河北省冬小麦生长和产量对气候变化的响应

利用河北省1981-2007年冬小麦产量资料和冬麦区23个农业气象站点冬小麦全生育期观测资料、逐日气象资料,采用最小二乘法、相关分析、通径分析等方法,分析冬小麦生长发育和产量对气候变化的响应。结果表明:冬小麦冬前各生育期、北部麦区起身期、中南部抽穗－开花期平均气温下降,其他发育期平均气温升高;各发育期平均日照时数减少;降水总量冬前增加,冬后减少。冬小麦冬前生育期延后,冬后生育期提前;播种－分蘖期和抽穗－成熟期延长,其他发育期缩短,实际生长天数变化不大。不同生育期内气象要素对冬小麦发育进程和产量影响不同:气温是影响发育进程的主要气象因子,各发育期内均有较大影响;降水对返青后发育进程影响较大;日照主要影响灌浆成熟期。北部麦区气象产量主要受冬前分蘖期、越冬期、起身－拔节期的气温,开花－成熟期的气温和日照,拔节－抽穗期的降水量影响;中南部麦区气象产量主要受全生育期降水量(以返青－抽穗期最为突出)、开花－成熟期的气温和日照影响。     

渭北旱塬区气温变化与冬小麦物候的响应

通过对渭北旱塬区永寿、风翔、蒲城、旬邑4个农业气象试验站1971年到2010年冬小麦观测数据以及30个县市区同期气象资料同步观测分析,得出渭北旱塬区气候近40年来增温明显,且以冬季和春季增温最为显著。受气候变化影响,本区域冬小麦播种期、越冬期推迟,返青期、拔节期、抽穗期、成熟期等发育期普遍提前,以返青期提前最为显著,相关性分析显示,除了冬前生长期,冬小麦越冬期以及春季各发育期间隔和发育期平均气温相关显著,而且春季的相关性明显比冬季显著,但表现在发育期间隔方面,却是冬小麦越冬期呈显著缩短趋势,而返青后各发育期间隔没有明显变化。结论认为：气候变暖一方面有利于越冬农作物安全越冬,减少冻害对农业生产的影响,而且温度升高,也增加了农业生产积温,使农作物可生长期延长,有利于提高复种指数;另一方面,由于旱塬区春季气温变率较大,发育期提前将导致作物受冻害的气候风险增大,尤其果树开花期遭受冻害,将对产量构成严重威胁。冬季气温持续上升,将导致冬小麦条锈病孢子和林果病虫害等安全越冬,对病虫害防治工作带来很大难度。因此,气候变暖对旱塬农业生产将产生深刻的影响,应引起高度关注。     

甘肃东部气候变化及冬小麦生长发育响应特征

分析发现1971年以来陇东黄土高原变暖特征明显,其中西峰半湿润塬区1971～2005年增温线性趋势0.0525℃/a,环县半干旱川区增温线性趋势0.0367℃/a,平凉半湿润半干旱过渡地区增温线性趋势0.0411℃/a.除了环县川区夏季增温不明显,其余各区域四季增温均比较显著,西峰塬区四季增温幅度最大,增温趋势最明显,平凉次之.增温表现出夏季、秋季、春季、冬季依次增强的趋势.西峰半湿润塬区年降水量呈减少的趋势,环县半干旱川区年降水量呈增加的趋势,处于半湿润和半干旱过渡带的平凉年降水量则没有明显变化,不同区域秋季降水量均呈现出减少的趋势.气候变暖对陇东不同气候区域冬小麦生态影响既有相同之处,也有不同之处,相同之处主要表现在停止生长期和乳熟期均没有明显变化,起身期提前趋势明显.不同之处体现在西峰播种期明显推迟,返青期明显提前,而环县和平凉播种期和返青期均没有明显变化;西峰、平凉分蘖期明显推迟,抽穗期明显提前,而环县分蘖期和抽穗期没有明显变化;西峰、环县成熟期显著提前,全生育期日数显著缩短,而平凉成熟期和全生育期日数则没有明显变化;另外,西峰、平凉冬前及早春分蘖减少,越冬死亡率大幅度下降,产量显著增高,西峰、环县灌浆期显著延长,成熟期显著缩短,环县越冬死亡率较高时段对应秋春季降水偏少时段,产量增幅不大,增产趋势不明显.综合分析认为,西峰半湿润塬区气候变暖特征最明显,气候变暖对冬小麦的生态影响最显著.     

