氣候變化對四川東北部冬小麥產(chǎn)量的影響

劉洪英

摘要? ? 氣象因子是影響冬小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量的重要因素。南充市是四川東北部重要的小麥生產(chǎn)區(qū)域，小麥?zhǔn)悄铣涞诙蠹Z食作物，對成渝經(jīng)濟區(qū)的糧食安全至關(guān)重要。本研究采用1998—2019年氣象數(shù)據(jù)和小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量數(shù)據(jù)，較為系統(tǒng)地分析日照、溫度、降雨三大氣象因子對小麥生產(chǎn)的影響。結(jié)果表明，日照和降雨是影響川東北冬小麥生產(chǎn)的重要限制因子，該結(jié)果可為使用栽培和育種手段調(diào)控川東北地區(qū)小麥的生長發(fā)育使其高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供參考。

關(guān)鍵詞? ? 候;冬小麥;產(chǎn)量;四川東北氣部

中圖分類號? ? S512;S162? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）08-0006-03? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

Abstract? ? Meteorological factor is one of the most important factors that affect winter wheat growth and development and yield.Nanchong City locating on the northeast of Sichuan Province is a vital area for the grain production of winter wheat which is the second grain crop in Nanchong and is of great importance for the food security of Chengdu-Chongqing economic zone.In this study，the effects of meteorological factors including duration of day，temperature and precipitation on the growth and development and grain yield of winter wheat from 1998 to 2019 were analyzed.The results showed that the duration of day and precipitation were the main limiting factors that affected the grain production of winter wheat in the northeast of Sichuan，which provided a reference by breading and cultivation approaches to obtain a higher grain yield of winter wheat in the northeast of Sichuan.Key words? ? climate;winter wheat;yield;northeast of Sichuan Province

小麥?zhǔn)撬拇ㄅ璧刂匾募Z食作物，占四川省全年糧食總產(chǎn)量的20%左右[1]。近年來，受人為活動的影響，全球氣候變化幅度較大，耕地面積減少，對小麥生產(chǎn)安全造成了嚴(yán)重影響。小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量形成過程中，氣候是影響其產(chǎn)量形成和品質(zhì)的最重要因素。因此，研究氣象因子對小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響具有重要意義[2]。

南充市是四川東北部重要的樞紐城市，處在成渝經(jīng)濟區(qū)的三角地帶，是四川第二人口大市。小麥?zhǔn)悄铣涞诙蠹Z食作物，對成渝經(jīng)濟區(qū)的糧食安全至關(guān)重要。南充市多為低山丘陵區(qū)，屬于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，雨熱同季，冬季較暖，霜雪少，年均氣溫17 ℃左右，光、溫、水時空分布不均。光、溫、水均是影響小麥生產(chǎn)的重要限制因子，而目前對該地區(qū)小麥生產(chǎn)的影響分析還未見報道。本研究通過20年氣象數(shù)據(jù)和小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量數(shù)據(jù)較為系統(tǒng)地分析氣象因子對小麥生產(chǎn)的影響，尋找川東北地區(qū)小麥生產(chǎn)的氣候限制因子，以期為川東北小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供參考。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 資料來源

氣象資料來源于南充市7個國家氣象觀測站、3個農(nóng)業(yè)氣象觀測站和南充市統(tǒng)計局，包括1998—2019年連續(xù)22年小麥生產(chǎn)階段南充市所有小麥主產(chǎn)區(qū)每個月的觀測數(shù)據(jù)。搜集每月日照時長、每月日均溫度、最高和最低溫度、每月降水量等資料用于分析。小麥苗期及產(chǎn)量性狀、產(chǎn)量數(shù)據(jù)來自南充市農(nóng)業(yè)氣象觀測站，并結(jié)合南充市統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)進行搜集。

1.2? ? 資料處理

對1998—2019年小麥生育期內(nèi)日照時長、每月日平均溫度及最高和最低溫度、降水量、小麥性狀及產(chǎn)量，根據(jù)前人研究方法使用SPSS統(tǒng)計分析，并用Excel作圖[3-4]。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 冬小麥生育期川東北生態(tài)區(qū)日照時長的變化

小麥?zhǔn)堑蜏亻L日照植物，日照時長是影響小麥開花的重要因子。3月中下旬是川東北冬小麥開花的關(guān)鍵時期。由圖1可以看出，1998—2019年小麥生育期每年總?cè)照諘r長平均為656 h，年際間波動范圍較大，最長時長為2000—2001年的817.1 h，最短時長為2018—2019年的529.0 h。小麥生育期內(nèi)日照時數(shù)僅為500～850 h，僅為我國河南（1 200～1 300 h）的40%～60%[1]。其中，川東北冬小麥3月開花時期的日照時長最為關(guān)鍵，1999—2019年每年3月的日照時長波動范圍也較大，平均日照時長為103.3 h，其中2004—2013年間波動范圍較小。3月最長總時長為2000—2001年，達(dá)159.8 h;其次為2001—2002年，達(dá)158.4 h;第三為2012—2013年，達(dá)156.0 h;最短日照時長為2013—2014年，為54.8 h;次短為2016—2017年的63.8 h。由此可見，南充市為典型的四川盆地寡日照農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)。

