黃土高原半干旱區氣候變化對蕎麥生產的影響*

賈瑞玲，趙小琴，劉軍秀，劉彥明，張 明，方彥杰，馬 寧**

黃土高原半干旱區氣候變化對蕎麥生產的影響*

賈瑞玲1，趙小琴1，劉軍秀1，劉彥明1，張 明1，方彥杰2，馬 寧1**

（1. 甘肅省定西市農業科學研究院，定西 743000；2.甘肅省農業科學院旱地農業研究所，蘭州 730070）

基于2009?2019年甘肅中部半干旱區的定位觀測試驗，根據氣象觀測資料，采用線性回歸分析、相關分析和通徑分析研究氣候變化對黃土高原蕎麥生育期及產量的影響。結果表明，黃土高原半干旱區苦蕎全生育期內氣溫極顯著降低，氣候變化傾向率為?0.81℃·10a?1（P<0.01），降水量極顯著增多，氣候變化傾向率為48.55mm·10a?1（P<0.01），日照時數極顯著增加，氣候變化傾向率為4.76h·10a?1（P<0.01）；甜蕎全生育期內氣溫極顯著降低，氣候變化傾向率為?0.82℃·10a?1（P<0.01），降水量極顯著增多，氣候變化傾向率為33.33mm·10a?1（P<0.01），日照時數極顯著減少，氣候變化傾向率為?28.98h·10a?1（P<0.01）；甜蕎、苦蕎全生育期分別以0.53d·a?1和0.84d·a?1的速率顯著縮短；甜蕎、苦蕎營養生長期隨氣溫及日照時數增加而縮短，隨降水量增多而延長，生殖生長期隨氣溫及日照時數增加而延長，隨降水量增多而縮短；研究期內苦蕎產量增加，產量與全生育期內氣溫和日照時數分別呈極顯著和顯著負相關，與降水量呈顯著正相關，氣溫是影響苦蕎產量形成的關鍵因子；研究期內甜蕎產量下降，產量與全生育期內氣溫、降水量及日照時數均呈顯著正相關，全生育期氣溫和日照時數是影響甜蕎產量形成的關鍵因子。

氣候變化；蕎麥；生育期；產量；黃土高原

IPCC第6次評估報告表明，氣候變化已對自然和人類系統造成廣泛而不利的影響[1]。根據中國氣象局2022年8月發布的《中國氣候變化藍皮書》，中國地表升溫速率高于同期全球平均水平，是全球氣候變化的敏感區[2]。近年來，為應對農業生產中氣象災害不斷加重的問題，國內研究氣候變化影響作物生長發育及產量形成的較多，主要集中在主產區氣候變化對水稻[3?4]、小麥[5?6]、玉米[7]、馬鈴薯[8]等主要農作物物候期、產量及氣候生產潛力方面。

蕎麥屬于蓼科（Polygonaceae）蕎麥屬（Miller）[9]，不僅富含蛋白質、淀粉、脂肪和膳食纖維等營養物質，而且富含維生素和鐵、鋅、銅、鈣、鎂等礦物質及硼、碘、硒等微量元素[10]，還富含其它禾本科作物沒有的蘆丁、槲皮素等黃酮類活性成分[11]，具有降血糖、抗菌抗氧化、抗炎鎮痛、抗腫瘤及保肝等醫用保健功效[12?13]，是一種獨具特色的藥食同源性農作物[14]。目前，已報道有21個種[6,15]，但分布最為廣泛的僅甜蕎（Moench）和苦蕎（Gaertn.）兩個栽培種[16?17]。中國是蕎麥生產大國，甜蕎常年種植面積70萬～80萬hm2，年產量約75萬t；苦蕎常年種植面積50萬hm2以上，年產量約30萬t[18?19]，種植面積與年產量均居世界第二位[20]。

