河南省干熱風發(fā)生規(guī)律及其與小麥開花期的關(guān)系

李彤霄　成林　馬青榮　劉佳

摘要：利用河南省30個農(nóng)業(yè)氣象觀測站1990—2018年小麥生育期觀測數(shù)據(jù)和同期氣象資料，依據(jù)QX/T 82-2019確定近29年干熱風發(fā)生時間和強度，利用數(shù)值分析法分析河南省干熱風發(fā)生規(guī)律及其與小麥開花期的關(guān)系。結(jié)果表明，近29年河南省干熱風年型呈先增加后減少趨勢，干熱風過程呈逐漸減少的趨勢，其中干熱風年型和干熱風過程在2000—2009年發(fā)生站次最多。河南省干熱風高發(fā)區(qū)域主要集中在河南省北部和中部區(qū)域，西部、西南部地區(qū)也有一些分布。2000—2009年發(fā)生年型增多的主要原因是重度干熱風過程的增加，干熱風發(fā)生面積的增加。干熱風最早發(fā)生日期平均為儒略日第144天，近29年豫中大部、豫西、豫南局部發(fā)生日期有推遲的趨勢，其他地區(qū)為提前的趨勢;不同年代總體趨勢呈從西向東、從南往東北延遲的趨勢。開花期平均日期為儒略日第126天，近29年河南省冬小麥的開花期日期從北向南逐漸提前。河南省大部分地區(qū)干熱風間隔天數(shù)以延長的趨勢為主，且干熱風首日變化趨勢與開花期間隔時間的變化趨勢極顯著相關(guān)。開花期變化趨勢與重干熱風過程顯著相關(guān)。

關(guān)鍵詞：干熱風;冬小麥;開花期;間隔天數(shù)

中圖分類號：P49? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）22-0058-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.22.014? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

Occurrence regularity of dry-hot wind and relationship with winter

wheat flowering period in Henan province

LI Tong-xiao1，2，CHENG Lin1，2，MA Qing-rong1，2，LIU Jia3

（1.Key Laboratory of Agrometeorological Safeguard and Applied Technique in Henan Province，China Meteorological Administration，

Zhengzhou 450003，China;2.Henan Institute of Meteorological Science，Zhengzhou 450003，China;3.Zhengzhou Meteorological Bureau，

Zhengzhou 450003，China）

Abstract： Based on the observation data of winter wheat from 1990 to 2018 and the meteorological data of 30 agrometeorological observation stations in Henan province， the occurrence time and intensity of dry-hot wind in the past 29 years were determined according to QX/T 82-2019， the occurrence law of dry-hot wind in Henan province and its relationship with winter wheat flowering period were analyzed by numerical analysis method. The results showed that the annual type of dry-hot wind in Henan province increased first and then decreased in the past 29 years， and the dry-hot wind process was a decreasing trend， and the annual types and processes of dry-hot wind were mainly occurred in 2000-2009. The high incidence area of dry-hot wind in Henan province is mainly concentrated in the northern and central regions of Henan province， and some parts in the western and southwestern. The main reasons for the increase of the annual type in 2000-2009 are the increasing of the heavy dry-hot wind process and the increase of the occurrence area of dry-hot wind. The earliest occurrence date of dry-hot air was on the 144th day of Julian day， and in recent 29 years there was a tendency to postpone the local occurrence dates of most parts of central Henan， western Henan and southern Henan， and the trend of other regions was in advance， and the overall trend in different years was delayed from west to east and from south to northeast. The average date of flowering period was the 126th days of Julian day， and the flowering date of winter wheat in Henan province was gradually advanced from north to south in the past 29 years. The number of days in most areas of Henan province was dominated by the trend of prolongation， and the earliest time change trend of dry-hot air was significantly correlated with the change trend of dry-hot air and flowering interval. The change trend of flowering period was significantly related to the process of heavy dry-hot wind.

