氣候變化對三河地區(qū)冬小麥生產(chǎn)適應性研究

劉曉英，郝國松

(1.三河市氣象局，河北三河 065200；2.大廠回族自治縣氣象局，河北廊坊 065300)

農(nóng)業(yè)是人類社會賴以生存的基本生活資料的來源，直接關系到人類社會的生存和發(fā)展。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)遵循農(nóng)作物生長發(fā)育規(guī)律，通過改變其種植量、種植結(jié)構(gòu)、種植地域以及種植時間來適應氣候變化。我國的一些學者對近幾十年氣候變化對農(nóng)作物的影響進行了大量研究，雖然關于氣候變化對冬小麥的影響研究較多[1-7]，但對涉及三河、廊坊地區(qū)的冬小麥受氣候影響的研究鮮見報道。該研究以三河地區(qū)為例，探討氣候變化對三河地區(qū)冬小麥生產(chǎn)適應性的研究，對推動三河市三農(nóng)服務中“農(nóng)業(yè)氣象服務體系”建設具有重要的意義，為進一步開展農(nóng)業(yè)氣象服務、支撐農(nóng)業(yè)適應氣候變化的決策服務提供科學依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)域概況三河市位于河北省廊坊市北部，地處燕山山前平原地區(qū)，地勢北高南低，屬暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明，多年平均氣溫為11.8 ℃，年降水量580 mm，年日照時數(shù)2 507 h，每年4—6月日照時數(shù)最多。三河地區(qū)光熱資源充足，適宜冬小麥的種植。

1.2 資料來源資料來源于河北省氣象信息共享平臺，所用資料包括1980—2019年冬小麥發(fā)育期內(nèi)日平均氣溫、降水量、日照時數(shù)等氣象資料和1980—2019年冬小麥各發(fā)育期的觀測資料。冬小麥產(chǎn)量資料來自廊坊經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒[8]和三河市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局。根據(jù)冬小麥生長發(fā)育特征，把發(fā)育期分為播種—越冬開始、越冬開始—返青、返青—抽穗、抽穗—成熟共4個時段，由于冬小麥是跨年度越冬作物，故將冬小麥收獲年度作為冬小麥生育年度，即上一年秋天播種開始到當年收獲截止時間。

1.3 研究方法采用一元線性回歸方法，統(tǒng)計分析三河市1980—2019年冬小麥發(fā)育期內(nèi)積溫、降水量、日照時數(shù)等氣候因子以及冬小麥發(fā)育期的變化特征，分析各氣候因子對冬小麥各發(fā)育期以及整個發(fā)育期的影響[9-10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 冬小麥各發(fā)育期氣候變化特征分析

2.1.1播種—越冬開始期。從圖1可以看出，1980—2019年冬小麥播種—越冬開始期積溫年變化趨勢不大；降水量年變化趨勢呈上升趨勢，年際間降水量變化較大，最大降水量為115.1 mm，出現(xiàn)在2004年，最小降水量為2.2 mm，出現(xiàn)在2006年；日照時數(shù)年變化呈下降趨勢。

圖1 1980—2019年冬小麥播種—越冬開始期積溫、降水量、日照時數(shù)年變化曲線Fig.1 Annual variation curve of accumulated temperature，precipitation and sunshine duration from sowing to beginning of overwintering of winter wheat from 1980 to 2019

2.1.2越冬開始—返青期。從圖2可以看出，1980—2019年冬小麥越冬開始—返青期積溫年變化呈上升趨勢，年際間變化較大，積溫最高年份為2017年，為-72.9 ℃·d，積溫最低年份為1985年，為-432.7 ℃·d；降水量年變化趨勢平穩(wěn)，但年際間變化很大，平均降水量為11.1 mm，最大降水量為37.4 mm，出現(xiàn)在2007年，最小降水量僅為0.2 mm，出現(xiàn)在1996、2018年；日照時數(shù)年變化呈下降趨勢，平均日照時數(shù)為594.7 h，最大值出現(xiàn)在1996年，為700.8 h，最小值出現(xiàn)在2003年，為445.0 h。

圖2 1980—2019年冬小麥越冬開始—返青期積溫、降水量、日照時數(shù)年變化曲線Fig.2 Annual variation curve of accumulated temperature，precipitation and sunshine duration from beginning of overwintering to turning green period of winter wheat from 1980 to 2019