目前，針對氣候變化對蕎麥生長和產量的影響，以及栽培制度變化等方面的研究已取得一定進展[21?23]。智銳等[24]通過研究內蒙古固陽縣蕎麥生育期內氣象因子與產量的關系，認為蕎麥產量受環境因素影響較大，影響產量的主要氣象因子依次是日照時數、溫度和降水量。彭國照等[25?26]通過研究影響四川涼山州各縣春播苦蕎產量的主要氣象因子與關鍵時段，認為不同區域氣象條件影響蕎麥產量形成的關鍵時期不同，并將GIS技術與氣候多因子權重相似性分析相結合，建立了涼山州春播苦蕎氣候適應性區劃。

甘肅省地處黃河上游青藏高原與蒙古高原、黃土高原交匯區[27]，耕地以山地、旱地為主，是中國蕎麥主產區之一[28]，常年播種面積4萬～7萬hm2，主要分布在定西、白銀、天水、平涼和慶陽等中東部地區。甘肅處于高寒氣候、干旱氣候及東亞季風氣候交界區[29]，光熱充沛，但無霜期短，特殊的自然地理條件和氣候特征致使當地水資源匱乏、干旱頻發[30]；然而降雨集中并且雨熱同期的氣候特點又非常適合蕎麥等雜糧作物生長[31]，雜糧在實現當地糧食安全及農民增收、農業增效等方面具有十分重要的作用。本研究利用黃土高原丘陵溝壑區甘肅省定西市11a的定點觀測試驗資料，研究蕎麥不同生育期內氣象因子變化及其對生育期和產量的影響，以期為蕎麥等雜糧作物育種及生產提供參考，為推動蕎麥產業化發展提供科學依據。

1 資料與方法

1.1 研究區概況

甘肅中部地區指烏鞘嶺以東、北秦嶺以北和六盤山以西的廣袤地區，主要包括白銀市、蘭州市、定西市各縣區以及臨夏州、天水市、平涼市的部分縣區，年降水量200～500mm，春末夏初干旱頻發，是甘肅省主要的半干旱區[32]。定西市安定區位于甘肅中部偏南(104°12'48"?105°01'06"E，35°17'54"? 36°02'40"N)，南北長82.9km，東西寬73.3km，總面積4225km2，境內溝壑縱橫、梁峁起伏，地勢由西南向東北傾斜，南高北低，屬于典型的隴中黃土高原丘陵溝壑區；年平均氣溫7.23℃，降水量377mm，降水量的時空分布不均，干燥度2.53，屬于北溫帶干旱、半干旱大陸季風氣候，耕地以山旱地為主，是代表性旱作雨養農業氣候生態區[33]。

1.2 數據來源

2009?2019 年實測日平均氣溫（℃）、降水量（mm）和日照時數來源于定西市氣象局。同時期蕎麥生育期和產量數據的測定按照《農業氣象觀測規范》[34]進行，供試作物品種和栽培管理與大田一致，苦蕎品種選用‘涼蕎1號’，甜蕎品種選用‘定甜蕎1號’，二者均為定西旱地主栽品種。試驗地設在定西市農業科學研究院育種基地，樣地面積10m2（2m×5m），3次重復。蕎麥全生育期（Whole growth period，WGP）指播種?成熟的整個田間生長階段，包括播種期、出苗期、分枝期、現蕾期、始花期、盛花期和成熟期，其中播種?現蕾階段為營養生長期（Vegetative growth period，VGP）、現蕾?成熟階段為生殖生長期（Reproductive growth period，RGP）。

2009?2019年黃土高原半干旱區苦蕎播種期最早在5月中旬，最晚在6月上旬，平均日期為5月24日；出苗期6月上旬，平均為6月4日；現蕾期7月上旬?7月中旬，平均為7月14日；成熟期9月上旬?中旬，平均為9月10日。甜蕎播種期6月中旬?下旬，平均為6月20日；出苗期6月下旬?7月上旬，平均為6月28日；現蕾期7月中旬?下旬，平均為7月22日；成熟期9月中旬?下旬，平均為9月12日。

