河间地区气候变化对冬小麦生育期及产量的影响

吴剑 张洪泽

摘 要：根据河间地区多年气象数据和冬小麦生育期和产量数据，利用线性回归、线性调和滑动平均、多项式回归等方法分析了1995-2018年河间地区气候变化对小麦生育期及产量的影响。结果表明：河间地区春季气温平均每年升高0.049℃;小麦总生育期及各生育期间隔有明显的缩短;气候产量与气温和降水变化显著相关，当气温距平在-0.75℃-0.94℃时冬小麦气候为正值，气温过低或过高均会引起小麦的减产，降水与气候产量呈正相关，当降水距平高于-36mm时有利于冬小麦产量的增加。

关键词：冬小麦;气候变化;生育期;气候产量

近年来全球气温升高已变为不争的事实，自1960年来中国气温上升了0.4～0.5℃，预计在2050年全国平均气温将上升2.2℃。冬小麦是河间地区主要粮食作物之一，其生育期及产量受气候变化的影响。因此为了研究河间地区气候变化对冬小麦生育期及产量的影响，选取了1995-2018年该地区气象数据（气温，降水及日照时数）及冬小麦生育期和产量数据，分析了气候变化对冬小麦生育期的影响，同时通过计算气候产量定量地分析了气温变化及降水变化分别与气候产量的关系，为河间地区合理小麦栽培与管理提供依据。

一、材料与方法

以河间地区在1995-2018年日均气温和降水为气象资料，由于小麦生长期主要在每年3～5月份，因此本文会主要分析每年此时间段的气象资料。1995-2018年河间地区冬小麦生育期及产量数据来源于河间市气象局农业试验站。

二、结果与分析

（一）气候变化分析

计算河间地区1995-2018年春季（3～5月）的平均气温、春季总降水量，该地区春季年平均气温是14.5℃，变化范围在12～16℃之间，通过最小二乘法得出的线性拟合方程为：

y=0.049x+13.93（1）

可以看出该地区春季以逐年0.049℃速率增温;该地区年春季降水平均为69.72mm，且变化幅度较大（25～145mm），降水距平在-44.5～75.17mm之间。

（二）气候变化对冬小麦发育期的影响

将1995-2004的10年作为t1时间段，其余年份即2005-2018年作为t2时间段，计算这两个时间段中平均的生育期间隔结果见表1。

由表1可以看出冬小麦年平均发育期间隔在t2时间段明显短于t1时间段，相比于t1在返青-起身生育期间隔t2缩短最多（5d）。冬小麦总生育期也有较为明显的缩短但冬小麦在t1t2阶段生育期内年平均活动积温大致相等（t1为2126℃，t2为2145℃）。这表明河间地区冬小麦生育缩短主要的原因是逐年气温的上升。

（三）气候变化对冬小麦产量的影响

冬小麦产量主要受到社会和气候这两个因素影响，研究气温变化对冬小麦产量的影响需要分离社会因素对其产量的影响，本文中采用5年线性调和滑动平均的方法来分离，由计算所得的气候产量可知，河间地区在1995-2018各年间气候产量在2009年之前大多为正值，即2009年之前河间地区的气候条件较为适合冬小麦的生长，同时由线性拟合的结果（y=-1.52x+3072.6）来看，河间地区气候产量呈逐年下降的趋势，这也表明了河间地区的气候条件越来越不利于冬小麦的生长。

将逐年的春季气温距平和春季总降水分别和气候产量进行对比可以得出春季气温距平在-0.5～1℃之间变化时气候产量多为正值，春季气温的距平太高或太低都會对冬小麦的产量造成不利的影响。而春季降水量距平与气候产量呈正相关关系，降水量较多的年份其气候产量的值多为正值。

为了进一步能定量地反映出河间地区冬小麦气候产量与春季气温的关系，将气候产量与春季气温距平进行多项式拟合，建立了定量方程：

y=-25.8x^3-87x^2+35.5x+64.4（2）

拟合的R2为0.57通过了α=0.05的显著性检验。由方程可以气温距平0.18℃时气候产量最大，当气温距平小于-0.75℃或大于0.94℃时气候产量会变成负值。由此可见气温距平在一定的范围内冬小麦的气候产量才为正值。

将春季降水距平与冬小麦气候产量进行多项式拟合分析，建立如下方程：

y=0.0002x^3-0.009x^2+0.12x+24.7（3）

由拟合方程得出，春季降水距平与气候产量呈正相关，当降水距平变化范围较小时对气候产量的影响较小，较高的降水距平有利于气候产量形成与增长。

三、结论与讨论

通过对河间地区1995-2018年气象资料的分析得出河间地区春季的平均气温为14.5℃且在逐年上升（每年上升0.049℃），春季降水量平均为69.72mm，春季平均日照总时数为758.7h，春季降水与日照时数随年份变化较为平缓;该地冬小麦生育期也有显著的缩短;冬小麦气候产量受气温及降水量变化的影响，当气温距平在-0.75℃～0.94℃时冬小麦气候为正值，有利于冬小麦产量的增加，但气温距平过低或过高时冬小麦的气候产量为负值，春季降水量距平与气候产量呈正相关，当降水距平小于-36mm时气候产量为负值，当高于64mm时气候产量会大幅度增加。

一般来说气温升高导致冬小麦各生育期提前及生育期间隔缩短，三叶-越冬时间缩短不利于形成冬前壮苗，分蘖数减少，暖冬促使越冬时间缩短，导致一些冬性品质的春化作用对低温的要求不能满足，同时冬小麦播种时温度较高会出现旺长现象，麦苗旺长在越冬和早春期间难以抵御严寒容易发生冻害，发生旺长的冬小麦由于消耗大量的养分会直接影响穗的形成，并且旺长的冬小麦群体透光通风差，更加容易受干旱和病虫害的影响，

为了避免冬小麦减产，学者们建议可以适当推迟冬小麦的播种日期以避免旺长现象培育冬前壮苗，同时可以增加冬小麦的播种量来弥补晚播造成的分蘖数减少的不足，播种量增加导致根系深扎有利于土壤的节水和省肥。降水量与冬小麦的产量呈正相关，降水量的高低直接影响到冬小麦的产量，河间地区在春季降水量随年的变化差异较大，但总趋势变化较为平缓，因此必要时可以在降水量偏少的年份采取灌溉等措施以提高冬小麦产量。

参考文献：

[1]IPCC.ClimateChange2013–ThePhysicalScienceBasis[M].Cambridge：CambridgeUniversityPress，2014.

[2]丁一汇，任国玉，石广玉，等.气候变化国家评估报告（Ⅰ）：中国气候变化的历史和未来趋势[J].气候变化研究进展，2007，3（z1）：1-5.