郑州市优质小麦精细化农业气候区划

程芳芳等

摘 要：为进一步指导农民合理安排小麦生产，防御灾害、充分利用自然资源优势和品种遗传潜力，实现优质小麦的高效生产，在对郑州市优质小麦生产现状进行充分调研的基础上，综合分析小麦生育期间的气候特点，同时考虑主要气象灾害及病虫害，地形地貌特征、土壤质地、灌溉条件、种植结构等因素，根据优质小麦生产对气象条件的要求，确定了优质小麦的气候区划指标，采用GIS技术将郑州地区优质小麦种植划分为强筋小麦适宜种植区、强筋中筋过渡区、中筋小麦适宜种植区和中筋弱筋过渡区4个区，并根据现代农业生产特点，针对不同的小麦适宜种植区提出相应的生产管理措施。

关键词：优质小麦；农业气候区划；精细化；郑州市

中图分类号：S3 文献标志码：A 论文编号：2013-0229

Study on Precise Comprehensive Agricultural Climate Regional Planning of

Quality Wheat in Zhengzhou City

Cheng Fangfang1， Wang Yugang2， Li Hongwei1， Yu Hui1， Wang Yanling1

（1Meteorological Bureau of Zhengzhou， Zhengzhou 450048， Henan， China；

2Meteorological Bureau of Xingyang， Xingyang 450100， Henan， China）

Abstract： To further guide the farmers reasonable arrange the wheat production， prevent disasters， make full use of the natural resources superiority and the genetic potential， realize efficient production of quality wheat， climatic characteristics in wheat growth period and other factors as the main meteorological disasters， plant diseases and pests， topography， soil texture， irrigation conditions， planting structure etc were comprehensive analyzed based on the full investigation of quality wheat production status in Zhengzhou City. According to the relationship between quality wheat and meteorological conditions， the agricultural climatic regionalization indexes were defined. Quality wheat suitable planning area of Zhengzhou City was divided to 4 regions by using GIS method， which were strong gluten wheat suitable region， strong gluten wheat and medium gluten wheat transition region， medium gluten wheat suitable region， medium gluten wheat and weak gluten wheat transition region. The production management measures in each region were put forward according to the characteristics of modern agricultural production as well.

Key words： Quality Wheat； Agricultural Climate Regional Planning； Precise Comprehensive； Zhengzhou City

0 引言

郑州作为全国小麦主产区河南的省会城市，近年来，通过大力推广优良品种，配方施肥、病虫害综合防治等技术，优质小麦种植面积逐年提升，但是优质品种不等于优质商品麦，只有在适宜区域种植，并采取合理的栽培管理措施，才能实现优质小麦的高效生产。国内外有关小麦区划研究成果较多，河南作为全国小麦主产区，早在1984年河南省小麦高稳优低研究协作组就将全省划分为10个生态类型区。1993年王绍中等[1]用判别函数方法，将河南省划分为7个小麦品质生态类型区，2000年又对区划结果进行了修订，按照强筋、中筋和弱筋将河南省小麦重新划分为5个品质生态区[2]。在2002年的河南省优质专用小麦种植区划中，将河南省划分为6个优质专用小麦种植区。2010年余卫东等[3]采用GIS技术将河南省划分为强筋、强筋中筋过渡区、中筋、中筋弱筋过渡区和弱筋小麦适宜种植区5个分区。南阳、信阳、驻马店等河南省部分地市也分别进行了小麦品质生态区划方面的研究[4-6]。1987年楚毓仁等根据农业气候相似原则和地域分异规律，以区域区划为主，将郑州市分为4个农业气候区[7]，这些区划成果为发挥区域资源优势，优化小麦品种布局，因地制宜发展优质小麦提供了依据，尤其是GIS技术的运用大大提高了区划成果的精确度，在农业资源开发应用中展示出广阔的前景。

近年来，郑州地区通过种植结构调整、良种补贴以及一系列新技术的应用和推广，大力发展优质小麦种植。与此同时，随着气候资源的不断变化，观测资料的不断积累与更新，以及区划新方法、新技术的应用，已有的区划结果也急切需要进一步的更新和完善，而目前郑州市利用GIS技术进行优质小麦精细化区划的成果还未见到。因此，笔者对郑州地区优质小麦种植区域进行进一步的精细化农业气候区划，就显得很有必要，对政府科学决策，农民合理安排小麦生产，实现优质小麦的高效生产，从而实现农业增效和农民增收，推动农业的可持续发展都具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 数据来源