1.3 計算方法

1.3.1 氣候因子變化趨勢

采用線性回歸法分析2009?2019年蕎麥生育期內氣溫、降水量和日照時數的變化趨勢，以線性回歸系數10倍值（即10a）作為氣候因子變化傾向率。

1.3.2 蕎麥生育期變化趨勢

采用Theil-Sen median傾向率法計算蕎麥生育期變化傾向率。Theil-Sen median法因對序列數據中的異常值具有較高容錯性而被認為是一種比普通最小二乘法更為穩健的趨勢計算方法[35]，其計算式為

式中，n=11，即分析時段2009?2019年的總年數，β表示生育期長度變化的傾向率（d·a?1），median指計算n（n?1）/ 2個數據組合的斜率序列的中位數，Pj和Pi分別表示第j年和第i年的全生育期或營養生長期、生殖生長期的長度（d）。β > 0表示生育期延長或推遲；反之，表示縮短或提前。

結合Mann-Kendall顯著性檢驗[36]進一步分析生育期變化趨勢的顯著性。Mann-Kendall 法為非參數檢驗，不需要樣本數值遵從正態分布，也不受異常值和缺失值影響，還不要求變化趨勢為線性，更適合分析順序變量，已廣泛用于判斷長時間序列數據變化的顯著性[4]，其計算方法為

1.3.3 生育期對氣候因子變化的敏感度

蕎麥生育期對相應時段平均氣溫、降水量及日照時數變化的敏感度計算式為[37]

y = ax1+ bx2+ cx3+ Cint+ ?（6）

式中，y表示第n年蕎麥的生育期長度（d），a表示該生育期對平均氣溫變化的敏感度（d·℃?1），x1表示第n年該生育期相應時段內的平均氣溫（℃）；b表示該生育期對降水量變化的敏感度（d·50mm?1），x2表示第n年相應時段內降水量的1/50；c表示該生育期對日照時數變化的敏感度（d·100h?1），x3表示第n年相應時段內日照時數的1/100；Cint為常數，表示截距；?表示誤差。通過普通最小二乘法擬合敏感度回歸方程，用R2和P值評價擬合效果。采用SPSS 25.0計算11a間甜蕎、苦蕎全生育期及營養、生殖生長期對相應時段平均氣溫、降水量和日照時數變化的敏感度。

1.4 數據處理

采用SPSS 25.0軟件進行單因素方差分析、單樣本T檢驗及線性回歸分析、相關性分析和通徑分析[38?39]，使用Excel 2013進行數據的分析計算與制圖。

2 結果與分析

2.1 蕎麥生育期內氣候因子變化趨勢

2.1.1 苦蕎生育期內

由圖1a可見，苦蕎全生育期內氣溫呈極顯著下降趨勢，氣候變化傾向率為?0.81℃·10a?1（P<0.01）。2009?2019年全生育期內氣溫最高的年份為2016年（18.12℃），最低的年份為2019年（15.63℃），年平均氣溫為17.11℃。同樣，苦蕎營養生長期和生殖生長期內氣溫均呈極顯著下降趨勢，變化傾向率分別為?1.09℃·10a?1（P<0.01）和?0.59℃·10a?1（P<0.01）。苦蕎全生育期內降水量呈極顯著增多趨勢（圖1b），氣候變化傾向率為48.55mm·10a?1（P<0.01）；11a間全生育期內降水最多的年份為2013年（411.73mm），最少的年份為2016年（190.45mm），年平均降水量為313.63mm。苦蕎營養生長期內降水量也呈極顯著增多趨勢，變化傾向率為94.10mm·10a?1（P<0.01），但生殖生長期內降水量呈極顯著減少趨勢，變化傾向率為?45.65mm·10a?1（P<0.01）。由此可見，全生育期內降水量表現為增多，是由于營養生長期增多的降水量高于生殖生長期減少的降水量。

苦蕎全生育期內日照時數呈極顯著增加趨勢（圖1c），氣候變化傾向率為4.76h·10a?1（P<0.01）；11a間全生育期內日照時數最多的年份為2017年（1202.36h），最少的年份為2019年（879.24h），年平均日照時數為1015.21h。苦蕎營養生長期內日照時數呈極顯著減少趨勢，變化傾向率為?4.76h·10a?1（P<0.01），而生殖生長期內日照時數呈極顯著增加趨勢，變化傾向率為9.53h·10a?1（P<0.01）。

圖1 2009?2019年苦蕎生育期內氣候因子變化趨勢

注：WGP表示全生育期，VGP表示營養生長期，RGP表示生殖生長期，LF表示線性擬合。下同。

Note: WGP is whole growth period, VGP is vegetative growth period, RGP is reproductive growth period, LF is linear fitting. The same as below.

