1980—2011年阿勒泰市光热资源变化对春小麦发育期的影响

李海花，候彦芹，李新建，刘大锋

（1.阿勒泰地区气象局，新疆阿勒泰 836500；2.新疆维吾尔自治区农业气象台，新疆乌鲁木齐 830002）

1980—2011年阿勒泰市光热资源变化对春小麦发育期的影响

李海花1，候彦芹1，李新建2，刘大锋1

（1.阿勒泰地区气象局，新疆阿勒泰 836500；2.新疆维吾尔自治区农业气象台，新疆乌鲁木齐 830002）

利用阿勒泰基准站1980—2011年观测资料，进行了阿勒泰市春小麦发育期和光热资源变化，及各发育期日期与≥0℃积温、日照时数的相关性研究。结果表明：全发育期天数的变化呈减少趋势，分蘖、乳熟期、全发育期天数均通过了（P＜0.01）显著性检验；全发育期≥0℃积温和日照时数呈线性减少趋势，拔节、乳熟、成熟期≥0℃积温与年份的相关系数通过了信度0.01的显著性检验；出苗、拔节、乳熟、成熟期和全发育期的日照时数与年份的相关系数通过了（P<0.01）的显著性检验。成熟期日期受成熟期间的日照时数的正相关影响（P＜0.05），分蘖、乳熟期的日期受发育期间的≥0℃积温和日照时数的正相关影响（P＜0.01）。造成这些差异的主要原因可能是各年的气候条件不同，其次是各年份的栽培条件、田间管理（如灌溉、施肥、病虫害防治）等非气象因子的不同所致。作物的生长及发育都是气象因子和非气象因子共同作用的结果。

春小麦；发育期；积温；日照时数

阿勒泰市地处新疆最北部，是春小麦生长热量资源适中的地区之一，气候较为干燥，加之温度日较差大等气候因素，比较适宜种植春小麦。春小麦也是阿勒泰市的主要作物之一，2011年全市种植面积为2 300多hm2。

全球气候变暖已成为一个不争的事实。气候变暖将对各地农业结构布局、农产品产量和品质产生重要影响，因此近年来有关气候变暖及其对农业影响的研究受到越来越广泛的关注。许多研究表明，气候变暖将导致中国北方大部分地区小麦遭受高温、干旱危害的几率和强度增加，小麦发育期缩短，对小麦生产将造成不利影响。但同时也指出，各地气候变化及其影响具有较明显的区域性差异[1-10]。在全球变暖的大背景下，阿勒泰市生长关键期（4—10月）的气候有明显的变暖变湿趋势[11-12]，目前对阿勒泰市的气候变化对春小麦产量和生长发育影响方面的研究较少。笔者以1980—2011年为研究时段，探讨春小麦发育期年代变化和发育期间的光热资源变化，以期为适应和应对气候变化，采取趋利避害的生产管理和技术措施，促进阿勒泰市春小麦生产的持续稳定发展提供理论依据。

1 资料与方法

1.1 资料来源

选取1980—2011年阿勒泰国家基准气候站的农业气象观测资料和逐日气象要素资料。农业气象观测方法按照中国气象局下发的《农业气象观测规范》中的规定进行观测。

1.2 数据处理

文中的发育期日期指的是各发育期的普遍期的日期，全发育期定义为从播种至成熟期。计算阿勒泰市春小麦各发育期期间的≥0℃积温和日照时数。

分析阿勒泰市春小麦的各发育期变化，采用了最小二乘法线性趋势倾向分析，并对相关系数进行了P信度检验。

2 结果与分析

2.1 发育期的光热资源变化

2.1.1 各发育期积温的变化

阿勒泰市春小麦全发育期≥0℃积温平均为1 905.2℃（图1）。从1980—2011年呈线性减少趋势，减少率为-1.290℃/a。最多的是1991年，为2 089.4℃，偏多了184.2℃；最少的2008年，仅为1 787.8℃，偏少了117.4℃。

图1 阿勒泰市春小麦发育期≥0℃积温的年变化

阿勒泰市春小麦≥0℃积温的年变化在各发育期的变化趋势（表1）是不同。在出苗、拔节、抽穗、成熟期，≥0℃积温是呈线性减少趋势的，减少率分别为-0.620、-5.021、-1.789、-14.043℃/a；而在分蘖、孕穗、开花和乳熟期≥0℃积温呈线性增加趋势，增加率分别为3.343、1.869、0.955、12.388℃/a。

