河西走廊地區(qū)氣候變化對(duì)灌溉春小麥生長的影響

楊 華，丁文魁，王鶴齡，蔣菊芳

(1.中國氣象局蘭州干旱氣象研究所/甘肅省干旱氣候變化與減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國氣象局干旱氣候變化與減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730020；2.甘肅省武威市氣象局，甘肅 武威 733000)

21世紀(jì)以來，全球氣候變暖幅度明顯增加，1961—2018年全球平均氣溫每10 a升高0.12℃，北半球春天冰雪解凍期比150年前提前了9 d，而秋天霜凍開始時(shí)間卻晚了約10 d。中國平均氣溫每10 a升高0.24℃，為全球的兩倍，氣候變暖趨勢(shì)明顯高于全球。其中，北方增暖高于南方，冬季高于夏季，夜間高于白天。而變暖最明顯的地區(qū)在西北，變暖強(qiáng)度高于全國平均值[1]，甘肅地區(qū)平均氣溫每10 a升高0.28℃。河西走廊地區(qū)升溫幅度最大，平均每10 a升高0.38℃，升溫幅度為全球的3倍。1993年以來，河西走廊地區(qū)降水量平均每10 a增多9.9 mm，累計(jì)增加了11.4%，極端降水強(qiáng)度增加。受氣候變暖影響，熱量環(huán)境的改善推進(jìn)了作物適宜生長區(qū)域向北、向高海拔地區(qū)擴(kuò)展，利于提高作物增產(chǎn)潛力；植被整體改善，局部退化；冰川積雪面積減少，雪線上升，內(nèi)陸河流量增加。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是一種受人類強(qiáng)烈干預(yù)的人控系統(tǒng)，也是自我調(diào)節(jié)機(jī)制較為薄弱的生物系統(tǒng)，是全球氣候變化的主要承受者和受害者。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)與氣候變化的關(guān)系研究是全球氣候變化研究中的主要內(nèi)容之一[2-3]。

在美國，Sacks等[4]研究得出，1981—2005年美國種植的玉米播種期提前10 d，生育期延長12 d，積溫提高14%。在菲律賓，1992—2003年水稻生長季內(nèi)的干旱月份(1—4月)最低氣溫每增加1℃，水稻產(chǎn)量下降10%[5]。很多國內(nèi)專家學(xué)者也已經(jīng)在中國氣候變暖對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境影響方面開展了大量的研究[6-14]。如溫度升高導(dǎo)致寧夏永寧與固原冬春小麥生長期縮短，干物質(zhì)積累和籽粒產(chǎn)量下降[8]；春季增溫使我國河西走廊綠洲作物玉米、春小麥和棉花的生長季均提前；氣候變暖使河西綠洲作物玉米、春小麥的生長期縮短，使棉花的生長期延長等[9-11]。在物候期對(duì)氣候變化的響應(yīng)規(guī)律方面，李正國等[15]得出1991—2009年東北三省生長季長度與溫度生長期日數(shù)表現(xiàn)為顯著正相關(guān)關(guān)系。氣候變化國別研究組報(bào)告顯示氣候變化會(huì)使中國農(nóng)作物的平均生產(chǎn)力下降5%～10%，其中春小麥、水稻和玉米三大作物均以減產(chǎn)為主[16-17]。氣候變暖影響到包括農(nóng)作物生長、病蟲害、種植面積、氣候生產(chǎn)力、產(chǎn)量和品質(zhì)等在內(nèi)的各個(gè)方面，是目前河西走廊地區(qū)發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)所需要考慮的重要科學(xué)問題之一[18-23]。

