趙剛 樊廷錄 黨翼 李尚中 張建軍 李興茂 王磊 王淑英 程萬莉 倪勝利

摘要：隴東地區(qū)地處西北黃土高原腹地，為典型雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，冬小麥生產(chǎn)在糧食生產(chǎn)中占有重要位置。該地區(qū)降水集中在7 — 9月，季節(jié)性干旱頻發(fā)，冬小麥最大需水期降水滿足率僅為29.31%;生育期間整體氣溫變暖，但12月至次年2月和4月氣溫變化劇烈，在冬小麥生育期提前的情況下易形成凍害。在分析隴東地區(qū)寒旱特征及冬小麥?zhǔn)転?zāi)成因的基礎(chǔ)上，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蚝徒邓卣?，提出生物主?dòng)御旱御寒與覆蓋保墑增溫抗旱抗寒技術(shù)模式，即選育出抗旱耐寒冬小麥新品種，配套抗旱耐寒栽培技術(shù)，以保證區(qū)域冬小麥生產(chǎn)安全。

關(guān)鍵詞：寒旱農(nóng)業(yè)特征;隴東地區(qū);冬小麥;抗寒旱栽培

中圖分類號(hào)：S512.1? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1001-1463（2020）05-0056-06

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2020.05.015

Characteristics of Cold and Dry Agriculture and Cultivation Measures Cold and Dry Resistance in Winter Wheat of East Gansu

ZHAO Gang 1， FAN Tinglu 2， DANG Yi 1， LI Shangzhong 1， ZHANG Jianjun 1， LI Xingmao 1， WANG Lei 1， WANG Shuying 1， CHENG Wanli 1， NI Shengli 1

（1. Institute of Dryland， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China; 2. Science and Technology Management Department，Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract：East Gansu province is located in the northwest loess plateau hinterland， for typical rainfed agricultural region， winter wheat production occupies an important position in grain production in this area. Precipitation in East Gansu province is concentrated in Jul-Sept， and seasonal drought occurs frequently. The precipitation satisfaction rate of winter wheat during the maximum water demand period was only 29.31%. The overall temperature was warm of winter wheat growth， but the temperature changed dramatically from Dec. to Feb. and Apr. of the following year， under the condition that the growth period of winter wheat is advanced， frost damage is formed. On the basis of analyzing the characteristics of cold and drought and the causes of winter wheat disaster in East Gansu province， according to the local climate and precipitation characteristics， puts forward the technical model of biological active drought-resistant and cold-resistant technology， that is， breeding new drought-resistant and cold-resistant winter wheat varieties and supporting drought-resistant and cold-resistant cultivation technology， so as to ensure the safety of regional winter wheat production.

Key words：Characteristics of cold and dry agriculture;East Gansu;Winter wheat;Cultivation cold and dry resistance

甘肅東部地區(qū)地處黃土高原西北半濕潤(rùn)至半干旱地區(qū)，該區(qū)海拔高，降水時(shí)空分布不均、晝夜溫差大，為典型的西北寒旱地區(qū)，生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)氣象變化的依賴性強(qiáng)，全球氣候變暖使得黃土高原溫度升高，氣候趨于暖干化[1 ]。氣溫升高使冬小麥生育期縮短，越冬期推遲并縮短[2 ]，各生育期提前[3 ]，入冬前氣溫驟降凍害與春季倒春寒霜凍害風(fēng)險(xiǎn)增加，尤其是春季拔節(jié)以后生長(zhǎng)加快，如遇到低溫很容易受到凍害[4 ]。冬小麥生育期需水與降水時(shí)空錯(cuò)位，生育期降水180～330 mm，干旱發(fā)生頻率高，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)冬小麥產(chǎn)量影響非常大[5 ]。因此，干旱、寒冷是威脅冬小麥生產(chǎn)主要限制因子，也是導(dǎo)致冬小麥產(chǎn)量低而不穩(wěn)的主要因素，如何提高冬小麥抗旱防寒栽培技術(shù)，對(duì)保證作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和維護(hù)地區(qū)糧食安全具有重要意義。冬小麥作為甘肅東部地區(qū)最重要的糧食作物，其產(chǎn)量取決于土壤水分與氣溫變化，為了保證當(dāng)?shù)囟←湲a(chǎn)量的提升，采用生物抗旱防寒和栽培措施等手段，提高冬小麥的抗旱防寒能力，才能保障隴東寒旱農(nóng)業(yè)區(qū)域冬小麥生產(chǎn)安全。