表1 阿勒泰市春小麦各发育期≥0℃积温的倾向率（℃/a）和趋势系数

分蘖、拔节、孕穗、开花、乳熟期的≥0℃积温与年份呈正相关性，出苗、抽穗、成熟期≥0℃积温与年份呈负相关性。分蘖和抽穗期的≥0℃积温与年份的相关系数还通了信度0.05显著性检验，拔节、乳熟、成熟期的≥0℃积温与年份的相关系数通过了信度0.01的显著性检验。

从年代际分布上（表2）来看，全发育期积温最高的是20世纪90年代，为1 964.6℃，比历年平均高59.4℃；其次是80年代，为1 887.6℃，比历年平均低17.6℃；最少的是2000—2011年，仅为1 864.9℃，比历年平均低了40.3℃。90年代除开花和成熟期的积温低于历年平均外，其余各发育期均高于历年平均值，而在80年代和2000—2011年，则均有一半的发育期的积温距平要低于历年平均。这很可能是因为阿勒泰市90年代的平均气温明显高于80年代[9]，80年代和90年代的发育期天数和各发育期的日期又比较接近造成的；而90年代要高于2000—2011年，很大原因是两个时段的平均气温相差不大，但是90年代的发育期天数明显要多于2000—2011年，造成了90年代的各发育期积温普遍偏高。

表2 阿勒泰市春小麦各发育期≥0℃积温（℃）的年代际变化

2.1.2 各发育期日照时数的变化

阿勒泰市春小麦发育期的日照时数平均为1 129.8 h（图2）。1980—2011年呈线性减少趋势，减少率为-3.253 h/a。最长的1991年，为1 280.9 h，偏长151.1 h；最短的2008年，为1 013.9 h，偏短了115.9 h。

图2 阿勒泰市春小麦发育期日照时数的年变化

阿勒泰市春小麦在各发育期的日照时数变化趋势（表3）是不同的。出苗、拔节、抽穗、成熟期和全发育期的日照时数呈线性减少趋势，减少率分别为-1.423、-3.229、-1.138、-7.270和-3.253 h/a；而在分蘖、孕穗、开花和乳熟期是呈线性增加趋势，增加率分别为2.057、0.480、0.537和6.017 h/a。

表3 阿勒泰市春小麦各发育期的日照时数的倾向率（h/a）和相关系数

出苗、拔节、抽穗、成熟期和整个发育期的日照时数与年份呈负相关，而分蘖、孕穗、开花和乳熟期与年份是呈正相关。分蘖、抽穗期的日照时数与年份的相关系数通过了信度0.05的显著性检验，而出苗、拔节、乳熟、成熟期和全发育期的日照时数与年份的相关系数通过了信度0.01的显著性检验。

从年代分布上（表4）是和≥0℃积温的年代分布相同，在20世纪90年代最长为1 181.5 h，偏长51.7 h；其次长的是80年代，为1 144.0 h,偏长14.2 h；日照时数最短的是2000—2011年，仅为1 074.5 h,偏短了55.3 h。在90年代的大多数发育期（除分蘖、开花、成熟期外）的日照时数均长于历年平均值；80年代和90年代的各发育期（除乳熟期外）日照时数相差不大，而2000—2011年就有62.5%的发育期的日照时数要短于历年平均值。根据李海花等的研究[13]，从80年代以来，阿勒泰市的日照时数呈减少趋势，80年代和90年代的日照时数相差不大，但80年代的乳熟期明显比历年平均提前了7d，比90年代提前了9d，使得80年代的乳熟期的日照时数明显偏少。90年代的日照时数要明显长于2000—2011年，造成了阿勒泰市春小麦在90年代各发育期日照时数要明显高于2000—2011年。

表4 阿勒泰市春小麦各发育期日照时数（h）的年代际变化

2.2 春小麦发育期的变化

2.2.1 发育期的年际变化

阿勒泰市春小麦的发育期平均在4月18日播种，在7月31日成熟，发育期天数为105 d。播种期最早的年份是1983年，为3月31日，提前了18 d；最晚的年份是2010年，5月17日，推迟了29 d。成熟期最早的年份是1997年，7月17日，提前了14 d；最晚的年份是2010年，8月18日，推迟了18 d。全发育期天数最多的是1983年，达到了125d，偏多了20 d；全发育期天数最少是2008年，为87d，偏少了18 d。

从阿勒泰市春小麦发育期的年际变化（图3）和变化趋势（表5）中可以看出，分蘖、乳熟、全发育期与年份的相关系数通过了信度为0.01检验，呈显著的相关，其中：分蘖和乳熟期是正相关，全发育期呈负相关。

