王 健，席天元，楊 娜，王 珂，許愛玲，席吉龍，楊志國(guó)，衛(wèi)曉東，張建誠(chéng)

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 棉花研究所，山西 運(yùn)城 044000）

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)脆弱，易受氣象因素影響[1-2]，氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)的影響一直是全世界研究的重點(diǎn)[3-5]。氣溫升高[6]、降雨區(qū)域分布不均勻、極端氣候頻發(fā)[7-8]等問題，導(dǎo)致小麥產(chǎn)量的年度間不穩(wěn)定性增加。小麥?zhǔn)俏覈?guó)第三大糧食作物，也是我國(guó)重要的口糧作物[9]，小麥產(chǎn)量的穩(wěn)定對(duì)我國(guó)糧食生產(chǎn)具有至關(guān)重要的作用。

晉南地區(qū)（以運(yùn)城市為例）近40 a，小麥全生育期溫度升高，降雨減少。小麥冬前、越冬、返青等不同生育階段變化不同，氣溫變化以返青起身階段最為顯著，降雨有前期、成熟期增多，返青起身期顯著減少的特征[10]。氣候變暖導(dǎo)致小麥冬前生長(zhǎng)量增加[11]，越冬期氣溫升高，小麥冬期緩慢生長(zhǎng)，易發(fā)生小麥旺長(zhǎng)現(xiàn)象[12]；雜草較作物有更快的生長(zhǎng)速度[13]，雜草的冬前生物量顯著增加，草害頻發(fā)；地下害蟲活躍期變長(zhǎng)，小麥冬前蟲害有加重趨勢(shì)[14]；冬前病原菌繁殖速度加快，小麥葉片附著病菌基數(shù)增加，易導(dǎo)致來年病害大發(fā)生[15-16]。返青起身期溫度顯著升高，小麥拔節(jié)期提前，且春季倒春寒發(fā)生頻率增加[17-18]，導(dǎo)致小麥春季凍害風(fēng)險(xiǎn)顯著增加。返青期降雨顯著減少，導(dǎo)致小麥干旱發(fā)生頻率增加[19]，且冬季降雨量低，冬春連旱對(duì)小麥群體構(gòu)成造成了極大的影響。氣候變暖導(dǎo)致的小麥旺長(zhǎng)，病蟲草害加重，春季凍害、干旱頻發(fā)嚴(yán)重影響了小麥產(chǎn)量的穩(wěn)定。

選擇適宜的播期可以減輕氣象災(zāi)害的影響[20]，調(diào)整播期是小麥應(yīng)對(duì)氣候變化的有效措施之一[21-22]。成兆金等[23]研究認(rèn)為，將傳統(tǒng)播期推遲5～10 d，可減輕拔節(jié)期霜凍危害，減少后期高溫、干熱風(fēng)危害。HU等[24]通過DSSAT CERES-Wheat模型，分析未來氣候條件，結(jié)果表明，推遲播期可提高小麥產(chǎn)量。曲靜等[25]通過分析不同階段氣溫變化對(duì)小麥的影響，提出播期應(yīng)適當(dāng)推遲。由此可見，適度推遲播期是當(dāng)下小麥應(yīng)對(duì)氣候變化的必要措施。

播期推遲后，小麥不同生育階段的生長(zhǎng)狀態(tài)發(fā)生了改變，若相應(yīng)的栽培技術(shù)沒有配套改變，會(huì)導(dǎo)致小麥推遲播期的產(chǎn)量差異顯著。通過分析氣候變化對(duì)小麥生產(chǎn)系統(tǒng)的影響及適度晚播小麥的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，同時(shí)結(jié)合山西農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥抗逆栽培團(tuán)隊(duì)已有的研究成果，形成“小麥應(yīng)對(duì)氣候變化的適應(yīng)性栽培技術(shù)方案”，并通過多年不同氣候特征的驗(yàn)證，取得顯著效果。

筆者通過對(duì)該技術(shù)的技術(shù)來源及主要技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行總結(jié)，以期為未來氣候變化下，晉南小麥抗逆穩(wěn)產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

1 小麥應(yīng)變?cè)耘嗉夹g(shù)原理

1.1 適度晚播，平衡冬春生長(zhǎng)