1? ?隴東地區(qū)寒旱農(nóng)業(yè)區(qū)域特征

1.1? ?干旱災(zāi)害成因及主要特征

隴東地區(qū)溝壑縱橫，90%以上耕地為山地，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施等條件差，人口密度大，生態(tài)環(huán)境脆弱，抵抗自然災(zāi)害能力差。冬小麥生育期需水完全依靠降水，為典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。降水60%以上集中在7、8、9月，60%以徑流形式損失，春季干旱和伏旱頻發(fā)。隴東地區(qū)春旱發(fā)生頻率為40%左右，并呈增加趨勢(shì)，旱災(zāi)發(fā)生面積逐漸增大，春旱對(duì)冬小麥影響范圍、程度顯現(xiàn)出擴(kuò)大和加重趨勢(shì)[6 ]。隴東地區(qū)冬小麥生育期需水期與降水完全錯(cuò)位，糧食作物種植風(fēng)險(xiǎn)高于甘肅其他地區(qū)，其中冬小麥種植風(fēng)險(xiǎn)大于玉米[7 ]。隴東地區(qū)為北方小麥種植區(qū)干旱強(qiáng)度高值分布區(qū)[8 ]， 2016年隴東地區(qū)受災(zāi)面積為23.38萬hm2，占全省受災(zāi)面積的27.75%，其中旱災(zāi)受災(zāi)面積為18.39萬hm2，占隴東地區(qū)受災(zāi)面積的78.67%。水分是限制隴東地區(qū)小麥生產(chǎn)的主要因素，素有“十年九旱”之說，嚴(yán)重干旱導(dǎo)致冬小麥減產(chǎn)50%以上[9 - 10 ]，干旱災(zāi)害嚴(yán)重威脅著隴東地區(qū)的冬小麥生產(chǎn)。

隴東地區(qū)冬小麥生育期為9月中下旬至次年6月下旬。以鎮(zhèn)原縣為例，近68年全生育期平均降水268 mm，占全年降水的51.09%，而6月中下旬成熟期占全生育期的16.12%，冬小麥關(guān)鍵期拔節(jié)孕穗期（4月份）占全生育期的11.63%，生育期最大需水期灌漿期（5月初至6月初）占全生育期的21.49%，實(shí)際滿足率為29.31%（圖1），關(guān)鍵時(shí)期的干旱嚴(yán)重影響冬小麥產(chǎn)量提升。

1.2? ?低溫凍害成因及主要特征

隨著人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境的不斷影響，溫室氣體持續(xù)升高，全球氣候變暖，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[11 - 14 ]。凍害發(fā)生于冬季或者早春、深秋時(shí)期。一是初冬氣溫驟降型和冬季長(zhǎng)寒性及凍融型，氣溫變暖后冬小麥凍害發(fā)生的頻率、程度和范圍有所減小，但是由于氣候的不穩(wěn)定性，冬小麥中度到重度凍害較為嚴(yán) 重[15 ]。二是早春和深秋時(shí)期低溫凍害即霜凍，霜凍隨著全球氣溫變暖而呈增加趨? ? ?勢(shì)[16 ]，造成早春低溫凍害主要原因是氣溫緩慢上升過程中出現(xiàn)短時(shí)間低溫。隴東地區(qū)年平均氣溫逐漸上升，平均上升速度為0.052 8 ℃/a，不同季節(jié)氣溫變化特點(diǎn)不同，冬季氣溫持續(xù)上升，上升幅度為0.6～0.9 ℃，而春季各階段升溫幅度達(dá)到了0.9～1.0 ℃[17 ]。冬小麥生育期與日照時(shí)數(shù)均為負(fù)相關(guān)，即冬季日照時(shí)數(shù)偏少，則冷空氣活動(dòng)頻繁，氣溫過低會(huì)破壞冬小麥的休眠，是小麥根系受凍，起身后葉和莖等器官發(fā)育常年緩慢[18 ]。由于氣溫變化，冬小麥在越冬前生育期推遲，而在越冬后返青期提前，冬前生長(zhǎng)旺盛，冬后提前返青，容易造成越冬傷害以及早春凍害。隨著霜凍害程度加深，小麥產(chǎn)量大幅減少，霜凍害與前期土壤水分減少都能加重霜凍害的影響程度[19 ]。地處黃土高原中部的甘肅隴東地區(qū)氣候變暖明顯，冬小麥越冬期停止生長(zhǎng)日數(shù)明顯減少，春季返青和成熟收獲期提前，全生育期縮短[20 - 22 ]，拔節(jié)—孕穗期早受霜凍危害的氣候風(fēng)險(xiǎn)逐漸增大[23 ]。