郑州市优质小麦生产情况以及郑州地形地貌、土壤质地、灌溉条件等资料来源于郑州市农业农村工作委员会，气温、降水、日照等气象资料来自郑州市国家基准观测站及所辖6县（市）气象局。

1.2 研究方法

区划使用的地理信息资料采用国家基础地理信息中心提供的1：250000郑州基础地理背景数据，运用GIS技术将1：250000等高线数据转成高分辨率的数字地形模型，在此基础上进行数字地形定量分类技术研究。

2 郑州市优质小麦生产现状及存在问题分析

郑州市小麦种植面积近几年稳定在17.3万hm2以上，随着育种进程的加快、农业种植结构调整的深入以及各项惠农政策的实施，郑州地区优质小麦的种植比例逐年提高，尤其是优质强筋小麦品种种植面积稳步提升，根据郑州市农业部门统计，2011年‘郑麦9023、‘郑麦9694、‘西农979、‘郑麦7698等优质强筋小麦品种种植面积达2.1万hm2。近年来农业部门科学确立主导品种，合理安排品种布局，使得郑州市优质小麦的产业化布局更趋于合理。

郑州市优质小麦生产取得了一定进展，但还存在一些问题：一是综合性状好的优质品种还较缺；二是优质小麦品质生态区划和优质高效配套栽培技术研究滞后，使品种潜力没有得到很好发挥；三是优质小麦生产规模化程度整体水平不高，造成优质小麦品质不稳定，市场竞争力不强，给企业的加工利用带来一定困难。

3 郑州地形地貌、土壤质地、灌溉条件等分析

郑州北临黄河，西依嵩山，处于河南西部山区向黄淮平原的过渡地带，山区、丘陵和平原各占1/3。境内有大小河流35条，分属于黄河和淮河两大水系，沿黄地区、城市近郊区和东南部地区水资源较丰富、灌溉条件较好，西部山区灌溉条件较差。郑州地貌复杂，土壤类型丰富多样，主要有棕壤土、红粘土、褐土、潮褐土和潮土等。

4 小麦生育期间的气候条件分析

郑州地处西部丘陵山区向东部平原和南北干湿气候的两个过渡地带，属暖温带大陆性季风气候，四季分明，气候温和，雨热同季。小麦播种期集中于10月中旬，收获期在5月下旬到6月上旬。

郑州地区小麦生育期间总的气候特点是：秋季气温适宜，播种期间降水量年份间差异较大；冬季气温低，雨雪较少；春季气温回升快，日照充足，但气温变化较大，冷暖交替频繁，时有倒春寒发生，同时多大风天气，土壤失墒快，时有春旱发生；夏季气温较高，容易遭受干热风危害。

光照：郑州地区光能资源丰富，年平均日照时数2014.9～2182.1 h，能够满足小麦生长发育和产量形成的需要。

气温：郑州地区全年平均气温14.2～14.6℃，无霜期206～234天，初霜期在10月中、下旬，终霜期在4月中、下旬。小麦全生育期≥0℃积温在2200℃以上，适期播种的小麦，冬前≥0℃积温都能达到550～650℃，有利于培育冬前壮苗。

降水：郑州地区常年降水量为599.6～707.0 mm，年内分布不均，降水量主要集中在夏季主汛期7—8月，因此冬、春季节干旱时有发生，对小麦增产有较大影响。

5 郑州市优质小麦农业气候区划

5.1 优质小麦生产与气候条件

小麦品质的好坏受遗传基因的控制，同时也受环境以及基因与环境互作的影响，环境因素包括气象条件、土壤类型、土壤肥力以及栽培措施等，而在诸多环境因素中气象条件又是影响小麦品质的主要因素，在影响小麦品质的气象条件中，又以小麦生育期间的气温、光照和水分最为重要。

5.1.1 温度的影响 温度不仅左右着小麦的生长发育，同时对小麦品质有重要影响。许多试验表明，小麦抽穗至成熟期间，是小麦籽粒产量和品质形成的关键时期，也是温度对小麦品质影响的最重要阶段[8]。这一时期日平均气温在15～30℃的范围内，随温度升高，籽粒干物质积累和氮、磷的累积速度加快，粒重增高，蛋白质含量随温度的升高而增加。灌浆期适宜的高温利于籽粒蛋白质的合成和积累，但超过30℃时反而影响品质[9]。另外，有研究认为，小麦籽粒蛋白质含量与开花至成熟期间的气温日较差呈正相关[10]。