2019—2020年度，傳統(tǒng)播期為10月7日，冬前積溫635.2 ℃，播量120 kg/hm2；適度晚播播期為10月 27日，冬前積溫 362.1 ℃，播量 262.5 kg/hm2，小麥冬前日期12月26日，返青日期2月18日，小麥田間抗逆調(diào)查如表1所示，小麥長(zhǎng)勢(shì)對(duì)比如圖1所示。播期推遲20 d，小麥冬前干物質(zhì)積累減少93.77%，返青枯黃葉片干質(zhì)量減少98.47%，養(yǎng)分損失率由17.6%減少到2.1%。2020年4月24日凌晨發(fā)生-1.1 ℃低溫凍害，傳統(tǒng)播期小麥?zhǔn)軆龀潭蕊@著高于適度晚播小麥。

圖1 不同播期小麥越冬長(zhǎng)勢(shì)對(duì)比Fig.1 Comparison of winter growth of wheat at different sowing dates

表1 2019—2020年度小麥主要抗逆參數(shù)比較Tab.1 Comparison of main stress-resistant parameters of wheat in 2019-2020

傳統(tǒng)播期以570～645 ℃為最適冬前積溫（≥0 ℃），在該積溫下形成 6～7葉壯苗[26]，該積溫指標(biāo)在當(dāng)前氣候條件下，冬前生長(zhǎng)量較高，雜草出苗時(shí)間早，病蟲害發(fā)生程度重，冬季易受凍害，春季“倒春寒”和抗旱性弱。適度晚播以360～440 ℃為當(dāng)前氣候條件下最適冬前積溫，在該積溫下形成4～5葉壯苗，在該積溫指標(biāo)下，小麥冬前生長(zhǎng)量減少，冬前養(yǎng)分水分消耗減少，越冬期營(yíng)養(yǎng)損失減少（枯黃葉片量），小麥冬季凍害程度減輕，春季返青期土壤含水量高，拔節(jié)期延遲,抗“倒春寒”能力強(qiáng)。

小麥播種機(jī)械具有旋耕整平、播種、施肥一體化作業(yè)特征[27]。適度晚播與傳統(tǒng)播期相比，旋耕整平時(shí)間推遲可顯著降低冬前雜草數(shù)量，地溫降低，地下害蟲活動(dòng)能力降低，可減少地下害蟲危害面積，降低春季病害發(fā)生程度。對(duì)田間主要病蟲草害調(diào)查（表2）發(fā)現(xiàn)，雜草播娘蒿冬前株數(shù)減少41.6%，生長(zhǎng)量減少68.4%，冬前蟲害面積減少87.6%，春季赤霉病發(fā)生減少78.2%。因此，推遲播期播種，播種前整地時(shí)間相應(yīng)推遲，是一條抑制病蟲草害的有效減災(zāi)途徑。

表2 2019—2020年度小麥病蟲草害程度比較Tab.2 Comparison of the degree of disease，pests and weed of wheat in 2019-2020

1.2 春水提前，平抑生育進(jìn)程

2019年適度晚播播期為10月27日，2020年2月24日返青期灌水，3月10日起身期灌水，3月27日拔節(jié)期灌水。3月30日觀察穗分化進(jìn)程（圖2），返青期灌水穗型小，延緩了穗部發(fā)育；起身期次之；拔節(jié)期灌水穗發(fā)育最快。由圖3可知，返青期和起身期澆水能明顯降低小麥拔節(jié)前土壤10 cm地溫。

圖2 不同灌水時(shí)期小麥3月下旬穗分化進(jìn)程Fig.2 Spike differentiation process of wheat in late March at different irrigation stages

圖3 不同灌水時(shí)期對(duì)土壤10 cm地溫的影響Fig.3 Effects of different irrigation stages on 10 cm soil temperature

傳統(tǒng)播期的灌水方式為冬前澆好越冬水，春季晚澆拔節(jié)水的兩水栽培策略，保證小麥的產(chǎn)量[28-29]。隨著氣候的持續(xù)變暖，晉南小麥生育期降雨以冬前降雨增多，拔節(jié)后降雨增多，返青起身期降雨嚴(yán)重減少為主要特征。傳統(tǒng)灌水方式在該氣候條件下，春季干旱發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)大。適度晚播小麥冬前生長(zhǎng)量少，冬前水分消耗少，而苗齡降低可以提高小麥抗低溫的能力，所以，在當(dāng)前氣候條件下，適度晚播小麥可以免澆冬水，也可安全越冬。春水提前可促進(jìn)冬前及冬季分蘗成穗，保障適度晚播小麥的高產(chǎn)群體構(gòu)成，延緩春季穗發(fā)育進(jìn)程，以提高小麥抗春季“倒春寒”的能力。