2.2? ? 冬小麥生育期川東北生態(tài)區(qū)溫度的變化

溫度是影響小麥生長的最重要氣候條件中最重要的因素。由圖2可以看出，1998—2019年每年10月至次年5月小麥生育期平均積溫為3 242.6 ℃。川東北冬小麥播種期為10月下旬至11月上旬。10月的平均溫度為17.7 ℃，11月的平均溫度為12.7 ℃，二者差異非常顯著。冬前≥0 ℃積溫為1 290.9～1 592.5 ℃·d，處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，其中≥0 ℃積溫最低為2010—2011年1月。1998—2019年，冬小麥生育期冬前最低溫度為2011年1月的0.4 ℃，越冬時最高溫度為2016年的12.9 ℃，但該溫度持續(xù)時間較短，不能影響小麥的春化作用。最高溫度均在2000年5月中旬，高達(dá)31.7 ℃，該季節(jié)小麥處于成熟期，理論上對小麥產(chǎn)量無影響。綜上所述，川東北小麥生育期內(nèi)，溫度總體趨于較為平穩(wěn)的狀態(tài)，可通過天氣預(yù)測等方式提前調(diào)播期，使該地區(qū)冬小麥順利越冬和正常生長發(fā)育。

2.3? ? 冬小麥生育期川東北生態(tài)區(qū)降水的變化

降雨量也是影響冬小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的重要氣候生態(tài)因子。由圖3可以看出，川東北冬小麥生育時期內(nèi)，總降水量差異波動較大。1998—2019年間，冬小麥生育期內(nèi)平均降雨量為369.9 mm，其中2017—2018年降量水最多，達(dá)513.5 mm，2013—2014年降水最少，為261.3 mm。降水相對較少的年份為1999—2000年、2008—2009年、2000—2001年、1998—1999年、2009—2010年、2014—2015年。小麥播種需要在雨季，土壤墑情達(dá)到小麥播種條件才能播種，否則可能錯過最適溫度等條件而錯過最佳播種期。1998—2019年川東北地區(qū)小麥的播種時期一般集中在10月下旬至11月中旬，其間的降水直接影響到播種時間。由圖4（a）可以看出，1998—2019年期間，每年10月下旬降水差異天數(shù)差異較大，最少為1998年的2.3 d，最多為2018年的5.4 d;每年11月上旬降水最多的是2017年，達(dá)5.1 d，降水最少的為2.0 d;每年11月中旬降水最少的為1.8 d，降水最多的為2005年和2017年，達(dá)5.1 d;11月下旬降水最少為1998年的1.7 d，最多為2017年的5.9 d。由此可見，播種和出苗期間，1998年的干旱最嚴(yán)重，2017年降水量最多，可能會對自然生長條件下小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量造成影響。

2.4? ? 川東北生態(tài)區(qū)冬小麥產(chǎn)量性狀及產(chǎn)量情況

經(jīng)1998—2019年期間的調(diào)查分析結(jié)果表明，小麥單株平均粒數(shù)、小穗數(shù)、分蘗數(shù)及單位面積產(chǎn)量存在年際間波動（圖5）。1998—2019年，年際間單株平均粒數(shù)為50.7粒，最大單株平均粒數(shù)為2005年，為58.5粒;最小單株平均粒數(shù)為1999年，為35.5粒。年際間平均小穗數(shù)為18.7個，小穗數(shù)最多的為2005年，為22.6個;小穗數(shù)最少的為1999年，為15.6個。年際間平均分蘗數(shù)為4.7個，最大平均分蘗數(shù)為2005年的7.2個，最少平均分蘗數(shù)為1999年的2.7個。1999—2019年，冬小麥平均產(chǎn)量為4 204.6 kg/hm2，2005年最高，為4 864 kg/hm2;1999年產(chǎn)量最低，為3 506.6 kg/hm2。1999年產(chǎn)量低的主要原因是1998年秋冬季發(fā)生了一次較為嚴(yán)重的干旱，導(dǎo)致播期參差不齊以及苗期受到較為嚴(yán)重的干旱脅迫。2003—2005年，冬小麥產(chǎn)量呈上升趨勢，2005—2018年產(chǎn)量較為穩(wěn)定，并略呈上升趨勢，小穗數(shù)、分蘗數(shù)及單株粒數(shù)與該年單位面積產(chǎn)量呈現(xiàn)出較為一致的趨勢。由此說明，總體上該年小麥在苗期的長勢與該年小麥單位面積產(chǎn)量的高低變化幅度較為一致。

