貴南縣氣候變化對春小麥生長發(fā)育及產量的影響評價

孔祥萍 聶永喜 張曉云

摘要 利用貴南縣氣象站2012—2018年春小麥觀測記錄，對生長發(fā)育狀況及產量結構進行分析，結合發(fā)育期間溫度、降水、日照等氣象要素，建立影響春小麥產量的小穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重結構因素的預報模型，對2012—2018年產量結構因素做評估檢驗。分析找到貴南春小麥蛋白質含量、淀粉含量較低，高白度不高的氣候原因：灌漿到成熟期，貴南地區(qū)正處汛期，雨熱同期，日平均氣溫13.3℃，降水量過多和土壤含水量偏高不利于蛋白質生成，水分過多也致使面筋彈性降低，品質下降。雖然2012—2018年貴南春小麥產量有增加趨勢，但播種面積逐年減少，作為半農半牧區(qū)群眾主要食物的原材料，改良品種，培育優(yōu)質高產適合河谷農業(yè)生產的品種勢在必行。

關鍵詞 貴南地區(qū);春小麥;產量結構;氣象災害

中圖分類號：S512.12 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3305（2019）04-045-04

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.04.019

Abstract Based on the observation records of spring wheat from 2012 to 2018 at Guinan Meteorological Station，the growth and development status and yield structure of spring wheat were analyzed.Combining with the meteorological factors such as temperature，precipitation and sunshine during the development period，the prediction model of spikelet number，grain number per spike and 1000-grain weight structure factors affecting the yield of spring wheat was established，and the yield structure factors from 2012 to 2018 were evaluated and tested.The climatic reasons of low protein content，starch content and low whiteness of spring wheat in Guinan were found：from grain filling to maturity，Guinan was in flood season with the same period of rain and heat，the average daily temperature was 13.3℃. Excessive precipitation and high soil moisture were not conducive to protein production，and excessive moisture also led to the decrease of gluten elasticity and quality.Although the yield of spring wheat in Guinan increased from 2012 to 2018，the sown area decreased year by year. As the raw material of the main food for the people in semi'agricultural and semi'pastoral areas，it was imperative to improve varieties and cultivate varieties with high quality and yield suitable for agricultural production in valleys.

Key words ? Guinan area; Spring wheat; Yield structure; Meteorological disasters

貴南地區(qū)是半農半牧區(qū)，平均海拔高度3 600 m，自然條件惡劣，高寒草甸為該地區(qū)的主要植被類型，能從事農業(yè)生產的土地相對有限。沙溝河、茫拉河、黃河南岸的河谷地帶地勢較低，氣溫較高，熱量充足且無霜期較長，加之降水較為充足，又有河水可作為灌溉水源且土壤較肥沃，形成適宜耕作的河谷農業(yè)區(qū)。貴南地區(qū)春小麥的種植由來已久，但種植面積在逐年縮減，全縣春小麥播種面積不到全部農作物播種面積的5%，近5年平均產量為4 299.8 kg/hm2。春小麥作為主要的糧食作物，是加工面粉的主要原料，春小麥的品質和產量直接關系到農業(yè)經濟的發(fā)展。小麥的蛋白質和淀粉含量是品質評價的基本指標。但貴南種植的春小麥生長周期短，蛋白質、淀粉含量不高，由此加工的面粉口感差，不能滿足作為主食的需要。因此，從貴南氣候條件、人為生態(tài)因子對春小麥種植的影響進行研究分析，對貴南地區(qū)春小麥品質改良和農作物產業(yè)結構的調整有指導意義。

1 資料與方法

1.1 資料來源

資料來源于青海省貴南縣氣象站（35°35′ N，100°45′ E，海拔高度為3 120.0 m）觀測資料。春小麥作物發(fā)育期的觀測，是根據(jù)春小麥外部形態(tài)變化，記載播種、出苗、三葉、分蘗、拔節(jié)、孕穗、抽穗、開花、乳熟、成熟過程中發(fā)育期出現(xiàn)的日期。抽穗、開花期要每日觀測，其他發(fā)育期一般2 d觀測1次，隔日或雙日進行，但旬末應進行巡視觀測。貴南春小麥生育狀況觀測資料分3個時間段：1990—1999年、2001—2006年、2011年至今。排除實有資料年份的不連續(xù)，按實有發(fā)育期資料和同期的氣象資料作為研究對象。多年平均值按世界氣象組織（WMO）規(guī)定為1981—2010年平均值。

