張掖市氣候變化對灌溉春小麥生長發育的影響

李強 褚超 張婷

摘 要 利用甘肅省張掖市1994—2021年的氣溫、降水量及日照時間等氣象觀測數據，對張掖市春小麥在氣候變化背景下的生長發育特征進行分析。結果表明：1994—2021年，張掖市氣溫升高、降水量增多、日照時間縮短，氣候整體趨于變暖；隨著氣溫升高，春小麥全生育期日數、播種—孕穗期間隔日數每10年增多0.4 d，乳熟—成熟期間隔日數每10年縮短2～3 d；隨著降水量增多，延長了全生育期日數、播種—孕穗期間隔日數，縮短了乳熟—成熟期間隔日數；日照時間增長后，全生育期日數隨之增多，但播種—孕穗期間隔日數和乳熟—成熟期間隔日數均縮短。針對灌溉農業，春小麥生育期應重點考慮氣溫變化的影響及應對方法。

關鍵詞 氣候變化；春小麥；生長發育；甘肅省張掖市

中圖分類號：S162.5；S512.12 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.08.063

農作物的生長發育對氣候變化極為敏感，這種變化造成的影響有利有弊。政府間氣候變化專門委員會（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）

第五次評估報告指出，氣候變化對農作物產量的不利影響遠遠大于有利影響，其中以溫度、降水等氣候因素的變化對農作物的生長發育影響最大。針對我國氣候變化對春小麥的影響，前人已進行了大量研究[1]。如楊華等研究了河西走廊氣候變化帶給春小麥的影響，認為氣溫在春小麥生長的氣候因素中影響最大，氣候變化導致春小麥播種至三葉期延長，縮短了拔節至成熟期生長階段，整個生育期日數減少[2]。河西走廊灌溉農業區歷史悠久，是甘肅省重要的農業區之一，也是西北地區最主要的商品糧基地和經濟作物集中產區。春小麥是平地綠洲區主要農作物之一，其生長發育和產量同樣受到氣候變化的影響[3-4]。筆者以張掖市氣象局1994—2021年氣象要素數據及同期農業氣象試驗站觀測的試驗田里的春小麥各生育期資料為例，分析了各氣象要素變化趨勢及其對當地春小麥生長發育的影響，以期為當地農業生產提供氣象服務保障，達到趨利避害的目的。

1 研究區概況及資料

1.1 研究區自然概況

張掖市位于甘肅省西北部，河西走廊中段，南依青藏高原，北鄰巴丹吉林沙漠，境內地勢平坦，天氣主要受中高緯度地區西風帶環流控制和極低冷氣團影響，干燥少雨且冬長夏短，屬典型的大陸性草原荒漠氣候區。張掖市年平均氣溫8.4 ℃，年平均降水量130.8 mm，降水集中在6—8月，雨熱同季，年平均日照時間3 094.0 h，光照豐富。張掖市素有“桑麻之地”

“魚米之鄉”的美稱，盛產小麥、玉米、水稻、瓜果、蔬菜和胡麻等農作物，是全國重點建設的12個商品糧基地之一[5]。

1.2 研究資料及處理

筆者通過查找張掖市氣象局、農業氣象站觀測資料，選取1994—2021年的氣溫、降水量、日照時間及春小麥各生育期觀測資料，利用數理統計及線性回歸方法，分析張掖市1994—2021年氣候變化特征與春小麥生長發育的關系，研究該地區氣候變化趨勢及其對春小麥的影響。

2 張掖市氣候變化特征

2.1 氣溫

由圖1可看出，1994—2021年張掖市年平均氣溫呈波動升高趨勢，氣候傾向率為0.382 ℃/10 a，其中線性擬合化后的相關系數R=0.600 5，通過α=0.05檢驗。1994—2021年，張掖市年平均氣溫在1994—2000年為負距平，在21世紀的00年代和10年代均為正距平，距平值分別為-0.5 ℃、0.1 ℃和0.2 ℃，說明張掖市1994—2021年平均氣溫的年代際變化趨于逐年上升。1994—2021年共有15個年份為正距平，其中1994—2000年間僅有2個年份為正距平，21世紀00年代和10年代均有6個年份為正距平，特別是2009年平均氣溫高達9.2 ℃，為1994—2021年中最高年份，距平值為0.8 ℃，其次是2010年和2021年的9.1 ℃。

