聊城市秋冬气温变迁及其对冬小麦适宜播期的影响

张素芳 高 爽 刘 芳 宁瑞斌 刘华君 张长庆

（1.聊城市农业技术推广站 山东聊城252000；2.聊城市气象局 山东聊城252000；3.聊城市农作物新品种推广中心 山东聊城252000；4.聊城市自然资源和规划局 山东聊城252000）

聊城市地处鲁西黄泛平原， 是山东省冬小麦主产市之一，常年种植冬小麦面积超过40 万hm2，居山东省第3 位。 “冬小麦—夏玉米”一年两熟种植是聊城市的主要栽培方式。 小麦播期是否适宜及越冬期气象变化， 直接影响小麦能否形成冬前壮苗和能否安全越冬，影响有效分蘖及分蘖成穗率的提高。 随着全球气候变暖趋势明显[1]，未来全球性气候变暖对我国的种植制度将产生明显的影响， 预计我国各地的热量资源将有不同程度的增加[2]，聊城市热量资源同样呈上升趋势，特别是近十几年以来，年平均气温较常年持续偏高，气候变暖现象尤为突出。 目前，许多学者针对气候变化对小麦播种期的影响做了大量研究[3-6]，但对气象变化对聊城市小麦适播期及越冬期生长的影响还未见报道。 为此，笔者从不同农业气象指标的角度进行分析， 探讨小麦适宜播期、 最佳播期，以便为形成冬前壮苗、保障小麦安全越冬提供参考依据。

1 资料和方法

1.1 资料来源

分析资料为1980-2020 年每年的9 月至次年3 月，40 年间的逐日平均气温资料（来源于山东省气象信息中心）（由于10 月至次年3 月数据为跨年度数据，为简便叙述，下文及图表中所涉跨年度年份均由元旦前年份代表）。 2004-2019 年小麦种植品种来源于聊城市农业技术推广站历年资料。

1.2 冬小麦播种的适宜农业气象指标

冬性小麦播种要求日平均气温稳定下降到 18～16℃，半冬性小麦品种适播期为日平均气温16～14℃[3]，一般冬小麦从播种至出苗约需0℃以上的积温120℃，以后每长出 1 个叶片需要积温 70～80℃。 冬前五日滑动平均气温稳定达到0℃时小麦进入越冬期，这时冬性和半冬性品种的冬前壮苗标准为主茎叶龄6 叶至 6 叶 1 心，达到 7 叶以上为旺苗。 余振文[4]指出，在山东省冬前0℃以上小麦积温以650℃为宜，考虑到近10 年麦苗绿体越冬，越冬期间仍缓慢生长现象出现概率增加，结合当地生产实际，确定聊城市小麦冬前壮苗所需合适积温为 540～650℃。

1.3 适宜播期的测算

采用Excel 软件进行分析处理2010-2019 年逐日平均气温的平均值与1980-2009 年逐日平均气温的平均值，用五日滑动平均法[7]确定稳定通过18℃、16℃、14℃、0℃各界限温度的日期；利用积温指标法[8]从近10 年日平均气温稳定降至0℃的日期向前推算，将逐日平均气温高于0℃的温度累加到小麦形成壮苗所需的0℃以上积温之日， 将近10 年冬前高于0℃达到形成壮苗所需的积温最早和最晚出现日期作为适宜播期[9]，结合界限温度法，确定适宜播期和最佳播期。

气象学判定小麦进入越冬期标准为初（终）日，从春（秋）季日平均气温第1 次出现高（低）于某界限温度之日起， 按日序依次计算出连续5 d 的平均气温，并从中选出第1 个大于或等于（小于）该界限温度， 且在其后不再出现平均气温低（高）于该界限温度的连续5 d（由此可以理解为五日滑动平均气温数据出现最多的一段），此5 d 中第1 个（最后一个）日平均气温大于或等于该界限温度的日期[10]。

需要说明的是，随着气候变暖，秋季天气多变，气温时高时低， 往往日平均气温降低到某一界限温度以下，又会升高到这一界限温度以上，经常起伏多次，且各次变化的幅度、相距的时间不一致，给客观确定界限温度的起止日期带来困难。