Key words： dry-hot wind; winter wheat; flowering period; interval day

干熱風是中國冬小麥常見的氣象災(zāi)害之一，幾乎每年干熱風災(zāi)害都會對小麥生產(chǎn)造成一定的不利影響。20世紀80年代以來，國內(nèi)一些專家學者對干熱風進行了大量的研究，取得了豐碩的研究成果[1-7]。但是隨著氣候變化的影響和種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整[8-13]，干熱風的發(fā)生規(guī)律也隨之變化。陳懷亮等[14]對1967—1996年的河南省冬小麥干熱風發(fā)生規(guī)律進行了研究，發(fā)現(xiàn)黃河以北大部、開封西南部和豫西為多發(fā)區(qū)、豫南和商丘東部等地是少發(fā)區(qū)，河南省的干熱風日數(shù)主要呈“南少北多”空間分布特征;趙俊芳等[15]分析黃淮海地區(qū)1961—2010年冬小麥干熱風時空演變規(guī)律發(fā)現(xiàn)河北省的北部和西北部、河南省的東南部一帶等地干熱風危害最輕，河北省南部、河南省西北部等地危害最重;楊霏云等[16]研究1961—2008年華北冬麥區(qū)的干熱風風險區(qū)劃，表明河南省東北部和中部偏北的局部地區(qū)干熱風發(fā)生風險較高，而河南省南部和西部為低風險區(qū)。李香顏等[17]分析河南省1980—2014年的小麥開花灌漿后期的資料，表明干熱風在全省范圍內(nèi)有減少趨勢，而且河南省發(fā)生干熱風災(zāi)害在地理位置上具有北部、中部、東部多，西部、南部少的分布特點。鄔定榮等[18]對華北地區(qū)干熱風發(fā)生時空分布特征進行了研究，得出華北大部分區(qū)域干熱風日數(shù)呈明顯遞減的趨勢;成林等[19]統(tǒng)計分析了河南省1961—2007年100多個站點冬小麥干熱風災(zāi)害發(fā)生的程度和頻率的變化，得出河南省冬小麥干熱風呈整體減弱的趨勢，主要原因是三要素中14：00風速明顯減小。

上述研究分別從氣象要素方面在時間和空間上表明了冬小麥干熱風災(zāi)害影響的變化情況，但忽略了冬小麥本身的變化情況。有研究表明，近50年來，冬小麥的生育期也隨著氣候和品種因素的變化而發(fā)生了明顯的變化[20-22]。但對干熱風災(zāi)害的影響研究較少，考慮到河南省作為全國小麥生產(chǎn)第一大省，小麥種植面積、總產(chǎn)、單產(chǎn)和對國家的貢獻均居全國首位。因此，研究河南省小麥干熱風發(fā)生規(guī)律及其與小麥生育期的關(guān)系有著極其重要的意義。

選取河南省1990—2018年冬小麥生育期觀測資料和同期氣象資料，研究近29年小麥干熱風發(fā)生規(guī)律及其與小麥開花期的關(guān)系，以期為干熱風減災(zāi)防災(zāi)和糧食安全提供技術(shù)依據(jù)。

1? 資料與方法

利用河南省30個農(nóng)業(yè)氣象觀測站1990—2018年小麥生育期觀測數(shù)據(jù)和同期氣象資料，參考QX/T 82-2019[23]相關(guān)內(nèi)容，確定近29年干熱風發(fā)生時間和強度，進而利用數(shù)值分析法分析河南省干熱風發(fā)生規(guī)律及其與小麥開花期的關(guān)系。

1.1? 干熱風判斷標準

由于各觀測站土壤水分數(shù)據(jù)相對較少，無法滿足評級需要，故而參考QX/T 82-2019[23]相關(guān)內(nèi)容，確定小麥干熱風等級指標（表1）。

1.2? 干熱風首日判斷依據(jù)

結(jié)合干熱風天氣過程和干熱風年型內(nèi)容，定義當?shù)啬衬甑谝淮胃蔁犸L天氣過程發(fā)生時的第一個干熱風日為某年當?shù)氐母蔁犸L首日，即干熱風最早發(fā)生日期。