河西走廊灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)歷史悠久，是甘肅省重要農(nóng)業(yè)區(qū)之一，是我國西北內(nèi)陸著名的灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)。它是西北地區(qū)最主要的商品糧基地和經(jīng)濟(jì)作物集中產(chǎn)區(qū)，它提供了甘肅省2/3以上的商品糧、幾乎全部的棉花、9/10的甜菜、2/5以上的油料、啤酒大麥和瓜果蔬菜，平地綠洲區(qū)主要種植春小麥等。鑒于此，本文以河西走廊典型的灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)武威為例，研究氣候變化對(duì)灌溉春小麥生長及產(chǎn)量的影響，探討春小麥發(fā)育期及產(chǎn)量對(duì)氣象因子的響應(yīng)規(guī)律，將為氣候變暖背景下優(yōu)化當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、品種調(diào)整、節(jié)約用水，提高應(yīng)對(duì)氣候變化和防災(zāi)減災(zāi)能力提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)武威市地處甘肅省中部、河西走廊東端，是絲綢之路自東而西進(jìn)入河西走廊和新疆的東大門。位于北緯36°29′～39°27′，東經(jīng)101°49′～104°16′，地處黃土、青藏、蒙新三大高原交匯地帶，地勢(shì)南高北低，由西南向東北傾斜，依次形成南部祁連山山地、中部走廊平原和北部荒漠3個(gè)地貌單元，海拔介于1 020～4 874 m。武威屬典型的大陸性氣候，太陽輻射強(qiáng)，日照充足，早晚溫差大。降水稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，空氣干燥；春冬季降水稀少，夏季雨水集中。

長期定位觀測(cè)試驗(yàn)設(shè)在武威荒漠生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站(37°55′N，102°40′E，海拔為1 531.5 m)。年平均氣溫8.7℃，年平均最高氣溫36.2℃，年平均最低氣溫-21.2℃，≥10℃積溫3 272.5℃；年平均降水量173.0 mm，主要集中在夏季6—8月，占年降水總量的82.1%；年均日照時(shí)數(shù)2 877.8 h，光照充足；年平均無霜期160 d左右，雨熱同期，3—10月是作物的生長季節(jié)。

1.2 資料來源與試驗(yàn)概況

氣候分析資料為武威國家基本氣象站1951—2019年的地面氣象觀測(cè)資料。

1981—2019年主要農(nóng)作物灌溉春小麥各個(gè)發(fā)育期以及產(chǎn)量的觀測(cè)資料來自武威荒漠生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站定點(diǎn)觀測(cè)資料。

觀測(cè)品種、耕作方式與當(dāng)?shù)胤N植方式一致，觀測(cè)地段符合平行觀測(cè)的要求。灌溉春小麥全生育期使用水源井水灌溉，保證每年灌溉4～5次，每次灌溉量為800～1 000 m3·hm-2。觀測(cè)區(qū)1981—2019年灌溉春小麥種植品種為永良。觀測(cè)方法按照《農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范》[24]進(jìn)行，觀測(cè)地段位于氣象站附近200 m處。

1.3 研究方法

通過分析1981—2019年觀測(cè)地段灌溉春小麥的發(fā)育期變化特征，播種日期、生長期、各發(fā)育階段、產(chǎn)量等與氣溫、降水量、日照、積溫的相關(guān)關(guān)系以及年際變化趨勢(shì)，建立回歸模擬方程，揭示氣候變化對(duì)灌溉春小麥生長發(fā)育的影響，確定關(guān)鍵影響因子和關(guān)鍵影響期，從而衡量影響程度和強(qiáng)度。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用相關(guān)分析、Cubic函數(shù)等統(tǒng)計(jì)分析方法,數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析通過SPSS13.0軟件實(shí)現(xiàn)。