图3 阿勒泰市春小麦各发育期的年际变化

表5 阿勒泰市春小麦各发育期变化倾向率（d/a）和相关系数

全发育期的倾向率的负值代表了全发育期天数的减少趋势，各发育期的倾向率表示的是发育期的日期的提前。结果（表5）表明：全发育期天数的变化是呈减少趋势的，减少率为-0.397 d/a。其中发育期中的播种、出苗、分蘖、孕穗、乳熟期的变化趋势是不同程度推迟的，推迟率分别为0.295、0.162、0.379、0.537 d/a，而拔节、抽穗、开花、成熟期的变化趋势是不同程度提前的，提前率分别为-0.021、-0.038、-0.018、-0.103 d/a。

2.2.2 发育期的年代际变化

从阿勒泰市春小麦发育期和发育期天数的年代变化（表6）可以看出，发育期天数从20世纪80年代以来，逐渐减少的。80年代和90年代分别为109、108d，分别偏长了4、3 d；发育期天数最少的是2000年以后至今，只有100d，偏短了5 d。

表6中的发育期距平负值表示发育期日期的提前。春小麦的大多数发育期在20世纪80年代明显早于或接近历年平均日期，而在2000—2011年都是推迟或接近历年平均日期（除抽穗和成熟期提前外）。这很可能与80年代的气温偏低、无霜期较短以及当时的栽培技术和田间管理水平较低有关。农户在种植春小麦时为了能满足积温需要，尽早播种，使得各发育期提前，以满足生长需要。

表6 阿勒泰市春小麦发育期（月-日）及发育期天数（d）的年际变化

播种时间从20世纪80年代开始，是逐渐推迟的。80、90年代是在4月中旬的中期播种，分别提前了3和2 d；2000—2011年则推迟到了4月下旬初播种，推迟了3 d。分蘖期在80、90年代均提前3d，在2000—2011年则推迟了4 d。出苗、拔节、孕穗、抽穗、开花、成熟期这几个发育期在3个年代的变化很小，提前或推迟均在1～2 d之间。乳熟期在80年代平均为7月7日，提前了7 d；在90年代和2000—2011年分别为7月16日、7月18日，比平均日期分别推迟了2、4 d。

2.3 发育期普遍期与≥0℃积温、日照时数的相关性

通过计算历年各发育期的普遍期日期与发育期间的≥0℃积温和日照时数的相关系数（表7），除了出苗期日期与日照时数呈负相关外，其余发育期日期与≥0℃积温和日照时数均是呈正相关性。其中成熟期日期与日照时数的相关系数还通过了信度0.05的显著性检验，分蘖、乳熟期日期与≥0℃积温、日照时数均通过了信度0.01的显著性检验，从播种至成熟的全发育期天数与日照时数的相关系数也通过了信度0.01的显著性检验。说明阿勒泰市春小麦成熟期日期受成熟期间的日照时数的正相关影响，分蘖、乳熟期的日期受发育期间的≥0℃积温和日照时数的正相关影响，而全发育期天数受全发育期日照时数的影响要高于受≥0℃积温的影响。

与光热资源（≥0℃积温、日照时数）均呈线性减少趋势相对应的是全发育期天数也呈正相关性减少。究其原因，气候变暖对春小麦生长发育有一定的影响，但发育期的缩短还与耕作时间和耕作方式的改变有关，很大程度上可能与春小麦的种植品种改变相关。

表7 阿勒泰市春小麦各发育期的日期与≥0℃积温、日照时数的相关系数

阿勒泰市春小麦在生长发育过程中，其各阶段生长对气候变化的响应不完全一致，气候变暖使该地区春小麦各发育期的出现时间以推迟为主，其中分蘖期和乳熟期推迟最多，而抽穗期和成熟期则是提前的。这些变化导致整个发育期天数的缩短。各发育期对气候变化的响应与赵鸿等在高寒阴湿区的研究[14]的结论不完全一致。

3 结论

阿勒泰市春小麦的发育期平均在4月18日播种，7月31日成熟，发育期天数为105 d。全发育期天数呈减少趋势，减少率为-0.397 d/a。其中播种、出苗、分蘖、孕穗、乳熟期不同程度推迟，而拔节、抽穗、开花、成熟期不同程度提前。

阿勒泰市春小麦的全发育期≥0℃积温平均为1 905.2℃。1980—2011年呈线性减少趋势，减少率为-1.290℃/a。出苗、拔节、抽穗、成熟期，≥0℃积温是呈线性减少趋势，而分蘖、孕穗、开花和乳熟期≥0℃积温是呈线性增加趋势。分蘖、拔节、孕穗、开花、乳熟期≥0℃积温与年份呈正相关性，出苗、抽穗、成熟期≥0℃积温与年份呈负相关性。

