气温与降水对2017年开封市小麦生育期的影响

张睿

摘要    以数理统计学、气象学、气候学和小麦栽培学知识，探讨开封市小麦生长期的气温、降水对小麦生长发育的影响，建立数据库，在Excel软件的支持下，实现气温、降水与小麦生长期各时段关联的研究。结果表明，2017年开封市小麦生长发育期气温较历年平均偏高，整体上有利于小麦的生长发育;降水量之和较历年平均偏少，整体上不能满足小麦生长期的需求。随着气候变暖，本地种植小麦的品种由半冬性为主转换为以弱冬性为主，随着近年来气温持续升高，有向种植春性小麦品种变化的趋势。

关键词    气温;降水;小麦;生育期;影响;河南开封;2017年

中图分类号    S512;S161        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）18-0001-02                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

在小麦生长环境的各种生态因素中，气候因素具有重要作用[1]，气候变暖对农业带来非常明显的影响[2]。热能是小麦生长、发育、品质形成的基本条件，三基点温度和五基点温度奠定了小麦生长的理论基础。水分是小麦植株的主要组成部分之一，不同产量对小麦需水模系数几乎没有影响，但不同产量的日需水强度不同，即随着产量水平的提高，日需水量在升高，总需水量在增加[1]。农作物的产量是植物的叶绿素利用日光将二氧化碳和水经光合作用所合成的有机质。由于光合作用需要一定的温度、水分、二氧化碳和矿质营养，因而单位面积产量的高低，实际上是作物品种特性和当地土壤、气候、栽培、施肥等条件矛盾统一的结果[3]。成  林等[4]、冉献忠等[5]、陈怀亮等[6]、方文松等[7]、朱业玉等[8]、张德汴[9]、杜大梁等[10]、张翠英[11]用气象因子对小麦生长期间的灾害、指标、产量、影响、响应等进行了不同角度的深入探讨，为小麦生长期在气象条件下的影响、指标、产量等进一步研究奠定了坚实的基础。本文分析了2017年气温、降水对开封市小麦生育期的影响，以进一步保证全市气象为农业生产服务的实效，开拓对全市农业气象服务的范畴，促进对全市农业气象服务不断的创新，增添全市针对农业气象的科研潜力，提高农业生产抵御气象灾害的能力，使政府在指挥农业生产时更加得心应手。

1    数据来源与研究方法

1.1    数据来源

历年气象资料、小麦生长发育期的观测资料，来源于开封市气象局;种植小麦品种信息，来源于开封市农业局。10月至次年5月为小麦生长期。

1.2    研究方法

应用《数理统计学》《气象学》《气候学》《河南小麦栽培学》等理论知识，建立数据库，在Excel软件的支持下，采用滑动平均法等实现气温、降水与小麦生长期各时段关联的研究，确定小麦各生长发育期的初始和结束日期，应用本年度开封市气象资料，分析气温、降水对小麦各生长发育期的影响。从气象的角度对小麦各生长发育期进行分段。在全球气候变暖的趋势下，本地的气温上升趋势比较明显，近年来0 ℃以下积温出现的时间较短，没有记录出现连续5 d积温在0 ℃以下的天气现象，因而确定小麦生育期初始的日期难度较大。从苗情观察，越冬期开始是12月26日，积温在0 ℃以下最早出现在12月29日，因而将小麦越冬前确定为12月30日。

2    气温、降水对小麦不同生育期的影响

开封市地处黄淮地区北部，位于东经114°18′，北纬34°48′，海拔高度73.7 m;全市冬小麦常年播期一般在10月中旬，5月底至6月初收获，全生育期210～220 d。气候特点是秋季温度适宜，降水量变化幅度较大;冬季少严寒，雨雪稀少;初春气温回升快，光照足，常遇春旱，有“十年九旱”之说;春末夏至气温常偏高，易受干热风的影响。

2.1    播种到越冬前

本年度開封小麦播种期为10月20日，比历年推迟4 d，属于秋暖年（9—11月≥0 ℃积温距平>40 ℃），0℃以下的积温出现时间为12月29日（根据麦苗生长发育的情况，越冬前为12月25日），共68 d。根据温度与麦苗生长关系，形成壮苗的冬前适宜积温（0 ℃以上）为370～550 ℃[1]，本年度冬小麦播种到越冬前本地积温为503.7 ℃，满足了小麦冬前壮苗对积温的需求。

小麦出苗到越冬前的土壤水分主要有2个来源：一是夏季降雨在土壤中保留的水分（即底墒）;二是麦播期降雨[1]。开封市7—8月是全年降水比较集中的阶段，30年的气象资料显示，7—8月的平均降水量300.3 mm左右，约占全年降水量的53%;本年度7—8月的降水量为296.2 mm，为麦田提供了比较好的底墒;本地小麦播种期间（10月）的降水量平均为32.2 mm，本年度10月降水量为85.2 mm，依据《河南小麦栽培学》[1]，本月降水量有利于本地小麦的播种。结合底墒，本时段降水适合本地小麦生长。

