孟自力，陳 昆，閆向泉，朱 倩，倪雪峰，朱 偉

(河南省商丘市農(nóng)林科學(xué)院，河南商丘 476000)

隨著工業(yè)化時(shí)代的到來，人類活動(dòng)對(duì)全球氣候產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，全球氣候變暖已經(jīng)成為全人類所面對(duì)的共同問題。根據(jù)IPCC 第4次評(píng)估報(bào)告，75項(xiàng)研究中超過29 000個(gè)觀測(cè)資料序列顯示，全球平均氣溫和海洋溫度升高、大范圍積雪和冰融化、全球平均海面逐漸上升，可見氣候系統(tǒng)變暖是明顯的。生態(tài)系統(tǒng)之間息息相關(guān)，牽一發(fā)動(dòng)全身的生態(tài)系統(tǒng)在全球氣候變暖的影響下，或多或少的都有一定的變化，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)隨著氣候的變化會(huì)產(chǎn)生較為明顯的改變，是所有生態(tài)系統(tǒng)中隨著全球氣候變暖影響較為巨大的系統(tǒng)之一[1]。據(jù)科學(xué)家預(yù)測(cè)，全球氣候變暖對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的影響，如果不進(jìn)行有效的控制，那么在21世紀(jì)的后期，我國(guó)的糧食產(chǎn)量將會(huì)下降37百分點(diǎn)，我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，糧食產(chǎn)量十分重要，所以重視氣候?qū)Z食產(chǎn)量的影響十分重要。

目前，我國(guó)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)較為脆弱，多數(shù)地方還是靠天吃飯，糧食安全面臨諸多威脅，如水資源不足、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變劣、自然災(zāi)害頻發(fā)等。而氣候要素平均值的變化與氣候極端事件的發(fā)生存在較大的相關(guān)性。大量研究表明，即使溫度、降水等平均值發(fā)生微小的變化，也能在一定的基礎(chǔ)上對(duì)環(huán)境氣候產(chǎn)生重大影響，從而影響糧食的產(chǎn)量。因此，把應(yīng)用氣象與保障糧食安全緊密結(jié)合起來，深入地研究氣候變化規(guī)律及其對(duì)生產(chǎn)的影響，及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，克服生態(tài)環(huán)境惡化、氣候變化異常等不利因素，保障國(guó)家糧食安全則成為我國(guó)糧食生產(chǎn)研究的重大課題之一。

小麥?zhǔn)俏覈?guó)第二大糧食作物，小麥的產(chǎn)量在我國(guó)農(nóng)業(yè)糧食產(chǎn)量中占20%～50%，是我國(guó)重要的農(nóng)作物，其耕種面積占我國(guó)總體農(nóng)耕面積的20%～30%，平均產(chǎn)量已由20世紀(jì)50年代的750 kg/hm2左右，逐漸提高到2007年1月1日國(guó)家發(fā)改委發(fā)布的主產(chǎn)區(qū)小麥平均產(chǎn)量5 575.5 kg/hm2。產(chǎn)量水平的歷史性提高，除了日益發(fā)展的化肥、農(nóng)藥、調(diào)節(jié)劑和小麥品種的更新?lián)Q代外，還與更加科學(xué)的栽培技術(shù)及防災(zāi)措施應(yīng)用于小麥的有效生產(chǎn)有關(guān)。所以，在全球氣候變暖的環(huán)境氣候下，如何對(duì)我國(guó)的小麥播種氣候進(jìn)行一定的科學(xué)預(yù)測(cè)，針對(duì)氣候?qū)π←湹纳a(chǎn)相關(guān)作業(yè)工作進(jìn)行改變，對(duì)于我國(guó)糧食生產(chǎn)具有至關(guān)重要的作用。

1 主要?dú)庀笠蜃拥淖兓?guī)律

在所有的氣候條件中，光照、降水量、氣溫是影響糧食生產(chǎn)最為重要的因子，對(duì)這3個(gè)因子進(jìn)行科學(xué)的預(yù)測(cè)，掌握三者之間的相互影響與相互作用，把握這3個(gè)因子之間的相互作用，能夠更好地了解氣候?qū)r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。

