气候变化及其对河南省冬小麦抽穗-成熟期的影响

□李彤霄 □王 君（河南省气象科学研究所）

□赵国强（河南省气象局）

近百年来，全球气候发生了显著的变化，给人类社会、经济、生态系统的方方面面都将带来威胁，由此产生了一系列不容忽视的问题。全球气候变化成为当今人类社会所面临的最严重的全球环境问题之一。

我国气候与世界气候一样也在经历一场以变暖为特征的变化。近百年来的仪器观测显示，我国的气候逐渐变暖，以西北、华北、东北最明显，其中华北地区出现暖干化趋势。近40年来我国年平均气温以0.04℃/10年的速度上升。同时我国降水量以12.69mm/10年的速度减少，降水量20世纪80年代平均较20世纪50年代平均少34mm。

农业是对气候变化反应最为敏感的领域之一。农作物生长发育过程中光照、热量、水分以及光热和水分的匹配状况都受到气候变化的影响，农作物生产力随之产生变化。河南省是全国最重要的商品粮基地，粮食总产约占全国的1/10，在全国处于首位，因而河南粮食的生产形势对国家的粮食安全有着重要影响。分析河南省冬小麦生育期的变化趋势及其和气候变化的对应关系，了解其对作物发育的可能影响，对于趋利避害、充分合理利用气候资源、评估气候变化的可能影响等均具有重要意义。

一、资料和方法

（一）资料选取

选择河南省30个农业气象观测站1979～2007年共28a的冬小麦生育期资料和1957～2007年共51a的逐日降水、日平均气温和日照等气象资料，以上资料分别由河南省气象局农气中心和气候中心提供。

（二）资料处理

在气象资料的的处理上，将30个农业气象观测站1957～2007年共51a的逐日降水、日平均气温和日照资料进行平均得到全省的平均值，作为全省的气象资料。

全省各期生育天数为30站的平均值，采用一元线性回归方法计算全省及各站抽穗-成熟期天数和同期日照、降水、气温以及有效积温变化的线性倾向率，再用arcgis采用样条插值法做出全省冬小麦抽穗-成熟期的生长天数和同期光温水的变化趋势图，从而分析气候各要素变化对冬小麦抽穗-成熟期变化的影响。

二、结果与分析

（一）河南省气候变化情况

从河南省年平均气温变化图（图1）中可以看出，1957～2007年河南省平均气温有升高的趋势 (通过了0.01水平的显著性检验)，最高为 15.4℃（2006年），最低为 13.4℃（1984年）。气温变化具有明显的阶段性特点，1957～1980年气温呈下降趋势，总体上围绕14.3℃上下波动；1980年以后呈上升趋势（R=0.73＞R0.01），1993年以后上升明显，其中1980～1993年与1994～2007年年平均气温明显呈阶梯状分布，1994～2007年平均气温比1980～1993年升高了0.9℃。

从河南省年降水量变化曲线图（图2）中可看出：河南省降水量略微增加，且幅度很不明显，基本上围绕平均值750.3mm上下波动。最大年降水量为2003年的1091.8mm，最小为1966年的461.9mm，最大值是最小值的2倍多。从图中还可以看出，河南省每20a有一次大的降水量，例如1964年和1984年，然后紧接着两年降水量大量减少，随后十几年围绕750mm平稳波动，振幅不大。

图1 1957-2007年河南省年平均气温变化过程

图2 1957-2007年河南省年降水量变化过程

由图3可见，河南省年日照时数呈明显的下降趋势，气候倾向率为-85.3h/10a(R=0.42＞R0.01)，最长年总日照数为1966年的2451.3h，最短年为2003年的1671.5h，相差779.8h。年日照时数总体上呈阶梯状变化，1957-1980年、1980-2000年、2000-2007年的年总日照时数平均分别为2273.0h、2054.4h和1882.8h。

（二）冬小麦发育期变化情况

由图4可见，河南省冬小麦生长发育期总天数在218～239d，平均为228d。近24a呈逐渐减小的趋势，平均每10a减少3.53d（R=0.446＞R0.05）。1990年以后生育期缩短趋势比较明显，最长与最短天数相差达到21d，缩短的速率为7.18d/10a（R=0.637＞R0.01），2000年后有所回升但波动较大。

图3 1957-2007年河南省年日照时数变化过程

图4 1957-2007年河南省冬小麦生育期总天数变化过程

从全省生育期总天数趋势分布图（图5）中看出，1957-2007年各地的变化情况各不相同，总体上，黄淮平原（郑州、许昌、商丘等11个站）各站全生育期变化一致为缩短的趋势，速率为1.0～6.0d/10a，潢川、光川一带缩短速度超过了6.0d/10a，变化比较明显，而在河南西部山区由于地形复杂等因素，各地的趋势差异比较大。济源、新安、义马一带和方城、桐柏一带缩短趋势在10.0d/10a左右。其余地区缩短的趋势不大。

