氣候變化特征對小麥種植的影響分析
——以霍邱縣為例

王尚明，蔣光猛，張少雷，秦玉連，王應(yīng)開，吳新天

（1.霍邱縣潘集鎮(zhèn)農(nóng)綜站，安徽 六安 237400；2.霍邱縣種植業(yè)發(fā)展中心，安徽 六安 237400）

小麥?zhǔn)俏覈闹饕r(nóng)作物之一，在許多地區(qū)都大規(guī)模種植，帶動(dòng)著當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。小麥種植受到外部環(huán)境的影響較大，其中氣候條件是比較關(guān)鍵的影響因素，氣候變化會直接影響小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)。

1 小麥種植受到氣候變化影響的方向

1）溫度變化影響。對于大多數(shù)農(nóng)業(yè)地域來說，氣候變化最直觀的表現(xiàn)就是溫度發(fā)生改變，在大多數(shù)中高緯度地區(qū)，溫度升高會使農(nóng)作物生長季延長，因此氣候變暖可能會使這些地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益提高，但同時(shí)也會出現(xiàn)降水、日照等變化，故而無法準(zhǔn)確估計(jì)溫度變化給種植物生產(chǎn)帶來的影響［1］。

2）二氧化碳變化影響。從生理上來講，二氧化碳濃度升高對小麥生長較為有利，這是由于二氧化碳可以促進(jìn)農(nóng)作物光合作用，提高水分利用效率。當(dāng)大氣中二氧化碳濃度由250μmol/mol 增長到400μmol/mol 時(shí)，可以使光合效率提高20%左右，而二氧化碳濃度增加1 倍，三碳型農(nóng)作物如小麥、水稻等可增產(chǎn)10%～50%。對于小麥種植來說，如果所處地區(qū)二氧化碳濃度從370μmol/mol 提高到570μmol/mol，實(shí)際產(chǎn)量提高約24.6%。

3）水分狀況影響。在一些干旱或半干旱地區(qū)，影響小麥生產(chǎn)最重要的因素是水分狀況，氣候變化會改變地區(qū)降水量。水分狀況適宜的條件下，小麥的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)效果會更好，但當(dāng)前對降水的預(yù)測仍舊存在較大不確定性。

4）氣候平均狀態(tài)影響。氣候平均狀態(tài)也是氣候變化規(guī)律性和穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)之一，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重要影響。對于小麥種植而言，區(qū)域內(nèi)是否會頻繁發(fā)生極端氣候事件（如極端高溫、洪水以及干旱等天氣），將會決定作物是否能穩(wěn)定生長，進(jìn)而影響到作物最終產(chǎn)量［2］。

2 霍邱縣氣候變化的主要特征

本研究結(jié)合霍邱縣實(shí)際情況，研究氣候變化特征對小麥種植的影響?；羟窨h地形比較復(fù)雜，為亞熱帶季風(fēng)氣候，具有四季分明且溫差偏大的特征，冬季最低氣溫在0 ℃以下，夏季最高氣溫可達(dá)到38 ℃以上，日照天數(shù)大于200 d，較適合小麥種植。

2.1 年平均氣溫的變化

當(dāng)?shù)貧庀缶謹(jǐn)?shù)據(jù)顯示，1991—2021 年，霍邱縣平均氣溫約17.5 ℃，對該段時(shí)間內(nèi)霍邱縣氣溫變化情況進(jìn)行總結(jié)發(fā)現(xiàn)，整體年平均氣溫變化呈階段性特征，共分為4 個(gè)階段，具體如下。

1）第1 階段：1991—1996 年。該階段平均氣溫低于近30 年氣溫平均值，為16.2 ℃，為偏冷時(shí)期。

2）第2 階段：1997—2007 年。該階段平均氣溫略高于近30 年氣溫平均值，為16.75 ℃。

3）第3 階段：2008—2013 年。與第2 階段相比，該階段平均氣溫降低，從16.75 ℃降至16.28 ℃，略低于近30 年氣溫平均值，整體氣溫偏低。

4）第4 階段：2014—2021 年。該階段氣溫水平升高，平均氣溫從第3 階段的16.28 ℃升高至17.28 ℃，整體平均氣溫升高1 ℃，且高于近30 年平均氣溫15.58 ℃。該氣溫?cái)?shù)據(jù)表明，霍邱縣現(xiàn)階段正處于偏暖時(shí)期。

年平均氣溫的變化直接影響小麥生長發(fā)育環(huán)境，間接決定小麥種植技術(shù)的應(yīng)用?？偨Y(jié)霍邱縣近30 年平均氣溫變化規(guī)律發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)貧鉁卮嬖陲@著升高趨勢，其中年平均氣溫最低與最高分別發(fā)生在1991、2021 年［3］。

