駐馬店冬小麥成熟收獲期連陰雨天氣發(fā)生規(guī)律及其對(duì)冬小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

陳英慧, 陳建杰, 徐鳳英, 張新艷

(1.駐馬店市氣象局,河南 駐馬店 463000; 2.西平縣氣象局,河南 西平 463900)

引 言

近年來(lái),隨著全球氣候的變化[1],駐馬店市冬小麥生長(zhǎng)季內(nèi)的氣溫和降水也在發(fā)生著變化[2-3],極端天氣增多[4-6],氣象災(zāi)害頻繁發(fā)生,給全市冬小麥產(chǎn)量和品質(zhì)造成不同程度的影響[7],其中連陰雨是豫南麥區(qū)發(fā)生面積最大、危害最重、防控難度大、減產(chǎn)程度較重的隱性氣象災(zāi)害[8]。不同時(shí)段的連陰雨對(duì)冬小麥造成的危害程度不同[9-12]。5月份連陰雨對(duì)駐馬店市冬小麥生育和產(chǎn)量危害最大,尤其是成熟收獲階段若出現(xiàn)連陰雨天氣,會(huì)使已經(jīng)豐收的冬小麥爛在地里而不能夠收獲或豐收,即常說(shuō)的“豐產(chǎn)不豐收”,此時(shí)的連陰雨對(duì)冬小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響是致命的[13-14],往往造成粒重下降,掉頭落粒,發(fā)芽霉?fàn)€,產(chǎn)量損失巨大[15-17]。收獲前穗發(fā)芽是影響冬小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的主要因素之一。冬小麥成熟收獲期遇連陰雨或在潮濕條件時(shí)均可能在穗上發(fā)芽[18],對(duì)冬小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)是一個(gè)極大的威脅。當(dāng)前有關(guān)小麥成熟收獲期連陰雨引致冬小麥穗上發(fā)芽霉變而造成其產(chǎn)量損失方面的研究國(guó)內(nèi)外少見(jiàn)報(bào)道,對(duì)駐馬店市冬小麥成熟收獲期連陰雨發(fā)生的規(guī)律及其對(duì)冬小麥產(chǎn)量和品質(zhì)造成的影響進(jìn)行深入細(xì)致的研究,對(duì)保障糧食安全,提高農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警水平,做好精細(xì)化天氣預(yù)報(bào),科學(xué)精準(zhǔn)地制定極端天氣的應(yīng)急機(jī)制,具有十分重要的意義。

1 資料與方法

1.1 資料來(lái)源

使用資料為駐馬店國(guó)家基本氣象站(32°56′N、113°55′E)、西平國(guó)家基本氣象站(33°22′N、114°03′E)、正陽(yáng)國(guó)家基本氣象站(32°37′N、114°20′E)1960-2023年逐日降水觀測(cè)資料;駐馬店國(guó)家基本氣象站、西平國(guó)家基本氣象站、正陽(yáng)國(guó)家基本氣象站1981-2023年農(nóng)業(yè)氣象冬小麥發(fā)育期觀測(cè)資料。

1.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與計(jì)算方法

不同地區(qū)對(duì)連陰雨有不同的定義[19-23]。根據(jù)河南省氣象局和駐馬店市氣象局1992年編發(fā)的《專業(yè)氣象服務(wù)行業(yè)指標(biāo)調(diào)查匯編》和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo),在冬小麥成熟收獲期發(fā)生3天及以上連陰雨即可對(duì)冬小麥造成不利影響[24]。本文將歷年5月20日-6月10日凡是出現(xiàn)連續(xù)降水日數(shù)≥3 d、日降水量≥0.1 mm的降水過(guò)程作為冬小麥成熟收獲期連陰雨天氣指標(biāo),利用EXCEL進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

