干旱是指由于長時間降水偏少,出現空氣干燥,土壤缺水,使農作物體內水分發生虧缺,影響正常生長發育,造成農業減產、人畜飲水困難以及生態環境惡化的現象。干旱是大氣環流、地形、耕作制度共同作用的產物,是對農業生產危害較大的自然災害之一。近年來,受全球氣候變暖趨勢的影響,我國北方干旱正在加劇,加上工農業生產和居民生活用水增加,農業干旱發生的頻率和強度必然進一步增加,將嚴重影響社會經濟的可持續發展和人類自身生存環境。
寶雞市地處我國內陸腹地,陜西省關中西部屬暖溫帶半濕潤季風氣候,溫度和降水的時空分布變差大,日照充足,蒸發強,干旱頻繁。冬小麥是寶雞市的主導農作物之一,近 10 a 播種面積穩定在 2. 0 × 105hm2以上,占全市耕地面積的66% ; 平均總產量在 8. 0 × 105t 左右,最高達 9. 3× 105t,占糧食作物總產量的 53% ,其收成的好壞直接影響區域國民經濟的可持續發展。干旱是制約全市冬小麥生長發育的主要農業氣象災害,持續時間長,波及范圍大,常對小麥生產產生不利影響,造成減產或品質降低,對國計民生嚴重影響。因此,研究寶雞市冬小麥干旱氣候特征、影響和成因,對制定各項抗災減災措施,實現農業科持續發展具有重要意義。
1 資料與方法
1. 1 資料來源與處理
氣象資料選取寶雞市 11 個縣\\( 區\\) 氣象站1961 - 2010 年逐年 6 月上旬至翌年 6 月上旬降水觀測資料,以11 個站降水量的算術平均值代表全市的平均狀況。氣象要素平均值取 1981 -2010 年30 a 平均值。冬小麥種植狀況、產量等社會經濟數據取自《寶雞市2001 -2010 年統計年鑒》。冬小麥發育期資料取自鳳翔農業氣象觀測站。
1. 2 研究方法
1. 2. 1 降水負距平百分率
冬小麥生育階段的降水量與常年同期氣候平均降水量的百分率的負值,是表征小麥生育階段降水量較常年值偏少的方法之一,能直觀反映降水異常引起的小麥干旱。表達式:【1】
式中: Pa 為小麥生長發育時段降水量負距平百分率 \\( %\\) ,P 為小麥生長發育時段降水量\\( mm\\) ,P珔 為同期氣候平均降水量\\( mm\\) 。
1. 2. 2 冬小麥減產率的計算
采用逐年實際產量偏離其趨勢產量的相對氣象,計算小麥減產率:【2】
式中 Yω 小麥減產率\\( %\\) ,Y 為小麥實際產量\\( kg·hm- 2\\) ,Yt 為小麥趨勢產量\\( kg·hm- 2\\) 。
趨勢產量 Yt 即產量的歷史演變趨勢,反映一定歷史時期社會經濟技術發展水平的影響,包括施肥、經營管理、病蟲害控制、品種改良以及其他增產措施等。采用將線性回歸模型與滑動平均方法相結合的直線滑動平均模擬方法進行冬小麥趨勢產量的計算,滑動步長為 5 a。
1. 2. 3 冬小麥干旱指標
依據冬小麥全生長發育期和主要發育時段降水負距平百分率所對應減產率,將干旱災害分為輕旱、中旱、重旱和嚴重干旱四級,確定干旱指標,見表 1?!颈?】
2 結果與分析
2. 1 冬小麥生長發育期間水分供需基本特征
根據各縣區 1961 - 2010 年資料分析,近 50a,全市冬小麥生育期降水量持續減少,線性傾向率為 -8. 772 mm·10 a- 1\\( 圖 1\\) 。從 20 世紀 80年代中期,降水量高幅度減少,2001 -2010 年,平均降水量已下降到 214. 1 mm,與近 30 a 平均值比偏少了 9. 4%,干旱化趨勢明顯,已嚴重制約了全市冬小麥乃至夏糧生產的發展?!緢D1】
冬小麥全生育期耗水量 450 ~ 600 mm,不同產量水平耗水量各有不同。在適宜水分條件范圍內,小麥產量與供水量\\( 采用同期自然降水量度量,下同\\) 正相關,隨供水量的增加而增加。干旱往往造成小麥株體內水分入不敷出,水分平衡遭到破壞,影響呼吸功能衰退,生長發育受抑制,光合作用能力下降,干物質合成受阻,產量下降。
