拜城县气候变化对冬小麦产量的影响

拜城县气候变化对冬小麦产量的影响

方敏

新疆阿克苏地区拜城县气象局　邮编： 842300

摘要：本文根据新疆阿克苏地区拜城县2000-2019年逐月的平均气温、降水量、日照时数与冬小麦产量、单产等观测资料，着重采用线性趋势分析法针对该县气候变化特征进行分析，并定量分析了各气候要素对冬小麦产量的影响，仅供参考。

关键词：气候变化；气温；降水量；日照时数；冬小麦；拜城县

引言

拜城县隶属于新疆阿克苏地区，其东部毗邻库车县，南部隔却勒塔格山与新和县为界，西部连接温宿县，北部与特克斯县、昭苏相互接壤。全县总面积为1.59万平方公里，境内地形复杂，四周被群山环抱，为带状盆地。地势呈北高南低、自西北向东南逐渐倾斜的趋势。拜城县位于温带大陆性干旱气候区，表现出夏季凉爽、冬季寒冷等特点，据统计，拜城县年平均气温为8.6℃，年平均降水量为138.1mm，年平均日照时数为2927.7h。境内光照充沛、土壤肥沃，比较适宜小麦、玉米等作物的种植与生长，不仅有利于发展现代化农业，还逐渐发展成为新疆重要的粮食生产基地之一。近些年来，全球大多数地区气候均呈变暖趋势，尤其是近20年来全球升温更加明显。多数研究表明气候变暖导致各地区降水减少，同时各气象要素的时空变化也更加显著，其中气温与降水的明显变化是导致冬小麦产量发生波动的重要原因。基于此，本文以拜城县为研究对象，首先简述了该县2000-2019年气温、降水等气象要素的变化特征，并重点探讨了气候变化对冬小麦产量的影响，以期能够为做好该县冬小麦的布局决策与生产管理等提供一定的参考依据。

1资料与方法

1.1数据来源

本文数据主要来源于拜城县气象局，主要包括该县2000-2019年冬小麦生育期（9月至翌年6月）的年平均气温、降水量、日照时数及冬小麦单产与产量资料。

1.2主要研究方法

本文主要采用线性趋势分析法针对拜城县气温、降水与日照时数的变化特征进行分析，这一方法可以使用以下公式来表示：

上述公式当中 为年份序列号， 表示第 年的气象要素观测数据，_{和均为常数，而且} 的符号能够准确地表示气象要素的变化趋势，当 时表明随着时间 的递增 也呈现出一定的上升趋势；相反，当 时代表随着时间 的增加 呈一定的下降趋势；当 时则代表随着时间 的增加_{并未发生任何变化。} 被称为气候倾向率，其单位为℃/10a、mm/10a或h/10a。

2结果与分析

2.1拜城县气候变化分析

根据拜城县气候条件与冬小麦的生育规律将冬小麦的生育期划分为9月-次年6月份，并绘制2000-2019年冬小麦生长发育期的年平均气温、降水量与日照时数变化趋势图。

2.1.1气温变化特征分析

图1 2000-2019年拜城县冬小麦生育期内平均气温变化趋势图

由上图1可见，近20年来拜城县冬小麦生育期内的平均气温为6.0℃，但是年际之间的差异比较大。冬小麦生育期内平均气温的最高值出现在2016年，为7.1℃；谷值出现在2012年，为4.7℃。在全球气温变暖的大背景下，近20年拜城县冬小麦生育期内的平均气温呈现出一定的升温趋势，其升温速率为0.316℃/10a。

表1 2000-2019年拜城县冬小麦生育期的月平均气温及变化速率

由上表1可见，冬小麦生育期内各月份平均气温的变化趋势也各不相同。除5月、6月、9月、10月与11月份的平均气温略有下降外，其他各月份平均气温均呈不同程度的升温趋势，其中冬季（12-次年2月）的升温趋势最为显著，而9月份平均气温的升温幅度最小。

2.1.2降水量变化特征分析

图2 2000-2019年拜城县冬小麦生育期内降水量变化趋势图

由上图2可见，近20年来拜城县冬小麦生育期内的平均降水量为91.2mm，且年际之间也存在着较大差异。冬小麦生育期内降水量的最高值出现在2003年，为176.5mm；谷值出现在2015年，为50mm。整体而言，近20年拜城县冬小麦生育期内的降水量以-1.207mm/10a的速率呈现出一定的减少趋势。

表2 2000-2019年拜城县冬小麦生育期月平均降水量及变化速率

由上表2可见，冬小麦生育期内各月份降水量的变化趋势也各不相同。除6月、9月与10月的降水量呈上升趋势外，其他各月份降水量均呈不同程度的减少趋势，其中10月份降水量的增加趋势最为显著，而2月份降水量的变化幅度最小。

2.1.3日照时数变化特征分析

图3 2000-2019年拜城县冬小麦生育期内日照时数变化趋势图

由上图3可见，近20年来拜城县冬小麦生育期内的平均日照时数为2331.0h，而且年际之间的差异也较为显著。冬小麦生育期内日照时数的最高值出现在2000年，为2578.1h；谷值出现在2002年，为1918.7h。两者之间相差659.4h。整体而言，近20年拜城县冬小麦生育期内的日照时数以8.481h/10a的速率呈现出略微的上升趋势。

