贵南县气候变化对春小麦生长发育及产量的影响评价

孔祥萍 聂永喜 张晓云

摘要 利用贵南县气象站2012—2018年春小麦观测记录，对生长发育状况及产量结构进行分析，结合发育期间温度、降水、日照等气象要素，建立影响春小麦产量的小穗数、穗粒数、千粒重结构因素的预报模型，对2012—2018年产量结构因素做评估检验。分析找到贵南春小麦蛋白质含量、淀粉含量较低，高白度不高的气候原因：灌浆到成熟期，贵南地区正处汛期，雨热同期，日平均气温13.3℃，降水量过多和土壤含水量偏高不利于蛋白质生成，水分过多也致使面筋弹性降低，品质下降。虽然2012—2018年贵南春小麦产量有增加趋势，但播种面积逐年减少，作为半农半牧区群众主要食物的原材料，改良品种，培育优质高产适合河谷农业生产的品种势在必行。

关键词 贵南地区;春小麦;产量结构;气象灾害

中图分类号：S512.12 文献标识码：A 文章编号：2095-3305（2019）04-045-04

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.04.019

Abstract Based on the observation records of spring wheat from 2012 to 2018 at Guinan Meteorological Station，the growth and development status and yield structure of spring wheat were analyzed.Combining with the meteorological factors such as temperature，precipitation and sunshine during the development period，the prediction model of spikelet number，grain number per spike and 1000-grain weight structure factors affecting the yield of spring wheat was established，and the yield structure factors from 2012 to 2018 were evaluated and tested.The climatic reasons of low protein content，starch content and low whiteness of spring wheat in Guinan were found：from grain filling to maturity，Guinan was in flood season with the same period of rain and heat，the average daily temperature was 13.3℃. Excessive precipitation and high soil moisture were not conducive to protein production，and excessive moisture also led to the decrease of gluten elasticity and quality.Although the yield of spring wheat in Guinan increased from 2012 to 2018，the sown area decreased year by year. As the raw material of the main food for the people in semi'agricultural and semi'pastoral areas，it was imperative to improve varieties and cultivate varieties with high quality and yield suitable for agricultural production in valleys.

Key words   Guinan area; Spring wheat; Yield structure; Meteorological disasters

贵南地区是半农半牧区，平均海拔高度3 600 m，自然条件恶劣，高寒草甸为该地区的主要植被类型，能从事农业生产的土地相对有限。沙沟河、茫拉河、黄河南岸的河谷地带地势较低，气温较高，热量充足且无霜期较长，加之降水较为充足，又有河水可作为灌溉水源且土壤较肥沃，形成适宜耕作的河谷农业区。貴南地区春小麦的种植由来已久，但种植面积在逐年缩减，全县春小麦播种面积不到全部农作物播种面积的5%，近5年平均产量为4 299.8 kg/hm2。春小麦作为主要的粮食作物，是加工面粉的主要原料，春小麦的品质和产量直接关系到农业经济的发展。小麦的蛋白质和淀粉含量是品质评价的基本指标。但贵南种植的春小麦生长周期短，蛋白质、淀粉含量不高，由此加工的面粉口感差，不能满足作为主食的需要。因此，从贵南气候条件、人为生态因子对春小麦种植的影响进行研究分析，对贵南地区春小麦品质改良和农作物产业结构的调整有指导意义。

1 资料与方法

1.1 资料来源

资料来源于青海省贵南县气象站（35°35′ N，100°45′ E，海拔高度为3 120.0 m）观测资料。春小麦作物发育期的观测，是根据春小麦外部形态变化，记载播种、出苗、三叶、分蘖、拔节、孕穗、抽穗、开花、乳熟、成熟过程中发育期出现的日期。抽穗、开花期要每日观测，其他发育期一般2 d观测1次，隔日或双日进行，但旬末应进行巡视观测。贵南春小麦生育状况观测资料分3个时间段：1990—1999年、2001—2006年、2011年至今。排除实有资料年份的不连续，按实有发育期资料和同期的气象资料作为研究对象。多年平均值按世界气象组织（WMO）规定为1981—2010年平均值。

1.2 处理方法

对2012—2017年春小麦生长发育期状况及产量进行分析，结合发育期间温度、降水、日照等气象要素，对置信度达0.1的因子进行偏重法计算，用最优子集回归，建立影响春小麦产量结构的小穗数、穗粒数、千粒重主要因素预报模型。

2 结果与分析

2.1 贵南县气候特征分析

贵南县属于典型的高原大陆性气候。统计1990—2018年平均温度为2.8℃，分析区域自动站2018年资料（资料相对比较完整），沙沟乡平均温度为5.2℃，是贵南最热地区，茫拉乡平均温度为4.2℃，是次热区，以上两乡镇也是贵南种植春小麦的主要区域（图1）。年平均降水量433.7 mm，集中在5—9月，占全年降水量的87%（图2）。分析区域自动站2017年汛期降水资料（资料相对比较完整），塔秀是2018年降水最多地区，其次是茫曲和森多，木格滩和沙沟地区相对较少，茫拉乡最少。贵南地区日照充足，年平均日照百分率为60%。