1.3 氮肥后移，穩(wěn)定作物需求

2018—2020年度小麥不同施氮比例如表3所示。2019年1月1日—4月8日，晉南地區(qū)連續(xù)4個(gè)月無有效降雨，拔節(jié)期灌水施肥處理產(chǎn)量顯著低于起身期灌水施肥處理；2020年4月24日發(fā)生低溫凍害，底肥50%+拔節(jié)期50%施肥處理產(chǎn)量顯著低于底肥20%+起身期30%+孕穗期50%處理；2021年為豐水年，春季未發(fā)生明顯干旱與凍害，傳統(tǒng)播期底肥50%+拔節(jié)期50%處理與適度晚播底肥20%+起身期20%+孕穗期50%處理產(chǎn)量無明顯差異，適度晚播底肥50%+拔節(jié)期50%產(chǎn)量顯著降低。適度晚播小麥3 a的氮肥偏生產(chǎn)力與經(jīng)濟(jì)系數(shù)均明顯高于傳統(tǒng)播期小麥。3個(gè)年度適度晚播小麥總氮量減少20%處理與全氮處理差異均不顯著，這可能與適度晚播小麥冬季營(yíng)養(yǎng)損耗少，植株經(jīng)濟(jì)系數(shù)高，氮肥后移肥料利用率高[30]，從而減少需氮總量有關(guān)。

表3 小麥不同施氮方式下產(chǎn)量、氮肥偏生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)系數(shù)比較Tab.3 Comparison of yield， nitrogen partial productivity and economic coefficient of wheat under different nitrogen application methods

傳統(tǒng)播期小麥冬前生長(zhǎng)量大，冬前養(yǎng)分消耗多，底肥氮施用量一般占全生育期的50%～60%[31]，以保證小麥冬前的生長(zhǎng)需求，保障小麥安全越冬。適度晚播小麥冬前生長(zhǎng)量降低，冬前養(yǎng)分消耗減少，對(duì)氮肥的冬前需要量降低，減少底氮施用量也可保證小麥安全越冬[32]，通過春季2次隨水追施氮肥，以提高氮肥的利用率。適度晚播小麥營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)間減少，植株干物質(zhì)量降低，對(duì)氮肥的需用量減少，減少20%的氮肥施用總量后小麥的產(chǎn)量保持穩(wěn)定。

2 小麥應(yīng)變?cè)耘嗄Ｊ降募夹g(shù)要點(diǎn)

2.1 依據(jù)天氣預(yù)報(bào)，確定當(dāng)年最適播期范圍，以適應(yīng)氣候變化特征

氣候變化造成不同年型間的溫度各有不同，傳統(tǒng)以固定日期播種[33]，造成小麥年型間產(chǎn)量差異顯著。不同區(qū)域的氣候特征不同，以日期范圍指導(dǎo)晉南小麥播種，容易造成區(qū)域間苗情差異。當(dāng)前氣候條件下，小麥的最適冬前葉齡為4～5葉，1～2個(gè)分蘗，依據(jù)小麥出苗積溫 120 ℃，出葉積溫 80 ℃[34]，小麥的最適冬前積溫為360～440 ℃。隨著科技進(jìn)步，氣象預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性得到有效的提升，以氣象預(yù)報(bào)來指導(dǎo)小麥播期更符合當(dāng)前氣候變化的特征。

從10月1日起，依據(jù)90 d長(zhǎng)期預(yù)報(bào)，以每天的最高溫度與最低溫度的平均值，作為當(dāng)日日均氣溫的估算值，連續(xù)5 d日均氣溫低于0 ℃的起始日，記為當(dāng)年小麥入冬的估算日期。從越冬期起始日起往前推算冬前積溫，得出適宜冬前積溫的日期范圍，再根據(jù)15 d的短期預(yù)報(bào)，確定降雨?duì)顩r，依雨期適當(dāng)調(diào)整播期，即為當(dāng)年的最適播種范圍。

2.2 依據(jù)播期范圍，選擇適宜小麥品種，使小麥在不同播期下均能發(fā)揮品種特性

小麥播期易受降雨的影響，不同年型10月降雨時(shí)期不同，造成播種日期差異較大。不同播期下，小麥的成穗規(guī)律和植株形態(tài)也存在差異，隨著播期的推遲，播量應(yīng)適度增加。播期早于最適播期時(shí)，播量為90～150 kg/hm2，由于冬前生長(zhǎng)量增加，小麥抗凍能力弱，群體基本苗少，分蘗增加才能保證高產(chǎn)群體的公頃穗數(shù)，所以，品種應(yīng)選擇分蘗能力較強(qiáng)、抗凍能力強(qiáng)的品種；播期晚于最適播期時(shí)，播量為280～330 kg/hm2，由于冬前生長(zhǎng)量小，冬前分蘗不足，春蘗成穗率低，群體基本苗高于高產(chǎn)群體的成穗數(shù)，保證主莖成穗即可獲得高產(chǎn)，所以，品種應(yīng)選擇分蘗能力較弱、穗容量大的品種；適宜播期范圍內(nèi)，播量控制在150～280 kg/hm2，選擇分蘗能力適中、抗病能力強(qiáng)、穗容量較大的優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)小麥品種，以提升本地區(qū)小麥品質(zhì)。