2.1.2 甜蕎生育期內

由圖2a可見，甜蕎全生育期內氣溫呈極顯著下降趨勢，氣候變化傾向率為?0.82℃·10a?1（P<0.01）。11a間，全生育期氣溫最高的年份為2016年（19.33℃），最低的年份為2019年（16.54℃），年平均氣溫為17.92℃。同樣，甜蕎營養生長期和生殖生長期內氣溫均呈極顯著下降趨勢，二者變化傾向率分別為?1.19℃·10a?1（P<0.01）和?0.54℃·10a?1（P<0.01）。

甜蕎全生育期內降水量呈極顯著增多趨勢（圖2b），氣候變化傾向率為33.33mm·10a?1（P<0.01）；11a間全生育期內降水最多的年份為2012年（351.38mm），最少的年份為2016年（115.96mm），年平均降水量為265.95mm。甜蕎營養生長期內降水量也呈極顯著增多趨勢，變化傾向率為71.70mm·10a?1（P<0.01），但生殖生長期內降水量卻呈現極顯著減少趨勢，變化傾向率為?38.47mm·10a?1（P<0.01），可見甜蕎全生育期內降水量增多，但主要集中在營養生長期。

甜蕎全生育期內日照時數呈極顯著減少趨勢（圖2c），氣候變化傾向率為?28.98h·10a?1（P<0.01）；11a間，全生育期內日照時數最多的年份為2016年（949.90h），最少的年份為2014年（656.32h），年平均日照時數為786.31h。同樣，甜蕎營養生長期和生殖生長期內日照時數均呈顯著減少趨勢，二者變化傾向率分別為?27.01h·10a?1（P<0.01）和?1.97h·10a?1（P<0.01）。

圖2 2009?2019年甜蕎生育期內氣候因子變化趨勢

2.2 蕎麥生育期和產量的變化趨勢

2.2.1 生育期長度變化

相關性分析結果顯示，苦蕎全生育期與營養生長期的相關系數為?0.722（P<0.05），與生殖生長期的相關系數為0.971（P<0.01），甜蕎全生育期與營養生長期的相關系數為?0.471，與生殖生長期的相關系數為0.890（P<0.01），表明甜蕎、苦蕎全生育期長度的變化與營養生長期存在顯著或不顯著負相關關系，與生殖生長期存在極顯著正相關關系，即蕎麥全生育期長度的變化主要受生殖生長期長度變化的影響。

經過Theil-Sen median傾向率分析和Mann-Kendall顯著性檢驗，甜蕎、苦蕎生育期長度的變化趨勢見表1。由表可知，2009?2019年甜蕎、苦蕎全生育期和生殖生長期均表現出顯著縮短的趨勢，而營養生長期均表現出顯著延長的趨勢。苦蕎生殖生長期平均值為58.24d，約占全生育期長度平均值（109.32d）的1/2；甜蕎生殖生長期平均值為51.89d，約占全生育期長度平均值（83.58d）的2/3，這是由蕎麥的無限生長習性決定的，也從側面印證了相關性分析的結果。

2.2.2 產量變化

采用線性回歸法分析2009?2019年甘肅中部地區蕎麥面積單產的變化趨勢。由圖3可見，2009?2019年甘肅中部地區苦蕎單產表現出波動增加趨勢，平均值為204.42g·m?2，最高單產為249.52g·m?2（2019年），最低為153.49g·m?2（2015年），氣候變化傾向率為41.15g·m?2·10a?1；甜蕎單產表現出波動降低趨勢，平均值為88.98g·m?2，最高單產為113.27g·m?2（2017年），最低為62.22g·m?2（2016年），氣候變化傾向率為?22.41g·m?2·10a?1。

表1 2009?2019年蕎麥生育期長度變化趨勢的統計結果

注：*、**分別表示P＜0.05、P＜0.01。表3同。

Note：*is P＜0.05 and**is P＜0.01. The same as Table 3.

