气象因素对冬小麦生育和产量影响研究

刘自成 杨虓 李浩

摘要 利用庆阳市气象局气象资料和陇东学院农林科技学院冬小麦试验田试验资料，分析2003～2010年庆阳市冬小麦生育期的气候变化特点及其对冬小麦产量的影响，并对该试验区域冬小麦各生育阶段主要气象因素与小麦产量相关性分析。结果表明，该区气象因素变化最大的是降水量，其次是日照和积温，其中底墒水的变幅最大，其次是后期降水;对冬小麦生长影响而言，前中期日照不足，前期气温偏高（即暖冬），后期降水过多，气温偏低，以及前期干旱、后期大风雨天气均对小麦生产不利，反之则有利。

关键词 冬小麦;气象条件;生育;产量;相关性分析

中图分类号 S572  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2014）34-12180-04

Effects of Meteorological Factors on Fertility and Yield of Winter Wheat

LIU Zicheng， YANG Xiao， LI Hao

（Agricultural College， Longdong University， Qingyang， Gausu 745000）

Abstract Using data of Qingyang City Meteorological Bureau and winter wheat experiment field of Agricultural College in Longdong University， the climate variation features of winter wheat growth period and the effects on winter wheat yield in Qingyang City during 2003-2010 were analyzed. The correlation between meteorological factors and wheat yield in each growth period of winter wheat was studied. The results showed that precipitation has most significant change， followed by sunshine and accumulated temperature. Insufficient sunshine， high temperature in early days and more precipitation， low temperature in later period， drought in early days and heavy rainstorm in later period is harmful to wheat production.

Key words Winter wheat; Meteorological conditions; Fertility; Yield; Correlation analysis

庆阳市位于甘肃东部，习称“陇东”[1]，地处中纬度地带，属大陆性季风气候，气候干旱、寒冷，冬季寒冷而干燥，夏季温和而湿润，光照充足，水热同期[2]，总面积27 119 km2，海拔885～2 082 m，年降水量480～660 mm，年平均气温7～10 ℃，无霜期140～180 d。冬小麦是陇东地区主要的粮食作物[3-4]，常年种植面积达15万～20万hm2 [5]，冬小麦产量除与小麦品种、种植方法、田间管理有关系外，与气象因素也有很大关系[6]。

冬小麦从播种到成熟对光、热、水的要求分别为日照时数1 300～1 600 h、>0 ℃积温1 700～2 400 ℃·d;降水量400 mm左右[7]。由于冬小麦不同生育阶段对气候因素光、热、水需求不一致，

为了提高冬小麦生产效率，做到高产、高效、优质生产，笔者在此以庆阳市冬小麦主产区西峰气象站和该区所辖的陇东学院农林科技学院冬小麦试验点试验资料为依据，对冬小麦各生育阶段气候变化特点和影响冬小麦产量的主要气象因素进行了分析，并提出在冬小麦品种选育、栽培管理等方面趋利避害。

1 资料与方法

选用2003～2010年庆阳市气象局气象资料和陇东学院农林科技学院冬小麦试验点试验资料，由于不同品种对气候条件的反应不同，为使研究具有代表性，取每年各品系比较试验的对照品种资料值。在统计分析中，以日照时数作为光照指标，以>0 ℃积温作为热量指标，以降水量作为降水指标[8]，分析了该试验区冬小麦各生育阶段气候变化的特点及对小麦生长的影响，并对小麦各生育阶段主要气象因子与小麦产量及其构成因素进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 庆阳市小麦生育期间气候变化特点及其对小麦生长的影响

2.1.1 播种前（9月下旬～10月上旬）。

播种前降水量直接影响到播种土壤墒情，对播种出苗影响很大。如果在播种阶段天气持续阴雨或干旱，土壤长期处于过湿或过干状态，小麦播期会推迟（如10～15 d），则导致出苗发育期较常年推迟，苗情会相对较差。不能满足种子的吸水量要求，就不能发芽[9]。试验区播种期在9月下旬～10月上旬，2003～2010年这段时间降水量平均值为26.07 mm，其中2007年降水量最多，为94.6 mm，2009年降水量最少，为11.3 mm，标准差为23.06，变异系数为88.46%（表1）。2009年品種比较试验对照品种西峰27号，平均产量为2 323.95 kg/hm2，相对于其他几年的产量有明显差异，且是8年中产量最低的一年，该年度土壤墒情差，导致出苗不齐、分蘖少、成穗不足、粒重降低、干旱歉收，造成很严重的减产[10]。相反，2007年品种比较试验对照品种西峰27号平均产量为3 807.45 kg/hm2，相对于其他几年明显增产，正是由于播前底墒充足，小麦正常出苗，苗期降雨偏多，幼苗生长健壮。