2.3 秸稈粉碎還田，深翻旋耕整地，緩解秸稈對(duì)小麥播種的影響

秸稈還田可以改良土壤肥力，提升土壤有機(jī)質(zhì)含量。傳統(tǒng)小麥—玉米一年兩作模式，玉米收獲期與小麥播種期相近，玉米秸稈還田后立即播種小麥，導(dǎo)致整地時(shí)間短，整地質(zhì)量差，嚴(yán)重影響小麥播種質(zhì)量。深翻可將大量秸稈深埋至深土層，以改善耕層結(jié)構(gòu)，提高土壤通透性，改善土壤耕層的物理性質(zhì)[35]。隨著小麥適宜冬前指標(biāo)的下調(diào)，小麥播種日期的適度延后，為深翻整體提供了時(shí)間。前茬作物收獲后，秸稈粉碎還田，秸稈切碎長(zhǎng)度≤5 cm，同時(shí)進(jìn)行深翻整地，緩解秸稈對(duì)小麥播種質(zhì)量的影響，深翻曬垡適墑后，進(jìn)行旋耕整平，保證一播全苗。通過連年深翻+旋耕的整地方式，增加耕層厚度，為小麥豐產(chǎn)搭建土壤基礎(chǔ)。

2.4 調(diào)整播種方式，縮行增密，控制播深，促進(jìn)適度晚播小麥高產(chǎn)群體的構(gòu)成

晉南地區(qū)小麥播種方式主要有20～22 cm條播機(jī)，8 cm寬幅播種機(jī)，20～25 cm寬行、10～12 cm窄行的寬窄行探墑溝播機(jī)。傳統(tǒng)播期小麥冬前分蘗多，單株小麥占用空間大，傳統(tǒng)的機(jī)械播種能獲得高產(chǎn)。適度晚播小麥冬前分蘗降低，單株占用空間小，需通過增加播量來彌補(bǔ)分蘗的不足，若采用傳統(tǒng)的寬行播種，增加播量易造成種子擁堵，應(yīng)通過增加種子分散度來提高播量，來保證適度晚播的群體構(gòu)成。因此，應(yīng)選用10～15 cm窄行條播機(jī)，15 cm寬幅播種機(jī)，以及立體勻播機(jī)等機(jī)械進(jìn)行大播量播種。

傳統(tǒng)播期小麥由于播種溫度高，出苗時(shí)間短，一般最適播深為5 cm[36-37]，有利于種子根系下扎，分蘗生長(zhǎng)。適度晚播小麥由于播期推遲，播種溫度較低，出苗時(shí)間拉長(zhǎng)，需適度淺播，控制播深為2～4 cm，因此，隨著播期推遲，要減少播種深度，以促種子早萌發(fā)、早生根，保證適度晚播小麥的冬前健壯群體構(gòu)建。

2.5 水肥協(xié)同，適應(yīng)適度晚播小麥生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，促根增穗，抗旱防凍

小麥播種從10月上旬至11月下旬，隨著播期的推遲，冬季抗凍能力明顯提升[38]。傳統(tǒng)播期的小麥澆越冬水可踏實(shí)土壤，緩解氣溫變幅，預(yù)防冬季凍害；適度晚播小麥由于苗齡降低，抗凍能力提升[38]，免澆冬水也可安全越冬。早春氣溫回升快，溫度不穩(wěn)定，易發(fā)生“倒春寒”。適度晚播小麥起身期澆水可降低起身期至拔節(jié)期的地溫，延緩發(fā)育，拔節(jié)期推遲，小麥抗凍能力提升[39]，預(yù)防3月下旬“倒春寒”；也可預(yù)防早春高溫干旱，導(dǎo)致的莖蘗提前消亡。適度晚播小麥孕穗期澆水，保障小花發(fā)育，提高小麥穗粒數(shù)，還可預(yù)防4月中旬的晚霜凍害。

