黃河谷地冬小麥冬前氣象要素變化及與冬小麥性狀的相關(guān)性分析

魏萍 張海春

摘要? 利用青海省黃河谷地貴德縣氣象局觀測(cè)的2000—2017年冬小麥發(fā)育期等資料以及同期的地面氣象觀測(cè)資料，采用趨勢(shì)分析方法對(duì)貴德縣冬小麥冬前積溫、日照、降水等氣象要素的變化趨勢(shì)進(jìn)行了分析，并采用相關(guān)分析法對(duì)氣候因子與冬小麥越冬期密度、分蘗數(shù)、大蘗數(shù)、生長(zhǎng)高度等各性狀之間的相關(guān)性進(jìn)行分析。結(jié)果表明，貴德縣冬小麥越冬前0℃、3℃、5℃有效積溫均呈極顯著的增溫趨勢(shì)，冬小麥越冬前生長(zhǎng)日數(shù)隨年際的延長(zhǎng)呈不顯著的減少趨勢(shì)。冬小麥越冬前生長(zhǎng)高度與≥0℃、≥3℃、≥5℃積溫、降水量、平均氣溫呈顯著正相關(guān)，越冬密度與≥0℃、≥3℃、≥5℃積溫、降水量均呈極顯著正相關(guān)。冬小麥越冬前生長(zhǎng)天數(shù)與≥0℃、≥3℃、≥5℃積溫、日照時(shí)數(shù)呈正相關(guān)。冬小麥播種期氣溫呈顯著增溫趨勢(shì)。冬前穩(wěn)定通過10℃、11℃、12℃、13℃終日均隨年際的延長(zhǎng)呈推后趨勢(shì)，其中冬小麥冬前穩(wěn)定通過10℃、11℃終日推后趨勢(shì)極顯著。

關(guān)鍵詞 黃河谷地;冬小麥;氣象要素;相關(guān)性分析

中圖分類號(hào)：S162.53;S512.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3305（2019）01-059-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.01.022

Changes of Climatic Ele ments before Winter on Winter Wheat in Yellow River Valley and the Rela tionships with Characters of Winter Wheat

WEI Ping? et al（Meteorological Bureau of Guide County，Guide，Qinghai 811799）

Abstract According to the data of winter wheat development period and the ground meteorological observation data from 2000 to 2017 observed by Meteorological Bureau of Guide County in the Yellow River Valley of Qinghai Province， the change trend of accumulated temperature， sunshine and precipitation of winter wheat before winter in Guide County was analyzed by trend analysis method，and the relationships between climatic elements and characters of winter wheat during overwintering was analyzed by correlation analysis method. The effective accumulated temperature（0℃，3℃，5℃） of winter wheat before overwintering in Guide County showed a very significant warming trend， and the growth days before overwintering showed a non-significant decreasing trend with the increase of years. The growth height was positively correlated with accumulated temperature（≥0℃、≥3℃、≥5℃）， precipitation and average temperature，and the overwintering density was positively correlated with accumulated temperature（≥0℃、≥3℃、≥5℃） and precipitation. The growth days were positively correlated with accumulated temperature（≥0℃、≥3℃、≥5℃） and sunshine hours.The temperature of winter wheat at sowing date showed a significant warming trend. The stable days through 10℃，11℃，12℃，13℃ tended to be postponed with the extension of years， and the stable days through 10℃and 11℃ tended to be postponed remarkably.

Key words? ?Yellow River valley; Winter wheat; Climatic elements; Correlation analysis

