濉溪县小麦生长期气温变化及应对策略
2014-10-21张怀念周景春张存岭陈若礼
张怀念 周景春 张存岭 陈若礼
摘要 分析濉溪县1962~2011年50个小麦生产周期逐日气温资料发现,抽穗前平均气温、返青—抽穗平均最高气温和全生育期平均最低气温明显升高,气候趋向偏暖,越冬期平均气温≥3 ℃天数明显增多;11月~次年2月极端低温升高,最低气温<0 ℃、≤-5 ℃、≤-8 ℃和≤-10 ℃,平均气温<3 ℃、<0 ℃和≤-5 ℃的天数明显减少,负积温升高;灌浆期平均气温<17 ℃、最高气温≥30 ℃的天数趋于减少。低温、干热风气象灾害频率降低,有害生物危害偏重发生;小麦越冬期缩短,生长期延长,抽穗开花提前,灌浆期延长,千粒质量提高。生产上应适期播种,扩种偏冬性品种,加强有害生物防治,平衡施肥。
关键词 气温;变化;小麦生长期;应对策略;濉溪县
中图分类号 S161 文献标识码
A 文章编号 0517-6611(2014)31-11012-04
全球气候正呈现以变暖为主要特征的显著变化。农业是对气候变化反映最为敏感的行业之一,围绕气候变化对农业尤其是对粮食生产的影响,国内外已做了大量的研究[1-4],氣候变暖对小麦生产的影响已成为当前研究的热点问题之一。但结合生产实际,揭示临界温度变化对小麦生育阶段和产量的影响研究较少。同时,各地气候变化规律和变化幅度不同,对农业生产及作物生育期的影响也有所不同,对气候变化的响应也会不同。笔者分析了濉溪县近50年10月1日~次年6月10日平均气温和最高气温、最低气温变化趋势及其对小麦生长发育的影响,并提出应对策略。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
安徽省濉溪县位于黄淮平原南缘(33°17′~33°59′N、116°23′~116°59′E),南北长90 km,东西宽45 km。辖11个镇和省级濉溪经济开发区、濉溪芜湖现代产业园。国土面积1 987 km2,人口107万。土地面积19.87×104 hm2,耕地11.25×104 hm2。皆为平原,地势平坦,地面高程23.5~32.4 m,自西北向东南缓倾,坡降万分之一。土壤类型为砂姜黑土和潮土。耕作制度以冬小麦-夏大豆、冬小麦-夏玉米一年两熟为主,复种指数184.0%。1961~2010年平均太阳辐射总量521.6 kJ/cm2,年平均气温14.9 ℃,≥0 ℃积温5 497 ℃·d,≥10 ℃积温4 975 ℃·d,日照时数2 284.1 h,降水量837.9 mm,蒸发量1 883.8 mm,无霜期213 d。
1.2 数据来源
1961年10月1日~2011年6月10日逐日平均气温、最高气温、最低气温来自濉溪县气象局(
33°55′33″N、116°45′28″E),属国家基本农业气象站。小麦生产数据来自杨柳点和柳丰种业。
1.3 数据处理与方法
冬小麦为跨年度生长作物,文中以收获年表示生产年度。生育阶段设定为冬前10月1日~12月20日、越冬期12月21日~次年2月20日、返青—抽穗期2月21日~4月20日、抽穗—成熟期4月21日~6月10日。平均气温3 ℃终日、始日和≥0 ℃冬前积温统计采用5日滑动平均法,小麦越冬期取3 ℃终日、始日之间的天数。气温变化趋势采用线性倾向估计法,突变特征采用MannKendall检验方法。数据处理和图表绘制利用Excel 2003软件进行,采用DPSv7.05软件进行相关分析、突变分析。
2 濉溪县小麦生长期气温变化特征
2.1 小麦生长期气温年际变化
分析表明,随着生产周期的延续,濉溪县小麦生长期内平均气温呈升高趋势,其中冬前、越冬期和返青—抽穗的r值(0.356 0~0.560 1)通过0.05~0.01水平显著性检验,升温趋势明显,分别提高0.23、0.38和0.44 ℃/10a;平均最高气温除抽穗—成熟期呈降低趋势外,其他阶段均呈升高趋势,其中,返青—抽穗期r=0.318 1,升温趋势明显,提高幅度为0.33 ℃/10a。不同生育阶段平均最低气温均呈上升趋势,r=0.421 3~0.691 0,升温趋势明显,分别提高0.33、0.50、0.57和0.24 ℃/10a(表1)。升温速率返青—抽穗期>越冬期>冬前,平均最低气温>平均气温>平均最高气温[1]。全生育期平均气温、平均最高气温、平均最低气温0.28、0.14、0.39 ℃/10a,气温变化不对称[2]。