2 河西走廊地區(qū)氣候變化特征

2.1 氣溫變化

通過分析1951—2019年研究區(qū)年平均氣溫變化，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)氣溫年際變化呈顯著上升趨勢(shì)，氣溫變化的線性傾向率為0.326℃·10a-1(圖1a)。氣溫Cubic函數(shù)呈先降后升，方程為y=-0.00003x3+0.0038x2-0.1051x+8.3012,其線性化后的相關(guān)系數(shù)R=0.689，通過α=0.01檢驗(yàn)。對(duì)Cubic函數(shù)求一階導(dǎo)數(shù)，令dy/dx=0，求得1967年為氣溫Cubic函數(shù)最小值即轉(zhuǎn)折點(diǎn)，1967年后氣溫Cubic函數(shù)上升。

年平均氣溫距平1951—1959年、1960s、1970s、1980s、1990s、2000s、2010s分別為-0.6、-0.4、-0.7、-0.5、0.0、1.2、1.1℃?？梢姀?970s開始年代際距平依次上升，2000s氣溫距平最大，達(dá)1.2℃。2010s年代平均氣溫變幅最大，變異系數(shù)為10.2%，1990s次之，變異系數(shù)為6.8%(表1)。

表1 研究區(qū)各年代氣溫距平、降水距平百分率Table 1 Every decadal anomaly percentage of precipitation and temperature in the study area

根據(jù)世界氣象組織規(guī)定[26]：正距平大于或等于兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差為異常暖，負(fù)距平小于或等于兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差為異常冷；正距平大于或等于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差劃分為暖年，負(fù)距平小于或等于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差劃分為冷年。研究區(qū)異常暖年為2013、2016—2017年；暖年為1998—1999、2001—2010、2014—2015年，其中異常暖年和暖年均出現(xiàn)在1998年之后；沒有異常冷年，冷年為1954、1956、1967、1970、1974、1976年，其中冷年均出現(xiàn)在1976年之前。

2.2 降水量變化

研究區(qū)降水量年際變化呈上升趨勢(shì)，降水量變化曲線線性擬合傾向率為5.694 mm·10a-1(圖1b)，降水量Cubic函數(shù)呈波動(dòng)變化，方程為y=0.0004x3-0.0362x2+1.4768x+143.54，其線性化后的相關(guān)系數(shù)R=0.263，通過α=0.05檢驗(yàn)。降水量距平百分率的年際變化較大，最多年份達(dá)56.9%，最少年份為-49.3%。定義年降水距平百分率R*≥50%為特多，50%>R*≥20%為偏多，20%>R*>-20%為正常，-20%>R*≥50%為偏少，R*≤-50%為特少[26]。年降水量特多的是2018年，偏多的是1955、1964、1967—1968、1970、1983、1985、1993、1995—1996、2002、2007、2011、2014—2015、2019年，偏少的是1954、1956—1957、1959、1962—1963、1972、1974、1976、1978、1980—1982、1991、2005、2008—2009、2013年，其余年份均在正常范圍內(nèi)變化。

就年代際降水距平百分率而言，2010s偏多最多，為11.7%，1990s和2000s次之，1960s略多，1951—1959年、1970s、1980s偏少(表1)。降水量年代際變幅2010s最大，變異系數(shù)為28.8%；1951—1959年次之，變異系數(shù)為28.4%。分析結(jié)果可以說明研究區(qū)氣候變化呈現(xiàn)暖濕化趨勢(shì)。

3 灌溉春小麥生育期變化特征及其與氣候變化的關(guān)系

3.1 研究區(qū)1981—2019年灌溉春小麥生育期變化特征

基于研究區(qū)實(shí)際生育期資料，得到灌溉春小麥生育期的多年平均日序(表2)。從表2可以看出，研究區(qū)灌溉春小麥的生長發(fā)育過程大致在每年的第79天到第198天，即灌溉春小麥從3月中下旬開始播種，三葉期在4月中下旬，拔節(jié)期在5月上中旬，抽穗期在5月下旬至6月上旬，乳熟期在7月上旬，7月中下旬成熟收獲。

表2 研究區(qū)灌溉春小麥發(fā)育期變化特征Table 2 Characteristics of development period of irrigated spring wheat in the study area