1.2 處理方法

對2012—2017年春小麥生長發(fā)育期狀況及產量進行分析，結合發(fā)育期間溫度、降水、日照等氣象要素，對置信度達0.1的因子進行偏重法計算，用最優(yōu)子集回歸，建立影響春小麥產量結構的小穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重主要因素預報模型。

2 結果與分析

2.1 貴南縣氣候特征分析

貴南縣屬于典型的高原大陸性氣候。統(tǒng)計1990—2018年平均溫度為2.8℃，分析區(qū)域自動站2018年資料（資料相對比較完整），沙溝鄉(xiāng)平均溫度為5.2℃，是貴南最熱地區(qū)，茫拉鄉(xiāng)平均溫度為4.2℃，是次熱區(qū)，以上兩鄉(xiāng)鎮(zhèn)也是貴南種植春小麥的主要區(qū)域（圖1）。年平均降水量433.7 mm，集中在5—9月，占全年降水量的87%（圖2）。分析區(qū)域自動站2017年汛期降水資料（資料相對比較完整），塔秀是2018年降水最多地區(qū)，其次是茫曲和森多，木格灘和沙溝地區(qū)相對較少，茫拉鄉(xiāng)最少。貴南地區(qū)日照充足，年平均日照百分率為60%。

2.2 貴南地區(qū)春小麥種植分布情況

貴南大多地區(qū)不適宜種植春小麥，適宜種植區(qū)和次適宜種植區(qū)均分布在龍羊峽流域一帶，主要在茫曲鎮(zhèn)、茫拉鄉(xiāng)、沙溝鄉(xiāng)（圖3）。近5年春小麥平均播種面積為1160.12 hm2，占全縣農作物播種面積的4.6%，春小麥種植區(qū)逐年縮小。春小麥生長發(fā)育狀況和產量形成的基本條件包括春小麥作物本身、土壤肥力條件、外界氣象條件、一定的農業(yè)技術措施，這4個方面相互獨立又相互聯(lián)系地對農作物產量形成作出各自的貢獻。貴南地區(qū)種植春小麥早熟品種有青春533、高原602、甘麥、阿勃等。貴南縣土壤質地均為砂壤土占22.7%，土壤多屬微堿性或堿性，pH在7.5～9.0，土壤氮適中，有機質適中。貴南縣春小麥種植區(qū)有灌溉條件，一般播種后7 d第1次灌溉，拔節(jié)-抽穗期間第2次灌溉，灌溉方式為漫灌。播種深度8 cm，施磷酸二銨175 kg/hm2，尿素25 kg/hm2，種子量為280～300 kg/hm2，田間管理措施有耕地、施肥、灌溉、除草、追肥、噴藥等。

2.3 貴南地區(qū)氣候變化對春小麥的影響

據(jù)國內相關研究資料，春小麥適宜在≥0℃以上積溫1 600～2 100℃地區(qū)種植。根據(jù)實有資料統(tǒng)計，貴南縣春小麥平均播種日期為4月2日，平均成熟日期為9月4日，平均全生育期為160 d。對發(fā)育天數(shù)和溫、光、水因子進行相關性分析，結果表明發(fā)育期天數(shù)和日照時數(shù)顯著相關，通過0.05水平檢驗，相關系數(shù)達0.793;發(fā)育期天數(shù)和期間積溫正相關（相關系數(shù)0.253），和降水量負相關（相關系數(shù)-0.534）。從圖4～6可以看出，2011—2018年春小麥播種-成熟發(fā)育期的平均積溫為1 691.5℃、平均降水量為433.4 mm、平均日照時數(shù)為1 137.5 h。

