氣候變化對潛江市小麥生育期及產量的影響

[摘 要] 利用1961-2016年湖北省潛江站氣溫、降水、日照等資料，分析潛江市冬小麥生長發育期氣候變化特征。結果表明，1961-2016年秋冬季平均氣溫呈顯著上升趨勢，冬小麥生育期各旬平均氣溫均呈上升趨勢，其中2月下旬、3月上旬、4月下旬和5月上旬顯著上升；降水僅2月下旬有顯著增多趨勢；日照時間顯著減少，1月上旬、1月中旬和5月下旬減少趨勢明顯。冬小麥產量呈顯著上升趨勢，與3、4月及生育期降水呈顯著負相關，與4月日照時間和5月氣溫呈顯著正相關。

[關鍵詞] 氣候變化；冬小麥；生育期；產量；相關性

[中圖分類號] S162.53；S512.1 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2017）20-82-3

農業是對氣候變化反映最為敏感的行業之一，1961-2016年湖北省潛江市氣溫逐步升高，降水時空分布不均衡，各種極端氣象災害頻發，給社會經濟發展和農業生產造成了極大的影響。小麥為潛江市的主要農作物之一，本文擬以潛江市為研究區域，通過分析冬小麥生育期氣候變化特點以及氣候變化對冬小麥生產的影響，為冬小麥生產提供科學依據，以趨利避害[1，2]。

1 資料與方法

1.1 資料來源

選用1961-2016年潛江氣象站氣溫、降水、日照等氣象資料以及省氣候中心提供的小麥觀測報表和產量資料。由于冬小麥是跨年度生長作物，將冬小麥收獲年度作為整個小麥生育年度，歷年平均生育期為10月30日至次年5月26日，為研究方便，冬小麥生育期取11月至次年5月。其中，春季為3-5月，夏季為6-8月，秋季為9-11月，冬季為12月至次年2月。

1.2 研究方法

利用異常度和回歸分析法等分析小麥生育期內氣溫、降水和日照變化趨勢；利用滑動平均法得出冬小麥氣候趨勢產量；利用相關分析等方法分析各氣象要素變化趨勢及與冬小麥氣候產量相關關系，得出氣候變化對冬小麥生育期的影響。

2 小麥生育期氣候變化

2.1 氣溫變化

2.1.1 冬、春季氣溫變化。計算1961-2016年潛江市冬、春季平均氣溫異常度（見圖1）。根據中國氣象局《全國氣候影響評價標準》，1961年以來潛江市冬季平均氣溫有1 a異常偏低、3 a顯著偏低、6 a偏低。氣溫偏低年份基本出現在1990年前，之后氣溫明顯上升，暖冬氣候特征突顯；冬季氣溫2 a異常偏高、2 a顯著偏高、2 a偏高。春季氣溫2 a顯著偏低、4 a偏低，氣溫偏低年基本都出現在1994年前，之后氣溫明顯上升，1 a異常偏高，4 a顯著偏高、6 a偏高。分析得出1990年前冬季氣溫偏低，之后氣溫顯著升高，1994年前春季氣溫偏低，之后氣溫顯著升高，與20世紀90年代初期潛江市氣溫突變相一致。

2.1.2 旬氣溫變化。1993年潛江市存在氣溫突變，1993年也是冬春季氣溫上升節點，選取1993年前后兩個不同時段分析冬小麥生育期旬平均氣溫變化特征（見圖2），1993-2016年小麥生育期旬平均氣溫高于1961-1992年，特別是2月下旬和3月下旬升溫明顯，達2.4℃和2.1℃，說明小麥生育期氣溫正迅速上升，與近年來氣候變暖密切相關。

1961-2016年，小麥生育期各旬平均氣溫趨勢系數變化和氣候變暖前后各旬氣溫差值變化幾乎一致，整個生育期氣溫上升趨勢顯著，其中2月下旬、3月下旬、4月上旬和5月上旬上升趨勢最顯著，均通過α=0.01顯著性檢驗。

2.2 降水變化

小麥生育期連陰雨天氣會影響小麥生殖生長與光合作用，阻礙干物質積累，影響產量。以1993年為界研究2個時段降水變化趨勢，1961-1992年小麥生育期平均降水量為520.4 mm，1993-2016年降水量為535.4 mm，降水量增多。生育期內逐旬降水變化，前期降水總體偏多，有利于小麥出苗；3月中、下旬降水減少8.3 mm和7.0 mm，小麥處于拔節生育期，需水量大，降水量偏少影響生長發育（見圖3）。