2.1.2 苗期-越冬阶段（10月中旬～次年2月中旬）。

分蘖数量的多少初步决定了小麦的收成好坏，如果小麦苗情较差，则分蘖数量会偏少。分蘖数量决定小麦的穗数，如果分蘖能力太强，则在收获前遇到大风，容易形成倒伏，从而影响产量[10]。 越冬是小麦储备能量的时期，如果能有几场大雪，可有效补充土壤水分。降雪虽伴随着较强的降温过程，但大部地区有积雪覆盖，对农田起到了增墒、保温作用，保证了冬小麦安全越冬。12月下旬～次年1月底正常生长的小麦进入越冬期以后，有较强的抗寒能力，而一旦气温回升，幼苗缓慢生长，抗寒力就会下降，这时若出现-13～-15 ℃的低温，对小麦会造成较严重的冻害[11]。试验区苗期-越冬阶段在10月中旬～次年2月中旬，8年中这段时间降水量平均值为48.69 mm，其中2004年降水量最多为73.5 mm，2009年降水量最少，为22.1 mm，标准差为20.11，变异系数为41.31%;这一阶段日照时数平均为797.1 h，其中2010年日照时数平均最多，为900.6 h，2008年日照时数平均最少，为725.2 h，标准差为53.75，变异系数为6.74%;>0 ℃积温平均为365.60 ℃·d，其中2006～2007年度积温最多，为475.2 ℃·d，2003～2004年度积温最少，为301.4 ℃·d（表1）。在8年试验分析中，以2008年最具有代表性，在秋季秋雨较多、气温偏低，冬小麦播种后生长缓慢，苗期到越冬时，气温明显偏高，光照充足，导致冬小麦生长过程加快，冬季出现低温、雨雪、冰冻天气，气温异常偏低且持续时间长，降水量比历年同期偏多3～6倍，是60年不遇的天气现象，大田积雪厚度为10～20 cm，为冬小麦越冬安全提供了保障，同时也为来年土壤水分提供了良好的条件。后期出现高气温、干旱少雨的气候，持续干旱导致冬小麦株高降低，抽穗提前、扬花集中、灌浆加速，对产量产生了一定影响[12]。

2.1.3 返青-抽穗阶段（2月下旬～5月上旬）。

试验区8年中2月下旬～5月上旬降水量平均值为40.56 mm，其中2010年降水量最多，为84.8 mm，2005年降水量最少，为16.9 mm，标准差为21.43，变异系数为52.84%;这一阶段日照时数平均为603.5 h，其中2004年日照时数平均最多，为656.3 h，2010年日照时数平均最少，为562.9 h，标准差为37.32，变异系数为6.18%;>0 ℃积温平均为756.31 ℃·d，其中2006年积温最多，为789.1 ℃·d，2010年积温最少，为668.7 ℃·d，标准差为41.74，变异系数为5.52%（表1）。在2月下旬，冬小麦开始陆续返青，4月上旬陆续进入拔节阶段。由于返青后植株生长加快，抗寒力明显下降，加之早春麦田气候多变，冻害频繁，影响小麦生长[11]。如果在返青-抽穗期遭受严重冻害袭击，则部分已处于拔节期的冬小麦将会被冻死，冬小麦的单产水平将一定出现下降。因此，返青-抽穗期要提防“倒春寒”;期间如果干旱，则影响穗器官的发育，使穗粒数锐减，对产量影响最大。影响小麦正常抽穗的主要因素是每天有比较长的日照时数和一定的天数，其次要求比较高的温度，以20 ℃左右通过光照阶段最快，如果温度低于10 ℃，光照阶段对温度的要求则得不到满足，不能正常发育和抽穗。在5月份，冬小麦生长进入需水最关键时期，如果旱情不仅没有缓解，反而继续发展，则抑制籽粒灌浆及干物质向籽粒的运输与积累，导致粒重下降，会直接影响到小麦单产水平;如果出现大风天气，则对小麦扬花不利，容易使花粉流失，小麦授粉程度减弱，影响小麦质量，使容重降低[13]。