在氣候變暖的大背景下，冬季負(fù)積溫呈極顯著減少趨勢(shì)，但最冷月平均氣溫和年極端最低溫程顯著升高趨勢(shì)，尤其冬季負(fù)積溫是影響黃土高原地區(qū)冬小麥種植的主要限制因子[24 ]。隴東地區(qū)月平均氣溫差異較大，以鎮(zhèn)原縣為例，近23年平均氣溫最低溫度為1月，平均氣溫為-5.25 ℃，最高溫度為7月，平均為21.33 ℃，23年來1 — 12月平均氣溫標(biāo)準(zhǔn)差為1.12～5.28。1月、2月、4月和12月氣溫變化較大，其中4月份冬小麥正處于孕穗期，平均氣溫最高為13.0 ℃，最低氣溫為1.6 ℃（圖2），冬小麥容易受到霜凍，不孕小穗數(shù)增加，導(dǎo)致產(chǎn)量降低。

2? ?隴東地區(qū)冬小麥抗寒旱栽培措施

針對(duì)隴東地區(qū)冬小麥生產(chǎn)中干旱與冬春低溫凍害，積極采用生物主動(dòng)御旱御寒配套抗旱耐寒栽培技術(shù)，提高冬小麥抵御逆境能力，達(dá)到冬小麥穩(wěn)產(chǎn)。

2.1? ?選育抗旱耐寒冬小麥新品種

新中國(guó)成立以來，隴東地區(qū)冬小麥品種更替經(jīng)歷了8個(gè)時(shí)代，隨著品種的不斷更新，單產(chǎn)由750 kg/hm2增加至3 000 kg/hm2。優(yōu)良品種是能夠充分利用自然、栽培環(huán)境中有利條件，避免或減少不利因素的影響，并能有效解決生產(chǎn)中和自然環(huán)境中一些不利的因素。隴東地區(qū)冬小麥優(yōu)良品種要針對(duì)低溫、干旱災(zāi)害，提高冬小麥品種本身抗旱耐寒能力，選擇抗旱、抗寒、耐凍的穩(wěn)產(chǎn)型品種。當(dāng)?shù)赜N機(jī)構(gòu)，如甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究所鎮(zhèn)原試驗(yàn)站、平?jīng)鍪修r(nóng)業(yè)科學(xué)院、慶陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院等，針對(duì)當(dāng)干旱少雨、冬季漫長(zhǎng)、春季低溫等特點(diǎn)，選育出了隴鑒系列、靈麥系列、隴育系列等冬小麥品種，具有良好的越冬性、抗旱性和豐產(chǎn)性，如近年來選育和引進(jìn)的冬小麥品種隴鑒386、隴鑒108、中麥175等，生育期270 d左右，越冬性、抗旱性和穩(wěn)產(chǎn)性表現(xiàn)良好，連續(xù)5 a平均產(chǎn)量為4 740 kg/hm2，較當(dāng)?shù)刂髟云贩N增產(chǎn)8.65%。

2.2? ?夏休閑期地膜覆蓋增溫保墑

隴東高原60%降水集中在7 — 9月，此時(shí)恰是冬小麥休閑期，降水與冬小麥生育期完全錯(cuò)位。針對(duì)該區(qū)域降水特點(diǎn)，為能夠有效解決隴東地區(qū)冬小麥在生產(chǎn)中遇到的干旱和晚播冬小麥積溫不足等突出問題，鄧振鏞等[25 - 26 ]研究提出了夏季地膜覆蓋增溫保墑技術(shù)。該技術(shù)重點(diǎn)解決了播前底墑不足問題，于8月下旬覆蓋地膜，將雨季降水有效蓄集，從而提高冬小麥產(chǎn)量，夏休閑期集水后的底墑對(duì)冬小麥產(chǎn)量貢獻(xiàn)率高達(dá)38.6%[25 - 26 ]。相關(guān)研究表明，2009 — 2017年播前土壤含水量較對(duì)照常規(guī)覆膜平均增加47.7 mm，顯著增加冬小麥播前底墑;1997 — 2017年平均產(chǎn)量達(dá)到4 570.5 kg/hm2，較對(duì)照常規(guī)覆膜增產(chǎn)46.15%。同時(shí)地膜覆蓋增溫效果顯著，有效提高苗期至拔節(jié)期5～25 cm土層平均溫度[27 - 29 ]，日平均氣溫可增5 ℃左右。

