我國西北冬小麥生長發育對氣候變化響應分析

杜 莉，李 燕，王志偉

（1.重慶市氣象局氣象服務中心，重慶401147；2.山西省氣候中心，山西太原030006）

近年來，隨著全球氣候變化對人類生產生活和社會經濟發展的影響日益加重，研究者對氣候變化影響方面的研究不斷深入[1-3]。在全球氣候變化研究方面，許多學者通過觀測試驗及模擬模型的方法進行了大量深入的研究，結果表明，全球氣候變暖趨勢明顯，降水變化存在明顯的區域差異，對自然生態環境和人類生存環境產生嚴重影響，尤其對氣候條件反應敏感的農業生產領域影響較大[4-7]。在全球氣候變化的背景下，我國西北地區的氣候變化趨勢更加明顯。西北地區屬干旱半干旱區，地形復雜，以高原、盆地和山地為主，屬典型的生態環境脆弱及氣候變化敏感區，最典型的氣候特點是干旱。大量研究結果表明，我國西北地區氣溫顯著升高，以最低氣溫增幅最大；降水有明顯的地域及季節變化特點，呈現出西部增多、東部減少趨勢，各季以冬季降水減少趨勢最為明顯[8-9]。在對農作物影響方面[10]，氣候暖干化對冬小麥的生長發育影響最大，越干旱的地區冬小麥需水量越多，且全生育期有明顯縮短趨勢。屈振江[11]通過對陜西農作物生育期熱量進行分析指出，冬小麥以關中分布最廣，并分時段對主要農作物生育期熱量條件變化進行了系統分析。胡利平等[12]對小麥產區甘肅天水冬小麥生產潛力開發程度的研究，結果與西北地區冬小麥的研究[13]結論一致，其全生育期與溫度和冬季日照負效應顯著，與降水正效應顯著。賈宏濤等[14]分析了新疆氣候變化對農牧業生產的影響，結果顯示，新疆總體氣候向暖濕轉化，在冬小麥整個生長發育期氣候條件較為適宜。但較為系統地分析生育期變化的研究鮮見報道。本文擬系統分析在西北地區氣候變化背景下，西北地區主要麥區的冬小麥整個生長發育期的趨勢變化，以期為指導農業生產、作物種植區劃提供參考。

1 資料來源及分析方法

冬小麥發育期資料全部來自西部各省區的農業氣象觀測資料。要求資料年代必須大于20 a，個別發育期的缺測要小于等于3 a。因此，本研究篩選出西北麥區各省區的12個農業氣象站的作物發育期資料，對于缺測資料采用平均值替代的方法。分析方法主要運用線性傾向率的方法。

2 結果與分析

2.1 冬小麥播種期變化趨勢分析

分析西北地區12個農業氣象觀測站的冬小麥資料，結果如圖1所示。

由圖1可知，自20世紀80年代以來，西北地區大部分區域冬小麥的播種日期普遍推遲，新疆阿克蘇播期推遲的速度最快，為6.5 d/10 a，觀測24 a里，其播期平均推遲約16 d；陜西咸陽次之，約14 d；甘肅慶陽市推遲約9 d；陜西鳳翔和武功都推遲了約7 d；新疆烏蘭烏蘇、昌吉和莎車推遲2～9 d。但是陜西的延安、永壽、大荔和新疆和田冬小麥的播期在提前，提前的天數為2～15 d，其中，延安站提前的最多，大荔站提前的最少。播期提前可能與受局地小氣侯影響有關。

在我國西北地區氣候變暖背景下，冬小麥播期大部分呈推遲趨勢。冬小麥播期推遲是對氣候變暖、無霜期延長的響應，因小麥適宜播期以越冬前達到壯苗為基本要求。播種過早，積溫過多，則容易使小麥形成冬前旺長，對安全越冬不利；播種過晚，冬前積溫小于400℃，則會形成弱苗越冬的情況，抗旱能力下降，容易發生越冬死苗的現象。小麥播種期與氣溫、降水、蒸散、日照等綜合因素有關，其中，以積溫變化影響最大，而其播期應在適宜范圍內以推遲播種為宜。

2.2 冬小麥返青期變化趨勢分析

冬小麥返青是以氣溫穩定通過0℃的日期作為指標。對各冬小麥的返青期觀測資料進行分析，結果如圖2所示。

由圖2可知，冬小麥的返青期呈現出普遍推遲趨勢，12個觀測站中有9個站的冬小麥返青期推遲，3個站的冬小麥返青期提前。甘肅慶陽、陜西延安和新疆阿克蘇的冬小麥返青期呈提前趨勢，分別提前 6.2，5.7，3.1 d/10 a。陜西咸陽冬小麥返青期推遲的速度最快，為7.7 d/10 a，此外，陜西武功和新疆和田冬小麥返青期推遲的速度也相對較快，分別為5.4，4.7 d/10 a，其余研究區域冬小麥返青期推遲的速度為0.6～2.7 d/10 a。