1.3? 小麥開花期確定

依據(jù)QX/T 299-2015[24]相關(guān)內(nèi)容，定義觀測地段冬小麥開花植株比例大于或等于50%為冬小麥開花期。

1.4? 觀測站點

觀測站點選取河南省境內(nèi)的30個農(nóng)業(yè)氣象觀測站，根據(jù)其空間分布，可以分為豫北、豫中、豫東、豫西、豫西南、豫南6個地區(qū)，其具體分布見圖1。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 河南省冬小麥干熱風時空分布情況

2.1.1? 河南省干熱風年型發(fā)生情況? 對河南省30個農(nóng)業(yè)氣象觀測站進行干熱風年型統(tǒng)計（圖2）發(fā)現(xiàn)，近29年河南省干熱風年型發(fā)生臺站呈先增加后減少的趨勢，輕干熱風年型年發(fā)生臺站數(shù)較多，重干熱風年型年發(fā)生臺站數(shù)較少，其中2000—2009年為干熱風高發(fā)期，輕、重干熱風年型年發(fā)生臺站數(shù)均在這期間達到最大。2000年河南省干熱風發(fā)生最為嚴重，輕干熱風年型年發(fā)生臺站最多，有21個站，占30個農(nóng)業(yè)氣象觀測站的70%。其次是2007年，有11個臺站發(fā)生輕干熱風年型，2個臺站發(fā)生重干熱風年型，占重干熱風年型發(fā)生站點的40%。2000年以前輕干熱風年型發(fā)生臺站比2007年以后發(fā)生的臺站要多，但重干熱風年型發(fā)生臺站小于2007年以后發(fā)生的。

2.1.2? 河南省干熱風年型時空分布情況? 1990—2018年全省共發(fā)生干熱風年型128站次，其中輕度干熱風年型共120站次，重度干熱風年型共8站次。通過1990—2018年河南省冬小麥干熱風發(fā)生年型分布（圖3）可以看到，近29年河南省絕大多數(shù)地方都有干熱風年型發(fā)生，發(fā)生年數(shù)在1～7年。干熱風年型高發(fā)地區(qū)主要集中在豫中地區(qū)和豫西局部，豫東地區(qū)有零星分布。豫東北、豫東、豫南和豫西大部發(fā)生次數(shù)較低。

分析河南省冬小麥年型年代次數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，河南省干熱風年型主要集中發(fā)生在2000—2009年，發(fā)生次數(shù)達到81站次，1990—1999年和2010—2018年較少，分別為26站次和21站次，其中重干熱風年型相差不大，為2～3站次。

2.1.3? 河南省干熱風過程發(fā)生情況? 對河南省30個農(nóng)業(yè)氣象觀測站進行干熱風過程統(tǒng)計（圖4）發(fā)現(xiàn)，近29年河南省干熱風過程總發(fā)生站次總體呈逐漸減少的趨勢，平均每10年減少0.67站次，其中，1990—1999年和2000—2009年變化不明顯。輕干熱風過程發(fā)生站次也呈逐漸減少的趨勢，1990—1999年輕干熱風過程年發(fā)生站次較多，但發(fā)生年較少，2000—2009年、2010—2018年輕干熱風過程年發(fā)生站次較少，且整體相差不大，但發(fā)生年較多。重干熱風過程發(fā)生站次主要集中發(fā)生在2000—2009年，平均每年為5站次，其次為1990—1999年，2010—2018年發(fā)生較少。這與趙俊芳等[15]的研究結(jié)果較為一致。

2.1.4? 河南省干熱風過程時空分布情況? 分析1990—2018年河南省干熱風過程時空分布情況（表2）發(fā)現(xiàn)，豫北和豫中地區(qū)是河南省干熱風過程發(fā)生的主要區(qū)域，近29年干熱風過程發(fā)生站次在68站次以上，其次為豫南和豫西，豫東和豫西南發(fā)生站次略少，在40站次以下。輕干熱風過程發(fā)生站次與總干熱風過程站次相似，豫北和豫中地區(qū)最多，豫東和豫西南最少。重干熱風過程發(fā)生站次以豫中和豫南的站次最多，豫東和豫西南較少。從年代發(fā)生站次上來看，發(fā)生站次多集中在2000—2009年。輕干熱風過程發(fā)生站次變化較為明顯，豫北、豫東有逐漸增加趨勢，豫南為先不變后增加的趨勢，豫西、豫中有逐漸減少趨勢，豫西南呈先增后減的趨勢。重干熱風過程發(fā)生站次主要發(fā)生在2000—2009年，其他時期很少，僅發(fā)生1～2次，2010年以后僅發(fā)生在豫東和豫西南區(qū)域。

