河南省干熱風發生規律及其與小麥開花期的關系

李彤霄　成林　馬青榮　劉佳

摘要：利用河南省30個農業氣象觀測站1990—2018年小麥生育期觀測數據和同期氣象資料，依據QX/T 82-2019確定近29年干熱風發生時間和強度，利用數值分析法分析河南省干熱風發生規律及其與小麥開花期的關系。結果表明，近29年河南省干熱風年型呈先增加后減少趨勢，干熱風過程呈逐漸減少的趨勢，其中干熱風年型和干熱風過程在2000—2009年發生站次最多。河南省干熱風高發區域主要集中在河南省北部和中部區域，西部、西南部地區也有一些分布。2000—2009年發生年型增多的主要原因是重度干熱風過程的增加，干熱風發生面積的增加。干熱風最早發生日期平均為儒略日第144天，近29年豫中大部、豫西、豫南局部發生日期有推遲的趨勢，其他地區為提前的趨勢;不同年代總體趨勢呈從西向東、從南往東北延遲的趨勢。開花期平均日期為儒略日第126天，近29年河南省冬小麥的開花期日期從北向南逐漸提前。河南省大部分地區干熱風間隔天數以延長的趨勢為主，且干熱風首日變化趨勢與開花期間隔時間的變化趨勢極顯著相關。開花期變化趨勢與重干熱風過程顯著相關。

關鍵詞：干熱風;冬小麥;開花期;間隔天數

中圖分類號：P49? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）22-0058-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.22.014? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Occurrence regularity of dry-hot wind and relationship with winter

wheat flowering period in Henan province

LI Tong-xiao1，2，CHENG Lin1，2，MA Qing-rong1，2，LIU Jia3

（1.Key Laboratory of Agrometeorological Safeguard and Applied Technique in Henan Province，China Meteorological Administration，

Zhengzhou 450003，China;2.Henan Institute of Meteorological Science，Zhengzhou 450003，China;3.Zhengzhou Meteorological Bureau，

Zhengzhou 450003，China）

Abstract： Based on the observation data of winter wheat from 1990 to 2018 and the meteorological data of 30 agrometeorological observation stations in Henan province， the occurrence time and intensity of dry-hot wind in the past 29 years were determined according to QX/T 82-2019， the occurrence law of dry-hot wind in Henan province and its relationship with winter wheat flowering period were analyzed by numerical analysis method. The results showed that the annual type of dry-hot wind in Henan province increased first and then decreased in the past 29 years， and the dry-hot wind process was a decreasing trend， and the annual types and processes of dry-hot wind were mainly occurred in 2000-2009. The high incidence area of dry-hot wind in Henan province is mainly concentrated in the northern and central regions of Henan province， and some parts in the western and southwestern. The main reasons for the increase of the annual type in 2000-2009 are the increasing of the heavy dry-hot wind process and the increase of the occurrence area of dry-hot wind. The earliest occurrence date of dry-hot air was on the 144th day of Julian day， and in recent 29 years there was a tendency to postpone the local occurrence dates of most parts of central Henan， western Henan and southern Henan， and the trend of other regions was in advance， and the overall trend in different years was delayed from west to east and from south to northeast. The average date of flowering period was the 126th days of Julian day， and the flowering date of winter wheat in Henan province was gradually advanced from north to south in the past 29 years. The number of days in most areas of Henan province was dominated by the trend of prolongation， and the earliest time change trend of dry-hot air was significantly correlated with the change trend of dry-hot air and flowering interval. The change trend of flowering period was significantly related to the process of heavy dry-hot wind.

