氣溫與降水對2017年開封市小麥生育期的影響

張睿

摘要 ? ?以數理統(tǒng)計學、氣象學、氣候學和小麥栽培學知識，探討開封市小麥生長期的氣溫、降水對小麥生長發(fā)育的影響，建立數據庫，在Excel軟件的支持下，實現(xiàn)氣溫、降水與小麥生長期各時段關聯(lián)的研究。結果表明，2017年開封市小麥生長發(fā)育期氣溫較歷年平均偏高，整體上有利于小麥的生長發(fā)育;降水量之和較歷年平均偏少，整體上不能滿足小麥生長期的需求。隨著氣候變暖，本地種植小麥的品種由半冬性為主轉換為以弱冬性為主，隨著近年來氣溫持續(xù)升高，有向種植春性小麥品種變化的趨勢。

關鍵詞 ? ?氣溫;降水;小麥;生育期;影響;河南開封;2017年

中圖分類號 ? ?S512;S161 ? ? ? ?文獻標識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2019）18-0001-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

在小麥生長環(huán)境的各種生態(tài)因素中，氣候因素具有重要作用[1]，氣候變暖對農業(yè)帶來非常明顯的影響[2]。熱能是小麥生長、發(fā)育、品質形成的基本條件，三基點溫度和五基點溫度奠定了小麥生長的理論基礎。水分是小麥植株的主要組成部分之一，不同產量對小麥需水模系數幾乎沒有影響，但不同產量的日需水強度不同，即隨著產量水平的提高，日需水量在升高，總需水量在增加[1]。農作物的產量是植物的葉綠素利用日光將二氧化碳和水經光合作用所合成的有機質。由于光合作用需要一定的溫度、水分、二氧化碳和礦質營養(yǎng)，因而單位面積產量的高低，實際上是作物品種特性和當地土壤、氣候、栽培、施肥等條件矛盾統(tǒng)一的結果[3]。成 ?林等[4]、冉獻忠等[5]、陳懷亮等[6]、方文松等[7]、朱業(yè)玉等[8]、張德汴[9]、杜大梁等[10]、張翠英[11]用氣象因子對小麥生長期間的災害、指標、產量、影響、響應等進行了不同角度的深入探討，為小麥生長期在氣象條件下的影響、指標、產量等進一步研究奠定了堅實的基礎。本文分析了2017年氣溫、降水對開封市小麥生育期的影響，以進一步保證全市氣象為農業(yè)生產服務的實效，開拓對全市農業(yè)氣象服務的范疇，促進對全市農業(yè)氣象服務不斷的創(chuàng)新，增添全市針對農業(yè)氣象的科研潛力，提高農業(yè)生產抵御氣象災害的能力，使政府在指揮農業(yè)生產時更加得心應手。

1 ? ?數據來源與研究方法

1.1 ? ?數據來源

歷年氣象資料、小麥生長發(fā)育期的觀測資料，來源于開封市氣象局;種植小麥品種信息，來源于開封市農業(yè)局。10月至次年5月為小麥生長期。

1.2 ? ?研究方法

應用《數理統(tǒng)計學》《氣象學》《氣候學》《河南小麥栽培學》等理論知識，建立數據庫，在Excel軟件的支持下，采用滑動平均法等實現(xiàn)氣溫、降水與小麥生長期各時段關聯(lián)的研究，確定小麥各生長發(fā)育期的初始和結束日期，應用本年度開封市氣象資料，分析氣溫、降水對小麥各生長發(fā)育期的影響。從氣象的角度對小麥各生長發(fā)育期進行分段。在全球氣候變暖的趨勢下，本地的氣溫上升趨勢比較明顯，近年來0 ℃以下積溫出現(xiàn)的時間較短，沒有記錄出現(xiàn)連續(xù)5 d積溫在0 ℃以下的天氣現(xiàn)象，因而確定小麥生育期初始的日期難度較大。從苗情觀察，越冬期開始是12月26日，積溫在0 ℃以下最早出現(xiàn)在12月29日，因而將小麥越冬前確定為12月30日。

2 ? ?氣溫、降水對小麥不同生育期的影響

開封市地處黃淮地區(qū)北部，位于東經114°18′，北緯34°48′，海拔高度73.7 m;全市冬小麥常年播期一般在10月中旬，5月底至6月初收獲，全生育期210～220 d。氣候特點是秋季溫度適宜，降水量變化幅度較大;冬季少嚴寒，雨雪稀少;初春氣溫回升快，光照足，常遇春旱，有“十年九旱”之說;春末夏至氣溫常偏高，易受干熱風的影響。

2.1 ? ?播種到越冬前

本年度開封小麥播種期為10月20日，比歷年推遲4 d，屬于秋暖年（9—11月≥0 ℃積溫距平>40 ℃），0℃以下的積溫出現(xiàn)時間為12月29日（根據麥苗生長發(fā)育的情況，越冬前為12月25日），共68 d。根據溫度與麥苗生長關系，形成壯苗的冬前適宜積溫（0 ℃以上）為370～550 ℃[1]，本年度冬小麥播種到越冬前本地積溫為503.7 ℃，滿足了小麥冬前壯苗對積溫的需求。

