谷子不同生長期溫度和降水波動(dòng)對(duì)品質(zhì)的影響

張新龍

(赤峰市氣象局，內(nèi)蒙古 赤峰 024000)

內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市是谷子種植大區(qū)，而且谷子在80%以上的年份里都為特優(yōu)級(jí)。為了能夠不斷充實(shí)完善氣候品質(zhì)認(rèn)證的結(jié)果，筆者通過多年的觀測(cè)積累，基于谷子各生長期特征，開展對(duì)谷子進(jìn)行不同時(shí)期的播種，不同生長期的溫度和降水的組合對(duì)各生長期的影響，充實(shí)完善谷子品種生長的最佳溫度和降水配比曲線，進(jìn)一步修訂谷子最佳品質(zhì)的評(píng)判指標(biāo)，從而為廣大農(nóng)戶和消費(fèi)者客觀公正的認(rèn)識(shí)谷子品質(zhì)提供了科學(xué)依據(jù)。

1 研究對(duì)象

在農(nóng)業(yè)種植日益發(fā)達(dá)的今天，谷子的種植可以根據(jù)溫度和降水的需求來讓其朝著最優(yōu)品質(zhì)的方向發(fā)展。雖然每年的氣候都會(huì)有所波動(dòng)，但總體氣候條件還是非常適宜谷子的種植。而在多年種植過程中，人們發(fā)現(xiàn)雖然都處于同一區(qū)域內(nèi)，但播種時(shí)段的不同和降雨量級(jí)的差異都會(huì)對(duì)小米的品質(zhì)造成影響。所以，在氣候適宜谷子種植的內(nèi)蒙古赤峰市敖漢旗選取最佳種植時(shí)段暨氣候的優(yōu)中選優(yōu)成為本研究的出發(fā)點(diǎn)。

2 研究方法

2.1 等級(jí)模型

小米品質(zhì)優(yōu)劣受多個(gè)氣象要素的綜合影響，結(jié)合相關(guān)研究成果構(gòu)建了小米氣候品質(zhì)等級(jí)評(píng)價(jià)模型：

IACQ=β*S*C

(1)

(2)

式中：IACQ為氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)指數(shù)；β為氣候?yàn)?zāi)害指數(shù)；S為氣候適宜性指數(shù)；C為氣象指數(shù)，α為氣象指標(biāo)等級(jí)，M為權(quán)重系數(shù)。

(3)

式中，Xi為氣象指標(biāo)的實(shí)際值，Ti01、Ti02為小米品質(zhì)特優(yōu)時(shí)氣象指標(biāo)的下限值和上限值；Ti11、Ti12為小米品質(zhì)優(yōu)時(shí)氣象指標(biāo)的下限值和上限值；如果氣象指標(biāo)低于Ti11或者高于Ti12，則小米品質(zhì)為差(見表1)。

表1 小米氣候品質(zhì)判定氣象指標(biāo)閾值

2.2 氣候種植區(qū)指標(biāo)劃分

谷子氣候適宜種植區(qū)的劃分分為主要因子和輔助因子，其中主要因子是生育期間的降水和生育期積溫，輔助因子是出苗到抽穗期的降水量和播種帶出苗期間的平均氣溫。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證，當(dāng)以主要因子評(píng)價(jià)氣候適宜區(qū)時(shí)：生育期間的降水在300mm～350mm，積溫在2 800℃～3 300℃時(shí)，種植區(qū)評(píng)分最佳，即為最適宜區(qū)；生育期降水在250mm～300mm，積溫在2 500℃～2 800℃時(shí)，為適宜區(qū)；生育期降水在<250mm或>300mm，積溫在<2 500℃或>2 800℃時(shí)，為不適宜區(qū)。當(dāng)以輔助因子評(píng)價(jià)氣候適宜區(qū)時(shí)，當(dāng)出苗到抽穗期的降水量200mm～240mm，播種帶出苗期間的平均氣溫16℃～18℃，種植區(qū)評(píng)分最佳，即為最適宜區(qū)；當(dāng)出苗到抽穗期的降水量170mm～200mm，播種帶出苗期間的平均氣溫13℃～16℃，為適宜區(qū)；當(dāng)出苗到抽穗期的降水量<170mm或>240mm，播種帶出苗期間的平均氣溫<13℃或>18℃，為不適宜區(qū)。

