黄河谷地冬小麦冬前气象要素变化及与冬小麦性状的相关性分析

魏萍 张海春

摘要  利用青海省黄河谷地贵德县气象局观测的2000—2017年冬小麦发育期等资料以及同期的地面气象观测资料，采用趋势分析方法对贵德县冬小麦冬前积温、日照、降水等气象要素的变化趋势进行了分析，并采用相关分析法对气候因子与冬小麦越冬期密度、分蘖数、大蘖数、生长高度等各性状之间的相关性进行分析。结果表明，贵德县冬小麦越冬前0℃、3℃、5℃有效积温均呈极显著的增温趋势，冬小麦越冬前生长日数随年际的延长呈不显著的减少趋势。冬小麦越冬前生长高度与≥0℃、≥3℃、≥5℃积温、降水量、平均气温呈显著正相关，越冬密度与≥0℃、≥3℃、≥5℃积温、降水量均呈极显著正相关。冬小麦越冬前生长天数与≥0℃、≥3℃、≥5℃积温、日照时数呈正相关。冬小麦播种期气温呈显著增温趋势。冬前稳定通过10℃、11℃、12℃、13℃终日均随年际的延长呈推后趋势，其中冬小麦冬前稳定通过10℃、11℃终日推后趋势极显著。

关键词 黄河谷地;冬小麦;气象要素;相关性分析

中图分类号：S162.53;S512.11 文献标识码：A 文章编号：2095-3305（2019）01-059-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.01.022

Changes of Climatic Ele ments before Winter on Winter Wheat in Yellow River Valley and the Rela tionships with Characters of Winter Wheat

WEI Ping  et al（Meteorological Bureau of Guide County，Guide，Qinghai 811799）

Abstract According to the data of winter wheat development period and the ground meteorological observation data from 2000 to 2017 observed by Meteorological Bureau of Guide County in the Yellow River Valley of Qinghai Province， the change trend of accumulated temperature， sunshine and precipitation of winter wheat before winter in Guide County was analyzed by trend analysis method，and the relationships between climatic elements and characters of winter wheat during overwintering was analyzed by correlation analysis method. The effective accumulated temperature（0℃，3℃，5℃） of winter wheat before overwintering in Guide County showed a very significant warming trend， and the growth days before overwintering showed a non-significant decreasing trend with the increase of years. The growth height was positively correlated with accumulated temperature（≥0℃、≥3℃、≥5℃）， precipitation and average temperature，and the overwintering density was positively correlated with accumulated temperature（≥0℃、≥3℃、≥5℃） and precipitation. The growth days were positively correlated with accumulated temperature（≥0℃、≥3℃、≥5℃） and sunshine hours.The temperature of winter wheat at sowing date showed a significant warming trend. The stable days through 10℃，11℃，12℃，13℃ tended to be postponed with the extension of years， and the stable days through 10℃and 11℃ tended to be postponed remarkably.

Key words   Yellow River valley; Winter wheat; Climatic elements; Correlation analysis

在中国，小麦是种植面积和总产量仅次于水稻的第2大粮食作物，常年种植面积在2 667万hm2左右，是最重要的商品粮和战略性安全储备粮，其生产形势对国家的粮食安全有着重要影响[1-2]。冬小麦的生长发育是在一定的气候环境条件下进行的，受各种气象因素的影响较大[3-5]，其中热量和水分是小麦生长过程正常运行的重要保证[6]。热量条件是影响小麦生产的重要因素之一，如果冬前热量条件发生变化，必将影响冬小麦适播期及其生长发育状况，最终影响小麦的产量和品质[7-11]。李德等[12]研究了气候变暖背景下如何确定安徽省宿州冬小麦播种期，得出的结论是在气候变暖背景下，冬小麦适播期比传统播期推迟7～8 d，更利于防止小麦冬前旺长、徒长和生育进程提前，实现壮苗越冬。陈英慧[13]研究了气候变化对河南南部冬小麦播种期的影响，认为冬小麦适当晚播有利于产量的进一步提高。张谋草等[14]指出气候变暖对黄土高原塬区冬小麥越冬前各发育期推后，越冬后各发育期提前，冬小麦全生育期天数缩短的影响。在全球气候变暖的大趋势下，贵德县的气候变化也非常显著[15-16]，势必对冬小麦的播期及冬前生长造成影响。国内冬小麦种植区主要以北方为主，青藏高原冬小麦种植范围较小，研究贵德县冬小麦冬前气象要素的变化特征，对高寒地区冬小麦种植和推广具有重要的意义。