2.2 年平均降水的變化

降水情況同樣對小麥種植有顯著影響，對霍邱縣年平均降水情況進(jìn)行總結(jié)發(fā)現(xiàn)，其近30 年平均降水量整體呈上升趨勢，平均降水量為915.8 mm。1991—2021 年，年平均降水變化情況出現(xiàn)了個(gè)別現(xiàn)象，即降水量過低或降水量過高，2002、2021 年平均降水量分別為980.2、1 029.1 mm，其中2002 年平均降水量為近30 年平均降水量的50%左右，2021 年平均降水量則超過30 年平均降水量的50%。除了2002、2021 年外，其余年份降水量數(shù)據(jù)基本趨于平緩，于近30 年平均降水量附近波動(dòng)。

2.3 年平均日照條件的變化

據(jù)統(tǒng)計(jì)，1991—2021 年霍邱縣平均日照條件變化由波動(dòng)逐漸趨于平穩(wěn)。1995—1998 年，當(dāng)?shù)厝照諘r(shí)數(shù)出現(xiàn)較大波動(dòng)，1996 年發(fā)生了異常低值，為1 816.4 h，1997 年日照時(shí)數(shù)又提升至2 544.7 h，屬于異常過高。除上述波動(dòng)較大情況外，當(dāng)?shù)啬昶骄照諚l件整體變化趨勢不大。

3 氣候變化特征對小麥種植產(chǎn)生的實(shí)際影響

3.1 地區(qū)氣候條件對小麥種植的基本影響

通常來講，小麥種植期間都要確保溫度在0 ℃以上，霍邱縣年平均氣溫始終都在10 ℃以上，1 年中超過1/2 的天數(shù)氣溫都十分適合小麥生長，但若是遇到提早進(jìn)入冷冬的現(xiàn)象，就容易出現(xiàn)弱苗。不適宜小麥生長的溫度條件會使小麥在冬季前出現(xiàn)過早生長現(xiàn)象，對于土壤中養(yǎng)分的消耗較大，致使后續(xù)養(yǎng)分積累較少，植株也不具備良好抗凍性，在冬季氣溫較低的情況下很容易死亡，即使能夠成活的小麥也基本停止生長，導(dǎo)致小麥減產(chǎn)。待到第2 年春季時(shí)，由于氣溫快速升高，小麥在萌芽期快速生長，對水分的需求量比較大，此時(shí)若出現(xiàn)降雨天氣，則更適宜小麥生長。小麥光合作用的主要時(shí)期是在成熟期，是決定產(chǎn)量的重要時(shí)期，這時(shí)若頻繁出現(xiàn)低溫降水情況，會對小麥成熟造成不利影響。霍邱縣降水量多年來較穩(wěn)定，只有在2021 年降水量比以往大，給小麥種植帶來負(fù)面作用。同時(shí)，多年氣候干旱、少雨?duì)顟B(tài)使小麥農(nóng)作物積累有機(jī)物不足，造成了實(shí)際產(chǎn)量下滑［4］。

3.2 地區(qū)氣候變化特征對小麥種植的多維度影響

3.2.1 對小麥單株成穗數(shù)造成的影響

小麥植株的麥穗形成與其生長后期氣候條件息息相關(guān)，且不同小麥品種存在差異，受到氣候的影響也略有不同。對于小麥種植來說，影響單株成穗數(shù)最嚴(yán)重的因素是冬前溫度。生長到中期的小麥植株成穗數(shù)會受到降水量的影響，若是出現(xiàn)缺水情況，麥穗很容易干癟，小麥植株也可能死亡。要想增加穗數(shù)，要保證光照和水資源充足，還要加強(qiáng)育種，提高植株穗與花原始體的分化概率。

3.2.2 對小麥穗粒數(shù)造成的影響

小麥的產(chǎn)量還由穗粒數(shù)決定，除考慮小麥品種特性造成的穗粒數(shù)差異外，氣候條件對小麥穗粒數(shù)的影響也很大，尤其是水分、光照、熱量3 種環(huán)境因素會對穗粒數(shù)產(chǎn)生影響，其中影響最大的為降水量，水分充足可增加穗粒數(shù)，比如穗期降水量適宜，會使成穗效果更佳，從而獲得更多穗粒。其次是光照條件，在大多數(shù)小麥品種的發(fā)育中后期，日照變化會給穗粒數(shù)帶來顯著影響，若是日照率相對較高，穗粒數(shù)也會增加。再次是熱量條件，若出穗期保持較長時(shí)間的適宜溫度，也能增加穗粒數(shù)。

