北疆气候变化对冬春小麦产量的影响

2020-10-27何亮

农业工程技术 2020年23期

何亮

（新疆塔城地区农业科学研究所，新疆塔城 834700）

本文通过试验研究了北疆气温变化对小麦产量造成的影响。试验一共设置不增温、夜间12 h 增温和全天24 h 增温3 个阶段。田间装置主要包括增温系统和支架，把远红外加热管安装在三脚架上边，并通过对支架高度进行调整，保证增温管与小麦冠层高度间保持35-45 cm 的距离。每个小区域的面积为12 m3，随机设计区组，通常需要重复3 次，相邻的小区域间应该保持0.5 m的距离。每个小区域中设有2 个增温管，增温处理应该在小麦起身到收获阶段。具体试验情况见下文。

一、北疆地区冬、春小麦种植情况

1、北疆地区的基本情况

北疆地区属于温带大陆性气候，被定期研究地区的年平均气温为5.5℃，1 月份的平均气温为-18.9℃，最低气温可达到-37.3℃，7 月份的平均气温为22.6℃，最高温度可达到39℃。年平均湿度为60%，从4 月下旬开始进入无霜期，到10月上旬为止，年均无霜期为153 天。试验区前茬种植的是春小麦，土层0-20 cm 位置有机质的实际含量是15.156 g/kg，速效钾的含量是352 g/kg，速效磷的含量是7.2 g/kg，总氮的含量是0.934 g/kg，pH 值是8.7。

2、北疆地区冬、春小麦种植情况

新疆小麦的种植面积占据粮食作物总种植面积的40%-60%，小麦生产影响着新疆地区的粮食安全。塔城市春季气温表现出上升趋势，而且开春期越来越早，因此春小麦适合早种，这样小麦乳熟期以及灌浆期都会延长，有利于增产。薛丽华等人[1]统计分析最近几年的气象观测资料发现冬小麦适合晚播种，这样可以使小麦产量提升。

二、气温变化对冬、春小麦产量造成的影响

1、气温变化对小麦株高造成的影响

气温变化不会对小麦株高造成太大影响。在孕穗期以及抽穗期，夜间12 h 增温会使小麦株高降低；全天24 h 增温会使小麦株高增加，但没有明显作用。其他时期不管是夜间12 h 增温处理，还是全天24 h 增温处理，株高差异都不是非常明显。

2、气温变化对小麦绿叶面积造成的影响

气温变化会对小麦绿叶面积造成一定影响，但不同时期影响程度不同。与不增温进行比较，小麦开花之前全天24 h 增温和夜间12 h 增温都会使小麦绿叶面积增加；孕穗期全天24 h 增温，小麦绿叶面积增加较为明显；抽穗期夜间12 h 增温，小麦绿叶面积会快速增加；开花时期全天24 h 增温和夜间12 h 增温，小麦绿叶面积的增加无明显差异。由此表明，增温处理后小麦绿叶面积低于不增温处理，其中24 h 增温处理降低较为明显。

从整体分析，小麦孕穗期到成熟期，不论哪种处理方式，小麦绿叶面积都是先升后降，抽穗期进行增温处理可以使小麦绿叶面积达到最大，灌浆期不增温处理小麦绿叶面积最大。因此，虽然增温能够使小麦叶片早期快速发育，但小麦开花后期叶片功能将会减退。

3、气温变化对小麦干物质的分配与积累造成的影响

春、冬小麦在成熟以后干物质的积累量在各个处理期间差异并不明显，但与不增温进行比较，全天24 h 升温处理，小麦穗部积累的干物质总量明显降低，小麦叶片中积累的干物质量明显升高；夜间24 h 升温处理，小麦所有器官中积累的干物质总量没有明显变化。

增温会影响小麦干物质的实际分配比：对小麦叶片当中的干物质实际分配比造成的影响不显著；对小麦茎鞘中的干物质的实际分配比有增加的影响；对小麦穗部干物质的实际分配比有降低的影响，其中全天24 h 升温处理效应非常明显。由此可知，升温可以使干物质分配到各个营养器官，而光合作用却无法向收获器官输送产物。

4、气温变化对小麦光合特性的影响

小麦在灌浆期间，气孔导度以及叶净光合速率等一直表现为下降趋势；胞间浓度表现出上升趋势；蒸腾速度先上升再下降。由此可知，增温会影响到上述4 个指标发生变化[2]。

5、气温变化对小麦构成以及产量造成的影响

气温变化对小麦构成以及产量的影响结果详见表1。增温和不增温进行比较，虽然增温会使小麦的千粒质量以及穗粒数降低，但是却没有较为明显的差异；全天24 h 增温处理和夜间12 h 增温处理会使小麦穗粒数减少；全天24 h 增温处理会使小麦产量降低1.7%；夜间12 h 增温处理会使小麦产量降低18.9%，其中夜间12 h 增温处理与不增温处理间存在较大差异。因此，夜间增温致使小麦产量降低的主要原因是穗粒数降低。

三、讨论

此次研究主要运用红外增温系统模拟田间增温，研究结果表明，全天24 h 增温处理以及夜间12 h 增温处理可以使麦田耕层增加5 cm，还能使植株冠层与地表温度有所提升。增温面积高达4 m3，与原位观察、土壤样品采集和田间植株等地相关需求相符。在对增温过程进行模拟时，系统运行功率没有任何变化，增温情况在小麦生育时期比较稳定，能够满足田间增温试验需求。

株高会对小麦产量造成严重影响。株高较大则光能接货力会非常高，同时冠层的透光率会增加，下层叶片获得的光照率也会增加，进而加快光合作用。因此，光合产物的转运以及积累都会增加，从而促使小麦产量提高。试验表明，增温会影响小麦株高，但影响不大。马一峰等人研究表示，夜间增温会使小麦株高降低，因为夜间增温缩短了小麦生育期。研究结果间存在的此种差异多数是因为试验材料不同[3]。

小麦叶片面积会影响作物冠层的生长速度以及光能利用率，温度对小麦叶面积影响非常大，日平均温度和小麦叶面积间关系可运用线性函数表示。研究发现，增温后小麦开花前的叶面积会提高，而开花后小麦叶面积会降低。所以，增温会使小麦功能叶片提前衰老，影响小麦干物质积累，进而使小麦产量降低。

此次试验发现，增温致使小麦减产是因为群体数量发生改变。夜间增温处理能够使小麦呼吸消耗增加，阻止植株生长，株高降低，穗部干物质分配比以及积累量都减少，对穗部发育造成严重影响，有效穗数变少，进而降低小麦产量。全天增温处理虽然也会增加小麦的呼吸消耗，但能够使小麦加快分蘖，穗数有效增加；然而在后期不断升温的过程中，小麦功能叶片会快速衰老，叶面积快速降低，光合产物无法快速输送到穗部，所以小麦产量会相应降低。本次研究结果和前人的研究一致。