1981—2019年，研究區(qū)灌溉春小麥播種到三葉期日序延后，拔節(jié)到成熟期日序提前。灌溉春小麥播種期的推遲極為明顯，播種期推遲速率為1.283 d·10a-1，通過α=0.05檢驗(yàn)；出苗期、三葉期推遲速率為0.083 d·10a-1、0.506 d·10a-1；拔節(jié)～成熟期提前，其中抽穗期、開花期、成熟期顯著提前，抽穗期提前速率為1.33 d·10a-1，通過α=0.05檢驗(yàn)，開花期提前1.796 d·10a-1、成熟期提前1.654 d·10a-1，提前趨勢(shì)達(dá)到0.01極顯著水平。總體來看，灌溉春小麥春季發(fā)育期延后，夏季發(fā)育期提前，全生育期縮短。

3.2 氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)和≥0℃活動(dòng)積溫對(duì)灌溉春小麥生長發(fā)育的影響

3.2.1 播前氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)和≥0℃活動(dòng)積溫初日對(duì)播種期的影響 采用氣象部門普遍使用的五日滑動(dòng)平均法確定穩(wěn)定通過界限溫度的初終日期[25]。因?yàn)檠芯繀^(qū)土壤從2月上旬開始解凍，所以選擇土壤解凍時(shí)的氣溫，即2月份至播種前一天的平均氣溫、日照時(shí)數(shù)來反映灌溉春小麥播種前的氣溫、日照時(shí)數(shù)。選擇1月份至播種前一天的總降水量來反映灌溉春小麥播種前的濕度情況。分析1981—2019年研究區(qū)灌溉春小麥的播種日期，可知播種期最早為1997年3月14日，最晚為2011年3月29日。分析1981—2019年研究區(qū)氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)和≥0℃活動(dòng)積溫初日對(duì)灌溉春小麥播種期的影響，發(fā)現(xiàn)隨著播前氣溫的上升、降水量和日照的增加、≥0℃活動(dòng)積溫初日的提前，灌溉春小麥播種期延后。其中，氣溫對(duì)播種期的影響不顯著(圖2a)；降水量每增加1 mm，播種期延后約0.2 d(圖2b)；日照每增加10 h，播種期延后約0.7 d(圖2c)；≥0℃活動(dòng)積溫初日每提前10 d，播種期延后約0.5 d(圖2d)。

通過研究區(qū)灌溉春小麥播種日期與氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)、≥0℃活動(dòng)積溫初日的相關(guān)分析可以發(fā)現(xiàn)，播種日期與日照時(shí)數(shù)的相關(guān)性最好，其次為降水量，與氣溫的相關(guān)性最差。這說明河西走廊地區(qū)灌溉春小麥播種日期的延后是降水量增加、日照時(shí)數(shù)增加和≥0℃活動(dòng)積溫初日提前共同影響的結(jié)果，當(dāng)然也不可忽視人為因素對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。

3.2.2 生長期間氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)和≥0℃活動(dòng)積溫初日對(duì)生育期的影響 分析1981—2019年研究區(qū)春小麥生育期天數(shù)與生長期間平均氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)和≥0℃活動(dòng)積溫的變化趨勢(shì)(圖3)，從氣溫變化曲線(圖3a)可知，1981—2019年該地區(qū)灌溉春小麥生育期間平均氣溫在波動(dòng)上升，1987年灌溉春小麥生長期間氣溫降到最低，為14.3℃。2000年以后氣溫有持續(xù)升高的趨勢(shì)，除了2002年和2010年生長期間氣溫為15.4℃之外，其余年份均大于16.0℃，整個(gè)氣溫曲線線性增溫變暖趨勢(shì)明顯。從降水量與生育期的年際變化(圖3b)可以看出，在研究區(qū)灌溉春小麥生長期間，總降水量的變化呈現(xiàn)波動(dòng)式減少的趨勢(shì)。由圖3c日照時(shí)數(shù)與生育期的年際變化可以看出，在灌溉春小麥生長期間，日照時(shí)數(shù)呈波動(dòng)上升的趨勢(shì)。由≥0℃活動(dòng)積溫與生育期的年際變化(圖3d)可知，該地區(qū)灌溉春小麥生長期間≥0℃活動(dòng)積溫增加。