Key words： dry-hot wind; winter wheat; flowering period; interval day

干熱風是中國冬小麥常見的氣象災害之一，幾乎每年干熱風災害都會對小麥生產造成一定的不利影響。20世紀80年代以來，國內一些專家學者對干熱風進行了大量的研究，取得了豐碩的研究成果[1-7]。但是隨著氣候變化的影響和種植結構的調整[8-13]，干熱風的發生規律也隨之變化。陳懷亮等[14]對1967—1996年的河南省冬小麥干熱風發生規律進行了研究，發現黃河以北大部、開封西南部和豫西為多發區、豫南和商丘東部等地是少發區，河南省的干熱風日數主要呈“南少北多”空間分布特征;趙俊芳等[15]分析黃淮海地區1961—2010年冬小麥干熱風時空演變規律發現河北省的北部和西北部、河南省的東南部一帶等地干熱風危害最輕，河北省南部、河南省西北部等地危害最重;楊霏云等[16]研究1961—2008年華北冬麥區的干熱風風險區劃，表明河南省東北部和中部偏北的局部地區干熱風發生風險較高，而河南省南部和西部為低風險區。李香顏等[17]分析河南省1980—2014年的小麥開花灌漿后期的資料，表明干熱風在全省范圍內有減少趨勢，而且河南省發生干熱風災害在地理位置上具有北部、中部、東部多，西部、南部少的分布特點。鄔定榮等[18]對華北地區干熱風發生時空分布特征進行了研究，得出華北大部分區域干熱風日數呈明顯遞減的趨勢;成林等[19]統計分析了河南省1961—2007年100多個站點冬小麥干熱風災害發生的程度和頻率的變化，得出河南省冬小麥干熱風呈整體減弱的趨勢，主要原因是三要素中14：00風速明顯減小。

上述研究分別從氣象要素方面在時間和空間上表明了冬小麥干熱風災害影響的變化情況，但忽略了冬小麥本身的變化情況。有研究表明，近50年來，冬小麥的生育期也隨著氣候和品種因素的變化而發生了明顯的變化[20-22]。但對干熱風災害的影響研究較少，考慮到河南省作為全國小麥生產第一大省，小麥種植面積、總產、單產和對國家的貢獻均居全國首位。因此，研究河南省小麥干熱風發生規律及其與小麥生育期的關系有著極其重要的意義。

選取河南省1990—2018年冬小麥生育期觀測資料和同期氣象資料，研究近29年小麥干熱風發生規律及其與小麥開花期的關系，以期為干熱風減災防災和糧食安全提供技術依據。

1? 資料與方法

利用河南省30個農業氣象觀測站1990—2018年小麥生育期觀測數據和同期氣象資料，參考QX/T 82-2019[23]相關內容，確定近29年干熱風發生時間和強度，進而利用數值分析法分析河南省干熱風發生規律及其與小麥開花期的關系。

1.1? 干熱風判斷標準

由于各觀測站土壤水分數據相對較少，無法滿足評級需要，故而參考QX/T 82-2019[23]相關內容，確定小麥干熱風等級指標（表1）。

1.2? 干熱風首日判斷依據

結合干熱風天氣過程和干熱風年型內容，定義當地某年第一次干熱風天氣過程發生時的第一個干熱風日為某年當地的干熱風首日，即干熱風最早發生日期。

1.3? 小麥開花期確定

依據QX/T 299-2015[24]相關內容，定義觀測地段冬小麥開花植株比例大于或等于50%為冬小麥開花期。

1.4? 觀測站點

觀測站點選取河南省境內的30個農業氣象觀測站，根據其空間分布，可以分為豫北、豫中、豫東、豫西、豫西南、豫南6個地區，其具體分布見圖1。

2? 結果與分析

2.1? 河南省冬小麥干熱風時空分布情況

2.1.1? 河南省干熱風年型發生情況? 對河南省30個農業氣象觀測站進行干熱風年型統計（圖2）發現，近29年河南省干熱風年型發生臺站呈先增加后減少的趨勢，輕干熱風年型年發生臺站數較多，重干熱風年型年發生臺站數較少，其中2000—2009年為干熱風高發期，輕、重干熱風年型年發生臺站數均在這期間達到最大。2000年河南省干熱風發生最為嚴重，輕干熱風年型年發生臺站最多，有21個站，占30個農業氣象觀測站的70%。其次是2007年，有11個臺站發生輕干熱風年型，2個臺站發生重干熱風年型，占重干熱風年型發生站點的40%。2000年以前輕干熱風年型發生臺站比2007年以后發生的臺站要多，但重干熱風年型發生臺站小于2007年以后發生的。

2.1.2? 河南省干熱風年型時空分布情況? 1990—2018年全省共發生干熱風年型128站次，其中輕度干熱風年型共120站次，重度干熱風年型共8站次。通過1990—2018年河南省冬小麥干熱風發生年型分布（圖3）可以看到，近29年河南省絕大多數地方都有干熱風年型發生，發生年數在1～7年。干熱風年型高發地區主要集中在豫中地區和豫西局部，豫東地區有零星分布。豫東北、豫東、豫南和豫西大部發生次數較低。

分析河南省冬小麥年型年代次數可以發現，河南省干熱風年型主要集中發生在2000—2009年，發生次數達到81站次，1990—1999年和2010—2018年較少，分別為26站次和21站次，其中重干熱風年型相差不大，為2～3站次。