在中國(guó)，小麥?zhǔn)欠N植面積和總產(chǎn)量?jī)H次于水稻的第2大糧食作物，常年種植面積在2 667萬(wàn)hm2左右，是最重要的商品糧和戰(zhàn)略性安全儲(chǔ)備糧，其生產(chǎn)形勢(shì)對(duì)國(guó)家的糧食安全有著重要影響[1-2]。冬小麥的生長(zhǎng)發(fā)育是在一定的氣候環(huán)境條件下進(jìn)行的，受各種氣象因素的影響較大[3-5]，其中熱量和水分是小麥生長(zhǎng)過程正常運(yùn)行的重要保證[6]。熱量條件是影響小麥生產(chǎn)的重要因素之一，如果冬前熱量條件發(fā)生變化，必將影響冬小麥適播期及其生長(zhǎng)發(fā)育狀況，最終影響小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)[7-11]。李德等[12]研究了氣候變暖背景下如何確定安徽省宿州冬小麥播種期，得出的結(jié)論是在氣候變暖背景下，冬小麥適播期比傳統(tǒng)播期推遲7～8 d，更利于防止小麥冬前旺長(zhǎng)、徒長(zhǎng)和生育進(jìn)程提前，實(shí)現(xiàn)壯苗越冬。陳英慧[13]研究了氣候變化對(duì)河南南部冬小麥播種期的影響，認(rèn)為冬小麥適當(dāng)晚播有利于產(chǎn)量的進(jìn)一步提高。張謀草等[14]指出氣候變暖對(duì)黃土高原塬區(qū)冬小麥越冬前各發(fā)育期推后，越冬后各發(fā)育期提前，冬小麥全生育期天數(shù)縮短的影響。在全球氣候變暖的大趨勢(shì)下，貴德縣的氣候變化也非常顯著[15-16]，勢(shì)必對(duì)冬小麥的播期及冬前生長(zhǎng)造成影響。國(guó)內(nèi)冬小麥種植區(qū)主要以北方為主，青藏高原冬小麥種植范圍較小，研究貴德縣冬小麥冬前氣象要素的變化特征，對(duì)高寒地區(qū)冬小麥種植和推廣具有重要的意義。

1 研究區(qū)概況及資料來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

貴德縣地處黃河上游，隸屬于海南州藏族自治州，屬于青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)。黃河自西向東橫穿縣境中部，全境地勢(shì)南北高，中間低，形成四面群山環(huán)抱的河谷盆地。全縣總面積3 504 km2，總?cè)丝?0.6萬(wàn)人，其中農(nóng)業(yè)人口8.63萬(wàn)人，占總?cè)丝诘?1.5%，耕地面積約1.28萬(wàn)hm2，海拔2 230 m。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以農(nóng)業(yè)為主，畜牧業(yè)占相當(dāng)比重，并輔之輕工業(yè)。主要農(nóng)產(chǎn)品有小麥、油菜、蔬菜、果品等，是青海省糧食和蔬菜的重要生產(chǎn)基地。

貴德縣深居高原內(nèi)陸，屬于高原大陸性氣候，光照時(shí)間長(zhǎng)，太陽(yáng)輻射強(qiáng)，春季干旱多風(fēng)，夏季短促?zèng)鏊?，秋季陰濕多雨，冬季漫長(zhǎng)干燥，氣溫日差較大。年平均氣溫為7.6℃，年平均降水量250～559 mm，無(wú)霜期166 d，作物生長(zhǎng)期223 d。

1.2 資料來(lái)源

資料取自貴德縣氣象局2000—2017年觀測(cè)的冬小麥發(fā)育期等資料，以及同期的秋季日平均氣溫、冬前3、5℃有效積溫、光照、水分等氣象觀測(cè)資料。

2 研究方法

2.1 線性趨勢(shì)

利用線性趨勢(shì)分析方法[17]對(duì)貴德縣冬前積溫、日照、降水等氣象要素的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析。用xi表示樣本量為n的某一氣候變量，用ti表示xi所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，建立xi與ti之間的一元線性回歸方程：

xi=a+bti（i=1，2，3，…，n）（1）

式中，a為回歸常數(shù);b為回歸系數(shù)，b和a用最小二乘法進(jìn)行估計(jì)。以b×10為氣候傾向率，b>0表示直線遞增，b<0表示直線遞減，并對(duì)結(jié)果分別進(jìn)行置信度為95%和99%的顯著性檢驗(yàn)。

2.2 相關(guān)分析法

用相關(guān)分析法[18-19]分析氣候因子與冬小麥越冬期密度、分蘗數(shù)、大蘗數(shù)、生長(zhǎng)高度等各性狀之間的相關(guān)性。由于樣本量小于30，因此用計(jì)算無(wú)偏相關(guān)系數(shù)加以校正[17]。