2.1.4 抽穗-灌浆成熟阶段（5月中旬～6月下旬）。

试验区8年中5月中旬～6月下旬降水量平均值为62.20 mm，其中2005年降水量最多，为100.7 mm，2006年降水量最少，为28.9 mm，标准差为26.74，变异系数为42.98%;这一阶段日照时数平均为332.7 h，其中2004年日照时数平均最多，为406.6 h，2007年日照时数平均最少，为280.9 h，标准差为45.96，变异系数为13.81%;>0 ℃积温平均为826.98 ℃·d，其中2005年积温最多，为864.2 ℃·d，2009年积温最少，为787.3 ℃·d，标准差为27.25，变异系数为3.29%（表1）。冬小麦灌浆充实籽粒阶段，如果水分适中，则小麦会充分灌浆;如果天氣严重干旱和高温，则会造成小麦灌浆期缩短，千粒重下降，不完善粒增加;如果出现强降雨和大风天气，则容易形成倒伏现象，影响后期生长和正常收割;一般小麦抽穗前后倒伏造成产量损失30%～40%，灌浆期倒伏减产10%～30%[14]。如果出现干热风，则会使小麦灌浆受到影响，容易早衰，影响籽粒饱满。干热风轻者造成减产5%左右，重则减产10%～30%或更多。如果在收获前或收获中遭受大范围降雨天气，则小麦容易生芽。

在研究的8年中，2005年是一个典型的欠收年份，平均产量仅为2 974.95 kg/hm2。由于前期降水偏少，进入4月初各地干旱即露头，这对正处在关键生长期的冬小麦造成了一定影响，上旬后期出现的寒潮降温天气、中旬旱情的持续发展和前期出现的强霜冻天气，威胁着冬小麦的安全生产;下旬无降水，气温异常偏高，吹风天气比较频繁，土壤水分蒸散加剧，旱情持续发展，绝大部分地方均处于重旱状态，严重威胁着冬小麦正常生长。2005年5月30日庆阳市特大冰雹灾害，这次降雹路径自北向南，最强中心位于庆阳市城区，冰雹天气来势之猛、持续时间之长、强度之大，是有气象记录以来所罕见的。这次冰雹灾害对冬小麦抽穗、灌浆产生了严重影响，导致大范围冬小麦受灾、倒伏，影响后期生长和收割，对产量、千粒重等也产生较大影响，同时也缩短了冬小麦的灌浆期、成熟期和生育期，造成严重减产[15]。

2.2 气象因素对小麦产量及构成因素影响

为了进一步弄清试验区气象条件对小麦生产的影响，对该试验区小麦各生育阶段主要气象因素对小麦产量、亩穗数、穗粒数、千粒重影响进行相关性分析[16]。

2.2.1 气象因素对小麦产量的影响。

小麦产量除了与品种因素和栽培水平有关外，受当地气候条件影响也很大。从小麦各生育阶段光、热、水等气象因素与产量的相关程度分析（表1），就日照来看，前中期的日照条件越好，产量一般越高，而后期日照影响相对较小;对于积温而言，后期的积温与产量呈较强的正相关，而前期积温与产量呈负相关，因前期温度偏高（即暖冬）易造成早播冬小麦生长过旺，以致于遭受冻害而造成减产;对于降水量而言，后期降水量呈較强的负相关，降水量过大时则容易造成小麦产量降低。2010年，品种比较试验对照品种西峰27号平均亩产3 906.75 kg/hm2，从这一年的气象资料分析来看，播前降水偏少，但土壤墒情尚可，播后小麦出苗正常，生长良好;越冬期气温虽较历年值偏低，但光照充足，小麦仍然安全越冬;返青期光、热、水适宜，返青快、起身早;3月下旬～4月气温较历年值偏低，降水较多，出现了长时间的低温寡照天气，有利于小穗分化，形成较多的穗粒数（477.00万粒/hm2）;灌浆成熟期，气温正常，光照较好，灌浆时间长，有利于粒重提高，由于这一年度气象条件适宜，从而小麦产量、亩穗数、千粒重等性状指标均达到较好的目标[12]。所以，当前中期日照充足、前期气温较低、后期气温较高、降水量偏少时，小麦产量较高。这也表明限制小麦产量的主要气象因素是前中期日照不足、气温偏高，后期降水过多、气温偏低，以及前期干旱和后期大风、大雨造成倒伏。