2.1.3? 河南省干熱風過程發生情況? 對河南省30個農業氣象觀測站進行干熱風過程統計（圖4）發現，近29年河南省干熱風過程總發生站次總體呈逐漸減少的趨勢，平均每10年減少0.67站次，其中，1990—1999年和2000—2009年變化不明顯。輕干熱風過程發生站次也呈逐漸減少的趨勢，1990—1999年輕干熱風過程年發生站次較多，但發生年較少，2000—2009年、2010—2018年輕干熱風過程年發生站次較少，且整體相差不大，但發生年較多。重干熱風過程發生站次主要集中發生在2000—2009年，平均每年為5站次，其次為1990—1999年，2010—2018年發生較少。這與趙俊芳等[15]的研究結果較為一致。

2.1.4? 河南省干熱風過程時空分布情況? 分析1990—2018年河南省干熱風過程時空分布情況（表2）發現，豫北和豫中地區是河南省干熱風過程發生的主要區域，近29年干熱風過程發生站次在68站次以上，其次為豫南和豫西，豫東和豫西南發生站次略少，在40站次以下。輕干熱風過程發生站次與總干熱風過程站次相似，豫北和豫中地區最多，豫東和豫西南最少。重干熱風過程發生站次以豫中和豫南的站次最多，豫東和豫西南較少。從年代發生站次上來看，發生站次多集中在2000—2009年。輕干熱風過程發生站次變化較為明顯，豫北、豫東有逐漸增加趨勢，豫南為先不變后增加的趨勢，豫西、豫中有逐漸減少趨勢，豫西南呈先增后減的趨勢。重干熱風過程發生站次主要發生在2000—2009年，其他時期很少，僅發生1～2次，2010年以后僅發生在豫東和豫西南區域。

從河南省冬小麥干熱風過程年代次數分布（圖5）可以看到，河南省干熱風過程高發區域（4站次以上區域）呈現從西部向北部逆時針擴散的趨勢，1990—1999年主要集中在河南省西部和中部的局部地區，2000—2009年主要集中在河南省西南部、西部和正中部的帶狀區域，2010—2018年相對較小，主要集中在河南省北部的局部地區。輕度站次分布與總的年代次數略有相似，但2000—2009年的輕度干熱風過程高發區主要集中在西部和北部部分地區。重度站次分布主要以2000—2009年為主，除豫南、豫北大部和豫東局部區域外廣泛分布，其他時期沒有分布或分布較少。由此可見，2000—2009年為河南省干熱風發生過程集中發生的時期。

2.2? 河南省干熱風始發日期

從1990—2018年河南省干熱風最早發生日期情況（圖6）來看，干熱風最早發生日期在儒略歷第125天，最晚為第151天。全省平均為儒略歷第144天，近29年有逐漸推遲的趨勢，平均每10年推遲0.97 d。從空間分布情況來看，干熱風最早發生日期主要集中在儒略歷第134天至第150天，呈從西向東、從南往東北推遲的趨勢。從干熱風最早發生日期趨勢空間分布（圖7）來看，河南省除南部、西部和中部部分地區外，大部分地區有提前的趨勢，豫南、豫西和豫中的地區有延長的趨勢。

2.3? 河南省冬小麥開花期時空分布情況

2.3.1? 河南省冬小麥開花期年際變化情況? 1990—2018年河南省冬小麥的開花期平均在儒略日第116天，近29年呈逐漸提前的趨勢，平均每10年提前2.11 d（圖8）。2000年以后開花期提前較為明顯，平均儒略日從2000年以前的第119天提前到第114天。雖然2000年以后略有波動，但總體較為穩定。

2.3.2? 河南省冬小麥開花期空間變化情況? 從1990—2018年河南省區域冬小麥的開花期儒略日平均日期（表3）可以看到，河南省冬小麥的開花期日期從北向南逐漸提前。各區域的變化趨勢較為一致，2000—2009年相比1990—1999年為提前趨勢，且較為明顯，2010—2018年相比2000—2009年為推遲趨勢，但趨勢不明顯。從北向南，這種變化趨勢逐漸顯著。其中，豫西南變化較為明顯，2000—2009年平均提前了7 d，2010—2018年平均推遲了3 d。豫北變化不明顯，2000—2009年平均提前了3 d，2010—2018年平均推遲了1 d。

