豫東地區(qū)小麥凍害的形成特點(diǎn)及原因解析

葛君，朱培培，任德超，倪詠靜，劉紅潔，趙敬領(lǐng)

（商丘市農(nóng)林科學(xué)院，河南商丘 476000）

我國近20年來極端性天氣多發(fā)頻發(fā)，溫度等一些氣象因子出現(xiàn)的較小變動，可能造成災(zāi)害出現(xiàn)的次數(shù)增多，造成農(nóng)業(yè)受到較大損失。該文通過更進(jìn)一步的對氣候極端事件的變化規(guī)律加以研究，發(fā)現(xiàn)其對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的影響，因此克服氣候異常變化等不利因素，是保障國家糧食安全的重點(diǎn)研究內(nèi)容。在我國的糧食作物中，小麥位于第3位，小麥的常年種植面積為糧食作物的22%左右，產(chǎn)量為總產(chǎn)量的21%左右，對我國社會穩(wěn)定、糧食安全具有較大的影響。商丘市屬于黃淮南片的中部，位于小麥種植的腹部，范圍在 33°43′N～34°52′N，114°49′E～116°39′E，其氣象資料基本上可以代替黃淮中部麥區(qū)的平均氣候情況。商丘是國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)核心示范區(qū)，常年糧食產(chǎn)量60億kg左右，約占全國的1/90，河南省的1/9，其中麥播面積近60萬hm2，總產(chǎn)約40億kg，商品糧調(diào)出量約30億kg，對河南省乃至全國的糧食安全十分重要[1]。但由于該地位于氣候帶界線（淮河）附近，氣候多變，引起小麥產(chǎn)量的年際間顯著波動，雖然前人對商丘凍害與小麥關(guān)系開展過研究，但研究資料較少、試驗(yàn)方法單一，時間多在20世紀(jì)80—90年代，內(nèi)容多是氣候變化對小麥生長發(fā)育的影響和小麥凍害的研究結(jié)果，或是對全年氣溫時空變化特征，未涉及凍害或小麥作物內(nèi)容[2]。氣候變暖背景下，商丘小麥凍害發(fā)生規(guī)律和時空分布的新特征未能明了。因此，依據(jù)該區(qū)1963—2012年的氣象資料和多年抗災(zāi)栽培試驗(yàn)，從確保糧食安全、趨利避害的角度入手，揭示商丘區(qū)域近50年小麥凍害發(fā)生的新規(guī)律、形成原因及時空分布特征，對增強(qiáng)該區(qū)生產(chǎn)抗災(zāi)能力、穩(wěn)定提高單產(chǎn)、增加農(nóng)民收入，促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要的現(xiàn)實(shí)和戰(zhàn)略意義。

1 材料與方法

1.1 材料來源

該研究采用的氣象數(shù)據(jù)來源于商丘市轄區(qū)永城、夏邑、虞城、梁園、寧陵、柘城、民權(quán)、睢縣8個縣級氣象觀測站1981—2010年的氣象資料，由商丘市氣象局提供。1981—2010年的小麥區(qū)試觀測資料和商丘同期小麥發(fā)育期觀測資料由商丘市農(nóng)林科學(xué)院提供。