播种到越冬前气温和降水基本满足了小麦冬前壮苗的需求。

2.2    越冬期

本年度开封小麦越冬期以积温为参照物，时间为12月30日至翌年2月15日，约48 d。积温累计没有出现负数，最低气温-5.8 ℃，可以保证小麦安全越冬，因而越冬期间的气温适合小麦正常生长发育。越冬期内有5次小雪天气，合计降水量3.4 mm，其他降水量10.5 mm，降水量共计13.9 mm。依据刘伟昌等[12]研究的河南省冬小麦旬耗水量（表1），越冬期小麦需耗水约14.0 mm，满足了小麥生长发育的需求。越冬期气温和降水基本满足了小麦生长发育的需求。

2017年1月本地平均气温2.5 ℃，5年滑动平均气温1.7 ℃（图1），依据《河南小麦栽培学》[1]相关理论，适宜种植春性小麦品种。整理分析1957—2018年气象资料显示，本地1961—1987年历年1月5年滑动平均气温93%≤0 ℃，最低年份为-1.2 ℃，最高年份为0.1 ℃，27年里仅出现2次略高于0 ℃的年份。气象资料实况显示，27年中历年1月平均气温最低-3.3 ℃，最高1.3 ℃，这段时期本地以种植半冬性小麦品种为主。之后连续5年（1988—1992年）每年的5年滑动平均气温均>0 ℃，1988年是本地5年滑动平均气温变暖的转折年。

1988—2014年历年1月5年滑动平均气温89%在0～1 ℃之间，最低年份为-0.5 ℃，最高年份为0.8 ℃，27年里仅出现2次低于0 ℃的年份。气象资料实况显示，27年中历年1月平均气温最低-2.7 ℃，最高3.7 ℃。这段时期本地以种植弱冬性小麦品种为主。之后连续4年（2015—2018年）5年滑动平均气温均>1 ℃，2015年是本地5年滑动平均气温变暖的转折年。

气象资料显示，2个27年后5年滑动平均气温有明显的跳跃，并且持续，第1个27年每年1月5年滑动平均气温从≤0 ℃跳跃到0～1 ℃之间，第2个27年5年滑动平均气温从0～1 ℃之间跳跃到>1 ℃。2015—2018年历年1月5年滑动平均气温>1 ℃，连续出现4年，据河南省现有小麦品种对温度的生态反应和气候条件，1月平均气温>1 ℃线以南的区域适宜种植春性品种[1]。综上所述，从气温的角度，本地有以种植弱冬性小麦品种为主向种植春性小麦品种为主的变化趋势。

2.3    返青至抽穗期

返青至抽穗期时间为2月16日至4月25日（依据麦苗生长发育的情况，抽穗开始日期为4月22日），约70 d。2月11—15日本地连续5 d日平均气温>3 ℃，晴天中午前后达到10 ℃以上，小麦开始返青。之后20 d，平均气温8.8 ℃，除2月21日、22日有降雪天气外，没有出现日平均气温<5 ℃的现象，积温比历年平均偏高，促使小麦营养器官和生殖器官能得到较好的发育，为小麦起身提供了适宜的热量。3月24—28日连续5 d日平均气温>8 ℃，小麦开始拔节（根据麦苗生长发育的情况，拔节开始日期为4月2日），到4月17日，平均气温为13.8 ℃，没有出现日平均气温<9 ℃和最高气温 >30 ℃的天气现象，适宜小麦新生分蘖和根、茎、叶的生长。

4月25日前本地没有出现日最高气温>30 ℃的天气现象，适合小麦孕穗。小麦拔节后抵抗低温的能力明显下降，当日平均气温低于0 ℃或最低气温≤-3 ℃时，将遭受不同程度的冻害[1]。开封市本时段的气象资料显示，在此期间日平均气温都在0 ℃以上，最低气温没有0 ℃以下的记录，所以本时段气温有利于小麦生长发育。

小麦拔节开始后，为满足生长需求，须为其提供大量的水分。水的来源有3种：一是底墒的自有含水量。本时段本地的底墒比历年平均好，但是底墒的自有含水量不能满足小麦拔节生长的需求。二是大自然提供的降水量。本时段开封市的降水有“春雨贵如油和十年九旱”之说，本地春旱年份约占86%，即使降水偏多年份也不能满足小麦生长对水分的需求。本年度此阶段降水量虽然高于历年平均，但也远远不能满足小麦拔节和孕穗期间的需水量。三是人工灌溉。实时适量的灌溉是满足此阶段小麦生长的关键。返青到抽穗期本地降水量为60.8 mm，从小麦生长发育的角度来说，降水不能满足小麦生长发育的需水量，及时的人工灌溉是关键。