1.1溫度在我國(guó)小麥生產(chǎn)中，冬小麥占據(jù)重要地位，在近50年的冬小麥生產(chǎn)過程中，內(nèi)部積溫逐年上升，商丘市在冬小麥的生育期間也不例外，年平均最低氣溫也呈上升趨勢(shì)。溫度升高對(duì)小麥的播種、中期生長(zhǎng)及后期生長(zhǎng)帶來一系列影響。

1.2降水近56年來，河北省春季降水無明顯線性增減傾向，山東省年、季平均降水量呈減少趨勢(shì)。黃淮麥區(qū)的降水總體變化趨勢(shì)不顯著，但是不同區(qū)域與不同時(shí)段降水分布不均，仍然是影響小麥生產(chǎn)的一大問題[2-3]。商丘、駐馬店、周口不同時(shí)段的降水偏少或者偏多均對(duì)小麥有一定的不利影響，使得干旱、漬害、連陰雨、雷雨、大風(fēng)災(zāi)害頻發(fā)[4]，所以各地專家指導(dǎo)小麥生產(chǎn)要根據(jù)不同地區(qū)不同年份來具體安排小麥的播種、灌溉和收獲。

1.3光照在冬小麥的生育期間，河南省冬小麥光照數(shù)呈現(xiàn)逐年較少的趨勢(shì)，雖然目前年光照數(shù)還能夠滿足冬小麥的生長(zhǎng)發(fā)育，但對(duì)光照的研究仍十分重要。在河南省駐馬店市的冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育期間，3月下旬的日照時(shí)數(shù)與往年相比，沒有出現(xiàn)較大的變化，但是3月后的日照時(shí)數(shù)明顯上升，與冬小麥中后期光照需求逐漸增加相吻合，基本能滿足冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育需要；周口臨界日照時(shí)數(shù)為13.0～13.5 h，適宜栽培品種為半冬性和弱春性品種，搭配少量冬性品種，由此看來，國(guó)內(nèi)其他小麥種植區(qū)域可根據(jù)當(dāng)?shù)厝照涨闆r種植適宜品種。

2 氣候因子變化對(duì)小麥生長(zhǎng)發(fā)育的影響

由于小麥生產(chǎn)是在開放的生態(tài)環(huán)境中進(jìn)行，研究生態(tài)環(huán)境對(duì)小麥生長(zhǎng)的影響一直是農(nóng)業(yè)應(yīng)用氣象、小麥栽培和生產(chǎn)上的研究熱點(diǎn)。現(xiàn)代對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)氣候的研究由農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量形成及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)等生物過程或要素與各個(gè)氣象要素關(guān)系的分析，向氣候變化對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的影響以及農(nóng)作物生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)模擬和產(chǎn)量預(yù)測(cè)等方面轉(zhuǎn)移。有學(xué)者指出CO2濃度升高和氣候變暖有利于冬小麥種植區(qū)向春麥區(qū)擴(kuò)展，主要表現(xiàn)在遼寧、河北、陜西、內(nèi)蒙古等種植邊界的顯著北移和青海、甘肅種植邊界的顯著西擴(kuò)，氣候變化還表現(xiàn)為太陽輻射的下降，病蟲草害加?。谎芯窟€指出高溫與低溫以及降水時(shí)空分布不均導(dǎo)致的干旱和漬水等極端氣象災(zāi)害事件，隨著全球氣候變化發(fā)生頻率顯著增加，這樣的氣候變化已經(jīng)對(duì)小麥的生長(zhǎng)造成嚴(yán)重的影響，如在小麥結(jié)穗期的氣候變化使小麥穗粒干癟，嚴(yán)重影響小麥的產(chǎn)量。

2.1對(duì)小麥物候期的影響

2.1.1播期推遲。隨著冬積溫的不斷上升，商丘市的小麥播種時(shí)期已經(jīng)明顯延遲，在半冬季型小麥的種植中，商丘市的小麥種植春性品種占70%，冬季氣溫的不斷升高對(duì)小麥的播種時(shí)期已經(jīng)產(chǎn)生影響。