5.1.2 水分条件 关于降水对小麦品质的影响，不同的研究结果存在一定差异，有的研究认为小麦开花前后，降雨对小麦籽粒蛋白质影响较大[11]，而有的研究认为在灌浆至成熟期影响较大[8]。多数研究认为，小麦生育后期，尤其是籽粒灌浆到成熟期，过多的降水容易冲掉小麦根部的硝酸盐，使氮供应不足，引起根系早衰，使小麦籽粒蛋白质含量降低[12]。若该期降水多，土壤湿度过大，容易冲掉小麦根部的硝酸盐，使氮供应不足，引起根系早衰，使小麦籽粒蛋白质含量降低、面筋含量减少，从而降低面筋弹性。籽粒灌浆期间干旱缺水，会影响淀粉磷酸化酶活性，不利于由葡萄糖合成淀粉，但是可溶性氮合成蛋白质的反映则受影响较小，所以旱地小麦或小麦灌浆期间水分亏缺时，小麦籽粒角质率和蛋白质含量一般较高[13-14]。

5.1.3 日照的影响 有关日照时数对小麦品质的影响研究结果也不尽一致。中国大多数学者研究认为，光照对籽粒蛋白质形成的影响在整个生育期间都存在，但在不同时期这种影响是很不相同的，播种至拔节期，长日照有利于蛋白质含量提高；而开花至成熟期，则随着日照实时数的减少而蛋白质含量增加[15]。

5.2 优质小麦农业气候区划指标

根据上述分析结果，参考已有优质小麦区划研究成果，充分考虑郑州地区小麦生产和农业气候特点，选取全生育期降水量、全生育期≥0℃积温、3—4月日照时数、3—4月雨日、5月降水量、5月平均气温日较差和5月日照时数7个气候要素作为优质小麦农业气候区划因子，并按照强筋、中筋和弱筋小麦的适宜种植指标进行分级。优质小麦农业气候区划指标及其分级见表1。

5.3 区划分级结果 采取打分法，按照表1中的优质小麦区划因子进行分级打分，即给每一个分级指标都赋予一定的分值，如全生育期≥0℃积温：<2300℃，赋予3分；2300～2400℃之间，赋予2分；>2400℃时，赋予1分，其他指标的打分以此类推，然后对每个区划因子的分值进行叠加处理得到总分数，同时综合考虑到地形地貌、土壤质地和灌溉条件等因素，制作出郑州地区优质小麦农业气候区划图，分为强筋小麦适宜种植区、强筋中筋过渡区、中筋小麦适宜种植区和中筋弱筋过渡区4个区。

6 区划结果与分析

6.1 强筋小麦适宜种植区

该区主要包括中牟中北部大部、郑州大部、新郑北部、荥阳中北部大部、巩义西北部。该区小麦全生育期≥0℃积温2200～2300℃，日照时数1400 h左右，光温条件较好，冬季温度适宜，光照充足，有利于培育冬前壮苗和安全越冬；拔节期春旱机率较高，但由于地下水源丰富，灌溉条件良好，能缓和自然降水少的矛盾；灌浆期少雨且气温日较差大。该区域地势平坦，土壤多系沙壤土、潮土，水资源丰富，灌溉条件良好，肥力水平较高；因而大部分麦田适合优质强筋小麦生长（图1）。

6.2 强筋、中筋小麦过渡区

该区主要包括新郑中部、新密中东部及中牟南部部分地区（图1）。

6.3 中筋小麦适宜种植区

该区主要包括新郑南部、中牟南部少部、新密西北部部分地区、荥阳南部、巩义中东部、登封少部分地区。该区小麦全生育期间≥0℃的积温为2300～2400℃，日照时数1300～1400 h，小麦生育后期气温日较差常大于12℃，有利于千粒重的提高。该区多为山区、丘陵旱地及东南部沙土地，土壤多为褐土、沙壤土，大部分麦田适合中筋小麦生长（图1）。

6.4 中筋、弱筋小麦过渡区

该区主要包括登封大部、巩义南部部分地区、新密西部、南部，荥阳南部少部分地区，新郑西南部少部分地区（图1）。

7 不同的小麦适宜种植区，在现代农业生产中的管理措施

7.1 强筋、中强筋小麦适宜种植区

多分布在平原水浇地麦区，该区域生产条件较好，灌溉面积较大，产量水平相对较高，抗灾能力较强。郑州市推广的强筋小麦‘郑麦9694、‘郑麦9023等多为中早熟品种，抗寒性稍差，应适时晚播，千万杜绝抢墒播种；播量要适中，群体不宜过大，否则容易通风透光不良，滋生病虫害。在田间管理上：一要及时查苗补缺；二要因时、因地制宜，适时冬灌，保证越冬期需水，提高地温，增强小麦抗寒能力及安全越冬；三要中耕促壮苗；四要施好拔节肥，‘郑麦9694、‘郑麦9023等中早熟品种播种晚，成熟早，生育期短，因而施好拔节肥是关键；五要开展统防统治和联防联治，综合防治小麦病虫害；六是收获时要注意去杂保纯度。

