氣候變化對新疆棉花種植布局與生長發(fā)育的影響*

趙 黎 ，李文博 ，吾米提·居馬泰 ，呂 寧

（1.新疆伊犁哈薩克自治州氣象局，新疆 伊犁 835000；2.石河子大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院；3.新疆農(nóng)墾科學(xué)院）

氣候變暖成為全球氣候變化的主要特點，世界氣象組織認(rèn)為，極端天氣頻發(fā)與溫室氣體排放導(dǎo)致的氣候變暖緊密相關(guān)。農(nóng)業(yè)對氣候因子的響應(yīng)最為敏感，氣候變化改變了農(nóng)業(yè)氣候資源的時空分布格局[1-2]，不僅影響著作物結(jié)構(gòu)布局、播種與田管等農(nóng)事活動，更是與作物生長發(fā)育及產(chǎn)量品質(zhì)緊密相關(guān)。以棉花為例，在春播階段，氣溫的快速回升且持續(xù)穩(wěn)定，有利于提前棉花播種期，縮短整個生育進(jìn)程。但是，在作物生育中后期，如果出現(xiàn)持續(xù)的高溫高濕天氣，就會為病蟲害的發(fā)生和雜草的蔓延提供有利條件，從而對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅[3]。據(jù)不完全統(tǒng)計，新疆地區(qū)每年因病蟲災(zāi)害損失棉花10萬t，成為當(dāng)前制約棉花生產(chǎn)的主要障礙因素[4]。在全球氣候日趨變暖的大背景下，新疆地區(qū)氣溫也呈現(xiàn)回暖特點，同時頻繁出現(xiàn)極端天氣現(xiàn)象，如2015年8月40℃以上天氣持續(xù)10 d，2016年12月-35℃極寒天氣持續(xù)15 d左右，最高最低氣溫刷新了歷史同期極值。這些異常的氣象因素對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成不同程度的危害。如何依據(jù)氣候變化合理安排農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，深受社會各界的廣泛關(guān)注。

棉花是新疆重要的經(jīng)濟(jì)作物，棉花產(chǎn)值占全疆農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的45%，農(nóng)牧民收入的1/3來源于棉花生產(chǎn)，棉花經(jīng)濟(jì)在新疆經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)十分重要的地位[5]。棉花屬C3作物，生長期需要充足的光熱和合適的溫濕度條件，對光溫因子較為敏感。近年來，受極端天氣如倒春寒、冰雹、大風(fēng)、持續(xù)的高溫及降雨的影響，新疆覆膜滴灌棉田病蟲害日趨嚴(yán)重，對棉花產(chǎn)量和品質(zhì)造成極大影響。據(jù)統(tǒng)計，每年由于枯、黃萎病害造成的棉花經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到15%左右[6]，這也深深影響了棉農(nóng)收益和種植積極性。本文通過收集1967—2017年新疆自治區(qū)統(tǒng)計年鑒-自然資源數(shù)據(jù)資料（年度平均氣溫、降水量和日照時數(shù)），同時梳理分析相關(guān)領(lǐng)域研究文獻(xiàn)，研究探明氣候變化對新疆棉花種植區(qū)劃與生長發(fā)育的影響效應(yīng)，旨在為新疆棉花生產(chǎn)決策和應(yīng)對氣候變化提供理論依據(jù)。

1 新疆地區(qū)氣候特點及其變化趨勢

1.1 總體氣候特征

新疆地處中緯度地區(qū)，屬典型大陸性氣候。不同季節(jié)溫差較大，年均氣溫2～14℃；降水稀少，平均降水量不到200 mm，蒸發(fā)強(qiáng)烈；光熱資源豐富，年平均日照時數(shù)到達(dá)2500～3400 h。由于特殊的氣候及地理條件，新疆已發(fā)展成為我國最大的優(yōu)質(zhì)商品棉種植區(qū)。棉花種植面積占新疆總耕地面積的1/3。據(jù)統(tǒng)計，新疆棉花產(chǎn)量達(dá)到350.3萬t，占全國比重為62.5%，占全球產(chǎn)量的8%左右。

新疆地處我國西北邊陲，具有“三山夾兩盆”的特殊地貌格局。依據(jù)地形的切割程度與海拔高度，新疆地理區(qū)域劃分為南疆、北疆和天山山區(qū)三大板塊，天山山脈是新疆重要的地理分界線，使得南、北疆氣候分布也呈現(xiàn)明顯的區(qū)域特點。北疆年均溫為-4～9℃，南疆年均溫為10～13℃，南疆氣溫明顯高于北疆。降水量北疆顯著高于南疆，北疆多在200 mm左右，南疆在 50 ～ 100 mm[7]。