從河南省冬小麥干熱風過程年代次數(shù)分布（圖5）可以看到，河南省干熱風過程高發(fā)區(qū)域（4站次以上區(qū)域）呈現(xiàn)從西部向北部逆時針擴散的趨勢，1990—1999年主要集中在河南省西部和中部的局部地區(qū)，2000—2009年主要集中在河南省西南部、西部和正中部的帶狀區(qū)域，2010—2018年相對較小，主要集中在河南省北部的局部地區(qū)。輕度站次分布與總的年代次數(shù)略有相似，但2000—2009年的輕度干熱風過程高發(fā)區(qū)主要集中在西部和北部部分地區(qū)。重度站次分布主要以2000—2009年為主，除豫南、豫北大部和豫東局部區(qū)域外廣泛分布，其他時期沒有分布或分布較少。由此可見，2000—2009年為河南省干熱風發(fā)生過程集中發(fā)生的時期。

2.2? 河南省干熱風始發(fā)日期

從1990—2018年河南省干熱風最早發(fā)生日期情況（圖6）來看，干熱風最早發(fā)生日期在儒略歷第125天，最晚為第151天。全省平均為儒略歷第144天，近29年有逐漸推遲的趨勢，平均每10年推遲0.97 d。從空間分布情況來看，干熱風最早發(fā)生日期主要集中在儒略歷第134天至第150天，呈從西向東、從南往東北推遲的趨勢。從干熱風最早發(fā)生日期趨勢空間分布（圖7）來看，河南省除南部、西部和中部部分地區(qū)外，大部分地區(qū)有提前的趨勢，豫南、豫西和豫中的地區(qū)有延長的趨勢。

2.3? 河南省冬小麥開花期時空分布情況

2.3.1? 河南省冬小麥開花期年際變化情況? 1990—2018年河南省冬小麥的開花期平均在儒略日第116天，近29年呈逐漸提前的趨勢，平均每10年提前2.11 d（圖8）。2000年以后開花期提前較為明顯，平均儒略日從2000年以前的第119天提前到第114天。雖然2000年以后略有波動，但總體較為穩(wěn)定。

2.3.2? 河南省冬小麥開花期空間變化情況? 從1990—2018年河南省區(qū)域冬小麥的開花期儒略日平均日期（表3）可以看到，河南省冬小麥的開花期日期從北向南逐漸提前。各區(qū)域的變化趨勢較為一致，2000—2009年相比1990—1999年為提前趨勢，且較為明顯，2010—2018年相比2000—2009年為推遲趨勢，但趨勢不明顯。從北向南，這種變化趨勢逐漸顯著。其中，豫西南變化較為明顯，2000—2009年平均提前了7 d，2010—2018年平均推遲了3 d。豫北變化不明顯，2000—2009年平均提前了3 d，2010—2018年平均推遲了1 d。

2.4? 河南省間隔天數(shù)發(fā)生情況

有研究表明干熱風一般發(fā)生在冬小麥生育后期，對冬小麥的灌漿危害較為嚴重[25]。因此需要分析干熱風首日與小麥開花期間隔時間。統(tǒng)計表明，干熱風首日與小麥開花期間隔時間大部分在25～35 d。豫北、豫西的間隔時間相對較短，在25 d左右。其他大部分地區(qū)在30 d以上。

對比3個時期的分布（圖9）可以發(fā)現(xiàn)，1990—1999年影響較早，僅豫西南和豫東部分地區(qū)在30 d以上，2000—2009年影響較廣，除豫北、豫西大部和豫東局部外，全省大部分地區(qū)在30 d以上，2010—2018年主要集中在豫中大部、豫北、豫東、豫南局部地區(qū)。