由圖3可知，1981—2019年研究區(qū)灌溉春小麥生長期曲線波動(dòng)很大，生育期呈現(xiàn)波動(dòng)縮短趨勢(shì)，縮短速率為2.937 d·10a-1；其中，2011年生長期為106 d，是1981年以來最短的年份，1983年和1993年最長，為129 d。生育期隨氣溫變化的線性關(guān)系為：y=-3.6931x+178.1365，氣溫每增加1℃，生長期縮短約3.7 d。生育期隨降水量變化的線性關(guān)系為：y=0.0516x+115.1245，降水量每減少10 mm，生長期縮短約0.5 d。生育期隨日照時(shí)數(shù)變化的線性關(guān)系為：y=0.0149x+104.0516，日照時(shí)數(shù)每減少10 h，生長期縮短約0.1 d。生育期隨≥0℃活動(dòng)積溫變化的線性關(guān)系為：y=-0.0042x+126.9933，≥0℃活動(dòng)積溫每增加100℃，生長期縮短約0.4 d。這說明隨著生長期間氣溫的增加、降水量的減少、日照時(shí)數(shù)的增加以及≥0℃活動(dòng)積溫的增加，生育期呈縮短趨勢(shì)。

通過對(duì)生長期間氣溫、降水、日照時(shí)數(shù)和≥0℃活動(dòng)積溫與生育期相關(guān)分析結(jié)果顯示，生育期與氣溫的相關(guān)性達(dá)到極顯著水平，R=-0.738，通過α=0.01檢驗(yàn)。生育期與降水量、日照時(shí)數(shù)有正相關(guān)關(guān)系，與≥0℃活動(dòng)積溫呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，但均不顯著。結(jié)果說明研究區(qū)灌溉春小麥生育期縮短主要是生育期內(nèi)氣溫增加所致，日照時(shí)數(shù)和≥0℃活動(dòng)積溫的增加對(duì)生育期縮短的影響是次要的。由于研究區(qū)春小麥種植區(qū)為灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)，故降水量的減少對(duì)灌溉春小麥的生長影響不大。

3.3 氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)和≥0℃活動(dòng)積溫對(duì)灌溉春小麥產(chǎn)量的影響

灌溉春小麥產(chǎn)量資料為研究區(qū)每年實(shí)際單產(chǎn)產(chǎn)量。由圖4灌溉春小麥產(chǎn)量與生長期間的平均氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)和≥0℃活動(dòng)積溫及其變化關(guān)系可以看出，1981—2019年灌溉春小麥生長期間氣溫、≥0℃活動(dòng)積溫呈增加趨勢(shì)(圖4a、圖4d)，日照時(shí)數(shù)略有增加(圖4c)，相反，降水量呈減少趨勢(shì)(圖4b)，而研究區(qū)灌溉春小麥實(shí)際產(chǎn)量呈增加趨勢(shì)，增加速率為525.29 kg·hm-2·10a-1。通過對(duì)研究區(qū)灌溉春小麥實(shí)際產(chǎn)量與全生育期內(nèi)平均氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)和≥0℃活動(dòng)積溫的相關(guān)分析，可以得出產(chǎn)量與生育期內(nèi)平均氣溫呈顯著正相關(guān)關(guān)系，R=0.354，通過α=0.05檢驗(yàn)，相關(guān)性好于與降水量、日照時(shí)數(shù)和≥0℃活動(dòng)積溫的相關(guān)性，說明灌溉春小麥產(chǎn)量的增加主要是由生育期氣溫增加所引起的。