1.2 研究方法

凍害發(fā)生頻率=（發(fā)生年份/總年份）×100%；重凍比=（重度凍害發(fā)生年份/凍害發(fā)生年份）×100%[3-4]。

利用1981—2010年永城、夏邑、虞城、梁園、寧陵、柘城、民權(quán)、睢縣8個縣級氣象觀測站觀測資料，計算出商丘冬前、越冬、早春和晚春極端最低氣溫，利用商丘市農(nóng)科院1981—2010年的小麥區(qū)試觀測資料和商丘同期小麥發(fā)育期觀測資料，分析確定小麥拔節(jié)期早晚凍害發(fā)生情況；利用商丘市氣象站同期的初霜日、終霜日和冬季氣溫資料計算平均初霜日、終霜日、距平及平均偏差，分析確定冬季冷暖年型。凍害類型：按發(fā)生時期分成初冬凍害（越冬前）、越冬凍害（越冬期）、早春凍害（返青至拔節(jié)期）和晚霜凍害（拔節(jié)后）4種類型。按危害程度分成輕重2種，即葉尖受凍發(fā)黃至葉片凍死1/2，分蘗凍死率小于20%或幼穗受凍長度小于1/4的為輕度凍害；葉片凍死1/2以上，分蘗凍死率大于20%或幼穗受凍長度大于1/4的為重度凍害。

2 結(jié)果與分析

根據(jù)凍害出現(xiàn)的時間對其類型進(jìn)行劃分，分別為初冬、越冬、早春、晚霜四種災(zāi)害類型，這其中災(zāi)害類型的發(fā)生時間分別為越冬前、越冬時、返青-拔節(jié)期、拔節(jié)后，將1963—2010年度小麥冬前、越冬期、返青至拔節(jié)期和拔節(jié)后極端最低氣溫線性回歸分析結(jié)果列于表1，從表中可以看出，冬前、越冬期、返青至拔節(jié)期和晚霜至拔節(jié)后極端最低氣溫呈逐漸上升趨勢，上升幅度分別為每 10年 0.40、0.59、0.37、0.59℃，由此可知，各期極端最低氣溫的上升，使小麥凍害發(fā)生風(fēng)險降低。

表1 小麥不同生育期極端最低氣溫線性回歸趨勢的比較

表2 歷年初霜日、終霜日、冷暖、拔節(jié)早晚及不同凍害發(fā)生情況

將1981—2010年度初霜日、終霜日、拔節(jié)早晚及不同凍害發(fā)生情況列于表2，從表2可看出：初霜日大致在11月2日左右，終霜日在4月7日左右，出現(xiàn)凍害的頻率是100%。而初冬、越冬、早春、晚霜這4個時期出現(xiàn)頻率的比例分別是63.3%、90%、80%和 73.3%；重凍比分別為 30%、30%、50%和30%。1987—2010年凍害發(fā)生頻率較1981—1986年分別增減-4.2%、8.3%、-4.2%和8.3%。此外，根據(jù)對田間災(zāi)后的了解，4種災(zāi)害類型對產(chǎn)量造成的影響度如下：初冬10%～30%，越冬5%～20%，早春5%～40%，晚霜15%～70%。由分析結(jié)果可知，商丘小麥種植區(qū)域出現(xiàn)凍害的時間較早，終止的時間相對較晚，平均每年的發(fā)生頻率較高，出現(xiàn)的頻率也較多，造成的危害較大。在越冬期時，凍害出現(xiàn)的次數(shù)較多，但程度較輕，而初冬、晚霜期凍害出現(xiàn)的次數(shù)較少，但程度較深，早春期凍害出現(xiàn)的次數(shù)不僅多，而且程度較深，同時伴隨溫度的提升，凍害在初冬、早春期處于縮減狀態(tài)，而越冬、晚霜期則逐漸變多。

將商丘各縣市區(qū)1963—2010年度小麥越冬期平均及極端最低氣溫列表于表3，從表3可以看出，不同縣區(qū)平均與極端最低氣溫合計值高低順序?yàn)橛莱?夏邑<虞城<民權(quán)<柘城<睢縣<寧陵<梁園，表明商丘東部區(qū)域凍害重于西部重于西南部重于中部。

表3 商丘各縣市區(qū)1963—2010年度小麥越冬期平均氣溫及極端最低氣溫比較 ℃

3 結(jié)論與討論

3.1 豫東麥區(qū)是小麥凍害的多發(fā)區(qū)和重發(fā)區(qū)

