河套灌區復種制度推廣的氣候可行性分析

王敏

(內蒙古巴彥淖爾市氣象局 內蒙古 巴彥淖爾 015000)

河套灌區光熱資源充足，雖降水較少但可通過灌溉滿足作物對水分的需求。如何有效利用光、熱、水及土地等資源，尤其是不斷增加的熱量資源，使河套地區的農產品在保證品質的同時增加產量，是值得研究的課題。為進一步推動小麥產業發展，提高小麥種植效益，河套地區積極開展麥后復種技術研究與示范推廣工作[1-4]。目前，麥后復種飼草作物和葵前填閑種植飼草作物作為重點推廣的種植模式。

在氣候變暖的背景下，河套農業部門已經開始探索新的種植模式，并取得了試驗成功，但由于部門的局限性，依然需要解決一些技術難題，如“從氣候的角度來看，新的模式是否有長期推廣的保證率”。這就需要從氣象角度摸清農業氣候資源的變化規律，從種植角度摸清作物的生長發育規律，更需要將兩者結合分析。通過田間試驗、氣候資源分析，可以解決以下問題：第一，須結合定量分析方法，明確河套灌區農業氣候資源變化的規律到底如何；第二，現有的主要種植模式的氣候資源利用率如何，有多少熱量資源未被充分利用；第三，新的復種模式的氣候資源利用率和保證率如何；第四，已經開展的復種模式在“點”上取得了成功，但在“面”上推廣的氣候可行性有多大。為此，在分析60年（1961—2020 年）來河套灌區無霜期和≥0 ℃積溫變化的基礎上，計算目前河套灌區主要的單種模式下的氣候資源利用率，并結合田間試驗得到2 種復種模式的氣候資源利用率與保證率，綜合判斷2 種復種模式在河套灌區不同地區推廣的氣候可行性。

1 試驗材料與方法

每個復種模式設置3個重復，每個重復333 m2，隨機分布。

1.1 “春小麥+飼草大麥”模式

春小麥選擇寧春4號，飼草選擇蒙啤麥3號。春小麥于2020年7月13日收割后，及時旋耕、整地，選用蒙啤麥3號大麥，于7月20日播種。小區面積333 m2，保護行1 m，播種量設225 kg/hm2、300 kg/hm2、337.5 kg/hm2，共3個處理，3次重復，共9個小區。采用分層播種機播種，行距為12.5 cm，施入種肥磷酸二氫銨150 kg/hm2、尿素200 kg/hm2，播后耙勻，然后磙地鎮壓，大麥于三葉期和拔節期人工除草2次。

1.2 “飼草大麥+向日葵”模式

飼草選擇蒙啤麥3 號，向日葵選擇食用向日葵SH363。飼草大麥于3月14日用9行分層播種機播種，行距12 cm，施入磷酸二銨225 kg/hm2、尿素75 kg/hm2，4月28日結合頭水追肥尿素150 kg/hm2，三葉期澆頭水并追尿素150～225 kg/hm2，分別于5月上旬、5月下旬澆水，在頭水后二水前噴2,4-D-丁酯除草。6 月14 日刈割收獲。6月20日移栽向日葵苗，品種為SH363，苗齡為11 d，采用大小行種植，大行為80 cm，小行為40 cm，株距62 cm，密度為27 000株/hm2。

2 試驗結果

2.1 麥后復種飼草大麥

2.1.1 復種飼草大麥發育

發育期觀測資料列于表1。大麥至9月13日才開花，自9月9日以后，日平均氣溫低于17.5 ℃，不能進行正常灌漿，因此未達到乳熟期標準，此時全株營養價值達到最大[5]。為了適時騰地秋耕以及調制青貯飼料，3種不同處理均于霜前（9月30日）收割。

表1 復種飼草大麥生育期觀測與主要氣象要素

2.1.2 不同播量復種飼草大麥栽培密度與產草量比較

不同播量復種飼草大麥栽培密度與產草量比較如表2所示。從干草產量分析，以播種300 kg/hm2產量最高，比225 kg/hm2增產的干草數量為1 162.8 kg/hm2，干草按1.5元/kg計算，價值2 325.6元，減去多播種的75 kg種子價值195元，凈增1 549.2元。所以復種飼草大麥，播種量可采用300 kg/hm2處理[3]。

表2 復種飼草大麥栽培密度與產草量比較

2.2 飼草大麥+向日葵

復種向日葵發育期與產量如表3所示。

表3 復種育苗食用向日葵生育期與產量

田間試驗2020年6月8日育苗，6月20日移苗，收獲時間為2020年9月22日，全生育期106 d。

3 所用資料和技術方法

3.1 氣象資料

氣象數據：河套灌區使用了臨河、磴口、杭錦后旗、五原、烏拉特前旗5個站點1961—2020年數據，數據來源于內蒙古氣象局信息中心。

田間試驗數據，包括發育期觀測、干物重、株高、密度、產量、土壤水分、灌水量以及灌水時間等。

3.2 技術方法

采用農業氣候資源統計方法，軟件采用Excel 2010。

4 河套灌區光熱資源變化特征分析

4.1 河套灌區熱量資源變化特征

1961—2020 年，內蒙古河套地區大于0 ℃積溫總體都呈增加趨勢[6]，以111.1（℃·d）/10a的速度增長（如圖1所示），其年積溫平均為3 744.0 ℃，變化范圍為3 307.5～4 175.3 ℃。積溫最小值出現在1976年，最大值出現在2006年。