1.2 氣候變化趨勢

統(tǒng)計資料顯示，近50年以來新疆地區(qū)氣候發(fā)生較大變化，總體表現(xiàn)為：氣溫升高，降水量增多，呈現(xiàn)由暖干向暖濕變化特點。氣溫表現(xiàn)為波動上升趨勢，氣溫變化傾向率為0.36℃/10 a，極端低溫升高趨勢明顯，無霜期顯著延長，50年全地區(qū)平均無霜期延長了16 d。年降水量呈現(xiàn)增多趨勢，多年降水量為34.20～261.00 mm，平均氣候傾向率為8.23 mm/10 a，南、北疆的年均降水量分別增加了16 mm、30 mm，整體上表現(xiàn)為由南向北增多的趨勢，天山山區(qū)降水量最多，其次為北疆，南疆的降水量最少。 在空間分布格局上南、北疆差異顯著，其中，在天山中部、伊犁河流域、天山南部和塔里木河下游的年平均氣溫的增長要比準(zhǔn)噶爾盆地、帕米爾高原和昆侖山北坡的小，年降水量在南疆呈現(xiàn)出輕微的下降趨勢，但是在昌吉、吐魯番、哈密和阿爾金山北部呈現(xiàn)出增長趨勢。與降水量增加相一致，新疆地區(qū)的相對濕度也呈增加趨勢，以北疆地區(qū)的增加最為明顯。日照時數(shù)總體呈明顯下降趨勢，氣候傾向率為-5.4 h/10 a，南疆下降趨勢相對較緩。南、北疆和天山山區(qū)氣候變化特征具體見表1。

表1 1967—2017年新疆氣候變化特征

2 氣候變化對棉花種植區(qū)劃和生長發(fā)育的影響

2.1 對棉花種植布局的影響

棉花屬纖維類經(jīng)濟(jì)作物，喜熱，需水量較少，宜棉區(qū)主要分布在海拔低于500 m地帶。新疆棉花種植區(qū)主要分布在南疆和北疆，南疆植棉區(qū)主要分布在塔里木河流域，北疆主要分布在奎屯河流域、博爾塔拉河流域、瑪河流域，以及伊犁哈薩克自治州等地[8]。根據(jù)新疆2015年統(tǒng)計公報數(shù)據(jù)顯示，北疆棉花種植面積62.94萬hm2，南疆植棉區(qū)棉花種植面積達(dá)到123.05萬hm2，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)植棉面積達(dá)到61.62萬hm2。

隨著氣候變暖，新疆地區(qū)≥10℃積溫明顯增多，無霜期有不同程度的延長，尤其是2000年之后這種變化趨勢更為顯著，這使得棉花適宜種植區(qū)域在不斷擴(kuò)大。塔克拉瑪干大沙漠的增溫效應(yīng)使得南疆南部各縣的年平均氣溫偏高，因而在拜城、沙雅，阿瓦提、溫宿縣棉花種植區(qū)域較多；東部的吉木薩爾、奇臺縣北部平原、木壘縣北部平原棉花種植區(qū)域均有明顯擴(kuò)大趨勢；熱量資源的不斷豐富，使得北疆地區(qū)宜棉區(qū)面積增至10.31萬hm2，占北疆總面積的比例增大到21.2%，察布查爾錫伯自治縣、霍城縣部分區(qū)域逐步試種長絨棉，阿勒泰地區(qū)、塔城等次宜棉區(qū)海拔高度有上移趨勢[9]。

根據(jù)南、北疆氣候變化特點，為了合理利用光、熱、水資源，不同區(qū)域棉花種植品種也進(jìn)行了調(diào)整。當(dāng)前，南疆地區(qū)主要種植中棉所和新陸中系列，北疆地區(qū)的昌吉、石河子、沙灣、博樂等地主要種植新陸早系列，而奎屯、五家渠等地種植魯棉研和冀棉系列。南、北疆主要植棉區(qū)分布及主栽品種年代變化見表2。

表2 新疆棉花主要種植區(qū)域及主栽品種代際變化

2.2 對棉花生長發(fā)育的影響

國內(nèi)外學(xué)者對氣候因子與棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的影響開展了大量調(diào)查研究[10-15]，回歸分析發(fā)現(xiàn)，溫度、降水和日照時數(shù)3個氣候因子對棉花種植布局和生長發(fā)育具有顯著影響，既有積極的促進(jìn)作用，同時也有不利影響。

2.2.1 溫度的影響效應(yīng)