圖3 2009?2019年蕎麥產量的年際變化趨勢

2.3 氣候變化對蕎麥生長發育的影響

2.3.1 對生育期的影響

為量化描述不同氣象因子變化對蕎麥生育期長度變化的影響，通過構建敏感度線性回歸模型計算獲得2019?2019年甜蕎和苦蕎全生育期及營養、生殖生長期對相應時段內各氣象因子變化的敏感度（表2），構建的敏感度回歸方程的決定系數R2值均較大，達到0.462～0.737（P<0.05），表明方程的可靠性較高。

由表2可見，甜蕎、苦蕎營養生長期長度的變化對氣溫和日照時數變化的敏感度均為負，對降水量變化的敏感度均為正，說明二者的營養生長期均隨氣溫的增高、日照時數的增加而縮短，隨著降水量的增多而延長。具體數值表明，氣溫每升高1℃，甜蕎、苦蕎營養生長期分別縮短0.68d和1.36d；日照時數每增加100h，甜蕎、苦蕎營養生長期分別縮短0.82d和1.02d；降水量每增多50mm，甜蕎、苦蕎營養生長期分別延長0.03d和0.49d。在營養生長期，苦蕎對氣溫、降水量和日照時數變化的敏感度明顯高于甜蕎。

甜蕎、苦蕎生殖生長期長度的變化對氣溫和日照時數的敏感度均為正值，對降水量均為負值，說明二者生殖生長期均隨氣溫的增高、日照時數的增加而延長，隨降水量的增多而縮短。具體數值表明，氣溫每升高1℃，甜蕎、苦蕎營養生長期分別延長0.13d和0.34d；日照時數每增加100h，甜蕎、苦蕎生殖生長期分別延長0.43d和0.27d；降水量每增多50mm，甜蕎、苦蕎營養生長期分別縮短0.04d和0.11d。在生殖生長期，苦蕎對氣溫變化的敏感度高于甜蕎，而甜蕎對日照時數變化的敏感度高于苦蕎。

甜蕎、苦蕎全生育期長度變化對氣溫和日照時數的敏感度也均為正值、對降水量均為負值，說明二者全生育期均隨氣溫的增高、日照時數的增加而延長，隨降水量的增多而縮短，由此可見，各氣候因子變化對甜蕎、苦蕎全生育期的影響與生殖生長期一致。具體數值表明，氣溫每升高1℃，甜蕎、苦蕎全生育期分別延長0.66d和0.71d；日照時數每增加100h，甜蕎、苦蕎全生育期分別延長0.98d和0.52d；降水量每增多50mm，甜蕎、苦蕎全生育期分別縮短0.20d和0.23d。在全生育期，苦蕎對降水量和日照時數變化的敏感度高于甜蕎，而甜蕎對日照時數變化的敏感度高于苦蕎。

2.3.2 對產量的影響

由圖4a可見，苦蕎產量與全生育期內氣溫呈極顯著負相關（P<0.01）。苦蕎屬于喜溫涼作物，生育期內氣溫降低有利于其生長發育和產量增加，氣溫增高反而使其生長受阻、產量降低。

圖4b表明，苦蕎產量與全生育期內降水量呈顯著正相關（P<0.05），與營養生長期降水量呈正相關，而與生殖生長期降水量呈負相關（表3）。氣候的變化導致降水量分布不均，苦蕎全生育期內降水量增多主要是由于營養生長期降水量的顯著增多。甘肅中部半干旱區冬季降水量極少，入春后?4月下旬降水逐漸增多，但在5月下旬?6月上旬降水顯著減少[32]，此時正值苦蕎播種?出苗期，因此，苦蕎營養生長期內降水量增多有利于出苗整齊及幼苗生長發育。由于蕎麥是耐旱作物，生殖生長期降水減少對苦蕎生長發育及產量形成反而有利。