圖1 1961—2020年內蒙古河套地區大于0 ℃活動積溫

4.2 無霜期變化趨勢

由圖2可知，河套地區無霜期呈延長趨勢，延長速度為6.1（℃·d）/10a，最后10年延長速度緩慢，仍高于20世紀90年代。

圖2 1961—2020年不同年代內蒙古河套地區無霜期凍趨勢

4.3 河套灌區不同種植模式的光溫資源利用率

由于河套灌區年平均降水僅為162.8 mm，農業生產用水絕大部分均來自黃河水灌溉。本項目假設河套灌區農業生產用水由黃河水灌溉予以滿足，故只考慮本地區的光合生成潛力和光熱生產潛力，計算光溫資源利用率。

目前，河套灌區單種春小麥、向日葵的氣候資源利用率，根據近5年的產量數據、氣象數據計算得到目前河套灌區單種春小麥、向日葵的光溫資源利用率，根據復種試驗計算得到復種模式的光溫資源利用率（如表4 所示），發現“飼草大麥+飼草大麥”復種模式光溫資源利用率最高，達到42.4%，其次是“飼草大麥+向日葵”復種模式，為37.7%，整體來說，復種模式下的光溫資源利用率比單種的高14.3%。

表4 內蒙古河套地區不同種植制度的光溫資源利用率

4.4 兩種復種模式的氣候資源保證率

4.4.1 小麥復種飼草大麥氣候資源保證率

河套地區小麥復種飼草大麥，以小麥收獲后整出土地日期7 月20 日，到初霜凍日（日最低氣溫≤0 ℃），計算積溫。采用分組法技術積溫的保證率，繪制了近30年的保證率曲線圖，后茬作物保證率南北差異較大，北部高于1 650 ℃·d的年份只有5年，占總年份的16.7%；南部有18年占總年份的60%。北部高于1 450 ℃·d的年份只有22年，占總年份的73.3%；南部有28 年，占總年份的93.3%。牧草生長與積溫呈顯著正相關，因此南部的牧草生長好于北部。

4.4.2 飼草大麥復種食用向日葵氣候資源保證率

河套地區飼草大麥復種食用向日葵，以大麥抽穗10天刈割并整出土地日期6月15日，到中等初霜凍日（日最低氣溫小于等于0 ℃），通過計算積溫，繪制保證率曲線圖，得出結論：后茬作物保證率南北差異較大，北部高于2 550 ℃的年份只有2 年，占總年份的6.7%；南部有14年占總年份的53%。北部高于2 350 ℃的年份只有15 年，占總年份的50%；南部有25 年占總年份的83.3%。南北積溫均能保證食用向日葵生長，南部向日葵生長速度比北部快。

5 兩種復種模式在河套灌區不同地區推廣的氣候可行性

5.1 巴彥淖爾市農業種植制度分析

小麥是喜涼作物，3月種植，7月中下旬收獲，小麥收獲后剩余78～92 d 的無霜期，完全可以進行復種；向日葵雖然是喜熱作物，但隨著短日期向日葵的大面積種植，向日葵播種期推后至5 月下旬至6 月中旬末，而從3月上中旬氣溫回升到0 ℃以上開始至6月中旬，也基本有了85～90 d的可種植時間，加上向日葵提前育苗為開展葵前復種奠定了基礎。

5.2 巴彥淖爾市氣候資源分析

5.2.1 葵前氣候資源分析

河套灌區的氣候特點屬于“一季有余、兩季不足”。近年來，隨著向日葵晚播技術的推廣，食用向日葵在6月10—20 日播種，在播種前有80～90 d 空閑時間。開展食用向日葵填閑種植，既能保證復種品種的產量和質量，而且保證不耽誤食用向日葵種植，因此能夠充分利用向日葵前閑田種植的作物選擇較少。而利用飼草大麥刈割時間較早，通過食用向日葵前期育苗，在6月下旬甚至7 月上旬初移栽，可保證飼草大麥的干草產量和食用向日葵的正常成熟，也可避免因多變的氣候條件造成結實率下降的問題。

5.2.2 麥后氣候資源分析

從麥收后平均日期7 月21 日開始到向日葵霜凍指標地面最低溫度低于或等于-4 ℃出現初日，積溫為1 530.8～1 666.2 ℃，近10 年積溫為1 669.3～1 890.0 ℃；累積日照時數為774.1～835.7 h。時間上有90 d 左右，熱量條件也完全能滿足短日期作物正常成熟和飼草作物的刈割，完全可以開展大面積麥后復種。隨著氣候變暖，初霜期推后，麥后熱量條件還會進一步提高，并提高麥后作物成熟的保證率。

綜上所述，從氣候資源利用和生產效益考慮，建議制定政策和規劃，研究制定復種制度和復種模式，充分利用氣候與土地資源，提高生產效益；進一步加強研究，制定不同復種作物和不同品種的復種栽培技術和加工技術，盡快推廣，促進資源利用。

6 結論與建議

6.1 結論

內蒙古河套灌區無霜期呈延長趨勢，延長的速率為6.1 d/10 a。河套地區大于0 ℃積溫呈增加趨勢。分別以111.1 （℃·d）/10a 的速度增長。熱量和無霜期的增加，為復種制度和相關技術的推廣提供了保障。

6.2 存在的問題與工作建議

本項研究沒有考慮水分利用情況，也就是說項目是基于河套灌區灌溉水能夠滿足不同種植制度情況下開展的研究，結果只能說明河套灌區氣候條件對于復種制度的滿足情況。一般來說，復種耗水量要高于單種耗水量，在大面積推廣復種制度情況下，黃河灌溉水需求量也會有所增加，從而抑制復種面積的增加。因此，在熱量條件滿足不同種植制度的情況下，還需要研究復種用水量、水分利用率和節水技術，從而確保復種制度的實際應用。