冬季五日滑动气温数列中出现>0℃数据概率增多,且有的年份会连续出现。 按照传统方法判断进入越冬期时间， 并不能准确反映小麦越冬期气温变化状况。以2017 年为例（表1），五日滑动气温数列连续出现<0℃数段 3 次，分别为Ⅰ段 12 月 12～20 日、Ⅱ段1 月 4～16 日、Ⅲ段 1 月 23 日至 2 月 12 日，持续时间分别为9 d、13 d、21 d， 如果按照传统判定方法则应推出1 月21 日为稳定通过0℃日期， 根据田间观测及考虑到Ⅱ段持续时间较长，以及Ⅱ段、Ⅲ段间隔数据6 个， 笔者从Ⅱ段数据推算平稳通过0℃日期为1月1 日。

2 资料分析

2.1 聊城市秋冬气温变化

2.1.1 正负积温变化趋势 通过对近40 年聊城市每年10 月至次年3 月逐日平均气温数据资料的整理显示（图1），随着时间推移，期间正积温可用方程y=5.499 6x-9 964.2（R2=0.377 4，n=40）进行拟合。 可见每年10 月至次年3 月正积温年均增加5.499 6℃。负积温可用方程y=1.697 5x-3 525.4（R2=0.150 3，n=40）进行拟合，可见负积温年均减少1.697 5℃。 由此可知， 聊城市近40 年每年10 月至次年3 月正积温增加、负积温减少趋势明显。

图1 1980-2019 年秋冬正负积温变化趋势

图2 1980-2009 年秋冬正负积温变化趋势

图3 2010-2019 年秋冬正负积温变化趋势

将 1980-2009 年（图 2）和 2010-2019 年（图 3）数据，分别进行线性方程拟合，可得，1980-2009 年作为常年对比数据， 正积温拟合方程y=7.175 6x-13 300（R2=0.336 8，n=30），负积温拟合方程y=2.263 2x-4 649.9 （R2=0.140 8，n=30）；1999-2018 年正积温拟合方程y=20.763x-40 736（R2=0.548 3，n=10），负积温拟合方程y=9.617x-19 489（R2=0.325 1，n=10）。 可见近10 年较常年年均秋冬正积温增加、负积温减少幅度加大，趋势更为明显。

聊城市冬小麦适宜播期可用近10 年平均气温与常年平均气温进行对比分析， 其结果将更切合气候变化趋势，有利于指导今后农业生产。

2.1.2 负积温出现天数变化 整理秋冬逐日平均气温数据整理（图4）发现，聊城市日平均气温出现<0℃温度天数逐渐减少， 可用方程y=-0.316 8x+681.15（R2=0.133 1，n=40）进行拟合，可见 40 年间年均日平均气温＜0℃天数减少 0.316 8 d。 每年＜-5℃温度天数，可用方程 y=-0.165 1x+336.92（R2=0.133,n=40）进行拟合，可见40 年间年均日平均气温＜-5℃天数减少0.165 1 d。 期间在 1994 年、2006 年、2014 年、2016 年冬季，日平均气温＜-5℃天数为0，可见出现冬季逐日平均气温全部≥-5℃年份逐渐增多，从侧面证明冬季变暖趋势明显。

图4 <0℃及<-5℃温度天数变化趋势

2.1.3 极端低温出现概率 根据1979-2019 年10 月至次年3 月日平均气温数据，我们将聊城市日平均气温＜-10℃定义为该地区的极端低温。 当出现日平均气温＜-10℃天气时，日最低气温将会更低（如2016 年1 月 23 日全市平均气温-12.1℃， 最低气温则达-19.5℃），对小麦安全越冬是一种重大考验，对出现极端低温概率进行分析研判是非常必要的。 由表2可知， 出现＜-10℃低温间隔年份显著拉长。 最低温出现时间，以1 月下旬出现频率最高（仅有1985 年出现在12 月上旬，2001 年出现在1 月中旬），最低温度略有升高， 并且不排除年度间连续出现极端低温的情况。