小麥出苗到越冬前的土壤水分主要有2個來源：一是夏季降雨在土壤中保留的水分（即底墑）;二是麥播期降雨[1]。開封市7—8月是全年降水比較集中的階段，30年的氣象資料顯示，7—8月的平均降水量300.3 mm左右，約占全年降水量的53%;本年度7—8月的降水量為296.2 mm，為麥田提供了比較好的底墑;本地小麥播種期間（10月）的降水量平均為32.2 mm，本年度10月降水量為85.2 mm，依據《河南小麥栽培學》[1]，本月降水量有利于本地小麥的播種。結合底墑，本時段降水適合本地小麥生長。

播種到越冬前氣溫和降水基本滿足了小麥冬前壯苗的需求。

2.2 ? ?越冬期

本年度開封小麥越冬期以積溫為參照物，時間為12月30日至翌年2月15日，約48 d。積溫累計沒有出現(xiàn)負數，最低氣溫-5.8 ℃，可以保證小麥安全越冬，因而越冬期間的氣溫適合小麥正常生長發(fā)育。越冬期內有5次小雪天氣，合計降水量3.4 mm，其他降水量10.5 mm，降水量共計13.9 mm。依據劉偉昌等[12]研究的河南省冬小麥旬耗水量（表1），越冬期小麥需耗水約14.0 mm，滿足了小麥生長發(fā)育的需求。越冬期氣溫和降水基本滿足了小麥生長發(fā)育的需求。

2017年1月本地平均氣溫2.5 ℃，5年滑動平均氣溫1.7 ℃（圖1），依據《河南小麥栽培學》[1]相關理論，適宜種植春性小麥品種。整理分析1957—2018年氣象資料顯示，本地1961—1987年歷年1月5年滑動平均氣溫93%≤0 ℃，最低年份為-1.2 ℃，最高年份為0.1 ℃，27年里僅出現(xiàn)2次略高于0 ℃的年份。氣象資料實況顯示，27年中歷年1月平均氣溫最低-3.3 ℃，最高1.3 ℃，這段時期本地以種植半冬性小麥品種為主。之后連續(xù)5年（1988—1992年）每年的5年滑動平均氣溫均>0 ℃，1988年是本地5年滑動平均氣溫變暖的轉折年。

1988—2014年歷年1月5年滑動平均氣溫89%在0～1 ℃之間，最低年份為-0.5 ℃，最高年份為0.8 ℃，27年里僅出現(xiàn)2次低于0 ℃的年份。氣象資料實況顯示，27年中歷年1月平均氣溫最低-2.7 ℃，最高3.7 ℃。這段時期本地以種植弱冬性小麥品種為主。之后連續(xù)4年（2015—2018年）5年滑動平均氣溫均>1 ℃，2015年是本地5年滑動平均氣溫變暖的轉折年。

氣象資料顯示，2個27年后5年滑動平均氣溫有明顯的跳躍，并且持續(xù)，第1個27年每年1月5年滑動平均氣溫從≤0 ℃跳躍到0～1 ℃之間，第2個27年5年滑動平均氣溫從0～1 ℃之間跳躍到>1 ℃。2015—2018年歷年1月5年滑動平均氣溫>1 ℃，連續(xù)出現(xiàn)4年，據河南省現(xiàn)有小麥品種對溫度的生態(tài)反應和氣候條件，1月平均氣溫>1 ℃線以南的區(qū)域適宜種植春性品種[1]。綜上所述，從氣溫的角度，本地有以種植弱冬性小麥品種為主向種植春性小麥品種為主的變化趨勢。

2.3 ? ?返青至抽穗期

返青至抽穗期時間為2月16日至4月25日（依據麥苗生長發(fā)育的情況，抽穗開始日期為4月22日），約70 d。2月11—15日本地連續(xù)5 d日平均氣溫>3 ℃，晴天中午前后達到10 ℃以上，小麥開始返青。之后20 d，平均氣溫8.8 ℃，除2月21日、22日有降雪天氣外，沒有出現(xiàn)日平均氣溫<5 ℃的現(xiàn)象，積溫比歷年平均偏高，促使小麥營養(yǎng)器官和生殖器官能得到較好的發(fā)育，為小麥起身提供了適宜的熱量。3月24—28日連續(xù)5 d日平均氣溫>8 ℃，小麥開始拔節(jié)（根據麥苗生長發(fā)育的情況，拔節(jié)開始日期為4月2日），到4月17日，平均氣溫為13.8 ℃，沒有出現(xiàn)日平均氣溫<9 ℃和最高氣溫 >30 ℃的天氣現(xiàn)象，適宜小麥新生分蘗和根、莖、葉的生長。