小麥凍害的發(fā)生頻率為10年10遇，凍害重災(zāi)發(fā)生頻率為10年8遇，隨著氣候變暖，越冬前、越冬期、返青至拔節(jié)及晚霜至拔節(jié)后極端最低氣溫分別以10年0.40、0.59、0.37、0.59℃的幅度升高，凍害的為害有相對減輕趨勢，但凍害發(fā)生的頻率并沒改變，仍朝著初冬凍害、早春凍害減少，越冬凍害、晚霜凍害增多的趨勢發(fā)展，表現(xiàn)出發(fā)生早，終止晚，年均機(jī)率高，發(fā)生次數(shù)多，危害程度重的特點(diǎn)，值得警惕的是，越冬期干旱頻率增加的態(tài)勢，極易造成小麥的苗質(zhì)較弱，從而使小麥在極端最低氣溫不低情況下，凍害的為害反而加重。

3.2 凍害形成的氣候和地理因素

從氣象條件看，氣候變暖是一種長時間的、緩慢的變化過程[6]。霜凍，即一次強(qiáng)冷空氣進(jìn)入造成的氣候快速降低所產(chǎn)生的，其在24 h內(nèi)，溫度通常會下降10℃。小麥生長的時期當(dāng)中，在每個月度、季度的平均溫度普遍較高的基礎(chǔ)上，依舊會出現(xiàn)每日最低溫度較低，造成霜凍出現(xiàn)。此外，全球變暖的情況加劇造成暖冬、暖春的年數(shù)有所增加，小麥拔節(jié)期之前，溫度的積聚提升，使得小麥越冬期就在一直生長，拔節(jié)期提前的年數(shù)也在不斷增多[7-8]。另外商丘位于亞熱帶過渡為暖溫帶的地區(qū)，其地勢平坦，位于我國春季東、中、西三路寒流的必經(jīng)之地，以致每年冬初至春末冷暖空氣交替頻繁，氣候多變，低溫災(zāi)害性天氣多，小麥抗寒力降低，易發(fā)生凍害。

3.3 凍害形成的人為因素

部分農(nóng)民常重視品種的高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)，忽視品種的抗寒性強(qiáng)弱，較多地選用了抗寒性差的品種，人為地增加了凍害發(fā)生頻率；除此之外，農(nóng)事操作不合理、技術(shù)使用不當(dāng)，都會造成小麥出現(xiàn)凍害狀況：①耕作質(zhì)量差。目前，麥田大多利用還田旋耕機(jī)械方式進(jìn)行種植，因?yàn)榻斩掃€田的效果不好，一些麥茬無法受到良好粉碎，并且旋耕的次數(shù)減少，土塊較多，進(jìn)行播種缺乏鎮(zhèn)壓性，麥種位于翹虛土壤當(dāng)中，小麥發(fā)芽之后，幼苗、分蘗節(jié)位于秸稈、土壤共存的土壤當(dāng)中，小麥的根部裸露在外，缺少良好的根系發(fā)育，由此造成抗凍性較差，在強(qiáng)冷氣候的影響下會出現(xiàn)死苗情況。②播量過大、播期過早。部分農(nóng)民依舊存有“有錢買麥種，沒錢買麥苗”的想法，怕整個土地的質(zhì)量會降低出苗率，從而提升播種量。因?yàn)椴シN量較大，導(dǎo)致小麥在冬季之前生長旺盛，這會使小麥更易遭到凍害。③粗放管理。一些農(nóng)民種植小麥?zhǔn)欠N、收“兩見面”的情況，小麥生長時期在外打工，不對小麥進(jìn)行管理。④澆水不當(dāng)。關(guān)鍵時期澆水次數(shù)少、澆水量不足、時間過晚，起不到澆水抗凍的作用。⑤良種良法不配套。品種推廣早，配套的良法推廣晚，生產(chǎn)上有良種無良法，農(nóng)民田間管理不看品種，只憑自己以往的經(jīng)驗(yàn)，造成某些小麥品種出現(xiàn)了凍害[9-10]。