分析干熱風首日與開花期間隔天數(shù)趨勢（圖10）發(fā)現(xiàn)，河南省大部分地區(qū)間隔天數(shù)以延長的趨勢為主，但輕干熱風間隔天數(shù)與重干熱風間隔天數(shù)略有不同。從輕干熱風間隔天數(shù)趨勢（圖10a）可以看出，豫西大部和豫北北部地區(qū)間隔天數(shù)有縮短的趨勢，其他大部分地區(qū)為延長的趨勢。從重干熱風間隔天數(shù)趨勢（圖10b）可以看出，豫東、豫南局部和豫中、豫西、豫西南部分地區(qū)間隔天數(shù)有縮短的趨勢，其他大部分地區(qū)為延長的趨勢。

2.5? 開花期日期與干熱風的關(guān)系

分析開花期日期、開花期變化趨勢和干熱風首日變化趨勢以及干熱風發(fā)生次數(shù)的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，開花期變化趨勢與重干熱風過程相關(guān)（P=0.435），說明開花期的推遲會增加重干熱風過程發(fā)生次數(shù)，主要與開花期后氣溫逐漸升高有關(guān)，推遲的越晚，干熱風發(fā)生時氣溫越高;干熱風首日變化趨勢與開花期間隔時間的變化趨勢顯著相關(guān)（P=0.777），主要是由于除去個別極值年份，河南省干熱風首日全省平均總體變化趨勢不大，日期較為接近的緣故。其他要素之間的相關(guān)性較差，沒有通過0.05的顯著性檢驗。

3? 小結(jié)與討論

1）近29年河南省干熱風年型呈先增加后減少趨勢，干熱風過程呈逐漸減少的趨勢，其中干熱風年型和過程在2000—2009年發(fā)生站次最多。河南省干熱風高發(fā)區(qū)域主要集中在河南省北部和中部區(qū)域，西部、西南部地區(qū)也有一些分布。

2）河南省冬小麥干熱風的年型和過程主要以輕度干熱風為主。重度干熱風的變化趨勢會對河南省冬小麥干熱風的變化趨勢產(chǎn)生一定影響。近29年河南省重度干熱風發(fā)生區(qū)域呈西向東北變化的趨勢，對北部地區(qū)冬小麥的生產(chǎn)較為不利。2000—2009年發(fā)生年型增多的主要原因是重度干熱風過程的增加和干熱風發(fā)生面積的增加。

3）從干熱風首日趨勢來看，豫中大部、豫西、豫南局部有推遲的趨勢，其他地區(qū)為提前的趨勢，豫北、豫東較為明顯。從不同年代的發(fā)生趨勢來看，河南省干熱風首日的總體趨勢呈從西向東、從南往東北延遲的趨勢。河南省大部分地區(qū)有提前的趨勢。

4）從1990—2018年河南省區(qū)域冬小麥的開花期儒略日平均日期中可以看到，河南省冬小麥的開花期日期從北向南逐漸提前。其中，豫西南變化比較明顯。

5）從間隔天數(shù)分布來看，間隔天數(shù)較大的區(qū)域主要集中在豫中北部及周邊地區(qū)。分析干熱風首日與開花期間隔天數(shù)趨勢發(fā)現(xiàn)，河南省大部分地區(qū)間隔天數(shù)以延長的趨勢為主。從干熱風最早發(fā)生日期趨勢來看，主要是提前的趨勢，開花期儒略日平均日期也是提前的趨勢，但由于開花期儒略日提前趨勢小于干熱風首日、干熱風間隔時間延長的趨勢，干熱風一般發(fā)生在冬小麥生育后期，對冬小麥的灌漿危害較為嚴重。延長趨勢越長，對冬小麥產(chǎn)量形成較為不利，不利形勢有逐漸增大的趨勢。

6）開花期變化趨勢與重干熱風過程相關(guān)（P=0.435），說明開花期的推遲會增加重干熱風過程發(fā)生次數(shù);干熱風首日變化趨勢與開花期間隔時間的變化趨勢顯著相關(guān)（P=0.777），主要是由于河南省干熱風首日全省平均總體變化趨勢不大，日期較為接近的緣故。

7）氣候變化和作物品種變化帶來的冬小麥生育期變化是干熱風影響程度變化的主要原因。選擇抗干熱風品種、調(diào)整播期和花期，對合理的規(guī)避干熱風災(zāi)害風險有十分重要的意義。

參考文獻：

[1] 小麥干熱風科研協(xié)作組.北方小麥干熱風氣候區(qū)劃[J].氣象，1981， 7（5）：11-15.

