氣候變化對三河地區冬小麥生產適應性研究

劉曉英，郝國松

(1.三河市氣象局，河北三河 065200；2.大廠回族自治縣氣象局，河北廊坊 065300)

農業是人類社會賴以生存的基本生活資料的來源，直接關系到人類社會的生存和發展。農業生產遵循農作物生長發育規律，通過改變其種植量、種植結構、種植地域以及種植時間來適應氣候變化。我國的一些學者對近幾十年氣候變化對農作物的影響進行了大量研究，雖然關于氣候變化對冬小麥的影響研究較多[1-7]，但對涉及三河、廊坊地區的冬小麥受氣候影響的研究鮮見報道。該研究以三河地區為例，探討氣候變化對三河地區冬小麥生產適應性的研究，對推動三河市三農服務中“農業氣象服務體系”建設具有重要的意義，為進一步開展農業氣象服務、支撐農業適應氣候變化的決策服務提供科學依據。

1 資料與方法

1.1 研究區域概況三河市位于河北省廊坊市北部，地處燕山山前平原地區，地勢北高南低，屬暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明，多年平均氣溫為11.8 ℃，年降水量580 mm，年日照時數2 507 h，每年4—6月日照時數最多。三河地區光熱資源充足，適宜冬小麥的種植。

1.2 資料來源資料來源于河北省氣象信息共享平臺，所用資料包括1980—2019年冬小麥發育期內日平均氣溫、降水量、日照時數等氣象資料和1980—2019年冬小麥各發育期的觀測資料。冬小麥產量資料來自廊坊經濟統計年鑒[8]和三河市農業農村局。根據冬小麥生長發育特征，把發育期分為播種—越冬開始、越冬開始—返青、返青—抽穗、抽穗—成熟共4個時段，由于冬小麥是跨年度越冬作物，故將冬小麥收獲年度作為冬小麥生育年度，即上一年秋天播種開始到當年收獲截止時間。

1.3 研究方法采用一元線性回歸方法，統計分析三河市1980—2019年冬小麥發育期內積溫、降水量、日照時數等氣候因子以及冬小麥發育期的變化特征，分析各氣候因子對冬小麥各發育期以及整個發育期的影響[9-10]。

2 結果與分析

2.1 冬小麥各發育期氣候變化特征分析

2.1.1播種—越冬開始期。從圖1可以看出，1980—2019年冬小麥播種—越冬開始期積溫年變化趨勢不大；降水量年變化趨勢呈上升趨勢，年際間降水量變化較大，最大降水量為115.1 mm，出現在2004年，最小降水量為2.2 mm，出現在2006年；日照時數年變化呈下降趨勢。

圖1 1980—2019年冬小麥播種—越冬開始期積溫、降水量、日照時數年變化曲線Fig.1 Annual variation curve of accumulated temperature，precipitation and sunshine duration from sowing to beginning of overwintering of winter wheat from 1980 to 2019

2.1.2越冬開始—返青期。從圖2可以看出，1980—2019年冬小麥越冬開始—返青期積溫年變化呈上升趨勢，年際間變化較大，積溫最高年份為2017年，為-72.9 ℃·d，積溫最低年份為1985年，為-432.7 ℃·d；降水量年變化趨勢平穩，但年際間變化很大，平均降水量為11.1 mm，最大降水量為37.4 mm，出現在2007年，最小降水量僅為0.2 mm，出現在1996、2018年；日照時數年變化呈下降趨勢，平均日照時數為594.7 h，最大值出現在1996年，為700.8 h，最小值出現在2003年，為445.0 h。

圖2 1980—2019年冬小麥越冬開始—返青期積溫、降水量、日照時數年變化曲線Fig.2 Annual variation curve of accumulated temperature，precipitation and sunshine duration from beginning of overwintering to turning green period of winter wheat from 1980 to 2019