2.2 贵南地区春小麦种植分布情况

贵南大多地区不适宜种植春小麦，适宜种植区和次适宜种植区均分布在龙羊峡流域一带，主要在茫曲镇、茫拉乡、沙沟乡（图3）。近5年春小麦平均播种面积为1160.12 hm2，占全县农作物播种面积的4.6%，春小麦种植区逐年缩小。春小麦生长发育状况和产量形成的基本条件包括春小麦作物本身、土壤肥力条件、外界气象条件、一定的农业技术措施，这4个方面相互独立又相互联系地对农作物产量形成作出各自的贡献。贵南地区种植春小麦早熟品种有青春533、高原602、甘麦、阿勃等。贵南县土壤质地均为砂壤土占22.7%，土壤多属微碱性或碱性，pH在7.5～9.0，土壤氮适中，有机质适中。贵南县春小麦种植区有灌溉条件，一般播种后7 d第1次灌溉，拔节-抽穗期间第2次灌溉，灌溉方式为漫灌。播种深度8 cm，施磷酸二铵175 kg/hm2，尿素25 kg/hm2，种子量为280～300 kg/hm2，田间管理措施有耕地、施肥、灌溉、除草、追肥、喷药等。

2.3 贵南地区气候变化对春小麦的影响

据国内相关研究资料，春小麦适宜在≥0℃以上积温1 600～2 100℃地区种植。根据实有资料统计，贵南县春小麦平均播种日期为4月2日，平均成熟日期为9月4日，平均全生育期为160 d。对发育天数和温、光、水因子进行相关性分析，结果表明发育期天数和日照时数显著相关，通过0.05水平检验，相关系数达0.793;发育期天数和期间积温正相关（相关系数0.253），和降水量负相关（相关系数-0.534）。从图4～6可以看出，2011—2018年春小麦播种-成熟发育期的平均积温为1 691.5℃、平均降水量为433.4 mm、平均日照时数为1 137.5 h。

贵南春小麦从播种到成熟经历9个发育期。播种到出苗平均发育期28 d，播种时土壤有0～5 cm冻土，10～20 cm已完全解冻，浅层土壤呈日消夜冻状态;平均气温4.5℃，小麦先生根，后发芽，根系发达，吸收水分营养能力强，抗逆性较好，有利于后期发育和产量形成。出苗到三叶发育期14 d，期间平均温度、降水量、平均日照时间分别为7.3℃、24.7 mm、5.8 h，有利的气候条件对壮苗的形成至关重要。三叶到分蘖平均发育期7 d，期间平均温度、降水量、光照时间分别为10.0℃、16.6 mm、11.5 h，热量、光照、水分条件对分蘖有利，分蘖时间相对较长，利于增蘖。分蘖到拔节平均发育期20 d，期间平均温度、降水量、平均日照时间分别为10.2℃、52.8 mm、6.2 h，是小麦幼穗分化的关键期，温度较低，第2次灌溉及时补充土壤水分，幼穗分化时间长，利于大穗形成。拔节到孕穗期平均发育期20 d，期间平均温度、降水量、平均日照时间分别为12.6℃、63.1 mm、5.9 h，进入汛期，降水量明顯增多，在小麦生长发育的关键期热、水、光达到最好配置。孕穗到抽穗平均发育期7 d，期间平均温度、降水量、平均日照时间分别为12.4℃、28.1 mm、2.0 h，低温寡照不利于抽穗。抽穗到开花平均发育期10 d，期间平均温度、降水量、平均日照时间分别为16.4℃、34.5 mm、5.0 h。开花到乳熟平均发育期36 d，期间平均温度、降水量、平均日照时间分别为14.5℃、133.1 mm、6.9 h。7月中下旬至8月中旬，贵南地区雨热同季，降水多为阵性，雨量充沛，偏多的降水影响幼穗分化，不利于穗粒数形成。乳熟到成熟平均发育期13 d，期间平均温度、降水量、平均日照时间分别为12.2℃、49.7 mm、5.7 h，较高的气温有利于有机物的形成和输送，但发育天数呈缩短趋势，灌浆时间缩短，不利于千粒重的增加，观测地段产量呈增加趋势（图7）。

