(chǎn)量對比情況：減產(chǎn)4年，豐收11年，豐收年占73.33%，說明氣候條件多數(shù)年份適宜冬小麥生長發(fā)育，減產(chǎn)年主要是因需水關鍵期降水不足干旱所致，光熱條件能夠滿足小麥生育需求。因此，應充分利用光、熱資源以彌補水分不足的缺陷。

適時播種，選育良種，掌握適度的種植密度，7—9月雨量充沛時應減少下籽量；反之，適當增加下籽量，以保持適度的密度，保持良好的田間通風，提高光合效率，降低倒伏風險和小麥病蟲害蔓延，提高光能利用率。

調(diào)整種植結構，興修水利，在冬小麥需水關鍵期的3月上中旬和4月下旬至5月上旬進行灌溉，充足的水分供給能明顯提高光、熱資源的利用率，以提高小麥單產(chǎn)。

深耕、施用農(nóng)家肥、秸稈還田均能改善土壤結構，提高有機質(zhì)含量，增強其對水分的涵養(yǎng)性，降低干旱威脅。成縣位于隴南東南部，屬西秦嶺南麓徽成盆地，小麥屬耐寒性較強的作物，光及熱量條件完全滿足小麥生長發(fā)育需求。

多年氣象資料記載表明干旱是影響成縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要的氣象災害，對小麥影響最大的是春末初夏旱，應種植耐旱小麥品種，以預防干旱對小麥生長的影響。

成縣降水主要集中在4—10月，總的水分條件能滿足小麥分蘗、生長、揚花、成熟各生育期的需求。同時，6月中下旬至7月上旬成縣小麥全線收割期恰是雨量較多、連陰雨多發(fā)期，特別要防范陰雨天氣致使小麥霉變。山區(qū)種植耐霉變品種潘林麥（N-斯特拉姆潘列）占比較大，但產(chǎn)量相對較低，需改良品種。

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