貴南春小麥從播種到成熟經歷9個發(fā)育期。播種到出苗平均發(fā)育期28 d，播種時土壤有0～5 cm凍土，10～20 cm已完全解凍，淺層土壤呈日消夜凍狀態(tài);平均氣溫4.5℃，小麥先生根，后發(fā)芽，根系發(fā)達，吸收水分營養(yǎng)能力強，抗逆性較好，有利于后期發(fā)育和產量形成。出苗到三葉發(fā)育期14 d，期間平均溫度、降水量、平均日照時間分別為7.3℃、24.7 mm、5.8 h，有利的氣候條件對壯苗的形成至關重要。三葉到分蘗平均發(fā)育期7 d，期間平均溫度、降水量、光照時間分別為10.0℃、16.6 mm、11.5 h，熱量、光照、水分條件對分蘗有利，分蘗時間相對較長，利于增蘗。分蘗到拔節(jié)平均發(fā)育期20 d，期間平均溫度、降水量、平均日照時間分別為10.2℃、52.8 mm、6.2 h，是小麥幼穗分化的關鍵期，溫度較低，第2次灌溉及時補充土壤水分，幼穗分化時間長，利于大穗形成。拔節(jié)到孕穗期平均發(fā)育期20 d，期間平均溫度、降水量、平均日照時間分別為12.6℃、63.1 mm、5.9 h，進入汛期，降水量明顯增多，在小麥生長發(fā)育的關鍵期熱、水、光達到最好配置。孕穗到抽穗平均發(fā)育期7 d，期間平均溫度、降水量、平均日照時間分別為12.4℃、28.1 mm、2.0 h，低溫寡照不利于抽穗。抽穗到開花平均發(fā)育期10 d，期間平均溫度、降水量、平均日照時間分別為16.4℃、34.5 mm、5.0 h。開花到乳熟平均發(fā)育期36 d，期間平均溫度、降水量、平均日照時間分別為14.5℃、133.1 mm、6.9 h。7月中下旬至8月中旬，貴南地區(qū)雨熱同季，降水多為陣性，雨量充沛，偏多的降水影響幼穗分化，不利于穗粒數(shù)形成。乳熟到成熟平均發(fā)育期13 d，期間平均溫度、降水量、平均日照時間分別為12.2℃、49.7 mm、5.7 h，較高的氣溫有利于有機物的形成和輸送，但發(fā)育天數(shù)呈縮短趨勢，灌漿時間縮短，不利于千粒重的增加，觀測地段產量呈增加趨勢（圖7）。

春小麥小穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重是影響產量的主要因素，而氣候條件是引起春小麥產量結構變化的主要原因。在農業(yè)生產水平不變的條件下，產量因素主要受氣候條件的影響。小穗數(shù)是由有效莖數(shù)決定的，有效莖數(shù)取決于基本苗數(shù)和有效分蘗數(shù)，農作物出苗、分蘗與播種、土壤水分、溫度及光照、熱量資源有關。出苗到拔節(jié)期適量的降水提供作物生長水分，利于壯苗，但降水偏多會影響幼穗分化，不利于穗粒數(shù)形成。分析表明，降水、日照對穗粒數(shù)前期形成過程的影響比氣溫明顯，從分蘗到成熟期，氣溫的變化對穗粒數(shù)的形成影響顯著，氣溫偏高有利于有機物的形成和輸送，提高千粒重。分蘗到開花期，日照充足，一方面可減輕病蟲害的危險，一方面利于有機物的形成，從而提高產量。對2012—2018年春小麥全生育期期間及同期氣象因子進行相關性分析（表1），建立基于小穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重產量因素的函數(shù)模型。

2.4 誤差評估

利用預報函數(shù)模型，對2012—2018年產量結構及產量做了檢驗，結果表明，小穗數(shù)實際觀測和預報值誤差為-1.0～0.8，穗粒數(shù)實際觀測和預報值誤差為-3.6～5.1，千粒重實際觀測和預報值誤差為-2.46～2.09。7月中下旬至8月中旬，貴南地區(qū)雨熱同季，降水多為陣性，雨量充沛，偏多的降水影響幼穗分化，不利于穗粒數(shù)形成。乳熟到成熟平均發(fā)育期13 d，期間平均溫度、降水量、平均日照時間分別為12.2℃、49.7 mm、5.7 h，較高的氣溫有利于有機物的形成和輸送，但發(fā)育天數(shù)呈縮短趨勢，灌漿時間縮短，不利于千粒重的增加。