2.2 降水量

由圖2可看出，張掖市1994—2021年的年降水量呈略增多趨勢，氣候傾向率為5.175 mm/10 a，線性相關系數R=0.139 6，通過α=0.05檢驗。1994—2021年，張掖市年平均降水量為130.8 mm，降水量正距平年份共有12個，降水量負距平年份則有16個，距平百分率在-41.4%～65.4%。1994—2004年為少雨期，2007—2021年以降水量偏多為主，其中2007年、2008年、2010年、2017年和2019年明顯偏多，偏少的是2011年、2016年、2018年、2020年和2021年，其他年份基本在正常范圍內波動。

2.3 日照時間

由圖3可看出，張掖市1994—2021年的年日照時間呈縮短趨勢，氣候傾向率為-39.039 h/10 a，線性相關系數R=0.289 3，通過α=0.05檢驗。1994—2021年，張掖市年平均日照時間為3 094.0 h，其中1997年日照時間最長，為3 335.2 h，最少年份僅2 823.9 h，出現在2010年。分析張掖市1994—2021年的年日照時間距平值可知，年日照時間正距平年份共有15個，負距平年份則有13個，其中1995年、1997年、1999—2001年、2004—2005年、2013年和2015年的日照時間明顯偏長，偏短的是2003年、2006—2007年、2009—2011年和2021年，其他年份基本在正常范圍內波動。

2.4 春小麥生長季氣候變化

對張掖市1994—2021年春小麥生長季3—7月的氣溫、降水量及日照時間變化進行分析，可得出以下結論。1）在春小麥生長季3—7月，張掖市氣溫趨于升高，氣候傾向率為0.605 ℃/10 a，較年平均氣溫升高趨勢明顯。其中，升溫變化最明顯的是21世紀00年代，其次是21世紀10年代。2）3—7月降水量的年變化趨勢為略增多，氣候傾向率為3.737 mm/10 a，年代際變化中，1994—2000年和21世紀00年代為增加趨勢，21世紀10年代出現了略減少現象。3）3—7月日照時間在1994—2021年中整體呈現減少趨勢，氣候傾向率為-7.898 h/10 a，1994—2000年中，張掖市春小麥生長季日照時間為增多趨勢，進入21世紀后的20年間，各年代均表現為減少趨勢，但21世紀10年代較21世紀00年代為增多。總體上看，1994—2021年中張掖市春小麥生長季3—7月的氣溫、降水量及日照時間變化趨勢與年平均氣溫、降水量及日照時間的變化趨勢一致，氣候呈現出暖干化特征。

3 張掖市灌溉春小麥生長發育與氣候變化的關系

張掖市春小麥在每年3月上旬末至中旬播種，4月上中旬出苗，4月下旬進入3葉期，5月中旬至下旬為拔節孕穗期，6月上旬抽穗，6月中旬開花，7月上旬進入乳熟期，7月中旬成熟收獲，從播種到成熟為116～132 d。春小麥前期生長較緩慢，隨著時間推移、氣溫升高、降水量增多，春小麥進入快速生長階段，當達到某一時期后，生長速度又趨于減緩，直至成熟停止生長。

圖4為張掖市1994—2021年灌溉春小麥播種—成熟（全生育期）、播種—孕穗、乳熟—成熟不同生長發育期間隔日數的變化曲線。由圖4可以看出，春小麥全生育期、播種—孕穗期的間隔日數均呈波動縮短的趨勢，線性擬合傾向率分別為-2.296 d/10 a、

-3.073 d/10 a，線性相關系數R分別為0.503 4、0.526 4，通過α=0.05檢驗；而乳熟—成熟期間隔日數則呈略增多趨勢，線性擬合傾向率為0.394 d/10 a，線性相關系數R=0.163 7，通過α=0.05檢驗。