以平均气温距平≥0.25个标准差作为当地的暖冬标准,≤-0.25个标准差为寒冬标准。以此标准划分,1962~1986年25个小麦生产周期内,出现15个寒冬年份、6个暖冬年份;1987~2011年出现4个寒冬年份、17个暖冬年份。
中国气候学家将出现机率约为10年一遇的距平绝对值≥1.3个标准差的事件定义为严重气候异常。据此计算出濉溪县1962~2011年气温前25个周期偏寒,后25个周期偏暖(表2)。周期平均温度突变分析得出,UBk和UFk曲线交点出现
在1988年,且交点在临界线之间,说明1988年是冷暖突变开始的时间(图1)。
2.5 灌浆期气温变化
2.5.1 平均温度<17 ℃。
日平均温度17 ℃是小麦灌浆的起始温度[4]。濉溪县50个小麦生产周期内,5月1~31日平均气温<17 ℃的天数为4.0 d。随着生产周期的延续,低温天数趋于减少,但趋势不明显。1987~2011年25个生产周期平均为3.6 d,比1962~1986年平均减少0.8 d。
2.5.2 最高温度≥30 ℃。
最高气温≥30 ℃对小麦灌浆不利。濉溪县50个小麦生产周期内,5月1~31日最高气温≥30 ℃的天数为7.2 d。随着生产周期的延续,高温天数趋于减少,但趋势不明显。1987~2011年平均为6.4 d,比1962~1986年减少1.7 d。
3 气温变化对小麦生长发育的影响
3.1 越冬期缩短,生长期延长
据资料统计分析可知,濉溪县50个小麦生产周期内,平均气温稳定降至3.0 ℃的始日为12月11日,稳定回升至3 ℃的终日为2月18日,越冬期68.6 d。随着生产周期的延续,始日明显推迟(r=0.347 8),终日明显提前(r=-0.531 6),越冬期明显缩短(r=-0.637 8)[5],始日提前幅度为2.1 d/10a,终日推迟幅度为4.0 d/10a,越冬期缩短幅度为6.4 d/10a。1987~2011年平均越冬始期12月14日,终期2月13日,越冬期60.8 d;与1962~1986年平均相比,始日推迟5.8 d,终日提前10.0 d,越冬期缩短15.6 d。1987~2011年平均气温<3 ℃天数为52.7 d,比1962~1986年平均减少12.9 d,说明小麦生长期趋于延长。
3.2 气象灾害频率降低
冻害是农业气象灾害的一种,即作物在0 ℃以下的低温使作物体内结冰,对作物造成的伤害。濉溪县小麦冻害发生7年1遇。冻害致灾以极端温度低、低温持续时间长、土壤墒情差等为主因,日最低气温≤-10 ℃的天数是衡量冻害程度的重要指标之一。由于气候变暖,最低气温升高,低温天数趋于减少,小麦遭遇冻害的频率有所降低。
小麦幼穗分化至四分体形成期前后,要求日均温10~15 ℃,若最低温度<5~6 ℃就会受害[6]。濉溪县4月1~20日歷年平均日均温12.3~16.1 ℃,最低气温6.9~10.6 ℃,一般不会发生低温冷害。有些年份生育期提前或终霜期推迟,可能发生低温冷害。由于气候变暖,4月上中旬最低气温<6 ℃天数趋于减少,小麦遭遇低温冷害的频率降低。
干热风是一种高温、低湿并伴有一定风力的农业灾害性天气。干热风灾害主要气象指标为日最高气温30 ℃以上,14:00相对湿度30%以下,14:00 10 m高度处的风速2 m/s以上。濉溪县是安徽省重干热风日较多的地区之一,年均干热风日数3.9 d[7]。单就温度而言,干热风危害有减少趋势。
3.3 有害生物危害偏重发生
低温往往限制某些有害生物的分布范围,气候变暖使这些有害生物的分布区可能扩大;同时还使一些病虫害的生长季节延长,繁殖代数增加,危害时间延长;也使农田杂草出苗提前,生长期延长;另外,越冬期温度升高,使越冬病虫原体存活基数加大。近年来,濉溪县的小麦病虫害呈加重趋势。蚜虫、黏虫、红蜘蛛、吸浆虫、蛴螬、蝼蛄等危害逐渐加重;白粉病、锈病大面积发生,成为危害小麦的重要病害;纹枯病、根腐病开始大面积流行,迅速扩展为危害较重的病害;赤霉病过去只是零星发生,但2010、2012年相继大面积发生。
3.4 抽穗开花提前,灌浆期延长,千粒质量提高