3.2.3 對小麥千粒重造成的影響

小麥產(chǎn)量提高的決定性因素是冬季前能否形成種植群體優(yōu)勢，為下一年高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。小麥千粒重和降水量之間呈負(fù)相關(guān)，與日照條件之間呈正相關(guān)?；羟窨h降水量逐年提高很可能造成小麥產(chǎn)量驟減，尤其是4 月底之后降水量會明顯增加，這時(shí)光照不足，給千粒重增加帶來不利影響。另外，4 月后霍邱縣進(jìn)入深春季節(jié)，氣溫升高，可能會影響到小麥灌漿，尤其是早期灌漿強(qiáng)度不足，致使其生長發(fā)育時(shí)間縮短，可能出現(xiàn)籽粒干癟的現(xiàn)象。

3.2.4 對不孕小穗數(shù)造成的影響

小麥的不孕小穗數(shù)主要與種植期間早晚積累溫度有關(guān)，若積累的溫度較高，則小麥不孕小穗數(shù)較少；若積累的溫度較低，則小麥不孕小穗數(shù)可能增多。同時(shí)，小麥穗形成時(shí)期的日照條件較佳，也有利于減少不孕小穗數(shù)，這主要是由于晴天條件和適宜溫度有利于小麥植株積累有機(jī)物。在小麥植株進(jìn)入到分蘗期后，不孕穗數(shù)與日照時(shí)長呈正相關(guān)，與降水量呈負(fù)相關(guān)。進(jìn)入分穗期后，小麥對日照條件的要求會更高，因此，不孕小穗數(shù)與日照時(shí)長呈負(fù)相關(guān)，此時(shí)氣候若降水量適當(dāng)下降，更有利于分穗，晚降雨會影響稻穗質(zhì)量。

3.2.5 對結(jié)實(shí)小穗數(shù)造成的影響

從理論上來說，小麥結(jié)實(shí)穗數(shù)是由中后期發(fā)育情況決定，該階段的氣候條件是重要影響因素，若小麥穗形成前出現(xiàn)了惡劣天氣，或營養(yǎng)物質(zhì)不夠充足，那么就會導(dǎo)致不良穗出現(xiàn)，該變化還會因?yàn)樾←溒贩N的不同而有所差異。通常來說，只要溫度和降水條件都合適，日照條件較佳，都有利于小麥生長。霍邱縣小麥生長發(fā)育的中后期偶遇天氣條件不太適宜的狀況，出現(xiàn)了小麥結(jié)實(shí)穗數(shù)較少、實(shí)際產(chǎn)量不高等現(xiàn)象。

3.2.6 對小麥產(chǎn)量造成的影響

基于霍邱縣的氣候條件搭建小麥產(chǎn)量—?dú)夂蛏鷳B(tài)關(guān)系模型，同時(shí)結(jié)合生產(chǎn)情況對生產(chǎn)趨勢進(jìn)行模擬，進(jìn)一步探析光、水、熱等氣象條件與小麥產(chǎn)量之間的聯(lián)系。結(jié)果表明，穗期處于晚日照條件下的產(chǎn)量較高，由此可見，日照在影響因素中的占比不顯著。但小麥穗期和降水量的相關(guān)性較強(qiáng)，尤其是冬季降水量會直接影響小麥產(chǎn)量，呈正相關(guān)，進(jìn)入授粉期之后降水量不宜過高，否則可能會干擾授粉，造成不育情況，進(jìn)而降低產(chǎn)量，而小麥成熟期后受到降水的影響比較小。在小麥生長后期，實(shí)際產(chǎn)量和植株活動(dòng)生長溫度的相關(guān)性較為顯著［5］。冬季前小麥春化的時(shí)間較短，致使其攝取的營養(yǎng)量降低，若冬季溫度較低，還可能因?yàn)樗獌龆苯铀劳?。除此之外，氣候?yàn)?zāi)害也會給小麥產(chǎn)量造成影響，尤其是近年全球氣候變化越來越復(fù)雜，霍邱縣也會偶爾出現(xiàn)極端天氣，如暴雨、干旱，尤其是在小麥播前底墑充足的情況下，很容易出現(xiàn)春季干旱問題，使小麥出苗受到影響，降低出苗率。如果夏季持續(xù)出現(xiàn)暴雨天氣，會導(dǎo)致小麥根部被積水長時(shí)間浸泡，不僅容易發(fā)生過澇腐爛問題，也可能會滋生出病蟲害，使小麥產(chǎn)量大幅下降?；羟窨h農(nóng)民在種植小麥時(shí)對災(zāi)害的防護(hù)意識不足，未能及時(shí)掌握惡劣天氣情況并做好防護(hù)，使小麥產(chǎn)量下降。