2.1.2返青、起身、拔節(jié)、開花、成熟提前。1979年以來淮北平原冬小麥物候期的變化規(guī)律：返青、起身、拔節(jié)、開花、成熟，在這5個(gè)生長(zhǎng)周期過程中，返青、開花、成熟期與以前相比明顯提前，在淮北平原小麥的生長(zhǎng)期間，溫度對(duì)小麥的影響最大。河南省播種—越冬天數(shù)平均每10年增加1.7 d，開花—成熟期冬小麥生長(zhǎng)時(shí)期也提前[5]。

打開終端，進(jìn)入項(xiàng)目工程文件，輸入Ionic封裝的Cordova打包命令先添加Android平臺(tái)，命令為“ionic cordova platform add android”，再輸入創(chuàng)建命令“ionic cordova build android—prod”即可生成可以運(yùn)行在Android平臺(tái)上的工程項(xiàng)目，Android工程項(xiàng)目在該項(xiàng)目工程目錄下的“platforms”文件夾下的“Android”文件夾內(nèi)，再用Android Studio工具運(yùn)行工程即可完成Android平臺(tái)的打包流程。

2.1.3越冬期、灌漿期和全生育期縮短。河南省冬小麥全生育期呈縮短趨勢(shì)[6]。隨著氣候不斷變化，冬小麥的生長(zhǎng)發(fā)育周期明顯縮短，20世紀(jì)80年代冬小麥平均返青時(shí)間出現(xiàn)在2月22日，80年代之后，小麥的返青時(shí)間向前推移10 d左右，返青時(shí)間的提前表明冬小麥越冬時(shí)間縮短，灌漿周期縮短。

有報(bào)道指出，氣候變化已引起黃淮麥區(qū)西部冬小麥越冬期縮短3～14 d，播種期呈逐漸推后、拔節(jié)期和抽穗期呈提前趨勢(shì)，長(zhǎng)江中游麥區(qū)生育期縮短。

2.2對(duì)小麥產(chǎn)量的影響隨著全球變暖的大環(huán)境日益惡化，越來越多的科學(xué)家開始關(guān)注氣候變化給農(nóng)業(yè)帶來的影響。早期，國(guó)外主要采用相關(guān)統(tǒng)計(jì)的方法即“黑箱”法來研究氣候變化對(duì)小麥產(chǎn)量的影響，但是這種方法不能明確氣候變化與糧食生產(chǎn)的關(guān)系。此后，科學(xué)家們利用先進(jìn)的模型技術(shù)，GCMs對(duì)作物的生長(zhǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的模擬演變，從而在動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)之上分析氣候變化對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)生的影響。國(guó)內(nèi)科學(xué)家在氣候變化對(duì)糧食的影響評(píng)價(jià)上也做了大量工作，主要是采用回歸模型和GCMs 與作物模型耦合的方法[7-10]。