2.1.3返青—抽穗期。從圖3可以看出，1980—2019年冬小麥返青—抽穗期積溫年變化呈較明顯上升趨勢，年際間波動明顯，最高值出現在2014年，為854.2 ℃·d，最低值出現在1980年，為540.5 ℃·d；降水量年變化趨勢平穩，年際間波動較大，最大值為106.2 mm，出現在1990年，最小值僅有4.8 mm，出現在1995年；日照時數年變化呈下降趨勢，但整體下降不明顯，最小年份是381.2 h，出現在2003年，最大年份是583.6 h，出現在1989年。

圖3 1980—2019年冬小麥返青—抽穗期積溫、降水量、日照時數年變化曲線Fig.3 Annual variation curve of accumulated temperature，precipitation and sunshine duration from turns green to heading stage of winter wheat from 1980 to 2019

2.1.4抽穗—成熟期。從圖4可以看出，1980—2019年冬小麥抽穗—成熟期積溫年變化呈上升趨勢，最大值出現在2001年，積溫是920.7 ℃·d，最小值出現在1985年，積溫是749.9 ℃·d，年際間波動較小；降水量年變化趨勢比較平穩，但年際間波動較大，最大降水量出現在1982年，為122.2 mm，最小降水量出現在1996年，僅有1.1 mm；日照時數年變化呈下降趨勢，最大值出現在2017年，為411.3 h，最小值出現在2006年，為241.8 h。

圖4 1980—2019年冬小麥抽穗—成熟期積溫、降水量、日照時數年變化曲線Fig.4 Annual variation curve of accumulated temperature，precipitation and sunshine duration from heading to maturity of winter wheat from 1980 to 2019

2.2 冬小麥全發育期氣候變化特征分析從圖5可以看出，從整體上看，近40年來三河市冬小麥生育期內氣候變化呈暖濕趨勢，表現出氣溫升高、降水增多、日照減少。1980—2019年冬小麥年積溫呈上升趨勢，氣候變暖趨勢明顯；降水量年變化呈上升趨勢，且年際間變化較大，最大降水量出現在2018年，為264.1 mm，最小降水量出現在1996年，僅有25.0 mm，降水量明顯偏多和明顯偏少都不利于冬小麥的生長發育，但由于灌溉及時，1996年冬小麥產量減產并不明顯；2018年雖然降水量最多，但由于整個越冬期都無降水，春季4月份的降水反而緩解了旱情，利于冬小麥的生長，6月13日的暴雨接近冬小麥收獲期(6月15日收獲)，隨后幾天又是晴天，所以并沒影響當年冬小麥產量。

圖5 1980—2019年冬小麥全發育期積溫、降水量、日照時數年變化曲線Fig.5 Annual variation curve of accumulated temperature，precipitation and sunshine duration during the full development period of winter wheat from 1980 to 2019

3 結論與討論

三河地區冬小麥各個發育期積溫年變化均呈上升趨勢，播種—越冬開始期積溫年變化趨勢不太明顯；降水量年變化在播種—越冬開始期、越冬開始—返青期這2個發育期呈上升趨勢，返青—抽穗期、抽穗—成熟期年變化均呈下降趨勢，但總體趨勢都不太明顯，全發育期降水量年變化呈微弱上升趨勢；日照時數年變化各發育期均呈下降趨勢。

三河地區冬小麥播種時間一般在9月下旬至10月上旬，收獲季節一般在6月中旬，氣溫和降水量是影響冬小麥生長發育的主要氣候因子，但由于冬小麥的整個發育期并不是全年降水量最多的集中時段，所以降水多的年份并沒造成冬小麥減產，而降水少的年份由于人為的田間管理，及時進行灌溉，對冬小麥的產量影響也較小，因為冬小麥是大田作物，氣溫是限制冬小麥生長發育的主要氣候因子，尤其是冬小麥越冬開始—返青期，該發育期冬季嚴寒或氣溫降幅過大，使冬小麥易發生凍害，從而造成部分麥苗受凍致死[11-12]。

該研究考慮了影響冬小麥生長發育的主要氣候因子，未考慮大風、冰雹等突發性災害天氣對冬小麥造成的影響，也未考慮隨著氣候的變化冬小麥品種的改良、種植結構的影響以及田間管理技術的改進，在今后的研究中將進一步完善。