4月25日前本地沒有出現(xiàn)日最高氣溫>30 ℃的天氣現(xiàn)象，適合小麥孕穗。小麥拔節(jié)后抵抗低溫的能力明顯下降，當日平均氣溫低于0 ℃或最低氣溫≤-3 ℃時，將遭受不同程度的凍害[1]。開封市本時段的氣象資料顯示，在此期間日平均氣溫都在0 ℃以上，最低氣溫沒有0 ℃以下的記錄，所以本時段氣溫有利于小麥生長發(fā)育。

小麥拔節(jié)開始后，為滿足生長需求，須為其提供大量的水分。水的來源有3種：一是底墑的自有含水量。本時段本地的底墑比歷年平均好，但是底墑的自有含水量不能滿足小麥拔節(jié)生長的需求。二是大自然提供的降水量。本時段開封市的降水有“春雨貴如油和十年九旱”之說，本地春旱年份約占86%，即使降水偏多年份也不能滿足小麥生長對水分的需求。本年度此階段降水量雖然高于歷年平均，但也遠遠不能滿足小麥拔節(jié)和孕穗期間的需水量。三是人工灌溉。實時適量的灌溉是滿足此階段小麥生長的關鍵。返青到抽穗期本地降水量為60.8 mm，從小麥生長發(fā)育的角度來說，降水不能滿足小麥生長發(fā)育的需水量，及時的人工灌溉是關鍵。

綜上所述，返青到抽穗期的氣溫有利于小麥生長發(fā)育，降水不能滿足小麥生長發(fā)育的需水量，實時的灌溉為小麥生長發(fā)育提供了條件。

2.4 ? ?抽穗至成熟期

抽穗至成熟期時間為4月26日至6月2日，約38 d。開花期以日平均氣溫16～21 ℃為宜，4月27日至5月9日本地平均氣溫為20.7 ℃，最高日平均氣溫為24.5 ℃，最低日平均氣溫為17.1 ℃，在16～21 ℃適宜溫度范圍內的有8 d，基本滿足小麥開花期對氣溫的需求。

小麥灌漿期適宜氣溫為18～24 ℃，上限氣溫為26～28 ℃，下限氣溫為12～14 ℃[1]。5月10—31日平均氣溫為25.2 ℃，最高日平均氣溫為29.7 ℃，在18～24 ℃適宜氣溫的有5 d，上限氣溫12 d，28～30 ℃有4 d，沒有出現(xiàn)日平均氣溫高于30 ℃的現(xiàn)象，也沒有出現(xiàn)下限氣溫。由此表明，本時段上限氣溫天數是適合灌漿天數的2倍多，不利于灌漿的天數與適合灌漿天數接近，會對小麥的生育產生不利因素。雖然灌漿期出現(xiàn)了高于上限氣溫不利于小麥生長的現(xiàn)象，但是沒有出現(xiàn)日最高氣溫和最低氣溫危害小麥生長的天氣條件，也沒有出現(xiàn)干熱風天氣的記錄，有利條件大于不利因素，小麥能正常生長。

5月開封市降水量為47.1 mm，與近30年平均降水量（54.1 mm）相比，屬偏少年份，降水主要出現(xiàn)在5月上旬后期和下旬，前期和5月中旬明顯偏少。根據劉偉昌等[12]研究的冬小麥旬耗水量，本時段約耗水122 mm，降水不能滿足小麥生長的需求。本地農業(yè)生產抵御旱情的手段比較健全，能及時灌溉，確保了農作物所需的水分。

綜上所述，抽穗到成熟期的氣溫有利因素大于不利因素;降水不足，人工灌溉使小麥正常生長。

3 ? ?結論

（1）2017年開封市小麥各發(fā)育期內的平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫均高于近30年平均值，除灌漿期氣溫出現(xiàn)不利于小麥生長的現(xiàn)象外，其他各時段的氣溫均有利于小麥生長發(fā)育，為小麥豐收奠定了堅實的基礎。

（2）2017年開封市小麥生長發(fā)育期降水量與30年平均相比，整體呈下降的趨勢，播種到越冬前和越冬期雨水充足，能滿足播種到返青前小麥生長發(fā)育的用水需求;返青到成熟降水明顯偏少，不能滿足小麥生長的需求。由于科學種田預案比較完善，抗旱澆麥設施比較完備，抵御干旱的手段比較齊全及小麥優(yōu)良品種的推廣，使開封市小麥單產又創(chuàng)新高。

（3）隨著氣候變暖，多年來開封地區(qū)以種植半冬性和弱冬性小麥品種為主，目前有向種植春性小麥品種變化的趨勢。以氣溫確定小麥生長發(fā)育各時期的日期，或以小麥自然生長發(fā)育的苗情確定小麥生長發(fā)育各時期的日期，兩者都有誤差。越冬期氣溫升高對農作物品種的需求，給農業(yè)和氣象科研人員留有很大的研究空間，是我們今后工作和研究的目標之一。

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