圖4c表明，苦蕎產量與全生育期內日照時數呈顯著負相關（P<0.05），這也與苦蕎喜溫涼的固有屬性有關。若生育期內氣溫、降水量等條件適宜，充足的光照更有利于提升苦蕎的光合作用，促進干物質積累和籽粒成熟，使產量增加。

將苦蕎產量與各生育期氣候因子進行通徑分析，以直接通徑系數表示各氣候因子變化對產量的直接作用。由表3可知，氣候因子變化對苦蕎產量的直接作用，以全生育期氣溫和生殖生長期氣溫最大，其次是營養生長期日照時數，以營養生長期降水量最小。因此，全生育期氣溫和生殖生長期氣溫是影響苦蕎產量形成的關鍵因子。甜蕎產量與全生育期內氣溫呈顯著正相關（P< 0.05），進一步采用二維散點圖進行分析（圖5a），得到一元二次擬合方程y = 26.877x2?928.04x+8205.3，設dy/dx = 0，對二次函數求導可知，當氣溫為18.02℃時，甜蕎產量最高，即甜蕎全生育期內平均氣溫的最適閾值為18.02℃。當生育期內氣溫＜18.02℃時，隨著氣溫的增高，甜蕎產量提高；當氣溫≥18.02℃時，隨著氣溫的增高，甜蕎減產。

表2 蕎麥生育期長度對氣候因子變化的敏感度

圖4 苦蕎全生育期氣溫、降水量和日照時數與產量的相關關系

Fig. 4 Correlation between temperature, precipitation, sunshine duration and tartary buckwheat yield in whole growth period

表3 蕎麥產量與生育期內氣候因子的相關系數及通徑系數

圖5b表明，甜蕎產量與全生育期內降水量呈顯著正相關（P<0.05），設dy/dx=0，對擬合的二次函數y = ?0.0011x2+0.5811x+20.096求導可知，當降水量為264.14mm時，甜蕎產量最高。當生育期內降水量＜264.14mm時，隨著降水量的增多，甜蕎產量提高；當降水量≥264.14mm時，隨著氣溫的增高，甜蕎減產。

圖5c表明，甜蕎產量與全生育期內日照時數也呈顯著正相關（P<0.05），同樣設dy/dx=0，對擬合的二次函數y=?0.0014x2+2.2813x?822.16求導可知，當日照時數為814.75h時，甜蕎產量最高。當生育期內日照時數＜814.75h時，隨著日照時數的增加，甜蕎產量提高；當日照時數≥814.75h時，隨著日照時數的增加，甜蕎減產。

由表3可知，氣候因子變化對甜蕎產量的直接作用，以全生育期氣溫和全生育期日照時數最大，其次為生殖生長期降水量，以營養生長期日照時數最小。因此，全生育期氣溫和日照時數、生殖生長期降水量是影響甜蕎產量形成的關鍵因子。

3 結論與討論

3.1 討論

氣候變化增加了農業生產的不穩定性，使作物產量的波動加劇[8]。2009?2019年甘肅中部黃土高原半干旱區苦蕎全生育期內氣溫以0.81℃·10a?1的速率顯著下降，降水量以48.55mm·10a?1的速率顯著增多，日照時數以4.76h·10a?1的速率顯著增加，甜蕎全生育期內氣溫以0.82℃·10a?1的速率顯著下降，降水量以33.33mm·10a?1的速率顯著增多，日照時數以28.98h·10a?1的速率顯著縮短，蕎麥生長季內冷濕化現象明顯，這與齊月等[8]對甘肅定西2005?2020年馬鈴薯生育期內氣候變化規律的研究結果一致。