磷肥分層深施可提高磷肥利用率[40]，磷肥翻耕整地深施50%，旋耕播種淺施50%。鉀肥隨播種全部底施。適度晚播小麥冬前生長(zhǎng)量小，底氮由傳統(tǒng)的50%～60%，減少到20%～30%以適應(yīng)冬前作物氮肥需求；起身期追施20%氮肥，補(bǔ)充適度晚播小麥春季生長(zhǎng)需求，起身期不可過多追肥，易造成無效分蘗增多，肥力浪費(fèi)；孕穗期追施40%氮肥，促大穗，保糧豐，全生育期可減施氮肥10%～20%，而產(chǎn)量穩(wěn)定。

2.6 適時(shí)化學(xué)除草，降低草害發(fā)生率

傳統(tǒng)播期小麥的冬前雜草生物量大，而作物冬季長(zhǎng)根，冬季除草比春季除草效果好，化學(xué)除草在11月中下旬、冬前雜草3～5葉期、日均氣溫大于10 ℃為宜[41]。適度晚播小麥的冬前雜草生長(zhǎng)量小，葉齡和氣溫二者不能同時(shí)滿足。適度晚播不宜冬季化學(xué)除草，化學(xué)除草應(yīng)以春季為主，于起身期前后進(jìn)行化學(xué)除草，嚴(yán)格控制化學(xué)除草時(shí)機(jī)，拔節(jié)期后嚴(yán)禁化學(xué)除草。

3 小麥應(yīng)變?cè)耘嗄Ｊ降淖⒁馐马?xiàng)

3.1 拓寬品種選擇適宜范圍

品種應(yīng)選用通過國(guó)家或者山西省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定的適宜在山西省南部水地麥區(qū)種植的小麥品種。晉南地區(qū)的主栽品種均為黃淮海北片適宜品種。隨著氣候的持續(xù)變暖，品種種植界限的北移[42]，同時(shí)應(yīng)用應(yīng)變?cè)耘嗉夹g(shù)，提高了小麥的冬季和春季抗凍能力，黃淮海南片抗凍較強(qiáng)的品種在本地區(qū)也具有了一定的適應(yīng)性。拓寬品種選擇的適宜范圍，為晉南小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)發(fā)展提供了更加充沛的品種資源。

3.2 合理分配灌水時(shí)期

小麥應(yīng)對(duì)氣候變化栽培技術(shù)，從播期選擇、品種選擇、播種方式選擇、播深控制、播量控制、水肥管理上均與傳統(tǒng)播期存在一定的差異。適度晚播小麥的起身水和孕穗水兩水豐產(chǎn)非常關(guān)鍵，山西地表水面積下降，地下水位下降，且農(nóng)業(yè)灌水以大水漫灌為主，灌水效率低下[43]。大面積生產(chǎn)中，小麥的灌水周期較長(zhǎng)，在灌水緊張的地區(qū)，應(yīng)進(jìn)行灌水的合理規(guī)劃，傳統(tǒng)播期與適度晚播面積合理分配。傳統(tǒng)播期小麥要澆越冬水和拔節(jié)水兩水，并注意凍害和干旱的預(yù)防，減輕災(zāi)害對(duì)小麥產(chǎn)量的影響；適度晚播小麥的抗災(zāi)能力較強(qiáng)，澆起身水和孕穗水兩水，并注意提高播種質(zhì)量，來保證適度晚播小麥的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。通過調(diào)整本地區(qū)傳統(tǒng)播期與適度晚播小麥播種面積，使大面積小麥需水關(guān)鍵期錯(cuò)位，保障不同播期小麥水分需求，來保證小麥的全面高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

3.3 以多點(diǎn)示范進(jìn)行輻射帶動(dòng)

新技術(shù)的推廣都存在一個(gè)適應(yīng)階段。由于氣候原因，晚播小麥在生產(chǎn)中一直存在，但大多數(shù)農(nóng)民只是通過增加播量這一條途徑來應(yīng)對(duì)晚播，導(dǎo)致適度晚播必定減產(chǎn)的觀念深入人心。在技術(shù)推廣中，要基于高技術(shù)農(nóng)民或?qū)I(yè)合作社等新型主體，建立適度晚播抗逆高產(chǎn)示范基地，通過多種手段宣傳適度晚播栽培技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，確保技術(shù)落實(shí)到位，改變農(nóng)戶的傳統(tǒng)觀念，使適度晚播抗逆高產(chǎn)的栽培理念得到廣泛認(rèn)可。