連陰雨的具體統(tǒng)計(jì)方法為,若當(dāng)年冬小麥成熟收獲期出現(xiàn)過(guò)連陰雨天氣,則將該年記為“出現(xiàn)連陰雨的年份”,出現(xiàn)連陰雨的年份占統(tǒng)計(jì)期間年份總數(shù)的比例,即為連陰雨發(fā)生頻率。若連陰雨過(guò)程涵蓋了某一日,則記為當(dāng)日出現(xiàn)連陰雨。若小麥成熟日出現(xiàn)連陰雨,則視為連陰雨的發(fā)生與小麥成熟日吻合,出現(xiàn)過(guò)吻合的年份占統(tǒng)計(jì)期間曾發(fā)生過(guò)連陰雨年份總數(shù)的比例,記為連陰雨和小麥成熟日期的吻合度;在小麥成熟日前后日期的吻合度分析中也采用同樣的分析方法。類似的,在連陰雨的集中程度分析中,若分析的日期區(qū)間內(nèi)任意一日發(fā)生連陰雨,則視為在該區(qū)間內(nèi)吻合,出現(xiàn)過(guò)吻合的年份占統(tǒng)計(jì)期間曾發(fā)生過(guò)連陰雨年份總數(shù)的比例,記為給定統(tǒng)計(jì)區(qū)間內(nèi)的吻合度;吻合度相同的情況下,區(qū)間范圍越小,說(shuō)明連陰雨的發(fā)生越集中在小麥成熟日附近。

2 歷年冬小麥成熟收獲期確定

選取位于駐馬店市南部的駐馬店、北部的西平和東南部的正陽(yáng)3個(gè)站點(diǎn)作為全市的代表,利用1981年以來(lái)的冬小麥觀測(cè)資料進(jìn)行分析。從歷年冬小麥成熟日期統(tǒng)計(jì)得知,駐馬店冬小麥成熟期最早,西平的最晚。其中,駐馬店成熟期最早的年份為2004年5月15日,最晚的年份為1982年和1991年的6月3日;西平成熟期最早的年份為2004年5月23日,最晚的年份為2010年6月9日。自1981年至2023年的43年里,駐馬店在5月20日以前進(jìn)入成熟期的年份只有4年,其他年份都在5月20日以后進(jìn)入成熟期。隨著全球氣候的變暖和冬小麥品種的變化,駐馬店市冬小麥成熟日期也在發(fā)生變化。全市平均成熟日期從20世紀(jì)80年代的5月30日前后逐漸提前至5月27日前后,尤其是位于南部的駐馬店提前得更多,2000年以來(lái)較20世紀(jì)80年代提前5天,基本在5月24日前后即已成熟(見(jiàn)表1)。通過(guò)以上分析可以推斷,駐馬店市冬小麥的成熟收獲期大致為5月20日至6月10日,即駐馬店市南部地區(qū)5月20日即可開鐮收割,北部地區(qū)最晚6月10日即可收獲結(jié)束。

表1 駐馬店歷年冬小麥成熟日期

3 歷年冬小麥成熟收獲期連陰雨天氣發(fā)生規(guī)律

3.1 歷年冬小麥成熟收獲期連陰雨天氣分布規(guī)律

統(tǒng)計(jì)分析歷年冬小麥成熟收獲期連陰雨天氣發(fā)生規(guī)律發(fā)現(xiàn),在1960-2023年的64年里,5月20日-6月10日發(fā)生3天及以上連陰雨的年份有42年,發(fā)生頻率為66%。其中,5月下旬發(fā)生3天及以上連陰雨的年份有30年,發(fā)生頻率為47%;6月上旬發(fā)生3天及以上連陰雨的年份有16年,發(fā)生頻率為25%。5月下旬發(fā)生頻率多于6月上旬的。

將冬小麥成熟收獲期分為四個(gè)時(shí)段(表2),即5月20-25日、5月26-31日、6月1-5日、6月6-10日。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),5月26-31日發(fā)生3天及以上連陰雨天氣的頻率最高,為33%;其次是6月6-10日的,為22%。

表2 駐馬店歷年冬小麥成熟收獲期不同時(shí)段連陰雨分布

因此,在駐馬店市冬小麥成熟收獲期的連陰雨天氣發(fā)生頻率很高,并且主要集中在5月26-31日和6月6-10日。5月26-31日正處于駐馬店市冬小麥?zhǔn)斋@高峰期,連陰雨對(duì)麥?zhǔn)展ぷ髟斐闪藰O大影響(表1)。