3.4 灌溉春小麥不同發(fā)育階段對(duì)氣候變化的響應(yīng)

針對(duì)灌溉春小麥生長期間的農(nóng)業(yè)氣象條件，進(jìn)一步分析不同發(fā)育階段對(duì)氣溫變化的響應(yīng)并進(jìn)行回歸分析(表3)。結(jié)果顯示，自1981年以來，灌溉春小麥各個(gè)發(fā)育階段氣溫均呈增加趨勢(shì)，增加最明顯的階段為播種～出苗期，每10年增加1.02℃，氣溫升高使得正常播種后灌溉春小麥出苗率增加。相關(guān)分析顯示，拔節(jié)～抽穗期氣溫和產(chǎn)量的正相關(guān)關(guān)系達(dá)到極顯著水平，R=0.431，通過α=0.01檢驗(yàn)。播種～成熟期氣溫和產(chǎn)量的正相關(guān)關(guān)系達(dá)到顯著水平，R=0.354，通過α=0.05檢驗(yàn)，其他發(fā)育階段氣溫與產(chǎn)量的正相關(guān)關(guān)系不顯著，這說明氣溫的升高是產(chǎn)量增加的主要原因。

不同發(fā)育階段對(duì)降水量變化的回歸分析結(jié)果(表3)顯示，不同發(fā)育階段，其降水量的變化也不同，其中只有出苗～拔節(jié)期降水量呈增加趨勢(shì)，為1.70 mm·10a-1，其他發(fā)育階段的降水量都呈減少趨勢(shì)，降水量減少由高到低的順序?yàn)椴シN～成熟期、拔節(jié)～抽穗期、抽穗～乳熟期、乳熟～成熟期、播種～出苗期，減少量分別為5.17、3.38、1.48、1.02、0.91 mm·10a-1。相關(guān)分析顯示，除乳熟～成熟期外，其他發(fā)育階段降水量與產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系均為負(fù)值，且均不顯著，乳熟～成熟期與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)為R=0.063，這說明乳熟～成熟期降水量的減少對(duì)產(chǎn)量的增加有利。

表3 灌溉春小麥與生長期間不同發(fā)育階段平均氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)、≥0℃活動(dòng)積溫的回歸分析Table 3 Regression analysis of yield and average temperature, precipitation, sunshine length and active accumulated temperature greacher than or equal to 0℃ in the course of growing

不同發(fā)育階段對(duì)日照時(shí)數(shù)的回歸分析結(jié)果(表3)顯示，不同發(fā)育階段日照時(shí)數(shù)的變化也不同，其中出苗～拔節(jié)期、抽穗～乳熟期、播種～成熟期日照呈增加趨勢(shì)，抽穗～乳熟期增加最多，為12.45 h·10a-1，播種～出苗期、拔節(jié)～抽穗期、乳熟～成熟期呈減少趨勢(shì)，拔節(jié)～抽穗期減少最多，為7.53 h·10a-1。相關(guān)分析顯示，所有發(fā)育階段日照時(shí)數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系均不顯著，且只有出苗～拔節(jié)期日照時(shí)數(shù)與產(chǎn)量為正相關(guān)關(guān)系(R=0.038)，這說明出苗～拔節(jié)期日照時(shí)數(shù)的增加對(duì)產(chǎn)量增加有利。

不同發(fā)育階段對(duì)≥0℃活動(dòng)積溫的回歸分析結(jié)果(表3)顯示，拔節(jié)～抽穗期、乳熟～成熟期≥0℃活動(dòng)積溫減少，減少量分別為9.84、7.88℃·10a-1，其他發(fā)育階段≥0℃活動(dòng)積溫增加，增加最明顯的階段為播種～成熟期，增加51.43℃·10a-1。相關(guān)分析顯示，除了播種～出苗期、抽穗～乳熟期≥0℃活動(dòng)積溫與產(chǎn)量為負(fù)相關(guān)關(guān)系外，其他發(fā)育階段≥0℃活動(dòng)積溫與產(chǎn)量呈正相關(guān)，拔節(jié)～抽穗期相關(guān)系數(shù)最大(R=0.182)，這說明拔節(jié)～抽穗期≥0℃活動(dòng)積溫的減少對(duì)產(chǎn)量增加有利。

