晉北黃土高原區大白谷種植氣候生態適應性分析

李效珍 李臘平 李子龍 張勛 李小強

(山西省大同市氣象局，山西 大同 037010)

引言

谷子是晉北地區農民主要經濟收入來源，在旱作農業中占有重要的地位，同時晉北是山西省乃至全國谷子的優質產區，長期以來小雜糧僅作為填閑作物，得不到農民的重視。谷子具有抗旱耐瘠，水分利用效率高，適應性廣的特點[1-5]，近年來作物品種更新和農業生產技術的不斷提高，氣象要素與谷子生長及產量的關系發生了變化，由于大白谷色澤金黃、口感好，市場價格為20元·kg-1左右，市場價比玉米高近2倍，價格優勢和市場競爭力使大白谷再次引起農民重視，在農業種植結構中占有了應有地位。大白谷屬于晚熟品種，目前大同地區廣靈縣大白谷種植較多，其余地區種植較少，本文根據2018—2019年大同市氣象局農試站谷子試驗種植情況、廣靈縣農民大白谷種植情況進行對比分析，考察大白谷在晉北地區種植的氣候適應性。

1 資料及分析方法

本文所用谷子生育期參考資料為大同市云州區歷年谷子觀測資料，資料時間為1996—2019年,對比用谷子資料為大同市氣象局觀測站2018—2019年試驗種植資料與廣靈縣宜興鄉農民大田種植的谷子資料，對應的氣象資料來源于大同觀測站、廣靈縣氣象局資料。用Excel等軟件工具進行資料統計分析。

2 結果與分析

2.1 谷子播期—出苗對氣象條件的要求

春季日平均氣溫穩定通過10℃的日期為谷子的適宜播期，谷子發育的最低溫度為5℃，5～10cm地溫12～15℃，在土壤水分適宜的情況下，播種后約15d左右出苗。

2.2 谷子全生育對氣象條件的要求

谷子性喜溫，全生育期平均氣溫在20℃左右，≥10℃積溫早熟品種為1800～2400℃，中熟2500～2600℃，晚熟>2800℃[6]。需水規律為早期宜旱、中期宜濕、后期怕澇，全生育期平均降水量320mm左右，平均播種日期在5月上旬—5月中旬，9月中旬—9月下旬成熟。

2.3 大白谷種植試驗對比分析

2.3.1 試驗種植點、谷子農氣站基本信息簡介

大同市觀測站位于大同市開發區(E113.25°，N40.05°)，海拔1052.6m，≥10℃積溫3027.4℃，生長季(5—9月)平均降水量314.5mm。廣靈縣測站位于大同東南部(E114.16°，N39.45°)，海拔977.8m，≥10℃積溫3030.9℃，生長季(5—9月)平均降水量324.5mm。云州區測站位于大同中部(E113.35°，N40.02°)，海拔1035.7m，≥10℃積溫3030.1℃，生長季(5—9月)平均降水量321.9mm。

2.3.2 試驗點與大田種植點氣象要素對比分析

從表1可以看出，2018年試驗點與大田種植點氣象要素對比分析，市區觀測站由于播種日期較早，因此全生育期積溫高、總降水量均大于廣靈縣種植點，其中，觀測站積溫較廣靈縣大田測點高99℃，降水多50.8mm，平均氣溫高0.1℃，生育期長4d，而觀測站谷子成熟度為20%，廣靈縣成熟度為80%。

從生育期積溫看，兩地的積溫均達到中熟谷子積溫要求，觀測站總降水量超過歷年平均降水量值，廣靈縣總降水量接近平均降水量值，平均氣溫在20℃以上，達到谷子生育期平均氣溫20℃的標準。

進一步分析2018年各生育期氣溫(圖1)、降水(圖略)后發現，從播種至抽穗(7月25日)，廣靈縣平均氣溫高于觀測站，降水少于觀測站，抽穗前觀測站與廣靈縣的降水量分別為234.2mm、150.1mm。抽穗前觀測站的氣候特點為氣溫低、降水多，廣靈縣氣候特點為氣溫高、降水少，而抽穗后觀測站氣候特點是氣溫高、降水少，廣靈縣氣候特點則是氣溫低、降水多。因此，2018年觀測站成熟度較廣靈縣差的原因可能是拔節至抽穗期溫度低影響莖葉生長，抽穗后需要充足的水分，特別是乳熟期需水更多；而觀測站降水偏少，嚴重影響谷子抽穗及灌漿生長，導致嚴重減產，空比率高、產量低。

圖1 2018年觀測站、廣靈縣播種—收獲期各旬平均氣溫變化圖

從表1可以看出，2019年觀測站點生育期總的氣候特點為，積溫高、降水偏多、平均氣溫偏低，生育期長；廣靈縣大田種植點氣候特點相對于觀測站而言，氣候特點是積溫略低、降水略少、平均氣溫較高，生育期較短。2019年觀測站點大白谷較2018年產量高，但成熟度為60%，而廣靈縣成熟度100%，產量達到正常年份水平。

進一步分析2019年抽穗期前后氣溫(圖2)、降水(圖略)后發現，抽穗前觀測站、廣靈縣平均氣溫分別為19.0℃、21.0℃，降水分別為235.8mm、146.3mm，而抽穗后觀測站、廣靈縣平均氣溫分別為17.9℃、18.7℃，降水分別為129.8mm、163.3mm；觀測站抽穗前總的氣候特點為氣溫低、降水多，廣靈縣氣候特點為氣溫高、降水少。抽穗后觀測站氣候特點為氣溫低、降水少，廣靈縣氣候特點為氣溫高、降水多。

圖2 2019年觀測站、廣靈縣播種—收獲期各旬平均氣溫變化圖

經實地調查，2018年廣靈縣大田種植的大白谷較往年減產20%左右，而觀測站試驗點減產80%以上。2018年、2019年觀測站試驗點共同氣候特點，播種—抽穗前降水偏多、氣溫偏低，抽穗后降水偏少。

3 結論與討論

大白谷在晉北黃土高原種植適宜性依次為，南部最適宜、北中部適宜、西部左云不太適宜，尤其適宜晚霜凍偏晚年份種植，同時水澆地較旱地適宜種植，因為在春季土壤墑情差的時候水澆地可以適時下種，不受春播期降水的影響。且晉北地區春季素有十年九旱之說，春播期第1場好雨的遲早，也是決定旱地適時播種的關鍵因素之一。從2a對比觀測資料看，影響谷子生育期的氣象因子很多，播種至抽穗前，熱量因子影響較大，而抽穗后水分因子較熱量因子影響大。