河間地區氣候變化對冬小麥生育期及產量的影響

吳劍 張洪澤

摘 要：根據河間地區多年氣象數據和冬小麥生育期和產量數據，利用線性回歸、線性調和滑動平均、多項式回歸等方法分析了1995-2018年河間地區氣候變化對小麥生育期及產量的影響。結果表明：河間地區春季氣溫平均每年升高0.049℃;小麥總生育期及各生育期間隔有明顯的縮短;氣候產量與氣溫和降水變化顯著相關，當氣溫距平在-0.75℃-0.94℃時冬小麥氣候為正值，氣溫過低或過高均會引起小麥的減產，降水與氣候產量呈正相關，當降水距平高于-36mm時有利于冬小麥產量的增加。

關鍵詞：冬小麥;氣候變化;生育期;氣候產量

近年來全球氣溫升高已變為不爭的事實，自1960年來中國氣溫上升了0.4～0.5℃，預計在2050年全國平均氣溫將上升2.2℃。冬小麥是河間地區主要糧食作物之一，其生育期及產量受氣候變化的影響。因此為了研究河間地區氣候變化對冬小麥生育期及產量的影響，選取了1995-2018年該地區氣象數據（氣溫，降水及日照時數）及冬小麥生育期和產量數據，分析了氣候變化對冬小麥生育期的影響，同時通過計算氣候產量定量地分析了氣溫變化及降水變化分別與氣候產量的關系，為河間地區合理小麥栽培與管理提供依據。

一、材料與方法

以河間地區在1995-2018年日均氣溫和降水為氣象資料，由于小麥生長期主要在每年3～5月份，因此本文會主要分析每年此時間段的氣象資料。1995-2018年河間地區冬小麥生育期及產量數據來源于河間市氣象局農業試驗站。

二、結果與分析

（一）氣候變化分析

計算河間地區1995-2018年春季（3～5月）的平均氣溫、春季總降水量，該地區春季年平均氣溫是14.5℃，變化范圍在12～16℃之間，通過最小二乘法得出的線性擬合方程為：

y=0.049x+13.93（1）

可以看出該地區春季以逐年0.049℃速率增溫;該地區年春季降水平均為69.72mm，且變化幅度較大（25～145mm），降水距平在-44.5～75.17mm之間。

（二）氣候變化對冬小麥發育期的影響

將1995-2004的10年作為t1時間段，其余年份即2005-2018年作為t2時間段，計算這兩個時間段中平均的生育期間隔結果見表1。

由表1可以看出冬小麥年平均發育期間隔在t2時間段明顯短于t1時間段，相比于t1在返青-起身生育期間隔t2縮短最多（5d）。冬小麥總生育期也有較為明顯的縮短但冬小麥在t1t2階段生育期內年平均活動積溫大致相等（t1為2126℃，t2為2145℃）。這表明河間地區冬小麥生育縮短主要的原因是逐年氣溫的上升。

（三）氣候變化對冬小麥產量的影響

冬小麥產量主要受到社會和氣候這兩個因素影響，研究氣溫變化對冬小麥產量的影響需要分離社會因素對其產量的影響，本文中采用5年線性調和滑動平均的方法來分離，由計算所得的氣候產量可知，河間地區在1995-2018各年間氣候產量在2009年之前大多為正值，即2009年之前河間地區的氣候條件較為適合冬小麥的生長，同時由線性擬合的結果（y=-1.52x+3072.6）來看，河間地區氣候產量呈逐年下降的趨勢，這也表明了河間地區的氣候條件越來越不利于冬小麥的生長。

將逐年的春季氣溫距平和春季總降水分別和氣候產量進行對比可以得出春季氣溫距平在-0.5～1℃之間變化時氣候產量多為正值，春季氣溫的距平太高或太低都會對冬小麥的產量造成不利的影響。而春季降水量距平與氣候產量呈正相關關系，降水量較多的年份其氣候產量的值多為正值。

為了進一步能定量地反映出河間地區冬小麥氣候產量與春季氣溫的關系，將氣候產量與春季氣溫距平進行多項式擬合，建立了定量方程：

y=-25.8x^3-87x^2+35.5x+64.4（2）

擬合的R2為0.57通過了α=0.05的顯著性檢驗。由方程可以氣溫距平0.18℃時氣候產量最大，當氣溫距平小于-0.75℃或大于0.94℃時氣候產量會變成負值。由此可見氣溫距平在一定的范圍內冬小麥的氣候產量才為正值。

將春季降水距平與冬小麥氣候產量進行多項式擬合分析，建立如下方程：

y=0.0002x^3-0.009x^2+0.12x+24.7（3）

由擬合方程得出，春季降水距平與氣候產量呈正相關，當降水距平變化范圍較小時對氣候產量的影響較小，較高的降水距平有利于氣候產量形成與增長。

三、結論與討論

通過對河間地區1995-2018年氣象資料的分析得出河間地區春季的平均氣溫為14.5℃且在逐年上升（每年上升0.049℃），春季降水量平均為69.72mm，春季平均日照總時數為758.7h，春季降水與日照時數隨年份變化較為平緩;該地冬小麥生育期也有顯著的縮短;冬小麥氣候產量受氣溫及降水量變化的影響，當氣溫距平在-0.75℃～0.94℃時冬小麥氣候為正值，有利于冬小麥產量的增加，但氣溫距平過低或過高時冬小麥的氣候產量為負值，春季降水量距平與氣候產量呈正相關，當降水距平小于-36mm時氣候產量為負值，當高于64mm時氣候產量會大幅度增加。

一般來說氣溫升高導致冬小麥各生育期提前及生育期間隔縮短，三葉-越冬時間縮短不利于形成冬前壯苗，分蘗數減少，暖冬促使越冬時間縮短，導致一些冬性品質的春化作用對低溫的要求不能滿足，同時冬小麥播種時溫度較高會出現旺長現象，麥苗旺長在越冬和早春期間難以抵御嚴寒容易發生凍害，發生旺長的冬小麥由于消耗大量的養分會直接影響穗的形成，并且旺長的冬小麥群體透光通風差，更加容易受干旱和病蟲害的影響，

為了避免冬小麥減產，學者們建議可以適當推遲冬小麥的播種日期以避免旺長現象培育冬前壯苗，同時可以增加冬小麥的播種量來彌補晚播造成的分蘗數減少的不足，播種量增加導致根系深扎有利于土壤的節水和省肥。降水量與冬小麥的產量呈正相關，降水量的高低直接影響到冬小麥的產量，河間地區在春季降水量隨年的變化差異較大，但總趨勢變化較為平緩，因此必要時可以在降水量偏少的年份采取灌溉等措施以提高冬小麥產量。

參考文獻：

[1]IPCC.ClimateChange2013–ThePhysicalScienceBasis[M].Cambridge：CambridgeUniversityPress，2014.

[2]丁一匯，任國玉，石廣玉，等.氣候變化國家評估報告（Ⅰ）：中國氣候變化的歷史和未來趨勢[J].氣候變化研究進展，2007，3（z1）：1-5.