1 研究区概况及资料来源

1.1 研究区概况

贵德县地处黄河上游，隶属于海南州藏族自治州，属于青海省东部农业区。黄河自西向东横穿县境中部，全境地势南北高，中间低，形成四面群山环抱的河谷盆地。全县总面积3 504 km2，总人口10.6万人，其中农业人口8.63万人，占总人口的81.5%，耕地面积约1.28万hm2，海拔2 230 m。产业结构以农业为主，畜牧业占相当比重，并辅之轻工业。主要农产品有小麦、油菜、蔬菜、果品等，是青海省粮食和蔬菜的重要生产基地。

贵德县深居高原内陆，属于高原大陆性气候，光照时间长，太阳辐射强，春季干旱多风，夏季短促凉爽，秋季阴湿多雨，冬季漫长干燥，气温日差较大。年平均气温为7.6℃，年平均降水量250～559 mm，无霜期166 d，作物生长期223 d。

1.2 资料来源

资料取自贵德县气象局2000—2017年观测的冬小麦发育期等资料，以及同期的秋季日平均气温、冬前3、5℃有效积温、光照、水分等气象观测资料。

2 研究方法

2.1 线性趋势

利用线性趋势分析方法[17]对贵德县冬前积温、日照、降水等气象要素的变化趋势进行分析。用xi表示样本量为n的某一气候变量，用ti表示xi所对应的时间，建立xi与ti之间的一元线性回归方程：

xi=a+bti（i=1，2，3，…，n）（1）

式中，a为回归常数;b为回归系数，b和a用最小二乘法进行估计。以b×10为气候倾向率，b>0表示直线递增，b<0表示直线递减，并对结果分别进行置信度为95%和99%的显著性检验。

2.2 相关分析法

用相关分析法[18-19]分析气候因子与冬小麦越冬期密度、分蘖数、大蘖数、生长高度等各性状之间的相关性。由于样本量小于30，因此用计算无偏相关系数加以校正[17]。

2.3 数据处理

应用DPS7.05、Excel2003软件对数据进行统计处理、分析及绘图。

3 结果与分析

3.1 冬小麦冬前0、3、5℃有效积温的变化趋势

积温是作物生长发育的重要指标之一。图1显示了2000—2017年近18年贵德县冬小麦越冬前0、3、5℃有效积温的变化趋势，可见贵德县冬小麦越冬前0、3、5℃有效积温均呈增温趋势，气候倾向率分别为9.76、9.32、9.62℃·d/a，年份与积温之间的线性相关系数分别为0.595、0.590、0.617，均通过0.01信度显著水平检验，即2000—2017年近18年冬小麦越冬前0、3、5℃有效积温分别增温175.7、167.8、173.2℃·d，增温趋势极显著。冬前≥0℃、≥3℃、≥5℃积温的增加，使冬小麦冬前生长过快，不利于壮苗形成，播期适当推迟，有利于培育壮苗。

3.2 贵德县冬小麦冬前生长日数变化趋势

图2为2000—2017年近18年贵德县冬小麦越冬前生长日数的变化趋势，可见贵德县冬小麦越冬前生长日数随年际的延长呈减少趋势，气候倾向率为-0.077 d/a，年份与生长日数之间的线性相关系数为0.06，未通过0.10信度显著水平检验。2000—2017年近18年冬小麦越冬前生长日数减少1.4 d，平均生长日数为51 d。2001—2010年生长日数高于平均值和低于平均值的天数均为50%，2011—2017年期间贵德县冬小麦越冬前生长日数有4年低于平均值，有3年高于平均值。生长日数最长年份为2017年，为65 d，2003年次之，为63 d;生长日数最短的是2010年，为39 d，最长年和最短年差值为26 d，生长日数年际间变化幅度大。

3.3 冬前积温、日照、降水、平均气温与越冬期密度、分蘖数、大蘖数、生长高度相关性

从表1可见，冬小麦越冬前生长高度与≥0℃、≥3℃、≥5℃积温、降水量、平均气温呈显著正相关，其中与≥5℃积温和降水量呈极显著正相关。冬小麦越冬密度与≥0℃、≥3℃、≥5℃积温、降水量均呈极显著正相关。冬小麦越冬前生长天数与≥0℃、≥3℃、≥5℃积温、日照时数呈正相关，其中与日照时数呈极显著正相关。冬小麦越冬分蘖数、越冬大蘖数与各气象要素正负相关不显著。