3.2 歷年冬小麥成熟收獲期連陰雨天氣年代際變化

從歷年5月20日-6月10日不同年代連陰雨發(fā)生頻率(表3)可以看出,20世紀(jì)60年代以來(lái),5月20日-6月10日發(fā)生3天及以上連陰雨的頻率較高,≥3天連陰雨發(fā)生頻率呈拋物線型,在20世紀(jì)90年代達(dá)到峰值以后逐漸下降,2010年以后明顯減少。2000年以來(lái),駐馬店冬小麥成熟收獲期發(fā)生連陰雨的頻率在逐漸減少,其中5月下旬≥3天連陰雨的頻率由2011年以前較6月上旬的偏多,逐漸變?yōu)?011年以后5月下旬的較6月上旬的偏少。而6月上旬≥3天連陰雨的頻率主要分布在6月6-10日,看似這種變化正好避開了駐馬店市冬小麥?zhǔn)斋@高峰期,對(duì)冬小麥?zhǔn)斋@比較有利,但是,從歷年5月20日-6月10日發(fā)生3天及以上連陰雨過(guò)程的總天數(shù)來(lái)看,最多的是2023年的13天,其次是1991年、2013年和2016年的9天,2011年以后占了3年,并且過(guò)程降水量都在50 mm以上,說(shuō)明盡管2011年以來(lái)冬小麥成熟收獲期發(fā)生連陰雨的頻率有減少趨勢(shì),但發(fā)生極端天氣和嚴(yán)重連陰雨天氣的頻率在增多,對(duì)冬小麥麥?zhǔn)展ぷ骱投←湲a(chǎn)量品質(zhì)影響更大。

表3 駐馬店歷年5月20日至6月10日不同年代≥3天連陰雨發(fā)生頻率 %

3.3 歷年冬小麥成熟收獲期連陰雨天氣與當(dāng)年冬小麥成熟期的吻合度

利用1981-2023年冬小麥成熟日期與對(duì)應(yīng)年份連陰雨發(fā)生情況進(jìn)行對(duì)比,在曾發(fā)生過(guò)連陰雨的26年中,成熟日與連陰雨日重疊的年份有13年,重疊頻率為50%,即連陰雨發(fā)生在冬小麥成熟日附近的頻率更高。

進(jìn)一步針對(duì)臨近成熟日期的逐日重疊分析發(fā)現(xiàn)(表4),臨近冬小麥成熟日期一周左右的時(shí)間內(nèi),連陰雨的發(fā)生頻率依然較高。以當(dāng)年的冬小麥成熟日期為界,連陰雨更多發(fā)生在成熟前的1～3天內(nèi),而成熟后的一段時(shí)間內(nèi)連陰雨的發(fā)生頻率相對(duì)較低。

表4 駐馬店1981-2023年冬小麥成熟日期前后1～3天連陰雨吻合頻率

從冬小麥成熟日期附近連陰雨發(fā)生頻率的集中情況來(lái)看(表5),同樣呈現(xiàn)類似的以冬小麥成熟當(dāng)日為連陰雨發(fā)生高峰,主要集中在冬小麥成熟日前后共一周時(shí)間內(nèi)的特點(diǎn),且成熟前的多于成熟后的。

表5 駐馬店冬小麥成熟日期附近連陰雨吻合頻率

4 連陰雨天氣對(duì)駐馬店市冬小麥產(chǎn)量與品質(zhì)的影響

根據(jù)以上綜合分析,在駐馬店市冬小麥成熟收獲期連陰雨天氣發(fā)生主要集中在5月26-31日和6月6-10日,冬小麥成熟日與連陰雨的發(fā)生高度重合,且成熟前連陰雨發(fā)生頻率多于成熟后的,這種現(xiàn)象對(duì)駐馬店市冬小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)是一個(gè)最大的隱患。5月26-31日駐馬店市大部分地區(qū)冬小麥正處于成熟期,成熟日及成熟前的2～3天發(fā)生連陰雨,一是因?yàn)樘镩g濕度過(guò)大,已經(jīng)成熟和接近成熟的冬小麥穗部容易發(fā)霉;二是冬小麥無(wú)法及時(shí)收割,麥粒容易發(fā)芽,對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)影響更大。而成熟后2～3天發(fā)生的連陰雨和6月6-10日收獲接近尾聲的連陰雨,在天氣預(yù)報(bào)的精準(zhǔn)指導(dǎo)下,可以雨前及時(shí)搶收,從而避免連陰雨的不良影響,對(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)相對(duì)影響較小。