2.3 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用DPS7.05、Excel2003軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理、分析及繪圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 冬小麥冬前0、3、5℃有效積溫的變化趨勢(shì)

積溫是作物生長(zhǎng)發(fā)育的重要指標(biāo)之一。圖1顯示了2000—2017年近18年貴德縣冬小麥越冬前0、3、5℃有效積溫的變化趨勢(shì)，可見貴德縣冬小麥越冬前0、3、5℃有效積溫均呈增溫趨勢(shì)，氣候傾向率分別為9.76、9.32、9.62℃·d/a，年份與積溫之間的線性相關(guān)系數(shù)分別為0.595、0.590、0.617，均通過0.01信度顯著水平檢驗(yàn)，即2000—2017年近18年冬小麥越冬前0、3、5℃有效積溫分別增溫175.7、167.8、173.2℃·d，增溫趨勢(shì)極顯著。冬前≥0℃、≥3℃、≥5℃積溫的增加，使冬小麥冬前生長(zhǎng)過快，不利于壯苗形成，播期適當(dāng)推遲，有利于培育壯苗。

3.2 貴德縣冬小麥冬前生長(zhǎng)日數(shù)變化趨勢(shì)

圖2為2000—2017年近18年貴德縣冬小麥越冬前生長(zhǎng)日數(shù)的變化趨勢(shì)，可見貴德縣冬小麥越冬前生長(zhǎng)日數(shù)隨年際的延長(zhǎng)呈減少趨勢(shì)，氣候傾向率為-0.077 d/a，年份與生長(zhǎng)日數(shù)之間的線性相關(guān)系數(shù)為0.06，未通過0.10信度顯著水平檢驗(yàn)。2000—2017年近18年冬小麥越冬前生長(zhǎng)日數(shù)減少1.4 d，平均生長(zhǎng)日數(shù)為51 d。2001—2010年生長(zhǎng)日數(shù)高于平均值和低于平均值的天數(shù)均為50%，2011—2017年期間貴德縣冬小麥越冬前生長(zhǎng)日數(shù)有4年低于平均值，有3年高于平均值。生長(zhǎng)日數(shù)最長(zhǎng)年份為2017年，為65 d，2003年次之，為63 d;生長(zhǎng)日數(shù)最短的是2010年，為39 d，最長(zhǎng)年和最短年差值為26 d，生長(zhǎng)日數(shù)年際間變化幅度大。

3.3 冬前積溫、日照、降水、平均氣溫與越冬期密度、分蘗數(shù)、大蘗數(shù)、生長(zhǎng)高度相關(guān)性

從表1可見，冬小麥越冬前生長(zhǎng)高度與≥0℃、≥3℃、≥5℃積溫、降水量、平均氣溫呈顯著正相關(guān)，其中與≥5℃積溫和降水量呈極顯著正相關(guān)。冬小麥越冬密度與≥0℃、≥3℃、≥5℃積溫、降水量均呈極顯著正相關(guān)。冬小麥越冬前生長(zhǎng)天數(shù)與≥0℃、≥3℃、≥5℃積溫、日照時(shí)數(shù)呈正相關(guān)，其中與日照時(shí)數(shù)呈極顯著正相關(guān)。冬小麥越冬分蘗數(shù)、越冬大蘗數(shù)與各氣象要素正負(fù)相關(guān)不顯著。

3.4 冬小麥播種期氣溫變化

貴德縣冬小麥的播種一般在9月中旬至10月上旬，旬平均氣溫及穩(wěn)定通過11、12、13℃終日日期見表2。

由表2可見，貴德縣2011—2017年9月中旬平均氣溫比2000—2010年偏低0.2℃，9月下旬和10月上旬平均氣溫比2000—2010年分別偏高0.3和1.3℃，特別是10月上旬偏高幅度大。而2011—2017年日平均氣溫穩(wěn)定通過10、11、12℃的終日比2000—2010年分別推遲了4、7和2 d，但日平均氣溫穩(wěn)定通過13℃的終日比2000—2010年提早了2 d。表明貴德縣冬小麥播種期氣溫從2000年以來(lái)是上升的，特別是10月上旬的平均氣溫上升幅度大。