7.2 中筋、中弱筋小麦适宜种植区

多分布在西部山区、丘陵旱地及东南部沙土地麦区，这些地区有抢墒播种的习惯，在品种选择上应以半冬性品种为主，控制弱春性品种的种植面积，防止抢墒播种引发冻害，另外应重点选用耐旱性好的中早熟品种，以减轻干旱危害以及避免后期干热风等自然灾害。在田间管理上：一要紧抓有利时机及时精细、深耕整地，确保秸秆还田质量，蓄水保墒；二要浅播、匀播，晚播麦适当增加播量；三要适时中耕，达到除草、增温、保墒的目的；四要趁墒追施返青、拔节肥；五要做好病虫害防治工作。

8 结论与讨论

（1）本研究在综合分析地形地貌、土壤质地、灌溉条件、种植结构以及小麦生育期间的气候特点，主要气象灾害及病虫害等的基础上，采用GIS技术将郑州地区优质小麦种植划分为4个不同的适宜种植区，同时叠加了土地利用信息，比传统区划结果更为精细化，对实际生产有更强的指导作用。

（2）此次区划结果与目前郑州市优质小麦种植分布总体较为一致。

（3）小麦品质形成是一个复杂的过程，即使相同的自然生态区，甚至相邻地块，由于人为栽培措施的不同，也会造成小麦品质的差异，甚至超过地区环境生态条件的差异，因此对郑州市优质小麦精细化农业气候区划结果不能机械应用。

（4）随着政府高标准粮田建设工程、中低产田改造工程、农作物高产创建工程、种子工程、植保新技术工程等项目以及一系列强农惠农富农政策的实施，使农田生产条件有了较大改善后，在优质小麦气候适宜种植区，而以前由于栽培条件等因素限制了优质小麦种植的区域，就可以发展优质小麦的种植，以全面提升郑州地区优质小麦综合生产能力和市场竞争能力，从而实现农业增效和农民增收，推动农业的可持续发展。

参考文献

[1] 王绍中，刘发魁，张玲，等.小麦品质生态及品质区划研究Ⅲ：河南省小麦品质生态区划[J].河南农业科学，1995（12）：3-9.

[2] 王绍中，季书勤，刘发魁，等.河南省小麦品质生态区划[J].河南农业科学，2001（9）：4-5.

[3] 余卫东，陈怀亮.河南省优质小麦精细化农业气候区划研究[J].中国农学通报，2010，26（11）：381-385.

[4] 李金良，赵丽英，李金榜，等.南阳市小麦品质生态区划研究与应用[J].河南农业科学，2003（5）：12-13.

[5] 孙君艳，孙文喜，张淮.信阳地区弱筋小麦生态区划研究[J].河南农业科学，2006（8）：72-73.

[6] 杨清岭，朱统泉，蔡春荣，等.驻马店市优质专用小麦品质区划研究初报[J].中国农学通报，2007，23（6）：265-269.

[7] 楚毓仁，晋学彦，邓家屏，等.郑州市农业气候资源分析与区划[M].郑州：郑州市气象管理处，1987.

[8] 靳华芬.小麦生态理论与应用[M].浙江科学技术出版社，1992：167-181.

[9] 曹广才，王绍中.小麦品质生态[M].北京：中国科学技术出版社，1994.

[10] 汪永钦，杨海鹰，刘荣花，等.试论冬小麦籽粒品质与气象条件的关系[J].中国农业气象，1990，11（2）：1-5.

[11] 赵长星，马东辉，王月福，等.施氮量和花后土壤含水量对小麦旗叶衰老及粒重的影响[J].应用生态学报，2008，19（11）：2388-2393.

[12] 金艳，郭慧娟，崔党群.环境因素对小麦蛋白质含量和品质的影响研究进展[J].中国农学通报，2009，25（17）：250-254.

[13] 王东，于振文，张永丽.山东强筋和中筋小麦品质形成的气象条件及区划[J].应用生态学报，2007，18（10）：2269-2276.

[14] 程芳芳，查菲娜，彭记永，等.中牟优质小麦精细化农业气候区划[A].经济策论（上）[M].北京：中国科学技术出版社，2011：250-253.

[15] 朱履宽，朱振武.农业气象条件对小麦籽粒蛋白质形成的影响[J].中国农业气象，1992，13（4）49-52.