王思儀

科右前旗氣象局，內(nèi)蒙古科右前旗 137400

近百年來，全球氣候正在向顯著變暖的大趨勢發(fā)生變化。在這種氣候大環(huán)境的影響下，農(nóng)業(yè)是對天氣氣候狀況較為依賴的行業(yè)，所以農(nóng)業(yè)對氣候的變化最為敏感，氣候?qū)r(nóng)業(yè)行業(yè)的影響也最大[1]。氣溫、降水、日照等氣象要素因子綜合影響著作物的生長和發(fā)育，因此，因地制宜地研究農(nóng)業(yè)作物種植區(qū)域氣候概況和對產(chǎn)量結(jié)構(gòu)開展分析，更有利于針對性地了解農(nóng)作物種植區(qū)域的氣候特征和產(chǎn)量結(jié)構(gòu)組成，對于有針對性地助力農(nóng)作物趨利避害、揚(yáng)長避短地適應(yīng)氣候變化，使本地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高質(zhì)量發(fā)展和提高生態(tài)農(nóng)業(yè)專項氣象服務(wù)水平等方面都具有十分重要的意義，也為后續(xù)對農(nóng)作物種植區(qū)的科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)[2]。

1 研究背景

科爾沁右翼前旗位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東北部興安盟的中部地區(qū)，大興安嶺山脈的南麓，西部與錫林郭勒盟相連，東部與吉林省白城市接壤，地處大興安嶺與松嫩平原過渡帶，其北部坐落于大興安嶺山脈，其余地區(qū)地形為淺山丘陵。屬于溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，由西至東立體性氣候特征明顯，熱量資源由西北向東南逐步遞減，呈階梯形分布，年平均氣溫在5℃左右、年總降水量400 mm左右，無霜期最短95 d，最長125 d，年總?cè)照諘r數(shù)為2 400～2 800 h，有利于種植一季作物且適宜該作物的生長發(fā)育[3-5]。

科右前旗地區(qū)季節(jié)氣候特征劃分明顯，春季的降水量較少，蒸發(fā)量相對較大，春秋季節(jié)大風(fēng)日數(shù)較多，且冷暖空氣交替頻繁，進(jìn)一步加劇了春季地區(qū)的干旱程度，使得極端性低溫、干旱、倒春寒、霜凍等成為了春季影響農(nóng)作物初期出苗發(fā)育的主要?dú)庀笠蛩?。夏季常呈現(xiàn)雨熱同季的特征，降水時段集中，且降水量占全年約3/4的比重。由于夏季大氣環(huán)流條件易觸發(fā)午后強(qiáng)對流，導(dǎo)致冰雹天氣的出現(xiàn)，也成為了夏季影響農(nóng)作物生長發(fā)育和產(chǎn)量主要?dú)庀鬄?zāi)害；夏季由于科右前旗光照充足，氣溫較高，較易發(fā)生干旱，干旱對農(nóng)作物對水分吸收的影響較大，因而也成為了影響農(nóng)作物生長發(fā)育和產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的主要?dú)庀鬄?zāi)害之一。進(jìn)入秋季冷空氣活動頻繁，氣溫急劇下降，此時段容易發(fā)生霜凍災(zāi)害，對水稻的晚期發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)均有不良影響。

2 資料與方法

2.1 資料來源

采用的氣象要素數(shù)據(jù)均來源于興安盟科右前旗的國家基準(zhǔn)氣候站，采用2010—2019年大豆農(nóng)作物全生育期的逐日平均氣溫、氣溫日較差、降水量20:00—翌日20:00、日照時數(shù)和蒸發(fā)量等數(shù)據(jù)，活動積溫和有效積溫通過收集到的數(shù)據(jù)計算得出。

農(nóng)作物數(shù)據(jù)采用2010—2019年具有多年種植經(jīng)驗(yàn)的種植區(qū)的大豆全生育期觀測數(shù)據(jù)和產(chǎn)量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源于興安盟科右前旗統(tǒng)計局農(nóng)業(yè)調(diào)查大隊和科右前旗農(nóng)業(yè)氣象站。

2.2 資料處理

2.2.1 氣象數(shù)據(jù)處理根據(jù)大豆全生長發(fā)育期特點(diǎn)和所需氣象要素，將2010—2019年收集到的逐日氣象要素依照作物的發(fā)育期，分階段進(jìn)行平均值或累計值的統(tǒng)計和分析，氣象要素中存在極個別數(shù)據(jù)缺失現(xiàn)象，已通過內(nèi)插法求出補(bǔ)全，其對整體數(shù)據(jù)的影響可以忽略不計。

2.2.2 作物產(chǎn)量數(shù)據(jù)處理將2010—2019年大豆逐年逐生育期時間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計劃分，主要分為出苗期、三真葉期、分枝期、開花期、結(jié)莢期、鼓粒期、成熟期等7個生育期。再分析2010—2019年大豆年總產(chǎn)量的產(chǎn)量結(jié)構(gòu)，通過查詢相關(guān)資料，選取能夠反映產(chǎn)量優(yōu)劣的關(guān)鍵指標(biāo)，選取產(chǎn)量、百粒重、株結(jié)實(shí)粒數(shù)、株籽粒重等產(chǎn)量指標(biāo)。