2.3 播種期實(shí)驗(yàn)

谷子生育期主要分為播種期、出苗期、拔節(jié)期、抽穗期、乳熟期、成熟期。筆者選取播期實(shí)驗(yàn)的方式來觀測(cè)谷子不同生長期在不同溫度和降水的影響下品質(zhì)的差別。實(shí)驗(yàn)選取的是在5月5日進(jìn)行第一期播種，因?yàn)樵谇皫啄赀x擇在4月中旬的播期谷子出現(xiàn)了葉銹病、倒伏等一系列問題，可以斷定谷子在4月中旬播種的品質(zhì)絕對(duì)不好，所以此次研究選取的是從5月5日開始，之后每10d播種一期，直到6月15日共5期。另外5月13日進(jìn)行了一期天然降雨的自然播種時(shí)間。而谷子的收獲時(shí)間則趨于相同，除了5月5日第一期播種的在9月1日成熟，其余的基本都在9月10日成熟，最后一期播種時(shí)間為6月16日，在9月10日尚未完全成熟，但被霜凍影響，減產(chǎn)嚴(yán)重。對(duì)于這種不同播期的谷子生長期越往后越趨于相同的現(xiàn)象，我們和前一年的分期播種實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)前一年的分期播種實(shí)驗(yàn)也存在同樣問題。筆者暫且稱之為：生長周期趨于統(tǒng)一化。

從圖1可以看出，播種期的時(shí)間差距最大，但隨著生育期的推后，各生育期的時(shí)間越來越趨于統(tǒng)一時(shí)間，成熟期最為接近，這一現(xiàn)象則更加明顯。

圖1 谷子從播種到收割日期散點(diǎn)

2.4 谷子與氣象因素之間的關(guān)系

試驗(yàn)田所在地總體氣溫是少許偏高的，小米的產(chǎn)量和品質(zhì)也和歷年基本相當(dāng)。這點(diǎn)說明小米在特優(yōu)和優(yōu)的品質(zhì)區(qū)間內(nèi)，個(gè)別氣象要素是可以出現(xiàn)少許波動(dòng)的。試驗(yàn)主要進(jìn)行的人工灌溉，日照時(shí)數(shù)也與歷年基本持平，所以進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)，我們著重考慮的是熱量條件。

表2 小米氣候品質(zhì)判定氣象指標(biāo)閾值與不同播期要素值

圖2 谷子不同播期產(chǎn)量千粒重柱狀圖

為了能夠使數(shù)據(jù)分析的結(jié)果更加充分，我們將不同播期的產(chǎn)量來進(jìn)行對(duì)比分析。

通過對(duì)比分析我們可以看到，從出苗期到拔節(jié)期，平均氣溫都是比較高的，且都超過了優(yōu)和特優(yōu)的平均溫度最高值。其中5月13日和5月15日兩個(gè)播期的產(chǎn)量最高，這兩個(gè)播期在出苗期到拔節(jié)期的平均氣溫都在21.3℃和21.4℃。同樣，最高氣溫也要高于優(yōu)和特優(yōu)品質(zhì)的最高值。由此可以推斷，出苗期的平均氣溫和最高氣溫在數(shù)學(xué)模型中的數(shù)學(xué)權(quán)重可以適當(dāng)?shù)亟档?，其平均溫度和最高溫度都可以適當(dāng)上調(diào)2℃，這樣不會(huì)對(duì)小米的品質(zhì)產(chǎn)生影響。

3 結(jié)束語

試驗(yàn)研究表明：①在出苗期到拔節(jié)期，平均溫度偏高2℃不會(huì)對(duì)小米的品質(zhì)造成影響，相反還能適當(dāng)?shù)卮龠M(jìn)生長；②在某個(gè)生長期期間，如果溫濕度都較為適宜的情況下，該生長期會(huì)適當(dāng)?shù)匮娱L生長時(shí)間。試驗(yàn)表明：這些生長期主要是體現(xiàn)在拔節(jié)期到乳熟期。這種現(xiàn)象根源于千萬年的生物進(jìn)化，使得谷子擁有適應(yīng)外界環(huán)境而生理變化的一種條件反射。我們暫且稱這種現(xiàn)象為植被根據(jù)外界氣象條件變化而發(fā)生的生長周期趨于統(tǒng)一化。農(nóng)諺所謂的：立秋之后，寸草結(jié)子。