阿勒泰市春小麦发育期的日照时数平均为1 129.8 h。1980—2011年呈线性减少趋势，减少率为-3.253 h/a。出苗、拔节、抽穗、成熟期和全发育期日照时数呈线性减少趋势，而在分蘖、孕穗、开花和乳熟期呈线性增加趋势。分蘖、抽穗期的日照时数与年份的相关系数通过了信度0.05的显著性检验，而出苗、拔节、乳熟、成熟期和全发育期的日照时数与年份的相关系数通过了信度0.01的显著性检验。

≥0℃积温和日照时数均是在20世纪90年代最多，80年代次之，2000—2011年最少，各发育期也基本上遵循这一规律，这与阿勒泰市的气温、日照时数及发育期的年代变化是密切相关的。

除了出苗期日期与日照时数呈负相关外，其余发育期日期与≥0℃积温和日照时数均是呈正相关性。阿勒泰市春小麦成熟期日期受成熟期间的日照时数的正相关影响，分蘖、乳熟期的日期受发育期间的≥0℃积温和日照时数的正相关影响，而全发育期天数受全发育期的日照时数的影响要高于受≥0℃积温的影响。

4 讨论

阿勒泰市春小麦各发育期对气候变化的响应是不完全相同的，但全球气候变暖导致的全发育期天数明显减少是不争的事实。而发育期的≥0℃积温和日照时数也是呈减少趋势的。除出苗期外的其余发育期日期与≥0℃积温和日照时数均是呈正相关性，因此在选择播种期和田间作业时要充分考虑气候因素的影响，趋利避害。

同一气象要素的变化对不同年份的春小麦生长发育有不同的影响，其影响的方向、程度和强度都存在很大的差异，造成这些差异的主要原因可能是各年的气候条件不同，其次是各年代的栽培条件、田间管理（如灌溉、施肥、病虫害防治）等非气象因子的不同所致。作物的生长及产量形成都是气象因子和非气象因子共同作用的结果。要完全搞清楚阿勒泰市近30多年来天气变化、栽培技术、田间管理、病虫害等对春小麦的影响是一件非常困难的事情。而且在某种程度上，这些影响能够干扰对春小麦生长发育、产量等变化趋势的分析。

预计全球平均表面温度在1990—2100年间升高1.4～5.8℃，变暖的速率约为0.1～0.5℃/10a[15]，但是人们对温度的缓慢升高和全球变暖二者结合起来的协同影响却了解很少。据推测，引起大田作物产量减少的生理机制可能与这两者都有关系。因此，进一步深入研究气候变化对作物生理过程的影响对于提高作物产量和进行生产预测是非常有必要的。

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Influence of Lightand Heat Resources Change on Development Stage of Spring Wheat inaltay During 1980-2011

LI Haihua1，HOU Yanqin1，LI Xinjian2，LIU Dafeng1
（1.Altaymeteorological Bureau，Altay 836500，China；2.Xinjiangagriculture observatory，Urumqi 830002，China）

Based on themeteorological observation data inaltay station during 1981-2011,it wasanalyzed that the change of lightand heat resources for spring wheat in its full growth period,and correlation study of each of growth dateand≥0℃effectiveaccumulated temperature solar radiation hours.The results showed that the full growth period wasa significant decreasing trend（P<0.01）,and the test of significance showed that the effect is remarkable in tilleringandmilkymaturity period.Resultsalso suggested that effectiveaccumulated temperature（≥0℃）during full growth period had shown obviouslyan linear decreasing tendency,and significant correlation between effectiveaccumulated temperature（≥0℃）in jointingandmature periodand year（P< 0.01）;there wasa decreasing trend of solar radiation hours in full growth period,and it showed that correlation between yearand solar radiation hours in emergence,jointingandmilkymaturity period. Finally,there wasa positive correlation between solar radiation hoursand date inmilkymaturity period（P<0.05）,similar to≥0℃effectiveaccumulated temperature in tilleringandmilkymaturity（P＜0.01）.These differences could bemainlyattributed to the different yearly climate conditions, secondly to the dissimilar non-climatic factors suchascultivate，management（irrigation, fertilization,diseaseand pest controlling）etc.The growthand yields in different year were formed by the joint influence both climaticand non-climatic factors.

Spring wheat；development stage；accumulated temperature；sunshine duration

S162.5

B

1002-0799（2014）06-0060-06

10.3969/j.issn.1002-0799.2014.06.011

2013-08-09；

2014-09-20

国家重大科学研究计划项目（2012CB956204）和新疆气象局项目“阿勒泰地区农业气象数据库系统建设”共同资助。

李海花，（1976-），女，工程师，主要从事短期天气预报和农业气象研究。E-mail：lhhaltqxj@163.Com

李海花，侯彦芹，李新建，等.1980-2011年阿勒泰市光热资源变化对春小麦发育期的影响，2014，8（6）：60-65.