研究顯示，西北地區冬季和早春氣溫變化呈變暖趨勢，并且具有明顯的地域特點。有研究表明，溫度與土壤含水量是影響小麥返青的主要影響因子，而西北地區冬季氣溫呈提前趨勢，部分區域返青期推遲，可能與受到當地干旱氣候影響有關，除溫度影響外，土壤含水量的影響也較為顯著，還有待進一步研究。一般而言，返青期提前的速度越快，說明當地冬季和早春氣溫升高的速度也越快。因此，在氣候變暖的背景下，進行西北地區乃至全國其他地區農作物對氣候變化的響應研究，還需要結合不同地區的局地小氣候變化特征。

2.3 冬小麥成熟期變化趨勢分析

通過分析各區域成熟期的資料（圖3）發現，所選區域一致性地表現為成熟期提前。

由圖3可知，新疆阿克蘇冬小麥成熟期提前的速度最快，為7.7 d/10 a；其次是陜西鳳翔，成熟期提前的速度是5.6 d/10 a；陜西延安和大荔冬小麥成熟期提前的速度分別為5.5，5.0 d/10 a，研究區域的其他觀測站冬小麥成熟期提前的速度在1.4～4.8 d/10 a之間。冬小麥成熟期提前反映了冬小麥返青到成熟期間氣候變暖的事實。

2.4 冬小麥返青—成熟期變化趨勢分析

通過對西北地區12個觀測站近20多a的冬小麥返青—成熟期間的天數統計發現，12個站中有1個站的冬小麥這個期間的發育天數在延長，其他11個觀測站的冬小麥這段發育期間的天數在縮短。甘肅慶陽的延長速度為0.9d/10a，其返青—成熟期間的天數延長不明顯。綜合分析返青—成熟期間發育期的延長，可能與甘肅慶陽返青期提前趨勢顯著有關，這說明在氣候變暖的背景下，綜合小氣候變化特點，氣候變暖有利于這些地方冬小麥的生長發育和產量形成。

陜西、新疆其余區域在返青—成熟期間的天數呈縮短趨勢，縮短的天數在3～16 d之間，以陜西武功24 a冬小麥生育期縮短的天數最多，約為22 d，新疆和田約為19 d。

從地域看，新疆和陜西的大部分冬小麥返青—成熟期間的天數在縮短，甘肅冬小麥返青—成熟期間的天數在延長。也就是說，西北地區的新疆、陜西一帶近20多a來春、夏氣溫升高，導致冬小麥返青以后發育進程加快、生育期縮短、成熟期普遍提前。冬小麥返青—成熟期間的天數縮短，說明這期間該地區的氣溫在變暖，此間生育天數縮短得越多，該地溫度升得也越高，氣候條件越不利于冬小麥的生產。

3 結論

（1）在我國西北地區氣候變暖背景下，冬小麥播種期大部分呈推遲趨勢，僅陜西個別站點提前，這可能與當地獨特的小氣候條件或者缺乏科學的指導及當地的農作習慣有關。

（2）西北地區近20多a來冬季和早春氣溫變化沒有明顯的一致性規律，而是有明顯的地域性，加之，西北地區干旱及各區域土壤水分條件等的影響，西北地區大部分地區返青期呈現出推遲趨勢。因此，在大氣候變暖的背景下，研究西北地區乃至全國其他地區農作物對氣候變化的響應及對策，還需要研究不同地區的氣候變化特征甚至局地小氣候的變化特征。

（3）冬小麥成熟期均一致表現為提前趨勢，成熟期的提前驗證了冬小麥返青到成熟期間西北地區氣候呈變暖趨勢。

（4）從冬小麥的各發育期綜合分析看，返青—成熟期間發育期延長主要是與返青期提前較多有關，這說明在大氣候變暖的背景下，甘肅部分地區的小氣候變化有利于這些地方冬小麥的生長發育和產量形成。從地域看，新疆和陜西的大部分冬小麥返青—成熟期間的天數在縮短，也就是說西北地區的新疆、陜西一帶近20多a來春、夏氣溫升高導致冬小麥返青以后發育進程加快、生育期縮短、成熟期普遍提前，氣候條件不利于當地冬小麥的生產。

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