2.2.2 气象因素对小麦亩穗数的影响。

小麦亩穗数取决于成穗蘖的多少，而成穗蘖则首先受前期气候条件的影响，但成穗蘖是否成穗还取决于中后期的气象条件。从表1可知，在光、热、水三要素中，返青-抽穗期的积温对亩穗数的影响最大，相关系数为-0.867，且达到显著水平;其次是苗期-越冬期和抽穗-灌浆期的日照时数，相关系数分别为0.714和-0.699;播种前的降水量严重影响亩穗数，相关系数为-0.697。

2003年，品种比较试验对照品种西峰20号有效亩穗数为525.45万穗/hm2，从这一年的气象因素分析来看，该年度气温正常偏高，光照充足，试验点日照时数较历年同期偏多5%～10%，降雨前多后少，乳熟到黄熟期降水量少，导致生育期缩短、千粒重下降（30 g），即使这样，由于前期气象条件优异，小麦平均产量为3 720.00 kg/hm2，处于研究8年中的中上水平（表2）。说明当前期日照充足、中期积温较低、后期降水较少时，成穗数将增加。因为前期日照不足不利于分蘖增长，而中期温度过高、后期降水过多则导致病害和渍害加重，使成穗数降低，亩穗数减少。

安徽农业科学                         2014年

表2 试验区2003～2010年冬小麦对照品种产量等性状指标

品种名称年份小区试验产量∥kgⅠⅡⅢ小区面积

m2平均产量

kg/hm2穗粒数

粒千粒重

g有效穗数

万/hm2

西峰20号20035.394.574.9313.343 720.0025.430.0525.45

西峰20号20041.801.201.254.203 374.7041.537.5289.50

西峰20号20051.902.401.656.672 974.9532.037.3386.25

西峰20号20066.005.804.6713.344 117.5031.735.2361.50

西峰27号20074.535.205.5013.343 807.4528.732.6433.05

西峰27号20083.884.764.2413.343 220.0530.339.0355.50

西峰27号20093.002.972.8112.602 323.9528.336.2360.00

西峰27号20104.684.955.1312.603 906.7532.336.9477.00

2.2.3 气象因素对小麦穗粒数的影响。

穗粒数的多少除了与品种自身特性有关外，在很大程度上受气象条件制约。在光、热、水三要素中以日照时数的影响最为明显，其次是积温和降水量。日照时数对穗粒数影响最大是在生育后期，抽穗-灌浆成熟期相关系数高达0.820，达显著水平，其次是返青-抽穗期，相关系数为0.707。苗期-越冬期的积温和降水量对亩穗数也有较大影响，相关系数分别为-0.694和0.660。分析穗粒数较低的2007年可知，2007年小麦拔节-成穗期的关键时期气温偏高，伴有晚霜冻害和干热风危害，导致试验品种发生春季冻害，影响成穗，且长时间无有效降雨，造成成穗数下降3～4成，乳熟后期又发生长达一周的阴雨天气，导致参试品种穗发芽，严重影响产量[12]。说明小麦生育后期的湿涝是限制穗粒数的主要因素，如果后期降水偏少，前中期日照充足，穗粒数就会增加。

2.2.4 气象因素对小麦千粒重的影响。

千粒重的大小一方面与品种本身特性有关，另一方面更大程度上受气象因素影响，光、热、水三要素对千粒重均有很大影响，尤其小麦生育的中、后期影响最大（表1）。2003年参试对照品种西峰20号千粒重为30.0 g，2007年参试对照品种西峰27号千粒重为32.6 g，均是试验8年来千粒重较低的年份（表2）。究其原因，最主要的是小麦生育的中后期积温低，后期降水量少、日照不足，严重影响小麦灌浆、缩短了生育期。所以，小麦生育的中期积温、降水和中后期日照时数对千粒重影响最大，当后期日照充足、中后期积温较高、后期降水充沛的时候，千粒重最大。