渭北旱原区域气候变化及其对冬小麦产量的潜在影响

对渭北旱原长武地区冬小麦产量与农业气候因子变化进行了通径分析,结果表明,降水和地温是影响该地区冬小麦生产的主要气候因子,播种~出苗期降水对小麦产量的影响较大,在分孽~越冬、返青~拔节、灌浆~乳熟期地温对产量影响更大。该地区近50年来年均气温呈明显上升趋势,而年降水总量总体有减少趋势,波动较大;且在播种~出苗期降水量有减少的趋势,极值出现几率增加,而在返青~拔节期地温有增加的趋势,且2000年后增加幅度增大。因此,在区域气候变化影响下,随着气候变暖和降水量减少及波动性增加,将会导致未来冬小麦产量的波动性增加。     

气候变化对陇东冬小麦生态影响特征研究

对黄土高原比较有典型代表性的残塬"董志塬"的变暖及冬小麦生态响应特征进行研究,发现"董志塬"近35 a来年平均增温线性趋势达0.0505℃,增温表现出平均气温、最高气温、最低气温同时上升,且冬春季增温速度最快,秋季次之,夏季增温最平缓;增温对冬小麦的生态影响主要体现在全生育期(线性趋势0.91 d/a)、越冬期(线性趋势0.85 d/a)显著缩短,春季发育期普遍提前(返青期以0.57 d/a的线性趋势提前,拔节期以0.42 d/a的线性趋势提前,成熟期以0.48 d/a的线性趋势提前),而春季各发育期间间隔日数并未出现缩短的趋势.认为气候变暖对当地农业生产有利有弊,气候变暖,尤其冬春气温显著升高将导致越冬期土壤水分损耗增大,春旱加剧,不利于春季农业生产;另一方面冬小麦全生育期缩短,成熟期提前,能有效提高复种指数和土地利用率.     

黄土高原地区冬、春小麦对气候变化的适应度评价

以整个黄土高原地区为研究区域,建立作物的气候变化适应度模型,通过数理统计和地理空间分析方法,分析了自1960—2011年来,区域冬、春小麦对水分、温度、光照的适应度时空变化特征,并进行了适应度分区。结果表明：区域冬小麦全生育期的综合适应度达到了较强适应水平,有减小趋势;除返青—拔节期在中度适应水平外,其他生育期均为较强适应水平。春小麦全生育期的综合适应达到较强适应水平,有升高趋势;灌浆—成熟期最大,达到了较强适应水平;播种—出苗期最小,只达到中度适应水平。区域综合适应度由西北向东南呈增加趋势且与水分适应度分布的相关性最大,与温度适应度的相关性相对较小,与日照适应度的空间分布呈负相关;其倾向率在西部、西北和东北地区呈增加趋势;在南部和东南部呈减少趋势。冬小麦在返青—拔节期,春小麦在播种—出苗期需要加强人工管理,以增强其适应度;且气候变化对北部的春麦种植较为有利,而对南部的冬麦种植不利。     