由此可見，該地區(qū)灌溉春小麥產(chǎn)量的增加是整個(gè)生育期內(nèi)氣溫的增加、乳熟～成熟期降水量的減少、出苗～拔節(jié)期日照時(shí)數(shù)的增加以及拔節(jié)～抽穗期≥0℃活動(dòng)積溫的減少共同作用的結(jié)果。

4 結(jié)論與討論

1)1951—2019年研究區(qū)年平均氣溫呈極顯著上升趨勢(shì)，氣溫變化的線性傾向率為0.326℃·10a-1，從1970s開始年代際距平依次上升，1976年之后未出現(xiàn)冷年；年降水量呈顯著上升趨勢(shì)，降水量變化的線性傾向率為0.326℃·10a-1。結(jié)果說明研究區(qū)氣候變化呈暖濕化趨勢(shì)。

2)1981—2019年研究區(qū)灌溉春小麥普遍在3月中下旬開始播種，7月中下旬成熟收獲。該地區(qū)春小麥在生長發(fā)育過程中，每個(gè)發(fā)育階段對(duì)氣候變化的響應(yīng)不完全一致，氣候暖濕化使該地區(qū)春小麥播種期、出苗期和三葉期延后，拔節(jié)期、抽穗期、開花期、乳熟期和成熟期提前，開花期、成熟期提前趨勢(shì)達(dá)到極顯著水平。灌溉春小麥播種～三葉期的營養(yǎng)生長階段延長，拔節(jié)～成熟期的生殖生長階段縮短，全生長期縮短。

3)播種前氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)增加以及≥0℃活動(dòng)積溫初日提前的綜合作用使研究區(qū)春小麥的播種期延后，其中，日照時(shí)數(shù)的增加是播種期延后的主要因素，當(dāng)然，人為因素對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響不可忽視。生長期間氣溫、日照時(shí)數(shù)、≥0℃活動(dòng)積溫增加以及降水量減少的協(xié)同作用使該地區(qū)春小麥生長期縮短。生長期間氣溫的增加與生長期縮短相關(guān)性達(dá)到極顯著水平，生長期間氣溫的增加是導(dǎo)致生長期縮短的主要?dú)庀笠蜃?，也是產(chǎn)量增加的主要因素。

4)灌溉春小麥產(chǎn)量對(duì)各個(gè)生長階段氣候變化的響應(yīng)也不完全一致，各生長階段氣溫的增加對(duì)產(chǎn)量均為正影響，其中，拔節(jié)～抽穗期、播種～成熟期氣溫增加對(duì)灌溉春小麥產(chǎn)量提高有顯著促進(jìn)作用。拔節(jié)～抽穗期降水量減少、播種～出苗期日照時(shí)數(shù)減少都對(duì)產(chǎn)量有影響，拔節(jié)～抽穗期≥0℃活動(dòng)積溫減少對(duì)產(chǎn)量提高有促進(jìn)作用。

預(yù)計(jì)隨著未來氣候暖濕化進(jìn)一步加劇，祁連山冰雪融化速度將加劇，短期內(nèi)河西內(nèi)陸河流量增加，但長期將面臨水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)，生態(tài)環(huán)境將受影響。氣候暖濕化使河西走廊地區(qū)熱量資源豐富，提高了作物增產(chǎn)潛力，但也使得病蟲害加劇，防控難度加大。為此，建議深入開展氣候規(guī)律研究，提高應(yīng)對(duì)氣候變化和防災(zāi)減災(zāi)能力。