3 结论与讨论

通过分析，试验区小麦生育期间气象要素变化最大的是降水量，其次是日照和积温，其中底墒水的变幅最大，变异系数高达88.46%，其次是中、后期降水。就降水而言，冬前比冬后变化大，形成生育前期旱涝影响、中后期湿涝为主的特性，对小麦产量及其构成有一定限制作用;对于热量而言，前期气温偏高的暖冬造成早播小麦旺长苗遭受冻害影响，后期气温偏低，限制了粒重和产量的增加，前中期光照不足不利于小麦生长，后期光照不足则不利于灌浆充实，使粒重降低，另外小麦生育期间遭受灾害性天气也对小麦产量等有很大影响[17-18]。为了更好地提高庆阳市冬小麦产量及品质，在了解和掌握气象条件的变化对冬小麦生育和产量的影响的基础上，培育适合当地气象条件的良种，选用抗逆性强、高产、优质的品种，通过对自然因素分析指出，在陇东黄土高原旱地干旱少雨、低温寡照、病虫危害是该区冬小麦生产的主要影响因子。结合小麦育种实践，提出陇东黄土高原旱地小麦育种目标为培育适应旱地栽培的品种特征特性和抗旱、抗寒、抗病、优质的冬小麦新品种[19]。采用合理、恰当、相对应的手段，合理调整冬小麦播种期和播种量，使用科学、恰当的耕作方法，如冬前镇压、对旺长苗深锄防止冻害，从而确保冬小麦的生育，有效地提高产量。

参考文献

[1]

甘肃农业信息网.庆阳市概况[EB/OL].http：//www.gsny.gov.cn/nygk/sznygk/qys/2009/08/13/1250149369000.html.

[2] 仇化民，李怀德，李桂芳.从庆阳地区的气候条件谈种草[J].干旱气象，1987（1）：16-18.

[3] 庆阳市统计局.2010年庆阳市秋冬农作物种植情况分析[EB/OL].http：//www.qysw.gov.cn/2010/1209/2556.html.

[4] 周婉婷.人民网甘肃频道.庆阳市冬小麦高产创建成果成效显著[EB/OL].http：//gs.people.com.cn/GB/183365/183929/192289/15202232.html.

[5] 趙建萍.农业灾害对庆阳市冬小麦生产的影响[J].陕西农业科学，2006（2）：61-63.

[6] 于振文.作物栽培学各论[M].北京：中国农业出版社，2003：44-45.

[7] 张谋草，赵满来，张红妮，等.气候变化对陇东塬区冬小麦生长发育及产量的影响[J].干旱地区农业研究，2005，23（5）：232-235.

[8] 陈新育，陆建洲，张开进，等.2011年如皋市冬小麦生长期气象条件分析[J].现代农业科技，2011（19）：313.

[9] 王海洋，赵德才，顾根宝，等.气象因素对盐城小麦生育、产量及其构成因素的影响与对策[J].小麦研究，2000，21（1）：10-13.

[10] 孙本普，孙士宗，李凤云，等.气候条件对冬小麦穗数的影响研究[J].中国生态农业学报，2005，13（4）：60-64.

[11] 蒲金涌，姚玉璧，马鹏里，等.甘肃省冬小麦生长发育对暖冬现象的响应[J].应用生态学报，2007，18（6）：1237-1241.

[12] 农林科技学院.甘肃省小麦品种区域试验记载本[G].农林科技学院，2003-2010.

[13] 张天锋，王位泰，王锡稳，等.庆阳市地质灾害状况及气象预报的探讨[J].干旱气象，2006，24（2）：55-59.

[14] 党占平，刘文国，张建昌，等.渭北旱地冬小麦不同生育期土壤水分与产量关系研究[J].陕西农业科学，2009（2）：51-53.

[15] 庆阳市气象局西峰农试站.农业气象专题分析[R].庆阳市气象局西峰农试站，2004-2010.

[16] 罗丽华，陈桂华，胡英，等.气象因素与早稻产量因子的相关性分析 [J].自然资源学报，2010，25（10）：1718-1725.

[17] 杜莉，李燕，王志伟.我国西北冬小麦生长发育对气候变化响应分析[J].山西农业科学，2011，39（8）：872-876.

[18] 李国强，张亚平，贾海燕，等.临汾市冬小麦生育期降水对产量的影响分析[J]，山西农业科学2011，39（8）：877-879.

[19] 张成.陇东黄土高原旱地冬小麦生产影响要素及育种目标与策略[J].干旱地区农业研究，2006，24（2）：39-42.