北方冬小麦不同生育期干旱风险评估

基于北方6省市和61个市县1981—2012年冬小麦产量和逐日气象资料,有效分离冬小麦减产率,通过典型干旱年份冬小麦减产率与水分亏缺距平指数、降水距平百分率的相关分析筛选致灾因子;基于减产率分级,利用冬小麦不同生育期减产率与致灾因子数学模型构建干旱等级指标;综合冬小麦干旱等级的强度及其风险概率,进行冬小麦生育期干旱风险评估。结果表明:冬小麦减产率与水分亏缺距平指数的相关系数达0.355~0.656,明显大于降水距平百分率,在各生育阶段内均通过0.05的显著性检验,确定为干旱致灾因子;在冬小麦不同生育期内,通过冬小麦减产率-致灾因子线性模型得到的轻、中、重、特重干旱等级指标,以0.297、0.351、0.214、0.159、0.316、0.547、0.149分别为苗期、越冬期、返青期、拔节期、抽穗期、成熟期和全生育期发生干旱的临界值;不同生育期冬小麦干旱风险分布形式存在一定地区差异,这与地区降水量对冬小麦需水的满足情况相符,其中,河北南部和山东西北部在各生育期均属于冬小麦干旱的高危险性地区。     

黄淮海平原主要农作物全生育期水分盈亏变化特征

根据1957-2013年黄淮海平原40个气象站的逐日气象资料,利用FAO推荐的作物系数计算冬小麦、夏玉米、夏大豆、棉花全生育期需水量及有效降水量,利用线性趋势、M-K检验、GIS插值分析黄淮海平原主要农作物水分盈亏的分布特征及其演变。结果表明:4种作物全生育期均处于缺水状态,小麦全生育期水分亏缺值1974年前存在波动,之后下降;玉米、大豆、棉花水分亏缺持续下降,大豆、玉米在2007-2103年下降显著,棉花在1985-2013年下降显著。4种农作物全生育期水分亏缺呈阶梯状分布,北部、东北部为水分亏缺最严重区域,向南部、东南部逐渐递减。小麦、玉米、大豆、棉花亏缺值分别为386.5mm、251.5mm、191.3mm、437.6mm。     

华北平原夏玉米各生育阶段农业气候要素变化特征

基于华北平原6个农业气象试验站1981—2009年夏玉米生育期资料,以及同期48个气象站平均、最高和最低温度,降水、日照时数等逐日气象资料,采用线性倾向估计的方法,分析了华北平原近30年夏玉米各生育阶段农业气候要素的变化趋势。结果表明:(1)夏玉米出苗~拔节期的温度升高,其中平均温度、平均最高温度、平均最低温度的增幅分别为0.42℃·10a-1、0.36℃·10a-1和0.58℃·10a-1(P0.05),平均最低温度显著增加的站点多于平均最高温度显著增加的站点,温度日较差降幅为0.22℃·10a-1(P0.05);夏玉米拔节~抽雄期的温度变化不明显,温度日较差降幅为0.22℃·10a-1(P0.05);夏玉米抽雄~成熟期的平均温度、平均最高温度、平均最低温度均下降,降幅分别为0.16℃·10a-1(P0.05),0.15℃·10a-1(P0.05)和0.06℃·10a-1,其中下降显著的站点位于山东省。(2)各生育阶段降水量变化不明显,全区仅山东南部和河南中部出苗~拔节期的降水量增加显著。(3)除播种~出苗期外,各生育阶段的总辐射量均显著下降,其中出苗~拔节、拔节~抽雄、抽雄~成熟和全生育期的日均总辐射降幅分别0.83、1.10、0.87 MJ·m-2·10a-1和0.89 MJ·m-2·10a-1(P0.05),且大部分站点下降显著。     

