冬小麥適宜播種期及其預測模型

漯河市郾城區(qū)氣象局 白紅霞

冬小麥適宜播種期及其預測模型

漯河市郾城區(qū)氣象局 白紅霞

近年來，全球氣候條件發(fā)生了明顯的變化，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響特別顯著，高溫對作物生產(chǎn)力可能產(chǎn)生不利影響。隨著氣候的改變，在郾城區(qū)冬小麥的播種問題上，適時早播這種種植方式是否適應當前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對冬小麥的優(yōu)質高產(chǎn)將會產(chǎn)生怎樣的影響？針對此問題，本文從氣象學的角度進行了認真、細致的分析和研究，并作出適合當前氣象條件的適宜播種期預報模型，為科學地指導當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)，冬小麥的合理種植以及高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供科學依據(jù)。

一、資料選取

利用1961年以來的氣象觀測資料和1981年以來的農(nóng)業(yè)氣象作物觀測資料。其中本文所用的產(chǎn)量資料是本站觀測地段實收產(chǎn)量，使數(shù)據(jù)更具有代表性。

二、冬小麥播種期氣候變化特征

（一）冬小麥生長季內溫度變化

利用郾城區(qū)1961—2013年冬小麥生長季內逐年平均溫度資料，采用相關分析法，并配合平均溫度變化曲線圖進行分析。

相關系數(shù)公式：

（T為冬小麥生長季內逐年平均氣溫；t為時間）

當r（T，t）＞0時，為正相關，表示平均氣溫隨時間序數(shù)的增加而升高；當r（T，t）＜0時，為負相關，表示平均氣溫隨時間序數(shù)的增加而降低；當r（T，t）=0時，為零相關，表示平均氣溫隨時間序數(shù)的增加基本無變化。

通過計算，r（T，t） = 0.16，說明隨著時間的逐年遞增，整個小麥生長季的溫度也在逐漸升高。其中20世紀60年代至70年代初期溫度呈下降趨勢；20世紀70年代中期開始到20世紀80年代初期有所回升；20世紀80年代溫度基本無變化；20世紀90年代以后迅速升高，其升高幅度為50年來最高值。可見小麥生長季內溫度每10年一個轉折點，但整體趨勢是在升高，尤以20世紀90年代以后升高趨勢最為顯著。就季節(jié)而言，20世紀90年代以后，冬小麥生長季內各季節(jié)溫度較前30年都有不同程度的升高，冬季最為明顯，秋季、春季次之。

（二） 冬小麥播種期內溫度變化

50年來，平均氣溫與時間序數(shù)之間呈明顯的正相關，其相關系數(shù)為0.53，這說明了隨著時間的逐年遞增，冬小麥傳統(tǒng)播種期內的溫度也在逐漸升高。

（三）適宜小麥播種的溫度條件變化

由于適宜半冬性小麥品種的溫度條件為15～17℃，適宜春性小麥品種的溫度條件為13～15℃。

采用5日滑動平均，統(tǒng)計歷年秋季日平均氣溫穩(wěn)定下降到16℃（15～17℃的中值）的初日發(fā)現(xiàn)：20世紀80年代以前，日平均氣溫穩(wěn)定下降到16℃的初日平均在10月10—11日，20世紀90年代逐漸后延至10月14日，而1994年以后的近20年平均值則后延至10月16日，與80年代以前相比后延近7d。同樣秋季日平均氣溫穩(wěn)定下降到14℃（13～15℃的中值）的初日也推遲7d左右。

三、歷年冬小麥播種期分析

對郾城區(qū)1981—2013年冬小麥作物觀測資料進行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)：在20世紀90年代以前，除了80年代的1982年、1984年、1985年、1988年以外，其他年份的冬小麥都是在10月15日以前播種。與歷年冬小麥最適宜播種所達到的溫度指標相比，有78%的年份播種偏早，特別是1994—1998年連續(xù)5年偏早10～22d，對當年的產(chǎn)量也造成了不同程度的影響。自21世紀以后，冬小麥都是在10月15日以后播種，并且64%的年份播種日期在10月20日以后，小麥產(chǎn)量實現(xiàn)了10年連增。

四、氣候變化對冬小麥生育的影響

（一）氣溫偏高，越冬期不明顯，冬前積溫過剩，容易形成旺長

郾城區(qū)冬前積溫一般在650℃.d左右，但是由于近幾年秋季氣溫逐漸升高，而我們依然按照傳統(tǒng)的適播期進行播種，造成冬前積溫嚴重偏高。分析發(fā)現(xiàn)：20世紀80年代至90年代末，冬前積溫都在700℃.d以上，甚至超過800℃.d，冬前小麥旺長；2000年以后，隨著播期的推遲，冬前積溫又逐步趨于合理。

