5月份气候变化对宝鸡地区冬小麦产量的影响分析

毛 楠，万红莲,2，石雯洁，石 岩，王宝琪

（1宝鸡文理学院地理与环境学院，陕西宝鸡721013；2宝鸡文理学院/灾害监测与机理模拟陕西省重点实验室，陕西宝鸡721013）

0 引言

IPCC第五次评估报告中指出，气候变化对全球主要粮食作物均呈现出不同程度的负向影响[1]。从气候变化的影响上看，气候变化对作物的影响最终会体现在产量上。目前，气候极端变化的频繁出现加剧了各地农作物生产的不稳定，成为影响农业生产状况的关键因素。小麦是世界上种植面积最广的三大粮食之一，中国也是最早种植小麦的国家之一。按照小麦播种季节不同，可划分为春小麦和冬小麦，冬小麦主要生长在中国河南、河北、陕西等半湿润半干旱气候区，该区季风气候较为显著、气象因子常有波动，极易引起短时间、大范围的气候异常，气候异常导致其产量出现波动的频次非常高[2-6]。

国内外学者近几十年来对全球气候变化与小麦产量的关系做了研究。Lobell等[7]指出气候变化会严重影响未来各地区小麦的种植状况与供应能力；杨绚等[8]利用模拟集合，指出气候变化对中国小麦产量影响的不稳定性，分析出全球气温升高对中国小麦生育期内的影响巨大；田展等[9]基于50年来气候变化的数据分析，阐明了农业生态区模型中中国小麦生产与气候的关系，结果表明热量与水分条件的差异导致各地区小麦产量的不同；胡玮等[10]整理了1981—2010年间华北地区冬小麦生育数据和气象资料，阐述气候变化大背景下平原地区冬小麦各阶段适宜生育的条件；葛徽衍等[11]对关中气候变化特征进行分析研究，为冬小麦的科学生产提供决策的理论支持；何可杰等[12]通过对宝鸡市粮食作物各个生长时期的气象要素与产量进行回归分析，得出各气象要素对冬小麦整个生育过程都至关重要的结论；宋佃星等[13]对宝鸡市主要气候因子与冬小麦产量进行相关分析，分别解析冬小麦的气候产量与技术产量，得出近54年来宝鸡市的气温升高促进了冬小麦生产的结论。

综上，当前已有的研究大多是对小麦生育全过程的气象要素进行分析，但冬小麦的生育，尤其是其生育后期阶段5月的气候变化会直接影响其产量[6]，这一阶段作为影响冬小麦最终产量的关键期没有太多的单独研究。同时冬小麦是宝鸡地区最主要的农作物，无论是播种面积还是总产量，都在陕西省占据重要地位[13]。故分析宝鸡地区冬小麦单产与2000—2015年每年5月气候变化的关系，探讨其规律，以期为当地小麦科学种植提供参考依据。

1 研究区概况

宝鸡地处关中西部，黄土高原西南部，东经106°18′—108°03′，北纬 33°35′—35°06′之间，三面环山，中部是渭河平原，地形差异显著，尤以山地和丘陵为主（图1）。宝鸡下辖3区9县和1个国家级高新技术开发区、1个省级经济技术开发区[14]。宝鸡属于暖温带半湿润气候，年平均降水量在590～900 mm之间，全年受到东亚季风、青藏高压及西太平洋副高压等共同控制，再加上地形影响，气象灾害频发，暴雨洪涝、干旱、冰雹等时常发生[15-16]。

图1 宝鸡市行政区划图

2 材料与研究方法

2.1 数据来源

数据来源于陕西省2000—2015年统计年鉴[17]、中国气象数据共享服务网[18]。宝鸡地区是中国西部极为重要的商品粮基地之一，其种植的粮食作物主要是冬小麦。此研究主要以宝鸡地区2000—2015年冬小麦的单产数据与其生育关键期5月的气象数据结合进行分析。

2.2 研究方法

利用Excel和ArcGIS对冬小麦有关统计数据进行处理，分别描述气温、降水、日照的动态变化特征，结合冬小麦单位面积产量和各气象数据进行分析，探讨气候变化对冬小麦生产产量的影响。由小麦生长影响因子的变化特点来看，小麦的单位面积产量可分解成趋势产量和波动产量，社会经济因子可改变趋势产量，气候因子则影响波动产量[19]。

3 分析与讨论

宝鸡地区的农业生产属于典型的“气候农业”，故农业生产的丰欠在很大程度上受制于气候条件的优劣程度。近年来宝鸡地区冬小麦的实际单产都高于历年平均值，这与灌溉面积增大、农业种植技术的提升有一定关系，但这些作为生产力提升所带来的影响因素，短时间内不会有太大改变。在科技不断发展、生产力飞速提升的背景下，各地的小麦单产量均有明显上升。2007年5月宝鸡地区在政府有关部门指导下引入“一喷三防”技术，此技术主要用于冬小麦生长中后期，该时段是产量形成关键期，也是发生各种病虫害的高峰期，做好这一关键时期的管理工作对冬小麦最终产量的多少至关重要。由于“一喷三防”技术的引入，后期整个关中地区的冬小麦单产有显著提高。近年来冬小麦单产虽然均高于平均值，但波动性明显，单产高于平均值的8年以来，有3年产量仍然较上年有所下降，而每年的气候条件不同，气象因子对农业，尤其是种植业往往也有着极大的影响。小麦产量形成是由光、热、水等5个基本的生存条件所决定，而气象条件占到4/5，其中冬小麦生育后期（即每年5月份）的气象条件与产量的关系更为密切[20]。分析可见，宝鸡地区近年来5月份的气象因子变化对冬小麦的单位面积产量影响较大。