3.4 冬小麦播种期气温变化

贵德县冬小麦的播种一般在9月中旬至10月上旬，旬平均气温及稳定通过11、12、13℃终日日期见表2。

由表2可见，贵德县2011—2017年9月中旬平均气温比2000—2010年偏低0.2℃，9月下旬和10月上旬平均气温比2000—2010年分别偏高0.3和1.3℃，特别是10月上旬偏高幅度大。而2011—2017年日平均气温稳定通过10、11、12℃的终日比2000—2010年分别推迟了4、7和2 d，但日平均气温稳定通过13℃的终日比2000—2010年提早了2 d。表明贵德县冬小麦播种期气温从2000年以来是上升的，特别是10月上旬的平均气温上升幅度大。

从图3可见，贵德县冬小麦冬前稳定通过10、11、12、13℃终日均随年际的延长呈推后趋势，气候倾向率分别为5.8、6.4、1.9、0.3 d/10a，相关系数分别为0.647、0.605、0.184、0.125。冬小麦冬前稳定通过10、11℃终日推后趋势极显著，2000—2017年近18年间分别推迟了10.5 d和11.6 d。而冬小麦冬前稳定通过12、13℃终日推后趋势不显著，2000—2017年近18年间分别推迟了3.5 d和0.6 d。

3.5 冬小麦播种期变化趋势及与稳定通过温度的相关性分析

從图4可见，2000—2017年贵德县冬小麦播种日期随年际的延长呈提前趋势，每10年提前3.3 d，线性相关系数为0.377，未通过0.10信度显著水平检验。贵德县冬小麦播种日期的平均值为9月26日，2000—2017年18年中有8年播种日期提前，其中2011—2017年中提前年份就有5年。

从表3可知，贵德县冬小麦播种日期与9月中下旬平均气温、10月上旬平均气温、日平均气温稳定通过10、11、12、13℃终日之间均为负相关。平均气温升高或日平均气温稳定通过10、11、12、13℃终日推迟，则播种日期提前。其中冬小麦播种日期与9月下旬平均气温、日平均气温稳定通过12℃终日之间负相关显著。

4  结论与讨论

（1）贵德县冬小麦越冬前0℃、3℃、5℃有效积温均呈极显著的增温趋势，气候倾向率分别为9.76、9.32、9.62℃·d/a，2000—2017年18年间冬小麦越冬前0、3、5℃有效积温分别增温175.7、167.8、173.2℃·d。

（2）贵德县冬小麦越冬前生长日数随年际的延长呈不显著的减少趋势。平均生长日数为51 d。生长日数最高年份和最短年差值为26 d，生长日数年际间变化幅度大。

（3）冬小麦越冬前生长高度与≥0℃、≥3℃、≥5℃积温、降水量、平均气温呈显著正相关，其中与≥5℃积温和降水量呈极显著正相关。冬小麦越冬密度与≥0℃、≥3℃、≥5℃积温、降水量均呈极显著正相关。冬小麦越冬前生长天数与≥0℃、≥3℃、≥5℃积温、日照时数呈正相关，其中与日照时数呈极显著正相关。冬小麦越冬分蘖数、越冬大蘖数与各气象要素正负相关不显著。

（4）贵德县冬小麦播种期气温从2000年以来呈上升趋势，特别是10月上旬的平均气温上升幅度大。冬前稳定通过10、11、12、13℃终日均随年际的延长分别以5.8、6.4、1.9、0.3 d/10a的气候倾向率呈推后趋势。其中冬小麦冬前稳定通过10、11℃终日推后趋势极显著，而冬小麦冬前稳定通过12、13℃终日推后趋势不显著。

（5）贵德县冬小麦播种日期与9月中下旬、10月上旬平均气温、日平均气温稳定通过10、11、12、13℃终日之间均为负相关。平均气温升高或日平均气温稳定通过10、11、12、13℃终日推迟，则播种日期提前。其中冬小麦播种日期与9月下旬平均气温、日平均气温稳定通过12℃终日之间负相关显著。

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