2.3 研究方法

采用內(nèi)插法、模糊數(shù)學(xué)法、產(chǎn)量結(jié)構(gòu)分析法等方法，完善補(bǔ)充缺失氣象要素觀測數(shù)據(jù)。

3 大豆種植區(qū)區(qū)域的氣候概述

大豆屬于喜溫類作物，它在不同生長發(fā)育時期對氣溫的適宜程度是不一樣的。大豆作物對高溫不耐受，在開花結(jié)莢期，要求日均氣溫19℃以上，若高于27℃，會增加大豆落花落莢，超過40℃，結(jié)莢率減少57%～71%，產(chǎn)量顯著降低。大豆抗低溫的能力不如小麥、油菜，但強(qiáng)于玉米、高粱、水稻[6]。在出苗期，真葉是否出現(xiàn)是大豆苗抗旱能力的分水嶺，真葉出現(xiàn)前，豆苗抗寒能力較強(qiáng)，真葉出現(xiàn)后，其抗寒能力明顯減弱。

大豆幼苗苗期如遇到不低于-4℃低溫天氣時，大豆苗將受害輕微；如果溫度降至-5℃以下幼苗可能會全部被凍死。大豆幼苗在受到霜凍之后，只要子葉未被凍死，子葉節(jié)就還會出現(xiàn)分枝，繼續(xù)生長。在開花期，大豆抗寒力最弱，短時間內(nèi)氣溫降至-0.5℃，大豆花朵會受到傷害，氣溫降至-1℃時，花朵會死亡，-2℃時植株也會死亡，未成熟的豆莢在-2.5℃受害。成熟期，植株死亡的臨界溫度是-3℃。秋季，短時間的早霜會凍死大豆葉片，氣溫恢復(fù)正常后，籽粒重會繼續(xù)增加[7]。

圖1 2010—2019年大豆逐發(fā)育期氣溫的變化趨勢

由于降水是大豆生長發(fā)育期所需水分的重要來源，因此，大豆的產(chǎn)量高低與全生育期期間的降水量有密切關(guān)系，是需水較多的作物。自古以來，就有“旱谷子，澇豆子”的說法，在大豆的整個生育期內(nèi)，從開花期到鼓粒期這個階段大豆的需水量占全生育期的45%左右。在我國東北地區(qū)，大豆全生育期降水量為600 mm左右最為適宜，降水量為500 mm左右次之，降水量高于700 mm或者低于400 mm時會造成大豆減產(chǎn)。2010—2019年大豆逐發(fā)育期降水量（表1）可以看出，大豆開花至鼓粒期降水量較為充沛，可以滿足大豆發(fā)育所需[8]。

表1 2010—2019年大豆各生育期的降水量變化 mm

大豆是短日照作物，對光照長短非常敏感。在一晝夜的日照與黑暗交替的過程中，以9 h為界限，黑夜越長，白晝越短，大豆就能提早開花，否則生育期變長。

圖2 2010—2019年大豆逐發(fā)育期累計日照時數(shù)的變化趨勢

4 大豆種植區(qū)的產(chǎn)量概述

根據(jù)農(nóng)業(yè)作物觀測規(guī)范中的規(guī)定，通常在作物全生育期內(nèi)要在特定的發(fā)育期根據(jù)作物的長勢、長相以及影響產(chǎn)量的各主要產(chǎn)量因子的情況，對整個作物群體的生長發(fā)育狀況進(jìn)行綜合、全面的目測評定[9]。具體的評定方法為：以整個觀測地段內(nèi)全部作物為觀測對象，觀測范圍內(nèi)的作物與全縣范圍內(nèi)作物進(jìn)行對比，或者將當(dāng)年作物與歷年作物進(jìn)行對比，綜合評定作物生長狀況的各要素，所得結(jié)果根據(jù)劃分“三類苗”的方法進(jìn)行評定，前后2次評定結(jié)果有變化時，要注明原因。

根據(jù)農(nóng)業(yè)作物觀測規(guī)范對生長狀況劃分標(biāo)準(zhǔn)評定研究得出：2010—2019年，科右前旗全縣范圍內(nèi)大豆生長狀況有小幅波動。2012年，全縣大豆種植面積11 822 hm2，2013—2015年大豆播種面積在2.73萬～3.00萬hm2，其余年份大豆播種面積均在4萬hm2左右[10]。從生長狀況來看，2012年科右前旗受到干旱災(zāi)害影響產(chǎn)量較低，2015年、2016年大豆在生長發(fā)育的鼓粒、成熟時期，植株比較矮小，生長發(fā)育狀況為三類。總體來看，10年間大豆一類苗占比68%，二類苗占比28%，三類苗占比4%（表2）。

表2 2010—2019年科右前旗大豆生長狀況及產(chǎn)量變化

5 未來展望

（1）在分析氣候概況時，可以增加時間長度，采用更多年度的數(shù)據(jù)進(jìn)行更全面的氣候概況分析。

（2）在區(qū)域產(chǎn)量情況分析方面，可以考慮除氣象要素以外的客觀因子對農(nóng)作物暫時的影響。

（3）在后續(xù)研究中，將更全面地利用10年以上的氣象數(shù)據(jù)，做更長時段的氣候概況分析，同時，在分析產(chǎn)量結(jié)構(gòu)時，考慮除氣象因子以外的其他可能影響作物氣生長發(fā)育的因素，例如土壤類型、施肥情況和人工灌溉情況等[11]。