在黃淮海地區(qū)，針對(duì)黃淮海地區(qū)將近10個(gè)站點(diǎn)的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行CERES-Wheat動(dòng)態(tài)機(jī)理作物模型分析，然后將CERES-Wheat模型與2個(gè)全球氣候模式(GISS和Hadley)結(jié)合，同時(shí)考慮CO2對(duì)小麥的直接施肥作用，模擬黃淮海農(nóng)業(yè)區(qū)10個(gè)站點(diǎn)在IPCC SRES A2和B2 2個(gè)氣候情景下雨養(yǎng)和灌溉小麥產(chǎn)量和水分利用的變化趨勢(shì)。結(jié)果表明，除CO2直接肥效的影響外，在黃淮地區(qū)雨養(yǎng)小麥的生產(chǎn)中，東部地區(qū)的小麥生產(chǎn)總量變化較少，但是東部地區(qū)小麥的生產(chǎn)數(shù)量驟降，說明小麥的產(chǎn)量受灌溉水量的重要影響。在同等灌溉水量的影響下，小麥的產(chǎn)量基本不變，但是在水資源短缺的情況下，對(duì)小麥的產(chǎn)量會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響，所以考慮如何利用水資源，將有限的水資源合理有效地應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，是黃淮地區(qū)必須考慮的問題。在考慮CO2直接肥效的情況下，雨養(yǎng)和灌溉小麥產(chǎn)量全面增產(chǎn)，雨養(yǎng)小麥的增產(chǎn)幅度明顯偏高，灌溉小麥增產(chǎn)10%～30%，但CO2的肥效能否充分發(fā)揮還需要進(jìn)一步研究證明[11]。另外，周林等[12]利用改進(jìn)的荷蘭Wageningen農(nóng)業(yè)大學(xué)的產(chǎn)量生態(tài)學(xué)模式SUCROS，將氣候變暖情況下的降水量與溫度變化對(duì)小麥生產(chǎn)產(chǎn)生的影響進(jìn)一步分析，結(jié)果顯示，在黃淮海地區(qū)，北部地區(qū)的小麥?zhǔn)芄喔人吹挠绊戄^大，在生長(zhǎng)期間的降水量遠(yuǎn)不能滿足小麥需要的灌溉量，所以在沒有灌溉條件時(shí)小麥生長(zhǎng)十分困難；在黃淮海的南部地區(qū)降水量充足，能夠滿足小麥的生長(zhǎng)需求，但是氣溫升高過快，過快升高的氣溫經(jīng)常會(huì)造成小麥葉面積指數(shù)升高，CO2的同化能力大大增強(qiáng)，雖然前期的降水量能夠滿足生長(zhǎng)需要，但是過快升高的氣溫會(huì)迅速蒸發(fā)土壤中的水分，造成小麥生長(zhǎng)后期水分不足，生產(chǎn)數(shù)量較少，當(dāng)氣候變暖伴隨降水量增大時(shí)，這一現(xiàn)象有所緩解。若氣候變暖伴隨降水減少，則產(chǎn)量下降加劇。模擬顯示，該區(qū)的農(nóng)田林網(wǎng)可有效地改善農(nóng)田小氣候，提高小麥的水分利用率和干物質(zhì)生長(zhǎng)量。在氣候變暖的嚴(yán)峻形勢(shì)下，組建農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)作為一種可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)策略加以推廣應(yīng)用。河南省位于亞熱帶氣候與溫帶氣候的交界處，氣候變化對(duì)小麥生長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生重要的影響，南北差異性較大是河南省小麥生長(zhǎng)期間的特點(diǎn)[12]。

諸多研究者探討小麥生長(zhǎng)期間氣候?qū)π←溕a(chǎn)的影響。千懷遂等[13]利用正交多項(xiàng)式對(duì)小麥產(chǎn)量進(jìn)行分析，利用積分回歸的方式對(duì)小麥隨著氣候變化的規(guī)律進(jìn)行分析，在兩者相互結(jié)合的基礎(chǔ)上，又對(duì)亞熱帶與溫帶之間的相互關(guān)系進(jìn)行研究。焦仁慶等[14]將開封作為研究基點(diǎn)，分析氣候變化對(duì)冬小麥生產(chǎn)的影響：一是冬小麥會(huì)隨著溫度的變化不斷變化，在冬小麥的生長(zhǎng)發(fā)育過程中，冬小麥發(fā)芽的適宜溫度為11～22 ℃，但是為了防止小麥過早地拔節(jié)生長(zhǎng)，一般都會(huì)在20 ℃播種，小麥在吹穗時(shí)期，暴熱的天氣十分不利，適宜的日較差有利于小麥生長(zhǎng)。二是小麥對(duì)水分有較高的要求。小麥需要530 mm以上的降水量才能夠自然成熟，在小麥的整個(gè)生長(zhǎng)過程中，不同時(shí)期所需要的水分各不相同，在小麥拔節(jié)過程中，需要140 mm的降水量，土壤水分需要保持在此水分的70%～80%的水量，在此期間，如果遇到干旱，則會(huì)造成小麥結(jié)穗較少，但是過多的降水則會(huì)造成小麥莖稈細(xì)小，較易倒伏，直接影響小麥的產(chǎn)量。三是小麥對(duì)光照的要求更為嚴(yán)格。農(nóng)作物在生長(zhǎng)過程中，都需要大量光照，小麥同樣如此，在小麥的生長(zhǎng)發(fā)育中需要光照的參與才能最后結(jié)果，充足的光照配合適量的灌溉，能夠使小麥快速生長(zhǎng)，使小麥結(jié)出飽和的穗粒[14]。