2.3 日照時間變化

相較北方地區，潛江市冬小麥生育期日照時間嚴重偏少，1961-1992年小麥生育期平均日照時間為893.3 h，1993-2016年為830.1 h，日照時間減少較多。1961-2016年，日照時間也顯著減少（r=-0.41，α=0.01），按旬序來看，1993年后相比之前有13個旬次日照時間偏少，8個旬次偏多。其中，11月中旬至2月下旬日照時間嚴重偏少，冬季日照時間減少不利于冬小麥前期發育；3月上旬至5月上旬日照時間略偏多，有利于冬小麥發育。但是，5月中下旬日照時間嚴重偏少，對冬小麥后期生長不利。

潛江市冬小麥生育期間逐旬日照時間變化趨勢如圖4所示，1961-2016年以來，大多數旬日照時間都呈減少趨勢，其中1月上旬（r=0.33，α=0.05）、1月中旬（r=0.29，α=0.01）和5月下旬（r=-0.40，α=0.01）下降趨勢顯著。

3 氣候變化對冬小麥產量的影響

影響小麥產量的因素較多，將實際產量分解為：Y=Yt+Yω+Yε。Y為小麥實際產量，Yt為小麥趨勢產量，Yω為小麥氣象產量，Yε為隨機波動產量，是由隨機因素引起的產量變化，因所占比例較小，可簡寫為：Y=Yt+Yω。

1961-2015年冬小麥氣候產量波動較大，與生育期內潛江市氣候多變息息相關，氣候產量總體有顯著上升趨勢（r=0.36，α=0.01），但上升幅度較小，為2.1 kg/（km2·10 a），氣候變化對小麥產量有一定的提高作用。

氣候產量最大值出現在1988年，為549 kg/km2。原因在于播種期降水偏多，土壤墑情良好，加之生育期氣溫適宜，日照時間正常偏多，盡管分蘗期干旱和灌漿期降水偏多，但氣象條件總體利大于弊，氣候產量較高。氣候產量最低年份出現在1989和2002年，分別為-689 kg/km2和-685.4 kg/km2，2002年4-5月罕見低溫連陰雨天氣，不利于小麥后期生長，1989年小麥播種分蘗期干旱少雨，土壤墑情差，最終出苗少，導致氣候產量低。

相關分析顯示（見表1），冬小麥氣候產量與生育期平均氣溫、降水量和日照時間相關系數通過顯著性檢驗的有：3月降水量（r=-0.31，α=0.05）、4月降水（r=-0.53，α=0.01）和日照時間（r=0.47，α=0.01）、5月氣溫（r=0.29，α=0.05）、整個生育期降水量（r=-0.42，α=0.01）。3-4月連陰雨，陽光寡照，小麥光合作用效率低，易受漬害，小麥銹病大面積發生；5月氣溫較高，日照時間充足，有利于干物質積累，提高千粒重，氣候產量增多。影響氣候產量的關鍵是小麥生育期內日照時間、降水和氣溫合理搭配。

4 結論

①冬春季平均氣溫異常偏低年代多在20世紀90年代前，異常偏高年代多在20世紀90年代后；1961-2016年，潛江市冬春季平均氣溫均呈顯著上升趨勢，冬季最低氣溫也顯著上升，有利于小麥安全過冬；逐旬平均氣溫均趨于上升，其中2月下旬、3月下旬、4月上旬和5月上旬上升趨勢顯著。

②1961-2016年，潛江市冬小麥生育期降水量有一定增多，但并不明顯。小麥生育期前期降水量偏多，對土壤墑情有利，拔節期降水偏少不利于生長發育；各旬降水變化趨勢不明顯。

③1961-2016年，冬小麥整個生育期日照時間趨于下降，冬季和生育期后期日照時間下降較多，1月上中旬和5月下旬日照時間顯著下降，其他時段日照時間略偏多。

④冬小麥氣候產量上升顯著，但提升產量不高，僅為2.1 kg/（km2·10a）。氣候產量與3、4月及整個生育期降水量有顯著負相關，與4月日照時間、5月氣溫有顯著正相關。冬小麥生育期降水較少、日照時間偏多、氣溫偏高，氣候產量較高。反之，氣候產量較低，三者需要合理搭配。

參考文獻

[1]居輝，熊偉，許吟隆，等.氣候變化對我國小麥產量的影響[J].作物學報，2005（10）：1340-1343.

[2]郭建平.氣候變化對中國農業生產的影響研究進展[J].應用氣象學報，2015（1）：1-11.