2.5 貴南縣氣象災害對春小麥的影響

氣象災害是指在農業(yè)生產過程中所發(fā)生導致農業(yè)減產、耕地和農業(yè)設施損壞的不利天氣或氣候條件的總稱。氣象中不利天氣或氣候條件引起的災害造成農作物發(fā)育期受到抑制，導致作物產量和品質下降，多為水分、溫度等因子異常產生。貴南春小麥種植區(qū)由于異常水分因子引起的農業(yè)氣象災害有干旱、雹災、暴雨洪澇等，溫度異常引起的氣象災害有霜凍、高溫熱害等。

貴南干旱易發(fā)生在春季和夏季。7月上中旬春小麥進入開花期，干旱天氣對農作物后期生長發(fā)育極為不利，高溫低濕天氣導致春小麥植株底部葉子部分干縮、卷曲，開花期縮短。貴南地區(qū)汛期易發(fā)生冰雹天氣、短時強降水，春小麥種植區(qū)茫拉河、沙溝河兩岸易發(fā)生洪澇災害。貴南地區(qū)霜凍災害主要位于貴南的中西部低海拔茫拉鄉(xiāng)和茫曲鎮(zhèn)川區(qū)。

3 結論與討論

通過對貴南氣象站地面和農氣觀測資料的分析，得出以下結論：

（1）貴南地區(qū)1990—2017年平均溫度為2.8℃，春小麥種植區(qū)沙溝鄉(xiāng)平均溫度為5.2℃，是貴南最熱地區(qū)，茫拉鄉(xiāng)平均溫度為4.2℃，是次熱區(qū);年平均降水量433.7 mm，與多年平均值比較偏多4%，降水分布西南多、東北少，且降水集中在5—9月，此占全年降水量的87%;年日照時數(shù)2 712.4 h，日照百分率為60%，日照充足。

（2）春小麥適宜種植區(qū)和次適宜種植區(qū)均分布在龍羊峽流域一帶，主要在茫曲鎮(zhèn)、茫拉鄉(xiāng)、沙溝鄉(xiāng);近5年春小麥平均播種面積為1 160.12 hm2，占全縣農作物播種面積的4.6%，播種面積逐年縮小。貴南縣春小麥平均播種日期為4月2日，平均成熟日期為9月4日，平均全生育期為160 d。

（3）春小麥從播種到成熟經歷9個發(fā)育期。春小麥小穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重是影響產量的主要因素，而氣候條件是引起青稞產量結構變化的主要原因。2012—2018年貴南春小麥產量有增產的趨勢。春小麥產量及品質沙溝優(yōu)于茫拉，茫拉優(yōu)于茫曲。

（4）貴南春小麥種植區(qū)的農業(yè)氣象災害有異常水分因子引起的干旱、雹災、暴雨洪澇等，以及溫度異常引起的霜凍、高溫熱害等。干旱主要發(fā)生在春季和夏季;雹災、洪澇主要發(fā)生在汛期，貴南地區(qū)多短時強降水、冰雹等天氣;霜凍主要發(fā)生在春小麥三葉-分蘗期間，對生長發(fā)育影響不是太大。

（5）由于春小麥資料時間序列間斷，建立的預報模型分析結果可能與實際的變化有差異，需要深入研究。高白度、強筋和蛋白質含量等主要性狀成為育種和評價小麥品質的重要指標。貴南春小麥蛋白質含量、淀粉含量較低，高白度不高，在灌漿到成熟期間，貴南地區(qū)正處汛期，雨熱同期，日平均氣溫13.3℃，降水量過多和土壤含水量偏高不利于蛋白質生成，水分過多也致使面筋彈性降低，品質下降。雖然2012—2018年貴南春小麥產量有增加趨勢，但播種面積在逐年減少，作為半農半牧區(qū)群眾主要食物的原材料，改良品種，培育優(yōu)質高產適合河谷農業(yè)生產的品種勢在必行。

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責任編輯：鄭丹丹