2.2 稳定通过界限温度的日期

日平均气温稳定通过界限温度的日期是确定小麦适宜播期的重要因素。 2010-2019 年10 月至次年3 月日平均气温资料分析表明（表3），平均气温稳定通过 18℃、16℃、14℃、0℃日期均较常年推迟。 聊城市稳定通过小麦播种上限温度18℃的平均日期为10 月6 日，较常年推迟3 d；稳定通过适宜温度16℃的平均日期为10 月16 日，较常年推迟5 d；稳定通过下限温度14℃的平均日期为10 月23 日， 较常年推迟2 d；稳定通过0℃（进入越冬期）的平均日期为12 月29 日，较常年推迟6 d。从小麦播种适宜温度考虑，冬性品种小麦适播期为10 月6～16 日；半冬性小麦为 10 月 16～23 日。

表2 极端低温情况

2.3 积温指标法分析

由表4 可知， 聊城市2010-2019 年气温稳定降至0℃的平均日期为12 月29 日，从此日期向前推算，积温达到 540～650℃的平均日期为 10 月 5～10 日，按照上下限播期为10 月3～13 日。

2.4 界限温度法与积温指标法的比较

由表5 可知， 若从稳定通过18℃的日期开始播种， 到稳定通过0℃的≥0℃积温统计来看，2010-2019 年平均积温为613.8℃，比常年低45.3℃，比小麦冬前壮苗所需适宜积温上限650℃低了36.2℃。 若从稳定通过16℃的终日开始播种，到停止生长0℃日的≥0℃积温统计来看，2010-2019 年平均积温为453.2℃，比常年值524.4℃低71.2℃，已经低于小麦冬前壮苗所需540～650℃的积温区间要求。 从稳定通过14℃的终日到稳定通过停止生长0℃日期间的≥0℃积温统计来看，2010-2019 年， 积温均在540℃以下，平均积温为359.6℃， 比常年值376.5℃低16.9℃，比小麦冬前壮苗所需下限积温540℃少180.4℃， 积温显著偏少。 从越冬前形成壮苗所需积温考虑，小麦播种期为平均气温稳定在18℃时即10 月6 日前后3 d（10 月 3~9 日）为宜。

表4 2010-2019 年播种至稳定通过0℃推算达到540～650℃积温日期

表5 稳定通过18℃、16℃、14℃的终日至稳定通过0℃的≥0℃积温

通过界限温度法推算出的稳定通过18℃、16℃、14℃终日至稳定通过0℃日的平均积温均较常年显著偏少，这和气候变暖趋势明显相悖。 这种现象的出现与秋季气温时高时低， 日平均气温降低到某一界限温度以下，又会升高到这一界限温度以上，有的年份会起伏多次，且各次变化幅度、相距时间拉长有很大关系[11-12]。 运用五日滑动平均法确定秋季稳定通过界限温度的终日，导致界限温度终日至稳定通过0℃的≥0℃积温偏少。 今后这种方法在指导作物生产中应谨慎使用， 或通过科学测算适时对稳定通过界限温度的推定方法做出调整修改再加以应用。 综合以上两种方法的对比结果， 运用积温指标法进行小麦播种适期的推算更科学。

3 聊城市小麦品种情况

由于气候变暖， 根据聊城市积温条件和近年来小麦越冬期田间表现， 半冬性品种更适合在当地种植。 据聊城市农业技术推广站历年生产资料统计，2014-2019 年主要品种有济麦 22、鲁原 502、良星 77、鑫麦296、泰农18 等，多为半冬性品种，冬性品种占比很小，其中以济麦 22、鲁原 502 占主导地位。 在这种情况下， 今后进一步加大对半冬性品种适宜播期的研究非常必要。

4 结论与讨论

综合聊城市冬小麦播种适宜温度、 形成冬前壮苗所需积温、气候变暖趋势、小麦品种特性和生产实践等因素研究分析，在目前气候条件下，聊城市小麦适宜播种期可以确定为10 月3～16 日， 最佳适宜播期为10 月6～9 日。 冬小麦播期还受前茬作物收获期早晚、土壤含水量、土壤质地、播种期间降水及天气变化等多种因素制约， 所以在播种时还要在适宜播期的指导下，综合考虑多方因素，结合调整播量进行播种，争取形成冬前壮苗，保障小麦安全越冬。