3.1 温度对冬小麦单产的影响

温度条件极大影响着小麦后期的生长发育状况，当温度高于其所需时，生育进程适当提前，温度低则会相应有所推迟[21]。温度是小麦生长过程中重要的影响因子，它不仅控制小麦的正常生长发育，还影响农作物光合、呼吸作用的良好进行[22-24]。在气温方面，2000—2015年5月的月平均气温整体有所波动，2002年出现最低月均温，最高月均温出现在2008年，但这2个年份的冬小麦单产均有所增加。统计数据的16年中，除2008年，其余年份的小麦单产均稳定在历年平均值以上，对比这几年的月平均气温可以发现气温值稳定在19.2～20.5℃之间。“一喷三防”技术引入前的年份里，月均温稳定在此范围内的2003、2004、2005年，其冬小麦的单位面积产量也基本稳定在平均值附近，没有明显的减产。故可得知，月平均气温稳定在20℃左右时，该年冬小麦的单产也较为稳定（图2）。

3.2 降水对冬小麦单产的影响

降水因子的作用在小麦生长发育过程中不可替代，特别是关键期中降水的多少直接决定着小麦的产量[22]。2000—2015年间5月的月降水量波动较大。2002、2011、2013年的降水量明显增多，其中2年都达到100 mm以上，而这2年冬小麦的单产较上年都下降超过10%。2002年，降水量为80.2 mm，而冬小麦的单产却远低于历年平均值；2008年的5月降水量极少，仅为23.6 mm，而冬小麦产量却明显增多，创下多年之最，单产量达到了4502 kg/hm2。说明冬小麦的单产量与5月份降水量基本呈现负相关。小麦虽然是抗旱性较强的作物，尤其是生长发育的后期，主要依靠根系汲取深层土壤中的水分[18]，但降水量减少所带来的增产并不是无限的，极端的干旱缺水同样会导致小麦单产的降低（图3）。

3.3日照对冬小麦单产的影响

小麦生育后期要求有充足的光照，尤其是其灌浆期阶段对光照反应极为敏感，小麦生育后期子粒干物质得到积累的来源之一就是绿叶制造的光合产物。若光照不足，会造成粒重下降从而降低产量[21,23,25]。在日照方面，宝鸡地区2000—2007年5月日照时长的平均值为201 h，2007-2015年间5月日照时长的平均值为175.2 h。2004、2008年日照累计时间超过240 h，同年的冬小麦单产较之前都有明显增加，其中2008年在极端干旱少雨的气候背景下涨幅更是达到31.3%。2005年月累计日照时长低于相近年份的平均值，其单产下降3%，2013年月累计日照时长近年平均值，其单产下降15.6%。可见，冬小麦单产和生育后期日照时长没有明显的线性相关，但产量会随光照时长逐渐增多，充足的光照对于冬小麦生育后期和最终产量有重要意义（图4）。

4 结论与建议

图2 2000—2015年冬小麦单位面积产量与气温关系图

（1）宝鸡地区冬小麦的生长发育仅就后期阶段来看，对于气温的要求是5月平均气温稳定在20℃左右，当月平均温度达到此值时，该年冬小麦单产基本正常，部分年份甚至可以达到增产；而在降水方面，冬小麦单产与5月降水量之间存在负相关的关系，但降水量减少所带来的增产并不是无限的，极端的干旱缺水同样会导致冬小麦单产的降低；在日照方面，充足的光照对于冬小麦生长后期有重要的意义。

图3 2000—2015年冬小麦单位面积产量与降水关系图

图4 2000—2015年冬小麦单位面积产量与日照关系图

（2）2000—2015年宝鸡地区冬小麦的单产量总体呈现上升趋势，但上升的幅度受到了气候变化、科学技术、相关政策等因素的影响。针对上述结果，提出几点建议以促进宝鸡地区小麦产业长远发展：一是宝鸡地区农业及气象等有关部门在监测各种气候变化的基础上，还要不断加强各项灾害防御的建设，科学应对宝鸡地区冬小麦生长期可能面临的极端气候变化，如寒潮侵袭时需提前御寒，可在农作物上覆膜以保温；而强降水天气来临时，需尽早排水以避免植株浸泡等发生；二是明确“民以食为天”，保证冬小麦种植面积在宝鸡地区总耕作面积中的合理比例，农业部门准确把握农产业的导向，农业经营者严格执行政府下达的产业目标，将农业产品合理布局，以确保农业经济更好更快的发展；三是要因地制宜，合理对冬小麦种植技术进行改进，持久使用“一喷三防”技术，并结合宝鸡地区冬小麦生长状况、气候变化等特点，从种植技术以及病虫害防治方面入手，科学种植，选择合适的耕作方式，做好病虫害防治工作，最终实现冬小麦的优质高产，促进经济效益最大化的实现[26]。

（3）冬小麦生长并不完全由气候这一因素决定，所以并未考虑冬小麦品种的多样性及宝鸡地区常见自然灾害对其产量的影响，后期将进行田间试验，以更准确全面地分析气候变化对冬小麦单产的影响。