按照中國農科院灌溉研究所在河南新鄉的試驗,產量水平 5 200 kg·hm- 2的冬小麥全生育期耗水量達 500 mm。寶雞市冬小麥平均產量為2 870 ~ 4 830 kg·hm- 2,則冬小麥全生育期耗水量在 276 ~ 464 mm。分析近 50 a 冬小麥生育期降水量資料\\( 表 2\\) ,寶雞市歷年降水量平均為249 mm,80% 年份降水量小于 276 mm。最多降水量 402. 8 mm\\( 1964 年\\) ,最少降水量僅 127. 8mm \\( 1964 年 \\) 。 降 水 負 距 平 百 分 率 平 均 為31. 75% ,說明寶雞市完全靠自然降水難于滿足冬小麥生長發育的需求?!颈?】
冬小麥水分供需矛盾在不同發育階段表現不同\\( 圖 2\\) 。播種 - 分蘗期幼苗耗水量小,降水滿足幼苗生長需求仍有富余,利于培育壯苗保障安全越冬,也為后期小麥生育奠定了水分基礎。越冬期由于氣溫較低,耕作層土壤凍結,小麥處于休眠狀態,耗水量較小,降水不足,但危害不大。拔節 - 成熟期是冬小麥耗水最多的時期,這一時期生育期日數平均為 66 d,約占全生育期的 1/3,但耗水量卻占總耗水量的 61%,尤其是抽穗 - 乳熟期,是冬小麥需水最大時期,耗水 86. 5 mm,占總耗水量的 26. 6%,平均日耗水量 3. 2 mm。而這一時期降水量平均為 39. 0 mm,供耗差 47. 5 mm,若得不到灌溉補充,則不利于千粒重的提高,影響產量不高?!緢D2】
2. 2 冬小麥生長發育期間干旱時間變化特征
分析全市降水資料\\( 表 2\\) ,全市 50 a 來冬小麥全生育期共發生輕旱 91 次中旱 130 次,重旱13 次,特旱 4 次,分別占干旱總發生次數的38. 2% ,54. 6% ,5. 5% 和 1. 7% 。中旱發生的頻率最高,基本是 2 a 一旱。其次是輕旱,2 ~3 a 發生一次。發生特旱的頻率最小,僅有 4 次,頻率為0. 8% 。
受季風影響,冬小麥生長發育期春季發生干旱的頻率較高達 47. 6%,這一時期正值冬小麥起身拔節、抽穗開花授粉到灌漿,是冬小麥生長發育主要時期和產量形成的關鍵時期,降水不能滿足作物蒸騰蒸發需求時,需灌溉補水。冬季次之,干旱頻率為 22. 4%,但冬旱危害并不嚴重,因為一般年份秋季降水比較充沛,農田底墑較好,冬季溫度低,蒸發量小,因此作物受害的危害較輕。在有灌溉條件的地方,為了促進冬小麥根系和幼蘗發育,緩和冬春干旱的危害,給初春小麥返青、拔節創造條件,提倡冬灌。秋季降水較多,發生干旱的頻率最小,保障冬小麥播種前底墑好,若加上冬小麥全生育期有 200 mm 以上的自然降水,且時空分布比較均勻時,冬小麥的正常生育和產量形成就不會受到旱情的影響?!颈?】
2. 3 冬小麥生長發育期間干旱空間分布特征
根據各縣區降水資料分析\\( 表 2\\) 冬小麥全生育期發生各類干旱的幾率以秦嶺山地的太白和川原區東部的眉縣、扶風最高,頻率大于 52%,其次是臺塬西北部麟游、千陽和岐山、鳳翔一帶,干旱頻率平均為 22. 8%,鳳縣發生干旱的頻率最低,平均值小于 30%。在各類干旱中,發生中旱的幾率最高,平均為 24. 6%,西北山區和臺塬北部是干旱高發區,麟游發生中旱的頻率最高為 32%。
輕旱發生頻率平均為 17%,扶風、眉縣和太白是高發區。重旱在麟游發生的幾率較高,頻率平均為6. 0%,其次是太白和千陽,頻率為 4. 0%,隴縣、鳳翔、岐山、扶風及眉縣等地發生重旱的頻率平均為 2. 0%。特別干旱僅在千陽、隴縣和麟游出現1 ~2 次,發生頻率平均為 0. 8%。
3 結論
\\( 1\\) 在目前的生產力水平和氣象條件下,寶雞市各地冬小麥生長發育期間自然供水均顯不足,降水負距平百分率平均為 31. 75%,完全靠自然降水難于滿足冬小麥生長發育的需求。抽穗 -乳熟期水分虧缺最多,供需矛盾最突出,對冬小麥千粒重及產量的提高影響較大。
\\( 2\\) 寶雞市冬小麥干旱以中旱發生的頻率較高,平均為 24. 6%,其次是輕旱,發生頻率為17. 0% ,特別干旱發生的頻率最小為 0. 8% ,僅出現黃土臺塬西北部的千陽、隴縣和麟游一帶。
\\( 3\\) 受全市各地降水空間分布不均、年際波動較大的影響,冬小麥干旱災空間分布上,秦嶺山地的太白和川原區東部的眉縣、扶風最高,發生頻率平均為 52%,即兩年一遇,鳳縣發生干旱的頻率最低,平均值 <30%。
參 考 文 獻:
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