2.1.3返青—抽穗期。從圖3可以看出，1980—2019年冬小麥返青—抽穗期積溫年變化呈較明顯上升趨勢，年際間波動明顯，最高值出現(xiàn)在2014年，為854.2 ℃·d，最低值出現(xiàn)在1980年，為540.5 ℃·d；降水量年變化趨勢平穩(wěn)，年際間波動較大，最大值為106.2 mm，出現(xiàn)在1990年，最小值僅有4.8 mm，出現(xiàn)在1995年；日照時數(shù)年變化呈下降趨勢，但整體下降不明顯，最小年份是381.2 h，出現(xiàn)在2003年，最大年份是583.6 h，出現(xiàn)在1989年。

圖3 1980—2019年冬小麥返青—抽穗期積溫、降水量、日照時數(shù)年變化曲線Fig.3 Annual variation curve of accumulated temperature，precipitation and sunshine duration from turns green to heading stage of winter wheat from 1980 to 2019

2.1.4抽穗—成熟期。從圖4可以看出，1980—2019年冬小麥抽穗—成熟期積溫年變化呈上升趨勢，最大值出現(xiàn)在2001年，積溫是920.7 ℃·d，最小值出現(xiàn)在1985年，積溫是749.9 ℃·d，年際間波動較??；降水量年變化趨勢比較平穩(wěn)，但年際間波動較大，最大降水量出現(xiàn)在1982年，為122.2 mm，最小降水量出現(xiàn)在1996年，僅有1.1 mm；日照時數(shù)年變化呈下降趨勢，最大值出現(xiàn)在2017年，為411.3 h，最小值出現(xiàn)在2006年，為241.8 h。

圖4 1980—2019年冬小麥抽穗—成熟期積溫、降水量、日照時數(shù)年變化曲線Fig.4 Annual variation curve of accumulated temperature，precipitation and sunshine duration from heading to maturity of winter wheat from 1980 to 2019

2.2 冬小麥全發(fā)育期氣候變化特征分析從圖5可以看出，從整體上看，近40年來三河市冬小麥生育期內(nèi)氣候變化呈暖濕趨勢，表現(xiàn)出氣溫升高、降水增多、日照減少。1980—2019年冬小麥年積溫呈上升趨勢，氣候變暖趨勢明顯；降水量年變化呈上升趨勢，且年際間變化較大，最大降水量出現(xiàn)在2018年，為264.1 mm，最小降水量出現(xiàn)在1996年，僅有25.0 mm，降水量明顯偏多和明顯偏少都不利于冬小麥的生長發(fā)育，但由于灌溉及時，1996年冬小麥產(chǎn)量減產(chǎn)并不明顯；2018年雖然降水量最多，但由于整個越冬期都無降水，春季4月份的降水反而緩解了旱情，利于冬小麥的生長，6月13日的暴雨接近冬小麥收獲期(6月15日收獲)，隨后幾天又是晴天，所以并沒影響當年冬小麥產(chǎn)量。

圖5 1980—2019年冬小麥全發(fā)育期積溫、降水量、日照時數(shù)年變化曲線Fig.5 Annual variation curve of accumulated temperature，precipitation and sunshine duration during the full development period of winter wheat from 1980 to 2019

3 結(jié)論與討論

三河地區(qū)冬小麥各個發(fā)育期積溫年變化均呈上升趨勢，播種—越冬開始期積溫年變化趨勢不太明顯；降水量年變化在播種—越冬開始期、越冬開始—返青期這2個發(fā)育期呈上升趨勢，返青—抽穗期、抽穗—成熟期年變化均呈下降趨勢，但總體趨勢都不太明顯，全發(fā)育期降水量年變化呈微弱上升趨勢；日照時數(shù)年變化各發(fā)育期均呈下降趨勢。

三河地區(qū)冬小麥播種時間一般在9月下旬至10月上旬，收獲季節(jié)一般在6月中旬，氣溫和降水量是影響冬小麥生長發(fā)育的主要氣候因子，但由于冬小麥的整個發(fā)育期并不是全年降水量最多的集中時段，所以降水多的年份并沒造成冬小麥減產(chǎn)，而降水少的年份由于人為的田間管理，及時進行灌溉，對冬小麥的產(chǎn)量影響也較小，因為冬小麥是大田作物，氣溫是限制冬小麥生長發(fā)育的主要氣候因子，尤其是冬小麥越冬開始—返青期，該發(fā)育期冬季嚴寒或氣溫降幅過大，使冬小麥易發(fā)生凍害，從而造成部分麥苗受凍致死[11-12]。

該研究考慮了影響冬小麥生長發(fā)育的主要氣候因子，未考慮大風、冰雹等突發(fā)性災害天氣對冬小麥造成的影響，也未考慮隨著氣候的變化冬小麥品種的改良、種植結(jié)構(gòu)的影響以及田間管理技術的改進，在今后的研究中將進一步完善。