蕎麥的生長發育和產量形成主要受到氣溫、日照時數及降水量等因素的影響。蕎麥全生育期長度呈縮短的變化趨勢雖然與水稻[4]、冬小麥[40]等相同，卻具體表現為營養生長期延長、生殖生長期縮短，這與李偉光等的研究結果[4]恰好相反。與水稻、冬小麥等作物不同，蕎麥為無限生長習性，苦蕎生殖生長期約占全生育期的1/2，甜蕎生殖生長期更長，約占全生育期的2/3，導致籽粒成熟度不一致，需在70%～80%籽粒呈現本品種固有色澤時收獲，熟性不一致是困擾蕎麥育種和生產的主要問題之一。因此，生殖生長期縮短對選育早熟品種、改變其無限生長習性及蕎麥生產發展而言都是有利的，尤其甜蕎生育期的縮短可為改變甘肅中部一年一熟的種植結構、研究半干旱區復種模式提供理論依據。

蕎麥營養生長期隨氣溫及日照時數增加而縮短，隨降水量增多而延長，生殖生長期隨氣溫及日照時數增加而延長，隨降水量增多而縮短，這與李偉光等的研究結果[4]不符。李偉光等發現，華南早、晚稻的營養和生殖生長期均隨氣溫升高而縮短，隨日照時數增加和降水量增多而延長。這種差異主要是由甘肅中部半干旱區與華南水稻主產區完全不同的氣候特點引起的，其次，與蕎麥較強的耐旱寒性密不可分。甘肅中部干旱、光富和降水分配不均，蕎麥營養生長期，尤其苦蕎營養生長期，正值當地干旱少雨季節，營養生長期內降水量的增多極有利于蕎麥生長，而生殖生長期降水量增多反而會使其生長受阻。

氣溫升高可降低農作物光合酶的活性，破壞葉綠體結構，并使氣孔關閉，進而影響光合作用；而且，在高溫條件下，農作物呼吸作用加強，消耗增多，凈光合的積累減少[41]，植株的生長發育受阻，對干物質的積累和產量造成較大影響。黃土高原半干旱區苦蕎生殖生長期內氣溫降低、降水量減少、日照時數增加，產量提高；甜蕎生殖生長期內氣溫降低、降水量減少、日照時數減少，產量下降，這一方面印證了蕎麥喜溫涼、怕酷暑的特性，另一方面與甜蕎、苦蕎花器結構和生理特性密切相關。蕎麥花為兩性花，苦蕎自花授粉、閉花受精，甜蕎自交不可育，異花授粉[18]，這是造成甜蕎、苦蕎生殖生長期長度變化對氣溫和日照時數敏感度不同的主要原因。在苦蕎生殖生長期，氣溫降低、降水量的減少和日照時數的增加有利于苦蕎進行光合作用以積累干物質，或者說，氣候條件的變化仍然在苦蕎生長發育的適宜范圍內。在甜蕎生殖生長期，除降水量減少外，氣溫的降低、日照時數減少都不利于甜蕎進行蟲媒傳粉和干物質積累，氣候條件的變化已經超出甜蕎生長發育和產量形成的適宜范圍，氣候變化對甜蕎生產不利，這與楊澤龍等[42]的研究結果較為一致。

作物的生長發育和產量形成不僅受到氣候因素的影響，還受到品種更替、土壤環境、病蟲草害及種植制度等因素的影響。此外，適宜的土壤耕作方式及施肥方式也會通過優化土壤理化特性，增加農作物對土壤中水分的有效消耗與吸收利用，從而間接影響作物生長發育，最終影響產量形成。因此，還需要對影響蕎麥生育期及產量的其他因素做進一步研究。

3.2 結論

（1）2009?2019年黃土高原半干旱區苦蕎全生育期內氣溫顯著下降（?0.81℃·10a?1），降水量顯著增多（48.55mm·10a?1），日照時數顯著增加（4.76h·10a?1）；甜蕎全生育期內氣溫顯著下降（?0.82℃·10a?1），降水量顯著增多（33.33mm·10a?1），日照時數顯著減少（?28.98h·10a?1），冷濕化現象明顯。