近年來，郾城區(qū)冬小麥已沒有明顯的越冬期，其生長高度在冬季還有微弱的上升。通常以每年第一次5日平均氣溫小于0℃的最后一天定為越冬開始期；或冬季氣溫常年在0℃之間擺動的地區(qū)，以高度變化而定。通過對郾城區(qū)歷年逐日平均氣溫進行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，80年代以前，12月下旬至2月的大部分時間里5日平均氣溫都在0℃以下或在0℃之間擺動；而90年代以后，氣溫已發(fā)生明顯變化，1月至2月中旬也只有在個別年份的個別時段內5日平均氣溫小于0℃，其他時段都在0℃以上；從生長高度來看，越冬期內，植株并沒停止生長，而是有微弱的上升。因此近幾年來，在郾城區(qū)越冬開始期已很難確定。根據(jù)作物觀測，20世紀80年代越冬日期平均在1月2日，20世紀90年代以后越冬日期平均在1月8日，越冬期明顯滯后，尤其是2002年、2007年竟然無越冬現(xiàn)象。

（二）冬前小麥分蘗增加，群體過大

由于冬前積溫偏多，造成冬前小麥分蘗增加，群體過大。將1981年以后冬小麥冬前平均分蘗數(shù)進行五年滑動平均，其變化趨勢基本和溫度變化保持一致。20世紀80年代，冬前小麥平均分蘗數(shù)沒有太大變化；20世紀90年代以后，小麥分蘗數(shù)基本呈0.3個/株的遞增趨勢穩(wěn)定上升，并且除個別冷冬及播種較晚的年份外，其余年份的分蘗數(shù)總體高于20世紀80年代。小麥有效穗數(shù)的多少主要決定于冬前分蘗數(shù)的多少，因此分蘗個數(shù)的增加一方面對增加小麥有效穗數(shù)十分有利，但另一方面也容易造成冬前群體過大，影響壯苗。據(jù)統(tǒng)計，20世紀90年代以后，越冬期平均密度和分蘗數(shù)一樣有明顯增大的趨勢，其平均值較20世紀80年代多14.8萬莖/667m2，其中1995—1996年度和1999—2000年度分別達154.6萬莖/667m2和103.0萬莖/667m2，創(chuàng)歷史記錄。這種分蘗增加，密度過大的趨勢對小麥安全越冬十分不利，一是容易造成小麥旺長；二是使小麥抗寒能力減弱，一旦遇到強冷空氣過境，小麥極易被凍死，造成小麥減產(chǎn)。

（三）造成小麥生長速度加快，發(fā)育期明顯提前

前期積溫的增多勢必造成后期小麥生育進程的加快。20世紀90年代以后從種到收的各個時期，除了拔節(jié)期—抽穗期和開花期—乳熟期由于受春季寒潮及低溫連陰雨天氣影響，生長期有所延長外，其他時期，尤其是拔節(jié)期以前，分蘗期延長，其他各發(fā)育期相對縮短，標志著小麥生育進程的加快以及小麥冬前生長期的延長。同時也說明了發(fā)育期的明顯提前，特別是2000年以后，有7年拔節(jié)期—開花期發(fā)育期提前7～15d的時間，為歷年罕見。這種發(fā)育期嚴重超前的現(xiàn)象擾亂了小麥正常的生長秩序，例如，小麥一般在年前完成幼穗分化，而冬溫偏高，小麥幼穗分化在冬前就已完成，甚至拔節(jié)，使小麥抗寒能力減弱；春溫偏高，使穗花分化提前，分化期縮短，易引起不育小穗增多，這些不利因素對小麥產(chǎn)量均可造成不同程度的影響。

（四）播種時墑情不足，影響出苗

由于冬小麥傳統(tǒng)播種期內降水量有所減少，因此如果按照傳統(tǒng)的播種觀念，勢必造成小麥播種時墑情不足，影響苗齊、苗全、苗勻、苗壯，對小麥的后期生長及產(chǎn)量的提高十分不利。