棉花是喜溫作物，全生育期最適宜的溫度為25～30℃，棉花種子萌發(fā)要求的最低溫度為10～12℃。隨著氣候變暖，新疆地區(qū)1967—2017年≥10℃積溫和無霜期分別以每10年53.2℃·d和3.3 d的速率增多，10℃的起始日期與終霜日均不同程度提前，使得棉花播期明顯提前，平均提前2.0～7.5 d/10 a，南疆播種期提前到3月20日左右，北疆開春相對較晚，播種期一般在4月15日前后。另外，氣溫升高使得新疆地區(qū)初霜日推遲，因而棉花生育期相對延長，減少了延遲型冷害以及霜凍對棉花幼苗的危害，同時較好的熱量條件和土壤墑情利于棉花開花結(jié)鈴及吐絮采摘。數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，在≥10℃積溫 ＞3600℃·d，7～8月平均氣溫在25～30℃，無霜期＞170 d的宜棉區(qū)，棉花熟期提前2～5 d，霜前花達(dá)到80%～90%。有學(xué)者對氣溫變化對南疆棉花產(chǎn)量形成的影響進(jìn)行調(diào)查和評估，研究發(fā)現(xiàn)6～7月低溫對阿克蘇地區(qū)棉花產(chǎn)量的形成有一定制約作用，使得棉花開花期和吐絮期略有后延。通過對近50年來新疆地區(qū)棉花產(chǎn)量變化進(jìn)行動力學(xué)評估，20世紀(jì)90年代以來，南疆、北疆棉花產(chǎn)量分別比20年代增產(chǎn) 26.4 kg/hm2和 25.4 kg/hm2。

氣溫升高對農(nóng)作物生產(chǎn)也存在不利影響。氣候變暖，氣溫升高，使得新疆各大山雪線上升，冰川面積縮小，靠冰川調(diào)節(jié)和補(bǔ)給河流徑流的作用減弱，干旱災(zāi)害的發(fā)生概率將會增大，如果棉花主要生長發(fā)育期遭遇干旱災(zāi)害，將會造成嚴(yán)重減產(chǎn)減質(zhì)。氣候變暖同時增加了強(qiáng)對流天氣的發(fā)生概率，局部地區(qū)暴雨、冰雹等災(zāi)害天氣強(qiáng)度大、危害重，是棉花生長發(fā)育期危害較重的災(zāi)害性天氣。而且，冬春季氣溫升高，使得一些有害蟲卵安全越冬，來年棉花病蟲害的發(fā)生面積和程度加大。

2.2.2 日照時數(shù)的影響效應(yīng)

研究顯示，日照時數(shù)與棉花的成鈴率和單鈴重呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，同時，日照時數(shù)也是影響棉花纖維品級的主要氣候因子之一[16]。阿克蘇地區(qū)近50年來，受沙塵天氣的影響，日照時數(shù)呈降低趨勢，下降率為-3.1 h/10 a，成為造成該植棉區(qū)棉花產(chǎn)量減產(chǎn)的重要影響因子[17]。韓春麗[13]等通過設(shè)置不同的播期，研究了不同光溫條件對棉花纖維品質(zhì)的影響效應(yīng)，結(jié)果顯示，棉花纖維長度和伸長率受鈴期總?cè)照諘r數(shù)影響顯著，且呈正相關(guān)關(guān)系。

2.2.3 降水量的影響效應(yīng)

據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計，新疆地區(qū)皮棉單產(chǎn)50 kg/667 m2，要求生長期降水量為450～600 mm，在棉花蕾期，如果出現(xiàn)持續(xù)的強(qiáng)降雨夾冰雹天氣，容易造成鈴蕾脫落，導(dǎo)致嚴(yán)重減產(chǎn)。棉花皮棉單產(chǎn)和纖維品級影響最大的氣候因子是降雨量。王立永[16]等采用灰色關(guān)聯(lián)度法對石河子地棉花品質(zhì)受氣候因子影響程度進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，在棉花生育期4～10月降雨量與棉花品質(zhì)顯著相關(guān)，播種期（4月15日左右）田間持水量保持在65%～80%，利于出苗，降水過多容易造成土壤板結(jié)；在棉花蕾期需水量較少，適宜的溫度和光照利于棉花根系生長及地上植株現(xiàn)蕾，若陰雨連綿則可導(dǎo)致根系發(fā)育不良，且容易造成土傳病害的頻發(fā)；而在花鈴期需水量增加，但降水不宜過多，降水過多會造成植株間空氣濕度增大，易引起蕾鈴脫落；棉花吐絮及收獲期，需要充足的溫度和光照，若此時雨水多，容易造成僵鈴和爛鈴，延緩?fù)滦?，降低棉花產(chǎn)量和品質(zhì)。10月之后新疆地區(qū)溫度逐漸降低，這一階段降雪對于棉田土壤保墑十分有利。因此，降水量對棉花生產(chǎn)的影響較為復(fù)雜，需合理安排田間灌水，以彌補(bǔ)降水的不足或過量。