4 應(yīng)對氣候變化的小麥高產(chǎn)種植技術(shù)

4.1 更好地把控基礎(chǔ)種植要點(diǎn)

1）整地方面。為了提高小麥產(chǎn)量，建議細(xì)整小麥田，每間隔1 年進(jìn)行1 次深度疏松處理，處理深度控制在20 cm 左右，可有效改善土壤滲透性與通風(fēng)條件，使小麥根部發(fā)育更佳，提高抗旱抗凍的能力。如果干旱較嚴(yán)重，可以采用犁地方式，先填土再耕種，播種前還可使用脫芽秸稈作底肥，使小麥生長的效果更佳。

2）施肥方面。針對所研究地區(qū)小麥對肥料的需求規(guī)律，避免小麥在冬前出現(xiàn)有機(jī)物積累不佳情況，提高土壤肥力。可適當(dāng)增加有機(jī)肥量，改變以往的基肥施加模式，可以在3 月中旬施加70%肥料，剩余30%的肥料在4 月上旬施加完成即可。要隨時(shí)根據(jù)小麥種子發(fā)芽情況調(diào)整施肥，若發(fā)芽不佳，可補(bǔ)充肥料。

3）播種數(shù)量和播種時(shí)期方面?；羟窨h小麥播種量長期處于較高水平，然而研究表明，小麥產(chǎn)量并不僅僅依賴于種植量，播種量和產(chǎn)量不存在絕對正相關(guān)關(guān)系。相關(guān)試驗(yàn)顯示，如果小麥單產(chǎn)不超過5 000 kg/hm2，則適當(dāng)提高播種量會促進(jìn)產(chǎn)量提高，但小麥單產(chǎn)在5 000 kg/hm2以上，播種量增加可能會導(dǎo)致單位面積產(chǎn)量下降，因此，需根據(jù)實(shí)際情況來控制播種量。播種時(shí)間過早或過遲都不利于實(shí)現(xiàn)小麥穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，因此需要控制農(nóng)戶搶種早熟的行為。冬小麥若遇到暖冬年，為了減少冬前小麥的生長量，以免其出現(xiàn)凍害情況，可以在原基礎(chǔ)上推遲7 d 左右播種，避免在冬季前抽穗，發(fā)生結(jié)冰死亡情況，為小麥越冬做好準(zhǔn)備。

4）防淹和病蟲害防治方面?；羟窨h小麥生長期很容易受到低溫多雨氣候的不良影響，尤其是要謹(jǐn)防小麥被漬淹的情況出現(xiàn)。若是小麥生長中降水量過多，其根系可能會過早枯竭，穗粒粗度降低，還會表現(xiàn)出假熟情況，使小麥產(chǎn)量下降。對此應(yīng)采用“三溝耕作”技術(shù)，溝渠之間要保持暢通聯(lián)系，促進(jìn)良好排水。對于小麥的各項(xiàng)病蟲害防治，需要根據(jù)病害情況采用防治措施，比如在天氣回暖期間，小麥可能會發(fā)生白粉病、銹病等，建議使用對應(yīng)的化學(xué)、生物以及農(nóng)業(yè)手段加以防治，確保小麥產(chǎn)量不受到影響。

4.2 培育并引進(jìn)小麥新品種

為了盡量減輕氣候變化造成的負(fù)面效應(yīng)，可以培育并引進(jìn)適合當(dāng)?shù)胤N植的小麥新品種，要遵循因地制宜原則，培育出穗粒數(shù)較大的小麥品種。也可適當(dāng)引進(jìn)合適品種，霍邱縣適合引進(jìn)的小麥品種包括溫麥4 號、鄂麥11 號、豫麥18-64、揚(yáng)麥158 等，在嘗試種植后都可提高產(chǎn)量。

5 結(jié)束語

對于小麥種植來說，氣候變化對其生長有著很大影響，決定了其最終產(chǎn)量，比如降水少會導(dǎo)致小麥吸收水量下降，不利于有機(jī)物積累，而溫度過高或過低可能會延長小麥生長周期，二氧化碳濃度較高情況下小麥光合效率會有所提高。為應(yīng)對氣候變化，小麥種植時(shí)需采用多種高產(chǎn)手段，包括調(diào)整播種時(shí)間、做好病蟲害預(yù)防、科學(xué)進(jìn)行分穗期水田管理、引進(jìn)高產(chǎn)品種等。