表3 2000-2019年拜城县冬小麦生育期月平均日照时数及变化速率

结合表3可见，拜城县冬小麦生育期内各月份平均日照时数的差异相对较小，以5-6月份日照最为充沛，相对比而言，12月份日照时数较少。除10-11月与1-2月平均日照时数呈减少趋势外，其他月份均有所增加。

2.2气候变化对冬小麦产量的影响

图4 2000-2018年拜城县冬小麦产量及其单产变化图

对2000-2018年拜城县冬小麦产量及其单产进行统计得出，平均产量为6093.5，平均单产为406.2。结合图4可见，随着年份的递增，拜城县冬小麦产量及其单产均有所增加，且两者的变化趋势保持一致。

作物产量可分为趋势产量Yt、气象产量Yw和随机产量

,表述如下：

式中Y为预报产量,Yt为趋势产量,它表示了所有非自然因素及除气象因子外的其它自

然因素对产量的贡献,常以时间函数来表示.即随着时间的推移,生产水平将不断提高,

其对产量的贡献也不断增大.Yw为气象产量,即气象因子对产量的贡献,△y为随机误

差。因为影响全县增减产的偶然因素并不经常发生，采用全县平均产量可滤去个别地块偶然因素对产量的影响，因此在实际产量的分解运算中随机产量 可忽略不计。这样预报产量就可表示为：

下表为2000年~2018年拜城县冬小麦平均单产，单位：千克/公顷

通过回归分析可得出拜城县冬小麦的趋势产量计算公式：Yt = 120.23x + 4891.2，其中，Yt为趋势产量，x为年序数，详见下图：

气象产量=实际产量-趋势产量，即 ,可得：

表2

气象产量与气象因子关系密切，选取1999年9月~2018年6月冬小麦生长期间主要气象因子（气温、降水、日照、相对湿度等）的候、旬、月值，通过逐步回归分析，筛选出15个与气象产量关系密切的气象因子

Yw=650.471703-86.77850460*x5+2.1278877670*x17-6.214079302*x19+3.774179733*x23+12.901428581*x50-1.5567281857*x59+0.7607881499*x68-3.739754760*x71-10.518705527*x77-2.2049207331*x121-0.11092583356*x125-4.024002556*x172-28.287362122*x176+26.651312774*x198+86.76829219*x199 （2）

其中，气象产量与5月平均气温x5、11月降水合计x19、5月第5候平均气温x59、9月第5候平均气温x71、10月第5候平均气温x77、9月第1候降水合计x121、9月第5候降水合计x125、5月第4候降水合计x172、6月第2候降水合计x176负相关；而与9月降水合计x17、3月日照合计x23、4月第2候平均气温x50、9月第2候平均气温x68、2月下旬降水合计x198、3月上旬降水合计x199正相关

由Yt = 120.23x + 4891.2

可预测2019年冬小麦趋势产量 为7295.76千克/公顷，单产486.38千克

由（2）式可预测气象产量 为77.1736503

预测2019年拜城县小麦产量为7372.93千克/公顷，单产491.53千克

2.2.1温度对冬小麦产量的影响

温度能够对冬小麦后期的生长发育状况产生严重影响。一旦温度超出冬小麦生育期所需的最高温度范围 ，将会导致生育期有所提前，若温度较低则导致冬小麦生育期有所推迟。另外，温度还会对冬小麦光合及呼吸作用产生一定程度的影响。10-11月份冬小麦位于幼苗期，平均气温与冬小麦的产量呈负相关关系；一旦温度过高将会导致冬小麦在苗期疯长，切苗质细弱，对其后期的分蘖与灌浆极为不利。12月至次年3月份冬小麦位于越冬与返青时期，这一阶段平均气温与冬小麦产量呈正相关关系，温度偏高有利于积累养分，并锻炼冬小麦的抗寒能力；到抽穗与成熟时期平均气温与冬小麦的产量又呈现出负相关关系，这一阶段温度偏高将会冬小麦的穗分化期有所缩短，导致小花结实率有所减少，最终导致冬小麦的产量明显下降。

2.2.2降水量对冬小麦产量的影响

降水量也是影响冬小麦产量的一项重要气象因子。10月份正值冬小麦播种关键期，这一时期降水量与冬小麦产量呈正相关关系，这一时期降水充沛，为冬小麦苗全苗壮创造了有利条件；3月份冬小麦位于返青与拔节期，降水量与冬小麦产量呈负相关关系，降水量减少不利于冬小麦的生长发育，同时也使小花结实率有所下降；5月份降水量与产量表现为负相关，6月份降水量与产量呈正相关，这一阶段冬小麦位于灌浆与成熟时期，充足的降水会对冬小麦的光合作用产生一定程度的影响，不利于结实颗粒与千粒重的提高，最终导致冬小麦的产量有所下降。

2.2.3日照对冬小麦产量的影响

相对比而言，日照时数对冬小麦产量的影响相对较小。10-11月随着月日照时数的减少，冬小麦产量有所增加。由此可见冬小麦出苗与越冬时期日照与冬小麦产量呈负相关关系；5-6月份冬小麦位于灌浆与成熟时期，这一阶段随着日照时数的增加冬小麦产量也有所增加，因此这一阶段日照与冬小麦产量呈正相关关系。光照充沛有利于灌浆期干物质的积累，并提升其冬前抗寒能力，最终导致冬小麦的产量增加。

参考文献：

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作者简介:方敏（1973-），男，汉族，江西省淳安县人，大学本科学历，工程师，从事农业气象工作。