五、冬小麥適宜播種期的確定

通過以上分析，得出結論：由于近幾年河南中西部地區(qū)秋冬季氣溫升高，特別是氣候適宜播種期的逐漸推遲以及傳統(tǒng)播種期內降水量的逐漸減少，冬小麥的適宜播種期已不能參照傳統(tǒng)的播種期觀念來選擇，而應該向后推遲，適當晚播。根據(jù)當前適宜冬小麥播種的溫度、日期，并結合郾城區(qū)種植情況，建議半冬性小麥品種向后推遲近7d播種，而弱春性和春性小麥品種推遲至霜降依次播種，這樣才有利于冬小麥產(chǎn)量的進一步提高。同時也有利于延長秋作物的生長期以及秋作物的收獲和晾曬，從而進一步提高秋作物的產(chǎn)量。使麥田的休閑期延長，延長了復種作物的生長期，為提高氣候資源的利用率和單位面積的產(chǎn)量提供了保證。

但是針對某一年，降溫有早有晚，具體何時播種最為合適，我們還要對當年的適宜播種期作出一個具體的預報。目前長期預報預測冬小麥適播期大都是預報9月25日至11月初的降水過程、溫度趨勢等，但具體哪一天播種最合適，并沒有一個明確的預報結果。播種的早晚直接影響著小麥的產(chǎn)量，而溫度條件是決定小麥播種的主要因素，因此本文主要從適宜小麥播種的溫度條件入手，利用氣象觀測資料和作物觀測資料來預測最適宜冬小麥播種的具體日期。

六、冬小麥適宜播種期預測

（一）挑選因子，建立方程

由于適宜冬小麥播種的溫度、日期與前期的大氣溫度、降水以及大氣環(huán)流等氣象因 素都有不可分割的聯(lián)系，因此挑選因子時著重參考了前期的地面氣象觀測資料和國家氣候中心發(fā)布的大氣環(huán)流氣象資料，從中挑選出相關程度比較高的9個氣象因子，采用逐步回歸的基本原理，利用計算機技術，進行逐步引進和剔除，最后選出幾個方差貢獻最大的最佳因子建立方程，并通過信度為0.05的F檢驗。

對半冬性小麥品種適宜播種日期預報的最佳因子有：X1：8月份平均緯向環(huán)流指數(shù)（亞洲地區(qū)45～65。N，90～150。E）；X2：8月份平均經(jīng)向環(huán)流指數(shù)（亞洲地區(qū)45～65。N，60～150。E）；X3：8月份平均西太平洋副熱帶高壓面積指數(shù)（110～180。E，10。N以北）。

半冬性小麥品種適宜播種日期預報方程：Y=-25.86+26.62X1+ 31.29X2+0.28X3

復相關系數(shù)RG=0.65＞R0.05= 0.42，回歸效果顯著。

對春性小麥品種適宜播種日期預報的最佳因子有：X1：8月份平均緯向環(huán)流指數(shù)（亞洲地區(qū)45～65。N，90～150。E）；X2：6月上旬平均氣溫；X3：6月下旬平均氣溫；X4：8月中旬平均氣溫。

半冬性小麥品種適宜播種日期預報方程：Y=38.37+18.5X1-1.83X2+3.93X3-3.43X4

復相關系數(shù)RG=0.78＞R0.05= 0.47，回歸效果顯著。

（二）回報與試報

由于預報對象是以半冬性和春性小麥適宜播種的溫度指標的中值16℃和14℃為標準，因此依照半冬性小麥最適宜播種的溫度區(qū)間15～17℃和春性品種最適宜播種的溫度區(qū)間13～15℃，將預報值與歷年氣候適宜播期進行擬合。利用預報方程進行回代，其中半冬性小麥品種預報方程的擬合率為35/42=83%，春性小麥品種預報方程的擬合率為37/42=88%，對2011年、2012年進行試報，兩個方程的試報準確率均為100%。

七、小結

（一）通過對郾城區(qū)氣象資料進行統(tǒng)計分析，可知：郾城區(qū)50 年來氣候條件發(fā)生明顯變化，冬小麥生長季內溫度每10年一個轉折點，但整體趨勢是在升高，尤以20世紀90年代以后升高趨勢最為顯著。同時，冬小麥傳統(tǒng)播種期內的溫度逐漸升高；降水量有所減少。

（二）通過分析發(fā)現(xiàn)，郾城區(qū)有67%的年份播種偏早，對冬小麥的生育造成不利影響。

（三）結合本地的氣候特點，適當推遲播種期，有利于冬小麥產(chǎn)量的進一步提高。可以根據(jù)小麥品種屬性向后推遲近7d播種。

（四）運用逐步回歸分析建立了半冬性小麥和春性小麥的適宜播種期預報模型，回報與試報效果良好。該方法可以準確預報出冬小麥適宜播種的具體日期，避免播種時的盲目性。