综上所述，返青到抽穗期的气温有利于小麦生长发育，降水不能满足小麦生长发育的需水量，实时的灌溉为小麦生长发育提供了条件。

2.4    抽穗至成熟期

抽穗至成熟期时间为4月26日至6月2日，约38 d。开花期以日平均气温16～21 ℃为宜，4月27日至5月9日本地平均气温为20.7 ℃，最高日平均气温为24.5 ℃，最低日平均气温为17.1 ℃，在16～21 ℃适宜温度范围内的有8 d，基本满足小麦开花期对气温的需求。

小麦灌浆期适宜气温为18～24 ℃，上限气温为26～28 ℃，下限气温为12～14 ℃[1]。5月10—31日平均气温为25.2 ℃，最高日平均气温为29.7 ℃，在18～24 ℃适宜气温的有5 d，上限气温12 d，28～30 ℃有4 d，没有出现日平均气温高于30 ℃的现象，也没有出现下限气温。由此表明，本时段上限气温天数是适合灌浆天数的2倍多，不利于灌浆的天数与适合灌浆天数接近，会对小麦的生育产生不利因素。虽然灌浆期出现了高于上限气温不利于小麦生长的现象，但是没有出现日最高气温和最低气温危害小麦生长的天气条件，也没有出现干热风天气的记录，有利条件大于不利因素，小麦能正常生长。

5月开封市降水量为47.1 mm，与近30年平均降水量（54.1 mm）相比，属偏少年份，降水主要出现在5月上旬后期和下旬，前期和5月中旬明显偏少。根据刘伟昌等[12]研究的冬小麦旬耗水量，本时段约耗水122 mm，降水不能满足小麦生长的需求。本地农业生产抵御旱情的手段比较健全，能及时灌溉，确保了农作物所需的水分。

综上所述，抽穗到成熟期的气温有利因素大于不利因素;降水不足，人工灌溉使小麦正常生长。

3    结论

（1）2017年开封市小麦各发育期内的平均气温、平均最高气温、平均最低气温均高于近30年平均值，除灌浆期气温出现不利于小麦生长的现象外，其他各时段的气温均有利于小麦生长发育，为小麦丰收奠定了坚实的基础。

（2）2017年开封市小麦生长发育期降水量与30年平均相比，整体呈下降的趋势，播种到越冬前和越冬期雨水充足，能满足播种到返青前小麦生长发育的用水需求;返青到成熟降水明显偏少，不能满足小麦生长的需求。由于科学种田预案比较完善，抗旱浇麦设施比较完备，抵御干旱的手段比较齐全及小麦优良品种的推广，使开封市小麦單产又创新高。

（3）随着气候变暖，多年来开封地区以种植半冬性和弱冬性小麦品种为主，目前有向种植春性小麦品种变化的趋势。以气温确定小麦生长发育各时期的日期，或以小麦自然生长发育的苗情确定小麦生长发育各时期的日期，两者都有误差。越冬期气温升高对农作物品种的需求，给农业和气象科研人员留有很大的研究空间，是我们今后工作和研究的目标之一。

4    参考文献

[1] 王绍中，田云峰，郭天财，等.河南小麦栽培学[M].北京：中国农业科学技术出版社，2010.

[2] 薄金涌，姚小英，姚晓红，等.气候变化对甘肃黄土高原苹果物候期及生长的影响[J].中国农业气象，2008，29（2）：181-186.

[3] 冯秀藻，陈炳炎.农业气象学原理[M].北京：气象出版社，1991：314.

[4] 成林，薛昌颖，李彤宵，等.河南省稻麦类作物对气候变化的响应[J].气象环境与科学，2010，33（3）：6-10.

[5] 冉献忠，闫世忠，王继民，等.豫东平原春季干旱对冬小麦产量结构的影响[J].河南气象，2000（4）：29-30.

[6] 陈怀亮，邓伟，张雪芬，等.河南小麦生产农业气象灾害风险分析[J].自然灾害学报，2006，15（1）：135-143.

[7] 方文松，刘荣华，马志红，等.河南冬小麦干旱评估指标初探[J].气象与环境科学，2008，31（3）：12-14.

[8] 朱业玉，罗楠，杜彩月，等.河南粮食单产的小波分析[J].中国农业气象，2008，29（2）：191-193.

[9] 张德汴.开封市小麦产量与气候变化响应分析[J].安徽农业科学，2012（17）：9389-9391.

[10] 杜大梁，臧广涛，高山.牡丹江市气象条件对农业生产的影响及防御措施[J].现代农业科技，2012（15）：226-227.

[11] 张翠英.气候变化对鲁西南冬小麦播种期的影响[J].气象科技，2008，36（5）：609-611.

[12] 刘伟昌，陈怀亮，余卫东，等.基于气候舒适度指数的冬小麦动态产量预报技术研究[J].气象与环境科学，2008，31（2）：21.