（三）冬小麦抽穗-成熟期变化及其与气象条件的关系

1.冬小麦抽穗-成熟期天数变化

经统计，河南省冬小麦抽穗-成熟期天数在37～51d，平均为42d。1979-2007年全省抽穗-成熟期生长天数呈延长趋势，变率为2.1d/10a。但是，在河南省的不同地区，其间隔天数的变化又有所不同。变率主要集中在-2.2～4.7d/10a之间，有3个站点有缩短趋势，伊川、三门峡、林州明显缩短，变率为-2.19、-1.54、0.42d/10a，有27个站点有缩短趋势，其中永城、西平明显延长，变率大于4.0d/10a，分别为4.72、4.41d/10a。从全省趋势图（图6）中可以看出全省基本上都有延长的趋势，只有洛阳、三门峡的部分地区有缩短的趋势。

图5 1979-2007年河南省冬小麦生育期总天数变化倾向率分布

图6 1979-2007年河南省冬小麦抽穗-成熟期天数变化倾向率分布

2.抽穗-成熟期积温

河南省冬小麦抽穗-成熟期≥0℃积温在766.6-922.7℃·d。平均846.4℃·d。全省抽穗-成熟期总积温呈增加的趋势，变率为50.43℃·d/10a。全省大部分地区总积温呈增加的趋势，变率主要集中在-1.67～8.31之间。其中，三门峡、潢川、内乡、信阳有缩短趋势，伊川缩短明显为-44.17℃·d/10a，其余趋势依次减弱，为 -16.73℃·d/10a、12.55℃·d/10a、8.76℃·d/10a、3.86℃·d/10a。其余站点均呈增加的趋势，其中西平增长趋势最大，为83.07℃·d/10a。从全省趋势图（图7）中可以看出：全省抽穗-成熟期积温基本上都有增加的趋势，而洛阳、三门峡的部分地区有减少略微明显。总体趋势与抽穗-成熟期天数有些相似。

图7 1979-2007年河南省冬小麦抽穗-成熟期≥0℃积温变化倾向率分布

3.抽穗-成熟期总日照时数

全省冬小麦抽穗-成熟期日照时数在242.2～329.7h，平均为282.9h有延长的趋势，变化倾向率为17.87h/10a。由图8可见，大部分地区抽穗-成熟期日照时数呈减小的趋势，变化倾向率主要集中在-10.1-39.5h/10a，9个站点日照时数呈缩短趋势，其中内乡、信阳缩短明显，变率分别为-10.08、-10.00h/10a，其余趋势不明显，小于7.1h/10a；21个站呈延长趋势，其中栾川、西平延长趋势较大，变率分别39.52h/10a、29.73h/10a。从全省趋势图（图8）中可以看出：全省抽穗-成熟期总日照时数大部分地区呈增加趋势，但以略微增加为主；其余地区呈较少趋势，且趋势不是很明显。

图8 1979-2007年河南省冬小麦抽穗-成熟期总日照时数变化倾向率分布

4.抽穗-成熟期总降水量

河南省冬小麦抽穗-成熟期总降水量在20.2-195.9mm。平均为93.3mm。全省抽穗-成熟期总降水量呈减少的趋势，变率为19.53mm/10a。全省各地区的变率主要集中在-46.5～11.7mm/10a之间。其中，西华、正阳有所减少，变率为11.65mm/10a、1.08mm/10a；其余站点明显增加，潢川、许昌明显减少，都少于-35.00mm/10a，依次为 46.55mm/10a、36.39mm/10a。从全省趋势图（图9）中可以看出：河南省大部分地区抽穗-成熟期总降水量呈减少的趋势，其中中部地区许昌、封丘一带较少趋势明显。

图9 1979-2007年河南省冬小麦抽穗-成熟期总降水量变化倾向率分布

三、结论与讨论

1.河南省近51a来平均气温有升高的趋势，1993年以后上升非常明显；日照时数呈明显的下降趋势，减少速度为85.3h/10a；降水量略微增加，且幅度很不明显，基本上围绕平均值750.3mm上下波动。

2.河南省冬小麦生长发育期总天数近24a呈逐渐减小的趋势，平均每10a减少3.53d。全省各地都有所减少，但减少的程度各不相同。

3.河南省越冬期变化基本上以延长为主但各地略有不同。其中，伊川、三门峡、林州明显缩短，永城、西平明显延长。

4.河南省冬小麦生长抽穗-成熟期≥0℃积温呈增加的趋势，日照时数有增加的趋势，总降水量呈减少的趋势。

5.从抽穗-成熟期全省冬小麦生长发育天数变化与光温水变化趋势图中，可以发现，河南省各期≥0℃积温趋势图与小麦抽穗-成熟期生长天数趋势图，趋势上有一定的相似性，说明小麦有效积温的增加与生长天数的变化可能有一定的联系；抽穗-成熟期冬小麦生长期变化趋势与日照时数变化趋势正好相同，表明抽穗-成熟期小麦日照时数与生长天数的变化也有一定的联系。而降水量变化趋势与生长天数的变化趋势没有相似性，表明河南省降水量变化趋势对冬小麦生长发育的影响很小。