气候变暖对保定冬小麦的影响──以容城为例

孙小诺，王蓉蓉，刘胜尧，魏丽欣，董泽亮，吴云龙

（1保定市气象局，河北保定071000；2河北省农林科学院农业信息与经济研究所，石家庄050051；3辛集市气象局，河北辛集052360）

0 引言

气候变暖已是不争的事实，政府间气候变化专门委员会(IPCC)于2013年发布的第五次评估报告对全球气候变化进行了综合评估，明确指出，近130年来（1880—2012年）地球表面平均温度上升了0.85℃(0.65～1.06℃)[1]，该次报告较IPCC于2007年发布的第四次评估报告相比，地球表面温度又升高了0.11℃(0.09～0.14℃)[2]。中国专家也指出，近100年来中国年地表平均气温明显增加[3]。

气候的变化势必会引起农业气候资源的改变，进而对农作物的物候期、生发发育等产生一定的影响[4-11]。保定地区位于华北平原北部、河北省中部，其大部分位于海河平原，是河北省的农业大市，传统的大田作物占比较大。随着气候的变暖，保定的气候亦随之改变[12-14]，其农业气候资源亦随之变化[15-18]。在此背景下，深入研究保定农业气候资源的变化就显得十分必要。笔者以冬小麦为背景，研究了这类大田作物的农业气候资源变化，以期为保定地区的农业生产提供合理的技术指导。

1 资料与方法

1.1 资料来源

观测数据来源于河北省气象信息中心，采用保定地区容城农业气象观测站1981—2015年作物发育期观测数据为保定地区的物候观测数据，以该站1981—2015年逐日气温（含最高气温和最低气温）、逐日降水量、逐日风速、逐日日照时数等气象数据为气象要素值。

1.2 研究方法

1.2.1 冬小麦适播期的计算 利用积温指标法为参考进行计算[19]，由于冬小麦冬前达到壮苗的标准为主茎叶生长5～6片，累积温度为495～570℃·d，因此，利用数据编程完成容城农气站1981—2015年逐日气温时间序列的连续5日滑动降至0℃再上滑累积温度至495～570℃·d的日序数作为该年的最适播种期进行统计分析。

1.2.2 负积温的计算 负积温是一个重要的农业气候生态指标，一个地区负积温的高低，直接制约着当地林木、果树和农作物的安全越冬，而且也影响农业病虫害的发生蔓延[20]。本研究利用数据编程完成容城农气站1981—2015年逐日气温时间序列中日平均气温低于0℃的累积温度作为冬小麦越冬期的负积温进行统计分析。

1.2.3 拔节至抽穗期需水量的计算 拔节至抽穗期是冬小麦生长需水的关键期[19]，利用容城农气站1981—2015年作物发育期的观测数据进行冬小麦拔节至抽穗期需水量数据的截取，冬小麦需水量的计算采用作物系数法，计算公式如(1)[21]所示。

其中：ETc是作物需水量，单位为mm，Kc是作物系数，ETo是参照蒸发量。

本研究中冬小麦的作物系数采用文献[10]的研究成果，在拔节至抽穗阶段取值1.15。

参照蒸发量(ET0)采用国际粮农组织(FAO)推荐的彭曼-蒙蒂斯(Penman-Monteith)方法[22]进行计算，公式如(2)所示。

其中：Rn是冠层表面净辐射（计算公式略），G是土壤热通量，本研究忽略，T是日平均温度，es是饱和水汽压，ea是实际水汽压，△是饱和水汽压-气温关系曲线在T处的切线斜率，γ是湿度计常数，U2是距地2 m的日平均风速。

1.2.4 分析方法 运用趋势分析、皮尔逊(person)系数进行统计分析[24]。

2 结果与分析

2.1 冬小麦适播期

对冬前积温为495℃·d和570℃·d的日序数进行统计，由表1可见，冬小麦适播期以495℃·d为积温下限的多年平均日序数为278，即10月5日，最早日序数为269，即9月26日，出现在1981年，最迟日序数为284，即10月11日，出现在2005年；冬小麦适播期以570℃·d为积温下限的多年平均日序数为274，即10月1日，最早日序数为266，即9月23日，出现在1981年，最迟日序数为279，即10月6日，出现在2005年。

表1 1981—2015不同界限积温日序数统计

对冬前积温为495℃·d和570℃·d的日序数进行线性趋势分析，由图1和图2可知，冬前积温为495℃·d和570℃·d的日序数均呈上升趋势，即冬小麦适宜播种期后延，以积温为495℃·d的播期后延趋势为0.759 d/10 a，以积温为570℃·d的播期后延趋势为0.627 d/10 a，经person相关分析检验，两者后延的趋势变化都不明显，没有通过0.01的显著性检验。

2.2 冬小麦越冬期负积温

对冬小麦越冬期的负积温进行统计，由图3可知，越冬期负积温近35年的多年平均值为247.6℃·d，负积温最高出现在1985年，为425.4℃·d，最少出现在2007年，为96.3℃·d。越冬期负积温的时间序列呈减少的变化趋势，变化率为24.3(℃·d)/10 a，但没有通过0.05的显著性检验，变化趋势不明显。

2.3 冬小麦拔节至抽穗期需水量

通过计算对冬小麦的需水量进行分析，由图4可知，冬小麦需水量近35年的多年平均值77.5 mm，需水量最多出现在1985年，为98.2 mm，最少出现在1995年，为44.6 mm。需水量时间序列的变化呈下降的趋势，下降趋势率为2.3 mm/10 a，但没有通过0.05的显著性检验，下降趋势不明显。

图1 1981—2015年495℃·d冬前积温的日序变化图

图2 1981—2015年570℃·d冬前积温的日序变化图

图3 1981—2015年越冬期负积温变化图

图4 1981—2015年冬小麦拔节至抽穗期需水量变化图

3 结论与讨论

（1）以冬前积温在495～570℃·d确定冬小麦适播期，保定市冬小麦最佳适播期的多年平均日期在10月1日至5日，近35年呈后延的趋势，但趋势变化不明显，因此，可以用该计算结果继续指导当前的农业生产，气候变暖对该地冬小麦适播期的影响不大。

（2）保定市冬小麦越冬期负积温的多年平均值为-247.6℃，近35年来呈波动下降趋势，最冷年和最暖年的差值为177.8℃·d，随上下波动较大，但下降趋势没有通过显著性检验，下降趋势不明显。

（3）拔节至抽穗期是冬小麦生长的需水关键期，近35年来保定冬小麦的需水量多年平均值为77.5 mm，受多气象要素影响，不同年份冬小麦拔节至抽穗阶段的需水量波动变化较大，总体呈下降趋势，但下降趋势不明显。

（4）气候变暖是不争的事实，因不同作物的敏感性不同，对生长发育的影响亦不一致，本研究通过计算冬小麦冬前积温、负积温以及拔节至抽穗期的需水量发现，保定地区的冬小麦生长随气候变暖有一定的相应，但目前阶段变化趋势不明显，当前冬小麦的农事生产依旧可以依据既有的经验模式进行。