2.3對(duì)小麥品質(zhì)的影響

2.3.1溫度。氣溫對(duì)小麥的影響可以從氣候溫度與土壤溫度來分析，氣候溫度對(duì)小麥的生長(zhǎng)影響比較大，不僅影響小麥的光合作用，更在產(chǎn)物轉(zhuǎn)化等方面對(duì)小麥的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生影響。

2.3.1.1對(duì)小麥籽粒重的影響。溫度會(huì)對(duì)小麥的粒重產(chǎn)生影響，日最高溫度、日均溫對(duì)小麥的生長(zhǎng)發(fā)育影響最大，日均溫與最高溫度在小麥的生長(zhǎng)過程中的影響呈現(xiàn)非線性關(guān)系，在21℃/13℃(白/夜)～23℃/14℃(白/夜)時(shí)小麥的灌漿速度最快。

2.3.1.2對(duì)小麥籽粒蛋白質(zhì)含量的影響。在許多的科學(xué)研究中都證明溫度對(duì)小麥籽粒蛋白質(zhì)的影響，在小麥生長(zhǎng)過程中，小麥的生長(zhǎng)發(fā)育隨著溫度的上升而增快[15-16]。同樣，蛋白質(zhì)的含量也隨著溫度的上升不斷增加，小麥在開花過程中，日均溫在15～32 ℃，會(huì)加快小麥籽粒蛋白質(zhì)的增加，溫度在這一區(qū)間上升過程中，籽粒蛋白質(zhì)也在不斷增長(zhǎng)，但是溫度一旦超過32 ℃，籽粒蛋白質(zhì)的含量增長(zhǎng)就會(huì)呈下降趨勢(shì)，籽粒灌漿盛期受溫度影響最大，籽粒蛋白質(zhì)的含量隨著氣溫年較差、日平均氣溫的變化不斷變化。

2.3.1.3對(duì)加工品質(zhì)的影響。溫度會(huì)對(duì)小麥加工品質(zhì)產(chǎn)生影響，在生長(zhǎng)過程中，灌漿期溫度升高，加工指標(biāo)的各項(xiàng)品質(zhì)也會(huì)不斷攀升，灌漿期間的籽粒蛋白質(zhì)會(huì)隨高溫的不斷變化呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，面團(tuán)延展性會(huì)與溫度呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，面團(tuán)強(qiáng)度與面包的體積與溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

2.3.2水分。降水量會(huì)影響小麥的生長(zhǎng)，同時(shí)也是小麥品質(zhì)的重要影響因素，過多的水分會(huì)使小麥根系呼吸能力下降，新陳代謝能力下降，生長(zhǎng)減緩，品質(zhì)下降；過少的水分又會(huì)使小麥根系弱小，水分不足，脫水的細(xì)胞會(huì)嚴(yán)重阻礙小麥的生長(zhǎng)發(fā)育，所以優(yōu)質(zhì)的小麥形成與降水量、水分有著重要的關(guān)系，大量的研究表明，降水量越多小麥的品質(zhì)越差。

2.3.3光照。光照對(duì)小麥的影響隨小麥生長(zhǎng)周期的變化，產(chǎn)生不同的要求，在小麥的出苗至抽穗期，小麥對(duì)光照的要求高，充足的光照會(huì)使小麥籽粒蛋白質(zhì)含量增加，吸收較多的氮素，促進(jìn)小麥的生長(zhǎng)發(fā)育，不足的光照直接影響小麥的生長(zhǎng)發(fā)育周期，對(duì)小麥的籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。有研究顯示，籽粒蛋白質(zhì)的含量隨日照時(shí)數(shù)的增加而減少，在小麥的開花成熟階段，日照時(shí)數(shù)較少會(huì)不斷積累小麥的碳水化合物，增加小麥的光合作用與呼吸作用，使小麥的蛋白質(zhì)含量不斷積累增加。溫度、光照、水分對(duì)小麥都有十分重要的作用，在小麥的生長(zhǎng)過程中，三者共同作用才會(huì)形成優(yōu)質(zhì)小麥，這3因素是如何相互作用，則需要依據(jù)當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)氣候條件等進(jìn)行具體適宜的實(shí)際性研究。

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