气候变化对山西省冬小麦种植的影响

以1961-2005年地面气象观测资料和冬小麦生长发育资料为基础,分析了山西省气候要素及关键界限温度等变化趋势和特征。结果表明:山西省年平均气温增温明显,最冷月平均气温稳定上升,其倾向率为0.42℃/10 a;冬、春两季增温明显,其中冬季气温上升尤为显著;年平均气温和极端最低气温等值线北移较明显;降水量总的趋势在减少,秋、夏两季节降水量下降趋势以及阶段性都较明显,冬、春季总降水趋势不太明显,但阶段性起伏比较大;年平均日照时数也呈下降趋势。≥0℃积温、降水量和日照时数较1960年代在区域分布上东南部地区则较正常,其余地区呈增加、减少趋势。经M-K检验可知,自上世纪70年代末、90年代初开始温度升高、降水减少趋势开始明显,并在1998年通过U0.05显著性检验,从1990年代开始的气候暖干旱化趋势明显。气候变化使冬小麦播种和越冬期推迟,从返青开始各发育期均有提前,冬小麦种植北界较1960年代北移约15km左右。     

江苏省小麦纹枯病发生规律与病害消长因素分析

研究结果表明,小麦纹枯病田间发生规律大体有冬前发生期、越冬稳定期、返青上升期、拔节盛发期和抽穗后枯白穗显症期五个阶段。小麦越冬前和早春拔节期有2个发病高峰,小麦根围土中病原菌群体数量消长也出现相应的2个高峰,病菌数量高峰较小麦发病高峰约提前20—25天。秋冬降雨量的多少是影响冬前病害发生的主导因子,影响春季病害发生程度的重要气象因素是温度。相关性测定表明,温度与病害发生程度呈显著正相关。因地制宜适期精量播种、平衡施肥和冬前防除麦田杂草等栽培技术,均能有效地控制和减轻小麦纹枯病的发生与为害。     

半干旱区夏闲期不同耕作方式对土壤水分及小麦水分利用效率的影响

在宁南旱平地进行了夏闲期深松、免耕及传统翻耕(对照)对土壤水分及后作冬小麦水分利用效率影响的研究结果表明,夏闲期深松和传统翻耕能有效地蓄雨保墒,提高旱平地冬小麦播前的土壤贮水量,深松和翻耕土壤蓄墒率极显著高于免耕处理,深松处理较翻耕高0.79%;夏闲期末深松处理0～200 cm土壤贮水量(310.78 mm)分别较免耕、传统翻耕高8.23 mm、1.61 mm.深松和免耕较传统翻耕显著改善了冬小麦苗期的土壤水分状况,对越冬期0～60 cm耕层土壤水分状况的改善有利于冬小麦的越冬.苗期0～200 cm土壤贮水量深松、免耕分别较传统翻耕(351.05 mm)高35.9 mm、28.8mm,不同的耕作处理对后作冬小麦苗期的土壤水分影响差异主要在80 cm以上土层.冬小麦返青期降雨主要使0～80 cm土层土壤贮水量有所增加,处理间的差异减小.夏闲期深松处理能有效地增加对降雨的蓄保能力,提高旱地冬小麦播前及整个生长阶段0～200 cm的土壤贮水量.不同耕作方式的冬小麦产量以夏闲期翻耕处理最高(3 475.9 kg/hm2),与深松处理(3 322.0 kg/hm2)无显著差异,免耕显著低于其它2种耕作处理;水分利用效率以翻耕最高[14.12 kg/(hm2·mm)],深松次之[13.62 kg/(hm2·mm)],免耕处理显著低于前二者[10.64 kg/(hm2·mm)].     

旱农区不同种植模式作物最佳补灌时期和适宜补灌量研究

The effect of supplementary irrigation with catchment rainfall on crop yield increment and its water use efficiency was studied on upland field with different cropping patterns to make full use of the natural rainfall. The results showed that the crop yield and water use efficiency was increased significantly after 45 mm～90 mm supplementary irrigation, as compared with no irrigation. The optimum total amounts of supplementary irrigation for all three cropping patterns were 90 mm. The optimum amounts and periods of irrigation for mono-cultured wheat were 8mm before sowing and 82　mm at its boot stage, those for film-covered mono-cultured were 90mm at its big horn stage, and those for multipled cropping wheat and film-covered corn were 4mm before wheat sowing and 19　mm both at jointing and boot stages, and 24　mm both at jointing and big horn stages of corn. The results were suitable for northern upland fields.     