分析張掖市灌溉春小麥不同生育期間隔日數與氣溫之間的相關性（見表1），其中播種—成熟期的全生育期日數與3—7月平均氣溫、降水量及日照時間相關，播種—孕穗期間隔日數與3—5月平均氣溫、降水量及日照時間相關，乳熟—成熟期間隔日數與6—7月平均氣溫、降水量及日照時間相關。

1）張掖市1994—2021年中灌溉春小麥播種—成熟期全生育期日數與3—7月平均氣溫呈負相關，相關系數R=-0.241 6，通過α=0.01檢驗，說明3—7月平均氣溫升高，春小麥全生育期日數縮短；與3—7月降水量呈正相關，相關系數R=0.123 5，通過α=0.01檢驗，即全生育期日數隨著降水量增多而延長；與3—7月日照時間也呈正相關，相關系數R=0.209 5，通過α=0.01檢驗，日照時間增多，生育期日數也相應增加。2）春小麥播種—孕穗期間隔日數與3—5月平均氣溫呈負相關，相關系數R=-0.244 1，通過α=0.01檢驗，說明3—5月平均氣溫升高，春小麥進入孕穗期的速度加快；與3—5月降水量呈正相關，相關系數R=0.204 8，通過α=0.01檢驗，即隨著降水量增多，播種—孕穗期間隔日數延長；與3—5月日照時間呈負相關，相關系數R=-0.096 1，通過α=0.01檢驗，日照時間增多，春小麥生長加快，孕穗期提前。3）春小麥乳熟—成熟期間隔日數與6—7月平均氣溫呈負相關，相關系數R=-0.106 0，通過α=0.01檢驗，可見6—7月平均氣溫升高，加快春小麥成熟速度；與6—7月降水量呈負相關，相關系數R=-0.069 3，通過α=0.01檢驗，該時期降水量增多，也會縮短成熟時間；與6—7月日照時間也呈負相關，相關系數R=-0.017 6，通過α=0.01檢驗，日照時間增長，加快春小麥成熟，收獲期提前。

4 結論

1）張掖市1994—2021年中，年平均氣溫整體呈升高趨勢，每10年上升0.382 ℃；年降水量為略增多趨勢，每10年增多5.175 mm；而年日照時間則趨于減少，每10年減少39.039 h；上述氣候要素變化均通過α=0.05檢驗。春小麥主要生長季3—7月表現為平均氣溫升高、降水量略增多、日照時間減少，與年變化趨勢一致。

2）通過分析張掖市春小麥全生育期日數、播種—孕穗期及乳熟—成熟期的間隔日數與同期氣溫、降水量及日照時間的關系可知，氣溫升高，全生育期日數、播種—孕穗期及乳熟—成熟期的間隔日數均縮短；降水量增多，全生育期日數、播種—孕穗期間隔日數延長，但乳熟—成熟期間隔日數縮短；日照時間增多，全生育期日數隨之增多，但播種—孕穗期間隔日數和乳熟—成熟期間隔日數均縮短。

3）張掖市年降水偏少，多為灌溉農業，春小麥生育期所需水分大多來自水利灌溉，因此在應對氣候變化方面重點考慮的是氣溫變化對春小麥的影響，通過選育優良品種、適時開展播種、加強麥田管理和及時進行澆灌等措施，實現春小麥優質高產。

參考文獻：

[1] 黃峰，施新民，鄭鵬徽，等.氣候變化對寧夏春小麥發育歷期影響模擬[J].干旱區資源與環境，2007，21（9）：118-122.

[2] 楊華，丁文魁，王鶴齡，等.河西走廊地區氣候變化對灌溉春小麥生長的影響[J].干旱地區農業研究，2021，39（1）：207-214.

[3] 曹艷芳，古月，徐健，等.內蒙古近47年氣候變化對春小麥生育期的影響[J].內蒙古氣象，2009（4）：22-25.

[4] 張潔，白青華，馬鴻勇.氣候變化對河西走廊中部地區主要農作物的影響[J].干旱氣象，2013，31（2）：

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[5] 姚玉璧，王潤元，楊金虎，等.黃土高原半干旱區氣候變化對春小麥生長發育的影響：以甘肅定西為例[J].生態學報，2011，31（15）：4225-4234.

（責任編輯：劉寧寧）