[2] 北方十三?。ㄊ校┬←湼蔁犸L科研協(xié)作組.小麥干熱風傷害機理的研究[J].作物學報，1984，10（2）：105-112.

[3] 趙? 娜，劉? 赟.我國小麥干熱風危害及其防御措施研究[J].農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究，2011，1（2）：68-73.

[4] 尤鳳春，郝立生，史印山，等.河北省冬麥區(qū)干熱風成因分析[J].氣象，2007，33（3）：95-100.

[5] 解樹斌，曹新有，劉建軍，等.高溫與干熱風對小麥的影響及其防控措施[J].山東農(nóng)業(yè)科學，2013，45（3）：126-131.

[6] 成? 林，張志紅，方文松.干熱風對小麥灌漿速率和千粒重的影響[J].麥類作物學報，2014，34（2）：248-254.

[7] 張志紅，成? 林，李書嶺，等.干熱風天氣對冬小麥生理的影響[J].生態(tài)學雜志，2015，34（3）：712-717.

[8] 王馥堂，趙宗慈，王石力，等.氣候變化對農(nóng)業(yè)生態(tài)的影響[M].北京：氣象出版社，2003.

[9] 李彤霄.河南省氣候變化對大豆生育期的影響研究[J].氣象與環(huán)境科學，2015，38（2）：24-28.

[10] 郭? 偉，陽伏林，張? 榮，等.晉西北地區(qū)馬鈴薯生態(tài)需水量對氣候變化的響應(yīng)[J].干旱氣象，2014，32（4）：516-520.

[11] 王秀琴，吳婷芳.敦煌氣候條件及對棉花產(chǎn)量因素的影響[J].干旱氣象，2014，32（5）：1003-1006.

[12] 張建軍，盛紹學，王曉東.安徽省夏玉米生長季干旱時空特征分析[J].干旱氣象，2014，32（2）：163-168.

[13] 王? 勝，王毅榮.甘肅春小麥產(chǎn)量時空分布及其氣候響應(yīng)[J].干旱氣象，2013，31（2）：298-302.

[14] 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.

[15] 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.

[16] 楊霏云，朱玉潔，劉偉昌.華北麥區(qū)干熱風發(fā)生規(guī)律及風險區(qū)劃[J].自然災(zāi)害學報，2013，22（3）：112-121.

[17] 李香顏，張金平.基于GIS的河南省小麥干熱風時空分布特征及危險性分析[J].氣象與環(huán)境科學，2017，40（2）：49-54.

[18] 鄔定榮，劉建棟，劉? 玲，等.近50年華北平原干熱風時空分布特征[J].自然資源學報，2012，21（5）：167-172.

[19] 成? 林，張志紅，常? 軍.近47年來河南省冬小麥干熱風災(zāi)害的變化分析[J].中國農(nóng)業(yè)氣象，2011，32（3）：456-460，465.

[20] 李彤霄.氣候變化對河南省冬小麥生育影響的研究[D].鄭州：河南農(nóng)業(yè)大學，2009.

[21] 李彤霄，趙國強，李? 有.河南省氣候變化及其對冬小麥越冬期的影響[J].中國農(nóng)業(yè)氣象，2009，30（2）：143-146.

[22] 成? 林，李彤霄，劉榮花.主要生育期氣候變化對河南省冬小麥生長及產(chǎn)量的影響[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2017，25（6）：931-940.

[23] QX/T 82-2019，小麥干熱風災(zāi)害等級[S].

[24] QX/T 299-2015，農(nóng)業(yè)氣象觀測規(guī)范 冬小麥[S].

[25] 李紅忠，朱新玉，史本林，等.黃淮海平原典型農(nóng)區(qū)冬小麥干熱風災(zāi)害的變化分析——以商丘為例[J].地理研究，2015，34（3）：466-474.