3? ? 結(jié)論與討論

氣候生態(tài)條件是影響小麥分布、栽培、生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的重要因素。有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒重協(xié)調(diào)發(fā)展才能有效提高小麥產(chǎn)量[5-6]。近22年，川東北地區(qū)冬小麥以2003—2005年單產(chǎn)最高，產(chǎn)量構(gòu)成因素中單株粒數(shù)、小穗數(shù)等均相應(yīng)較高。小麥?zhǔn)情L日照植物，較長的日照時數(shù)對小麥開花灌漿至關(guān)重要。在川東北地區(qū)，3—4月是小麥開花灌漿的重要時節(jié)，日照量直接影響冬小麥的高產(chǎn)。在此期間，四川常出現(xiàn)陰雨寡日照天氣，限制了四川冬小麥的高產(chǎn)和高品質(zhì)[4]。2003—2005年3—4月日照較多，其間降雨較少，越冬前降雨量較為充足，既保障了苗期健康生長，又保證了開花抽穗期的光照量，促進了產(chǎn)量提高。

小麥?zhǔn)窍矞啬秃聼嶙魑铩Ｈ驕囟鹊淖兓赡軙谝欢ǔ潭壬嫌绊戅r(nóng)作物的物候期及生長發(fā)育等[3，7-8]。前人研究表明，溫度又是冬小麥生長過程中特別是越冬前后時期最重要的氣候因素[9-10]。溫度對冬小麥播期、拔節(jié)及開花灌漿等起著至關(guān)重要的作用[1，9]。灌漿期溫度過高，也不利于冬小麥的高產(chǎn)[11]。冬小麥不同生育階段的適宜溫度不盡相同[1，12]。本調(diào)查結(jié)果中，1998—2019年小麥播種期的積溫均較為平穩(wěn)，越冬前后及越冬后至灌漿期均未受到冷害或凍害，最高溫度也未達(dá)到對冬小麥生產(chǎn)造成負(fù)面影響的程度。雖然每年10月與11月之間的平均溫度差異顯著，但在氣象和農(nóng)業(yè)管理部門的科學(xué)指導(dǎo)下，根據(jù)農(nóng)民的經(jīng)驗調(diào)節(jié)播期，最大程度上避免了溫度對川東北地區(qū)冬小麥產(chǎn)量的負(fù)面影響。

降雨量也是影響小麥生產(chǎn)極為重要的氣候生態(tài)條件。小麥?zhǔn)堑刂泻Ｊ睫r(nóng)業(yè)的優(yōu)勢作物之一，一般要等到雨季到來后土壤墑情達(dá)到小麥播種標(biāo)準(zhǔn)才能播種[1]。小麥灌漿結(jié)實期遇到陰雨寡日照條件，也會限制小麥產(chǎn)量的提升[4]。近20年來，川東北地區(qū)降雨量年際間和月份間差異較大，可能是造成冬小麥產(chǎn)量差異的最主要因素之一。1998—1999年，雖然越冬后降雨量較多，但越冬前降雨量極少，長期干旱脅迫造成了幼苗大量死亡，導(dǎo)致小麥產(chǎn)量達(dá)近20年來歷史最低。2000—2001年恰好與1998—1999年的趨勢相反，前期雨量充沛，越冬后則干旱，也導(dǎo)致最終產(chǎn)量相對較低。2003—2005年降雨量總量及月季間分布較為合理，再結(jié)合光照及溫度的優(yōu)勢，最終導(dǎo)致冬小麥產(chǎn)量的提升。近年來，農(nóng)業(yè)管理部門根據(jù)降水及丘陵地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉需水特點，修建了充足的蓄水池，在干旱季節(jié)來臨時能充分利用蓄水池進行合理灌溉，避免了季節(jié)性干旱對川東北冬小麥產(chǎn)量的負(fù)面影響。

綜上所述，近20年來，日照、溫度和降雨均不同程度影響川東北冬小麥的產(chǎn)量，其中光照和降水是其中的兩大主要氣象影響因子。而目前在科學(xué)灌溉條件下，日照是小麥產(chǎn)量提升的重要限制因子。在當(dāng)前氣象規(guī)律下，通過育種手段培育高光效冬小麥品種或通過因地制宜的栽培措施，可為未來川東北小麥高產(chǎn)高效提供保障。

4? ? 參考文獻

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