2011年以來(lái)冬小麥成熟收獲期發(fā)生連陰雨的頻率有減少趨勢(shì),對(duì)駐馬店冬小麥成熟、收獲和晾曬是一個(gè)好的現(xiàn)象,但發(fā)生極端天氣和嚴(yán)重連陰雨天氣的頻率在增多,連陰雨發(fā)生天數(shù)較長(zhǎng),過(guò)程降水量較大,對(duì)冬小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)造成的危害更大。最典型的就是1991年和2023年,整個(gè)成熟收獲期(5月20日-6月10日)均出現(xiàn)3次嚴(yán)重連陰雨過(guò)程,前后總雨日分別為10天和13天,總降水量分別為231.4 mm和132.9 mm,造成全市冬小麥成熟收獲進(jìn)程延遲,冬小麥莖稈發(fā)生倒伏,籽粒發(fā)芽、霉變嚴(yán)重,產(chǎn)量嚴(yán)重減少,給駐馬店糧食產(chǎn)量帶來(lái)巨大影響。

5 結(jié)論與討論

駐馬店市冬小麥成熟收獲期發(fā)生連陰雨天氣的頻率很高,并且主要集中在5月26-31日和6月6-10日,而5月26-31日正處于駐馬店市冬小麥?zhǔn)斋@高峰期。從歷年冬小麥成熟收獲期連陰雨天氣與當(dāng)年冬小麥成熟日期的吻合度來(lái)看,冬小麥成熟日期附近一周左右的時(shí)間內(nèi),成熟日與連陰雨天氣的發(fā)生高度重合,同樣說(shuō)明了駐馬店市冬小麥成熟收獲期連陰雨天氣的發(fā)生頻率較高,且成熟前的多于成熟后的。從年代際變化來(lái)看,2011年以來(lái)冬小麥成熟收獲期發(fā)生連陰雨天氣的頻率有減少趨勢(shì),但發(fā)生極端天氣和嚴(yán)重連陰雨天氣的頻率在增多。以上分析結(jié)果表明,在駐馬店市冬小麥成熟收獲期,連陰雨天氣是影響冬小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的最大隱患,這與周國(guó)勤等[8]的研究結(jié)果基本一致。從2023年駐馬店各區(qū)縣國(guó)家基本氣象站對(duì)冬小麥的觀測(cè)及各區(qū)縣農(nóng)技部門和種植大戶的反映發(fā)現(xiàn),在溫度適宜、前期田間濕度較大的情況下,連續(xù)兩天的陰雨即可造成冬小麥發(fā)芽。駐馬店冬小麥成熟收獲期出現(xiàn)連續(xù)兩天陰雨的頻率為66%,發(fā)生頻率較高,這種現(xiàn)象也不容忽視。因此,作為冬小麥種植的大市,如何更加精準(zhǔn)地進(jìn)行防災(zāi)減災(zāi),使災(zāi)害造成的損失減小到最低限度,是我們當(dāng)前面臨的一個(gè)重大課題。加強(qiáng)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警是降低冬小麥麥?zhǔn)掌谶B陰雨風(fēng)險(xiǎn)的有效途徑[25]。本文的研究結(jié)果,可以作為氣象臺(tái)精細(xì)化預(yù)報(bào)的指導(dǎo)性依據(jù),在5月20日至6月10日之間提前做好天氣預(yù)報(bào)預(yù)警,重點(diǎn)關(guān)注5月26-31日的天氣預(yù)報(bào),對(duì)精準(zhǔn)防災(zāi)減災(zāi)至關(guān)重要。

2000年以來(lái)全市冬小麥成熟日期有提前趨勢(shì),尤其是南部地區(qū)基本提前至5月24日前后,這是一個(gè)好的現(xiàn)象,基本避開了5月26-31日連陰雨集中時(shí)段。而北部地區(qū)提前至5月30日前后,正好與連陰雨集中時(shí)段重合。這種發(fā)育期提前的趨勢(shì),一是與氣候變暖有關(guān),二是與種植品種有關(guān),即由2000年以前的半冬性品種為多逐漸變?yōu)槿醮盒云贩N為多,這與筆者之前做過(guò)的相關(guān)研究結(jié)論吻合。因此,各地要因地制宜,合理選擇冬小麥種植品種。建議駐馬店南部地區(qū)選擇春性或弱春性的早熟品種,盡量趕在5月20日前后成熟,北部地區(qū)選擇成熟較晚的半冬性或冬性品種,趕在6月1-3日成熟,以避開5月26-31日連陰雨集中發(fā)生時(shí)段。