2.3? ?夏休閑期綠色覆蓋保墑培肥地力

地膜覆蓋造成土壤肥力下降[30 ]，對(duì)土壤和生態(tài)環(huán)境造成白色污染[31 - 33 ]。為解決地膜白色污染問題， 趙剛等[34 ]提出了夏休閑期油菜綠色覆蓋保墑技術(shù)。即在冬小麥?zhǔn)斋@后，于8月上旬留茬播種油菜，9月中旬翻壓還田，夏休閑期土壤蓄水率58.3%，后作冬小麥耗水降低16.75 mm，產(chǎn)量與水分利用效率可分別增加7.52%和5.91%。冬小麥夏休閑期復(fù)種油菜可有效覆蓋地表，油菜在播前翻壓還田，具有提升土壤有機(jī)質(zhì)、增加孔隙度、提高土壤有效水分之功效。

2.4? ?冬小麥全膜覆土穴播抗旱耐寒栽培

隨著全球氣候變暖，氣溫不斷升高，冬季溫度升高，地膜覆蓋后小麥冬前旺長(zhǎng)，造成不必要營(yíng)養(yǎng)浪費(fèi)，越冬后返青期提前，春季霜凍害時(shí)常發(fā)生。針對(duì)以上突出問題，有人研究提出了全膜覆土穴播技術(shù)，該技術(shù)是旱作農(nóng)業(yè)又一重大創(chuàng)新技術(shù)，是旱地小麥栽培的又一場(chǎng)革命[35 ]。該技術(shù)集成覆蓋抑蒸、膜面播種穴集雨、雨水富集疊加利用、留膜免耕多茬種植等技術(shù)于一體，集雨保墑和增溫效果極其顯著[36 - 37 ]，有效解決了旱地小麥等密植作物生長(zhǎng)期缺水和產(chǎn)量低而不穩(wěn)的問題[38 ]。同時(shí)有效延緩苗期溫度的迅速升降，防止冬前生長(zhǎng)旺盛，養(yǎng)分消耗較大，降低入冬后遭遇強(qiáng)冷空氣而引起的凍害風(fēng)險(xiǎn)。

3? ?結(jié)束語

甘肅省發(fā)展現(xiàn)代絲路寒旱農(nóng)業(yè)應(yīng)遵循“發(fā)展有需要、建設(shè)有條件、技術(shù)有支撐、前期有基礎(chǔ)、未來有前景”的原則，從而有利于進(jìn)一步明確現(xiàn)代特色農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向和定位，更好地發(fā)揮區(qū)域資源和區(qū)位比較優(yōu)勢(shì)，豐富和完善我國(guó)農(nóng)業(yè)區(qū)域發(fā)展的板塊體系，在全國(guó)形成錯(cuò)位發(fā)展格局。隴東地區(qū)素有“隴東糧倉”之稱，地處黃土高原腹地，其地理位置和降水、氣溫等氣候特征屬于典型寒旱農(nóng)業(yè)區(qū)。冬小麥生育期長(zhǎng)，生育期降水少、季節(jié)性干旱、冬春低溫凍害等旱災(zāi)、寒災(zāi)害頻發(fā)，針對(duì)以上的突出問題，以保證區(qū)域小麥持續(xù)發(fā)展和糧食安全目標(biāo)，以持續(xù)增進(jìn)雨水資源的高效利用和增加冬春地溫為核心，強(qiáng)化抗旱耐寒品種配套現(xiàn)有抗旱耐寒技術(shù)的組裝集成和發(fā)展技術(shù)的應(yīng)用，逐漸形成具有區(qū)域特色的抗旱耐寒技術(shù)體系，促使冬小麥產(chǎn)量穩(wěn)步提升。

隨著全球氣候逐漸變暖，未來小麥播種和越冬期將可能進(jìn)一步推遲，返青至成熟期提前。生育期的變化使得生育階段發(fā)生變化，在氣候變暖背景下，季節(jié)性干旱和早春霜凍、入冬氣溫驟降凍害風(fēng)險(xiǎn)增加，因此，冬小麥生產(chǎn)中抗旱、耐寒問題將持續(xù)存在。為應(yīng)對(duì)氣候的變化，冬小麥品種本身抵御干旱和凍害尤為重要[39- 40 ]，在選育出高抗冬小麥品種的基礎(chǔ)上，配套以抗旱御寒栽培技術(shù)，從而保證冬小麥產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展。

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（本文責(zé)編：鄭立龍）