從圖3可見，貴德縣冬小麥冬前穩(wěn)定通過10、11、12、13℃終日均隨年際的延長(zhǎng)呈推后趨勢(shì)，氣候傾向率分別為5.8、6.4、1.9、0.3 d/10a，相關(guān)系數(shù)分別為0.647、0.605、0.184、0.125。冬小麥冬前穩(wěn)定通過10、11℃終日推后趨勢(shì)極顯著，2000—2017年近18年間分別推遲了10.5 d和11.6 d。而冬小麥冬前穩(wěn)定通過12、13℃終日推后趨勢(shì)不顯著，2000—2017年近18年間分別推遲了3.5 d和0.6 d。

3.5 冬小麥播種期變化趨勢(shì)及與穩(wěn)定通過溫度的相關(guān)性分析

從圖4可見，2000—2017年貴德縣冬小麥播種日期隨年際的延長(zhǎng)呈提前趨勢(shì)，每10年提前3.3 d，線性相關(guān)系數(shù)為0.377，未通過0.10信度顯著水平檢驗(yàn)。貴德縣冬小麥播種日期的平均值為9月26日，2000—2017年18年中有8年播種日期提前，其中2011—2017年中提前年份就有5年。

從表3可知，貴德縣冬小麥播種日期與9月中下旬平均氣溫、10月上旬平均氣溫、日平均氣溫穩(wěn)定通過10、11、12、13℃終日之間均為負(fù)相關(guān)。平均氣溫升高或日平均氣溫穩(wěn)定通過10、11、12、13℃終日推遲，則播種日期提前。其中冬小麥播種日期與9月下旬平均氣溫、日平均氣溫穩(wěn)定通過12℃終日之間負(fù)相關(guān)顯著。

4? 結(jié)論與討論

（1）貴德縣冬小麥越冬前0℃、3℃、5℃有效積溫均呈極顯著的增溫趨勢(shì)，氣候傾向率分別為9.76、9.32、9.62℃·d/a，2000—2017年18年間冬小麥越冬前0、3、5℃有效積溫分別增溫175.7、167.8、173.2℃·d。

（2）貴德縣冬小麥越冬前生長(zhǎng)日數(shù)隨年際的延長(zhǎng)呈不顯著的減少趨勢(shì)。平均生長(zhǎng)日數(shù)為51 d。生長(zhǎng)日數(shù)最高年份和最短年差值為26 d，生長(zhǎng)日數(shù)年際間變化幅度大。

（3）冬小麥越冬前生長(zhǎng)高度與≥0℃、≥3℃、≥5℃積溫、降水量、平均氣溫呈顯著正相關(guān)，其中與≥5℃積溫和降水量呈極顯著正相關(guān)。冬小麥越冬密度與≥0℃、≥3℃、≥5℃積溫、降水量均呈極顯著正相關(guān)。冬小麥越冬前生長(zhǎng)天數(shù)與≥0℃、≥3℃、≥5℃積溫、日照時(shí)數(shù)呈正相關(guān)，其中與日照時(shí)數(shù)呈極顯著正相關(guān)。冬小麥越冬分蘗數(shù)、越冬大蘗數(shù)與各氣象要素正負(fù)相關(guān)不顯著。

（4）貴德縣冬小麥播種期氣溫從2000年以來(lái)呈上升趨勢(shì)，特別是10月上旬的平均氣溫上升幅度大。冬前穩(wěn)定通過10、11、12、13℃終日均隨年際的延長(zhǎng)分別以5.8、6.4、1.9、0.3 d/10a的氣候傾向率呈推后趨勢(shì)。其中冬小麥冬前穩(wěn)定通過10、11℃終日推后趨勢(shì)極顯著，而冬小麥冬前穩(wěn)定通過12、13℃終日推后趨勢(shì)不顯著。

（5）貴德縣冬小麥播種日期與9月中下旬、10月上旬平均氣溫、日平均氣溫穩(wěn)定通過10、11、12、13℃終日之間均為負(fù)相關(guān)。平均氣溫升高或日平均氣溫穩(wěn)定通過10、11、12、13℃終日推遲，則播種日期提前。其中冬小麥播種日期與9月下旬平均氣溫、日平均氣溫穩(wěn)定通過12℃終日之間負(fù)相關(guān)顯著。

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