施肥和绿肥翻压方式对旱地冬小麦生长及土壤水分利用的影响

通过田间试验研究渭北旱原不同施肥处理(不施肥;40 kg P2O5/hm2;豆科绿肥专用肥30 kg/hm2)对夏闲期豆科绿肥生长和后茬小麦生长的效果,探讨了夏季豆科绿肥翻压方式(提前翻压、提前覆盖,播前翻压和不种绿肥即夏季休闲)对后茬冬小麦产量及水分利用的影响。研究表明:与不施肥处理相比,豆科绿肥专用肥显著提高绿肥盛花期地上部生物量,但对根系生长没有明显作用;施用磷肥则更有利于绿肥根系生物量的提高;施用绿肥专用肥和磷肥处理的后茬小麦产量较高,特别是绿肥提前翻压时。绿肥提前翻压时冬小麦分蘖数较高、春季总茎数较高、单位面积穗数较高,产量显著高于绿肥提前覆盖、播前翻压和不种绿肥处理,水分生产效率显著高于不种绿肥处理。从绿肥翻压、小麦播前直至小麦拔节期,绿肥翻压方式的3个处理土壤0~200 cm剖面水分含量与休闲处理始终有明显差异。提前翻压处理与提前覆盖、播前翻压处理的差异主要在40 cm以上土层。     

基于DSSAT模型的京津冀地区主要农作物用水分析

以京津冀为研究区,将GIS（Geographic Information System）技术与DSSAT（Decision Support for Agrotechnology Transfer）模型相结合,对2016—2017年冬小麦和夏玉米的生长需水情况进行模拟,并分析了雨养条件及灌溉条件对冬小麦和夏玉米生物量的影响。结果表明：京津冀地区冬小麦的需水量在323.72~419.58 mm之间,夏玉米的需水量在333.47~438.51 mm之间;2种作物需水量较多的地区主要集中在种植区的东南部及北部,需水量相对较少的地区主要分布在种植区的西部。冬小麦从播种开始的第160天左右,耗水量显著增加,夏玉米对水分需求一直增加,30 d前后,夏玉米地上生物量显著增加,因此,在冬小麦播种的前160 d、夏玉米播种的前30 d内应适度灌溉,避免过度灌溉造成水资源浪费。     

播期对江苏省冬小麦产量及其构成的影响

以江苏省冬小麦播期为主要研究对象,利用近20年冬小麦大田播期试验数据相关文献,按照晚播天数、品性、区域、年代进行分组,利用Meta分析方法定量研究了播期变化对江苏省冬小麦产量及其产量构成的影响。结果表明：近20年江苏省冬小麦的播期随时间的推移总体呈现出延迟的趋势,约5.5 d·10a^-1,苏北和苏南地区冬小麦均在晚播18~22 d开始出现减产趋势,苏中地区冬小麦在晚播23~27 d开始出现减产趋势;整体上江苏省晚播13~17 d左右的冬小麦有显著增产效应,增产达3.1%（95%置信区间0.4%～5.8%）,晚播18~22 d及以上时,冬小麦产量开始呈现减产趋势。随着年代不断向后推移,晚播的减产效应出现的越来越早。2000—2010年,晚播23~27 d开始出现减产趋势;2011—2017年,晚播18~22 d开始出现减产趋势;（弱）春性冬小麦从晚播18~22 d开始出现减产效应,（半）冬性冬小麦从晚播8~12 d开始出现减产趋势,冬小麦的选择偏于春性化。Meta分析的数据中,冬小麦穗数对产量的影响更大（P＜0.05,R²＝0.3166）。适当晚播是江苏省稳定冬小麦产量,适应气候变化的有效手段,其主要是通过影响晚播小麦穗数进而影响冬小麦产量。