随着气候的变暖,农作物的生育期也发生了明显变化。返青—抽穗期气温升高导致小麦各生育期提前[8],灌浆期延长。同时濉溪县5月平均气温<17 ℃的天数趋于减少,最高气温≥30 ℃的天数趋于减少,高温和干热风危害趋于减少,对小麦灌浆有利,千粒质量提高[9]。濉溪县1990年前后多年平均小麦千粒质量为37.8 g,近年来已突破40.0 g。杨柳点1987~1992年63块6 000 kg/hm2以上的高产田千粒质量为38.2 g;2010~2013年濉溪县农科所区试点皖麦50平均千粒质量41.4 g。杨柳点1985年10月24日播种的博爱74-22等8个半冬性品种,4月24~28日抽穗,4月30日~5月4日开花,6月3~7日成熟,灌浆期(开花—成熟)33~35 d,千粒质量30.5~37.2 g,平均33.9 g;柳丰种业淮麦20等4个品种,2011年4月26日开花,6月5日成熟,灌浆期40 d,千粒质量平均44.4 g;2013年10月11日播种的青农2号,4月5日开始抽穗,4月10日始花,4月24日开始灌浆,6月1日成熟,实际灌浆期38 d,千粒质量50.0 g。
4 应对策略
4.1 适期播种,扩种偏冬性品种
濉溪县50个小麦生产周期内,10月1日~12月20日0 ℃以上积温为842.8 ℃·d。随着生产周期的延续,趋于明显升高,升高幅度为18.3(℃·d)/10a。
濉溪县以种植弱冬性小麦品种为主,播种适宜温度14~16 ℃,冬前积温550~650 ℃·d。据历史资料推算,小麦播种始期为10月10日。随着生产周期的延续,播种始期趋于明显推迟(r=0.369 7),推迟幅度为0.9 d。1987~2011年播种始期平均为10月12日,比1962~1986年平均推迟3 d。但9月下旬以后,降水量直线减少。推迟播种,会增加抗旱造墒的几率和成本。在气温升高的背景下,仍应寒露前开耧。为此,要加快耐寒品种的选育和推广。
4.2 加强有害生物防治
小麦生育中后期(拔节—灌浆)是多种病虫传播、流行,并造成危害的关键时期,应在搞好监测的基础上,科学确定防治指标,严格掌握施药时期、浓度,并尽可能使用低毒药剂,减少农药污染。
4.3 平衡施肥
气候变暖后,土壤有机质的微生物分解加快。同时肥效对环境温度的变化十分敏感,温度增高1 ℃,速效氮释放量增加约4%,释放期缩短3.6 d。
平衡施肥是提高植株抗寒、抗旱、抗病能力和保障稳产高产的重要措施,应坚持秸秆还田,稳氮、稳磷、增钾补微,推行平衡配方施肥。
5 结论
(1)濉溪县小麦生长期气候变化与全球气候变暖大背景既有一致性,又有当地的特点。研究表明,1962~2011年50个小麦生产周期内,抽穗前平均气温、返青—抽穗平均最高气温和全生育期平均最低气温明显升高,升温速率返青—抽穗期>越冬期>冬前,平均最低气温>平均气温>平均最高气温,气候趋向偏暖,越冬期平均气温≥3 ℃天数明显增多;11月~次年2月极端低温升高,最低气温<0 ℃、≤-5 ℃、≤-8 ℃和≤-10 ℃,平均气温<3 ℃、<0 ℃和≤-5 ℃的天数明显减少,负积温升高;灌浆期平均气温<17 ℃、最高气温≥30 ℃的天数趋于减少。
(2)气候变暖背景下,低温、干热风气象灾害频率降低,有害生物危害偏重发生;小麦越冬期缩短,生长期延长,抽穗开花提前,灌浆期延长,千粒质量提高。
(3)濉溪县小麦生产已进入高产阶段,防灾减灾尤为重要。在气候变暖背景下,应坚持适期播种,扩种偏冬性品种,加强有害生物防治,平衡施肥。
参考文献
[1]
王惠芳,张青珍,张明捷,等.豫东北气温变化趋势及对小麦生长发育的影响[J].中国农学通报,2010,26(11):341-345.
[2] 赵玉兵.河北省南部气候变化对小麦气候适宜度的影响[D].保定,河北农业大学,2013.
[3] 张明捷,王运行,赵桂芳,等.濮阳小麦生育期气候变化及其对小麦产量的影响[J].中国农业气象,2009,30(2):223-229.
[4] 杨光,陈若礼,张存岭,等.淮北小麦灌浆特性及与气象条件的关系研究[J].安徽农业科学,2006,34(21):5454=5456,5460.
[5] 吕学梅,王金东,曹张弛.气候变化对临沂小麦越冬期变化的影响[J].中国农学通报,2013,29(17):42-46.
[6] 李琦,王腾蛟,汪芝寿,等.冻害冷害对淮北市小麦产量的影响及对策[J].安徽农业科学,2003,31(5):723-726.
[7] 李琦,王腾蛟,汪芝寿,等.淮北市小麦干热风发生特点及对策[J].安徽农业科学,2003,31(3):423,425.
[8] 杨尚英,穆婉红,肖国举.渭北旱塬气温变化及对小麦生产的影响[J].中国农学通报,2010,26(15):109-114.
[9] 张贵龙,刘晓迎,王媛,等.豫北地区小麦生产对气温变暖的响应[J].中国农学通报,2011,27(17):234-239.