3 小結(jié)與建議

明確氣象因素對棉花生產(chǎn)的影響，有效利用氣象變化中的積極因素，合理規(guī)避異常氣候帶來的不利影響，科學(xué)安排農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，對于指導(dǎo)棉花種植管理和提高棉花產(chǎn)出收益十分關(guān)鍵。依據(jù)新疆地區(qū)氣候變化特點，結(jié)合農(nóng)業(yè)專家咨詢意見，提出應(yīng)對一些氣候變化的建議：（1）各級氣象部門要加強(qiáng)區(qū)域氣候變化研究，加強(qiáng)對農(nóng)業(yè)氣象動態(tài)監(jiān)測，建立農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害防御機(jī)制，根據(jù)氣象預(yù)警做好農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的積極防護(hù)。（2）針對不同區(qū)域氣候因子變化特點，加大適應(yīng)氣候變化棉花品種的育種研究工作。近年來，受極端天氣的影響，加上高密度覆膜栽培、病稈還田等因素，使得新疆棉花枯、黃萎病害日趨加重，50%以上的滴灌棉田均發(fā)生不同程度的黃萎病害。因此，在棉花育種工作方面，加強(qiáng)特早熟、抗寒抗旱、抗病蟲棉品種的選育，同時研究建立配套的栽培管理技術(shù)，針對不同區(qū)域氣候特點種植適應(yīng)性品種。（3）針對強(qiáng)風(fēng)沙天氣，建議加大農(nóng)田防護(hù)林建設(shè)，不僅可以降低風(fēng)速、防風(fēng)固沙，同時可提高棉田空間濕度。針對出苗期的“倒春寒”，建議加強(qiáng)棉田中耕松土，提高地溫，有利于幼苗根系下扎，增強(qiáng)幼苗對低溫抵抗力。（4）針對因高溫高濕環(huán)境引起的棉田雜草病害，建議通過滴灌管道以隨水施藥的方式，將生物藥劑或是生物菌肥施入棉花根部，不僅可以降低棉田土傳病害，同時也可起到改善土壤生態(tài)環(huán)境的作用。（5）借鑒FAO提出的氣候智慧型農(nóng)業(yè) （Climate-smart agriculture）理念，在棉花生產(chǎn)中大力推廣固碳減排技術(shù)，提高農(nóng)田應(yīng)對氣候變化的彈性與適應(yīng)性，增強(qiáng)棉花對氣候變化的適應(yīng)能力。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為人們的衣、食、住、行提供最根本的保障，關(guān)乎人類生存安全。同時，農(nóng)業(yè)又是最為脆弱的產(chǎn)業(yè)，深受人類活動、氣候變遷等客觀因素的影響。如何確保農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康的發(fā)展，沒有一個完全定論的標(biāo)準(zhǔn)答案，這是一個隨著人類社會的發(fā)展而不斷發(fā)展的命題，需要我們根據(jù)客觀環(huán)境變化不斷思考和探索的課題。

新疆出臺銀行業(yè)助力南疆四地州脫貧攻堅新政策

新疆銀監(jiān)局印發(fā)《新疆銀行業(yè)支持南疆四地州深度貧困地區(qū)脫貧攻堅工作實施意見》，進(jìn)一步凝聚和動員新疆銀行業(yè)做好助推南疆四地州脫貧攻堅工作。意見指出，新疆銀行業(yè)要找準(zhǔn)扶貧金融服務(wù)的重點領(lǐng)域和薄弱環(huán)節(jié)，堅持貧困戶精準(zhǔn)幫扶與貧困地區(qū)產(chǎn)業(yè)幫扶兩翼并進(jìn)，堅持機(jī)制探索與產(chǎn)品服務(wù)創(chuàng)新相輔相成，堅持市場運作與防控風(fēng)險有機(jī)結(jié)合，提高南疆四地州深度貧困地區(qū)貸款可獲得性，當(dāng)好金融扶貧的排頭兵。針對目前南疆四地州脫貧攻堅工作中存在的產(chǎn)業(yè)帶動不足、扶貧小額信貸使用不規(guī)范等問題和困難，意見提出，要用好用足政策傾斜，實施差異化扶持政策；最大限度爭取信貸規(guī)模配置，保障扶貧小額貸款應(yīng)貸盡貸；推進(jìn)網(wǎng)點布局優(yōu)化、擴(kuò)大金融＋互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等在農(nóng)村金融領(lǐng)域的應(yīng)用；以駐村工作隊為切入點，積極構(gòu)建以信貸支持和金融便捷服務(wù)為主的金融精準(zhǔn)扶貧模式；推進(jìn)“信貸＋擔(dān)?！狈?wù)模式，加快與省市縣各級農(nóng)業(yè)信貸擔(dān)保公司全方位對接；大力推進(jìn)扶貧小額貸款保證保險等，提高貧困地區(qū)企業(yè)及貧困戶貸款可獲得性。

（新華社）