（2）甜蕎、苦蕎營養生長期分別以0.37d·a?1和0.42d·a?1的速率顯著延長，生殖生長期分別以0.91d·a?1和1.26d·a?1的速率顯著縮短，全生育期分別以0.53d·a?1和0.84d·a?1的速率顯著縮短。

（3）甜蕎、苦蕎營養生長期隨氣溫及日照時數增加而縮短，隨降水量增多而延長，生殖生長期隨氣溫及日照時數增加而延長，隨降水量增多而縮短。

（4）苦蕎產量與全生育期內氣溫和日照時數分別呈極顯著、顯著負相關，與降水量呈顯著正相關，氣溫是影響苦蕎產量形成的關鍵因子；甜蕎產量與全生育期內氣溫、降水量及日照時數均呈顯著正相關，全生育期氣溫和日照時數是影響甜蕎產量形成的關鍵因子，氣候變化對半干旱區甜蕎生產造成不利影響。

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Influence of Climate Change on the Buckwheat Growth Period and Yield in Semi-arid Region of the Loess Plateau

JIA Rui-ling1, ZHAO Xiao-qin1, LIU Jun-xiu1, LIU Yan-ming1, ZHANG Ming1, FANG Yan-jie2, MA Ning1

（1.Dingxi Academy of Agricultural Sciences, Dingxi, 743000, China; 2.Institute of Dryland Agriculture, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070）

This study investigated the influence of climate change on the buckwheat growth period and yield in semi-arid regions of the Loess Plateau based on observations buckwheat localization experiments and data of climate factors. The results showed that the temperatures decreased significantly, with a climatic tendency rate of ?0.81℃·10y?1(P<0.01), and the precipitation increased significantly, with a climatic tendency rate of 48.55mm·10y?1(P<0.01), while the sunshineduration increased significantly, with a climatic tendency rate of 4.76h·10y?1(P<0.01) in tartary buckwheat whole growth period during 2009?2019. The temperatures decreased significantly, with a climatic tendency rate of ?0.82℃·10y?1(P<0.01), and the precipitation increased significantly, with a climatic tendency rate of 33.33mm·10y?1(P<0.01), while the sunshine duration decreased significantly, with a climatic tendency rate of ?28.98h·10y?1(P<0.01) in common buckwheat whole growth period. The growth days of common and tartary buckwheat were shortened, with climatic tendency rate of 0.53d·y?1and 0.84d·y?1(P<0.01), respectively. The length of vegetative growth period of both common and tartary buckwheat decreased with increasing temperature and sunshine hours, and increased with increasing precipitation. The length of reproductive growth periods increased with the increase of temperature and sunshine hours, and decreased with the increase of precipitation. The tartary buckwheat yieldhas increased. Yield was highly significantly negatively correlated(P<0.01) with both temperature and sunshine hours of tartary buckwheat whole growth period. Yield was significantly positively correlated(P<0.01) with precipitation of tartary buckwheat whole growth period. Temperature was a key factor to affect tartary buckwheat yield. The common buckwheat yield has decreased. Yield was significantly positively correlated(P<0.05) with temperature, precipitation and sunshine hours of common buckwheat whole growth period. Temperature and sunshine hours during the whole growth period were key factors affecting common buckwheat yield.

Climate change; Buckwheat; Growth period; Yield; Loess Plateau

10.3969/j.issn.1000-6362.2023.09.003

賈瑞玲,趙小琴,劉軍秀,等.黃土高原半干旱區氣候變化對蕎麥生產的影響[J].中國農業氣象,2023,44(9):782-794

2023?02?25

國家現代農業產業技術體系（CARS?07?G?12）；甘肅省重點研發計劃（22YF7NA035）；定西市重點技術攻關專項（DX2022AZ01；DX2022BZ35）

馬寧，研究員，主要從事作物遺傳育種研究，E-mail：dxmaning@163.com

賈瑞玲，E-mail：jrl101309@163.com