2.4? 河南省間隔天數發生情況

有研究表明干熱風一般發生在冬小麥生育后期，對冬小麥的灌漿危害較為嚴重[25]。因此需要分析干熱風首日與小麥開花期間隔時間。統計表明，干熱風首日與小麥開花期間隔時間大部分在25～35 d。豫北、豫西的間隔時間相對較短，在25 d左右。其他大部分地區在30 d以上。

對比3個時期的分布（圖9）可以發現，1990—1999年影響較早，僅豫西南和豫東部分地區在30 d以上，2000—2009年影響較廣，除豫北、豫西大部和豫東局部外，全省大部分地區在30 d以上，2010—2018年主要集中在豫中大部、豫北、豫東、豫南局部地區。

分析干熱風首日與開花期間隔天數趨勢（圖10）發現，河南省大部分地區間隔天數以延長的趨勢為主，但輕干熱風間隔天數與重干熱風間隔天數略有不同。從輕干熱風間隔天數趨勢（圖10a）可以看出，豫西大部和豫北北部地區間隔天數有縮短的趨勢，其他大部分地區為延長的趨勢。從重干熱風間隔天數趨勢（圖10b）可以看出，豫東、豫南局部和豫中、豫西、豫西南部分地區間隔天數有縮短的趨勢，其他大部分地區為延長的趨勢。

2.5? 開花期日期與干熱風的關系

分析開花期日期、開花期變化趨勢和干熱風首日變化趨勢以及干熱風發生次數的相關性發現，開花期變化趨勢與重干熱風過程相關（P=0.435），說明開花期的推遲會增加重干熱風過程發生次數，主要與開花期后氣溫逐漸升高有關，推遲的越晚，干熱風發生時氣溫越高;干熱風首日變化趨勢與開花期間隔時間的變化趨勢顯著相關（P=0.777），主要是由于除去個別極值年份，河南省干熱風首日全省平均總體變化趨勢不大，日期較為接近的緣故。其他要素之間的相關性較差，沒有通過0.05的顯著性檢驗。

3? 小結與討論

1）近29年河南省干熱風年型呈先增加后減少趨勢，干熱風過程呈逐漸減少的趨勢，其中干熱風年型和過程在2000—2009年發生站次最多。河南省干熱風高發區域主要集中在河南省北部和中部區域，西部、西南部地區也有一些分布。

2）河南省冬小麥干熱風的年型和過程主要以輕度干熱風為主。重度干熱風的變化趨勢會對河南省冬小麥干熱風的變化趨勢產生一定影響。近29年河南省重度干熱風發生區域呈西向東北變化的趨勢，對北部地區冬小麥的生產較為不利。2000—2009年發生年型增多的主要原因是重度干熱風過程的增加和干熱風發生面積的增加。

3）從干熱風首日趨勢來看，豫中大部、豫西、豫南局部有推遲的趨勢，其他地區為提前的趨勢，豫北、豫東較為明顯。從不同年代的發生趨勢來看，河南省干熱風首日的總體趨勢呈從西向東、從南往東北延遲的趨勢。河南省大部分地區有提前的趨勢。

4）從1990—2018年河南省區域冬小麥的開花期儒略日平均日期中可以看到，河南省冬小麥的開花期日期從北向南逐漸提前。其中，豫西南變化比較明顯。

5）從間隔天數分布來看，間隔天數較大的區域主要集中在豫中北部及周邊地區。分析干熱風首日與開花期間隔天數趨勢發現，河南省大部分地區間隔天數以延長的趨勢為主。從干熱風最早發生日期趨勢來看，主要是提前的趨勢，開花期儒略日平均日期也是提前的趨勢，但由于開花期儒略日提前趨勢小于干熱風首日、干熱風間隔時間延長的趨勢，干熱風一般發生在冬小麥生育后期，對冬小麥的灌漿危害較為嚴重。延長趨勢越長，對冬小麥產量形成較為不利，不利形勢有逐漸增大的趨勢。

6）開花期變化趨勢與重干熱風過程相關（P=0.435），說明開花期的推遲會增加重干熱風過程發生次數;干熱風首日變化趨勢與開花期間隔時間的變化趨勢顯著相關（P=0.777），主要是由于河南省干熱風首日全省平均總體變化趨勢不大，日期較為接近的緣故。

7）氣候變化和作物品種變化帶來的冬小麥生育期變化是干熱風影響程度變化的主要原因。選擇抗干熱風品種、調整播期和花期，對合理的規避干熱風災害風險有十分重要的意義。

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