春小麦小穗数、穗粒数、千粒重是影响产量的主要因素，而气候条件是引起春小麦产量结构变化的主要原因。在农业生产水平不变的条件下，产量因素主要受气候条件的影响。小穗数是由有效茎数决定的，有效茎数取决于基本苗数和有效分蘖数，农作物出苗、分蘖与播种、土壤水分、温度及光照、热量资源有关。出苗到拔节期适量的降水提供作物生长水分，利于壮苗，但降水偏多会影响幼穗分化，不利于穗粒数形成。分析表明，降水、日照对穗粒数前期形成过程的影响比气温明显，从分蘖到成熟期，气温的变化对穗粒数的形成影响显著，气温偏高有利于有机物的形成和输送，提高千粒重。分蘖到开花期，日照充足，一方面可减轻病虫害的危险，一方面利于有机物的形成，从而提高产量。对2012—2018年春小麦全生育期期间及同期气象因子进行相关性分析（表1），建立基于小穗数、穗粒数、千粒重产量因素的函数模型。

2.4 误差评估

利用预报函数模型，对2012—2018年产量结构及产量做了检验，结果表明，小穗数实际观测和预报值误差为-1.0～0.8，穗粒数实际观测和预报值误差为-3.6～5.1，千粒重实际观测和预报值误差为-2.46～2.09。7月中下旬至8月中旬，贵南地区雨热同季，降水多为阵性，雨量充沛，偏多的降水影响幼穗分化，不利于穗粒数形成。乳熟到成熟平均发育期13 d，期间平均温度、降水量、平均日照时间分别为12.2℃、49.7 mm、5.7 h，较高的气温有利于有机物的形成和输送，但发育天数呈缩短趋势，灌浆时间缩短，不利于千粒重的增加。

2.5 贵南县气象灾害对春小麦的影响

气象灾害是指在农业生产过程中所发生导致农业减产、耕地和农业设施损坏的不利天气或气候条件的总称。气象中不利天气或气候条件引起的灾害造成农作物发育期受到抑制，导致作物产量和品质下降，多为水分、温度等因子异常产生。贵南春小麦种植区由于异常水分因子引起的农业气象灾害有干旱、雹灾、暴雨洪涝等，温度异常引起的气象灾害有霜冻、高温热害等。

贵南干旱易发生在春季和夏季。7月上中旬春小麦进入开花期，干旱天气对农作物后期生长发育极为不利，高温低湿天气导致春小麦植株底部叶子部分干缩、卷曲，开花期缩短。贵南地区汛期易发生冰雹天气、短时强降水，春小麦种植区茫拉河、沙沟河两岸易发生洪涝灾害。贵南地区霜冻灾害主要位于贵南的中西部低海拔茫拉乡和茫曲镇川区。

3 结论与讨论

通过对贵南气象站地面和农气观测资料的分析，得出以下结论：

（1）贵南地区1990—2017年平均温度为2.8℃，春小麦种植区沙沟乡平均温度为5.2℃，是贵南最热地区，茫拉乡平均温度为4.2℃，是次热区;年平均降水量433.7 mm，与多年平均值比较偏多4%，降水分布西南多、东北少，且降水集中在5—9月，此占全年降水量的87%;年日照时数2 712.4 h，日照百分率为60%，日照充足。

（2）春小麦适宜种植区和次适宜种植区均分布在龙羊峡流域一带，主要在茫曲镇、茫拉乡、沙沟乡;近5年春小麦平均播种面积为1 160.12 hm2，占全县农作物播种面积的4.6%，播种面积逐年缩小。贵南县春小麦平均播种日期为4月2日，平均成熟日期为9月4日，平均全生育期为160 d。

（3）春小麦从播种到成熟经历9个发育期。春小麦小穗数、穗粒数、千粒重是影响产量的主要因素，而气候条件是引起青稞产量结构变化的主要原因。2012—2018年贵南春小麦产量有增产的趋势。春小麦产量及品质沙沟优于茫拉，茫拉优于茫曲。

（4）贵南春小麦种植区的农业气象灾害有异常水分因子引起的干旱、雹灾、暴雨洪涝等，以及温度异常引起的霜冻、高温热害等。干旱主要发生在春季和夏季;雹灾、洪涝主要发生在汛期，贵南地区多短时强降水、冰雹等天气;霜冻主要发生在春小麦三叶-分蘗期间，对生长发育影响不是太大。

（5）由于春小麦资料时间序列间断，建立的预报模型分析结果可能与实际的变化有差异，需要深入研究。高白度、强筋和蛋白质含量等主要性状成为育种和评价小麦品质的重要指标。贵南春小麦蛋白质含量、淀粉含量较低，高白度不高，在灌浆到成熟期间，贵南地区正处汛期，雨热同期，日平均气温13.3℃，降水量过多和土壤含水量偏高不利于蛋白质生成，水分过多也致使面筋弹性降低，品质下降。虽然2012—2018年贵南春小麦产量有增加趋势，但播种面积在逐年减少，作为半农半牧区群众主要食物的原材料，改良品种，培育优质高产适合河谷农业生产的品种势在必行。

参考文献

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责任编辑：郑丹丹