北疆氣候變化對(duì)冬春小麥產(chǎn)量的影響

何亮

摘要：北疆地區(qū)以種植冬、春小麥為主。氣候變暖后小麥干物質(zhì)與株高沒有發(fā)生過大變化，穗部干物質(zhì)的實(shí)際分配比例、千粒質(zhì)量以及穗粒數(shù)等均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。由此表明，氣候變暖會(huì)使小麥功能葉片提前衰老，光合產(chǎn)物將無法大量輸送到穗部，春、冬小麥的產(chǎn)量將會(huì)降低。希望該次研究能為調(diào)整北疆地區(qū)冬春小麥種植技術(shù)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：氣候變化;冬春小麥;產(chǎn)量;影響;北疆

何 亮. 北疆氣候變化對(duì)冬春小麥產(chǎn)量的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2020，40（23）：94+96.

本文通過試驗(yàn)研究了北疆氣溫變化對(duì)小麥產(chǎn)量造成的影響。試驗(yàn)一共設(shè)置不增溫、夜間12 h增溫和全天24 h增溫3個(gè)階段。田間裝置主要包括增溫系統(tǒng)和支架，把遠(yuǎn)紅外加熱管安裝在三腳架上邊，并通過對(duì)支架高度進(jìn)行調(diào)整，保證增溫管與小麥冠層高度間保持35-45 cm的距離。每個(gè)小區(qū)域的面積為12 m3，隨機(jī)設(shè)計(jì)區(qū)組，通常需要重復(fù)3次，相鄰的小區(qū)域間應(yīng)該保持0.5 m的距離。每個(gè)小區(qū)域中設(shè)有2個(gè)增溫管，增溫處理應(yīng)該在小麥起身到收獲階段。具體試驗(yàn)情況見下文。

一、北疆地區(qū)冬、春小麥種植情況

1、北疆地區(qū)的基本情況

北疆地區(qū)屬于溫帶大陸性氣候，被定期研究地區(qū)的年平均氣溫為5.5℃，1月份的平均氣溫為-18.9℃，最低氣溫可達(dá)到-37.3℃，7月份的平均氣溫為22.6℃，最高溫度可達(dá)到39℃。年平均濕度為60%，從4月下旬開始進(jìn)入無霜期，到10月上旬為止，年均無霜期為153天。試驗(yàn)區(qū)前茬種植的是春小麥，土層0-20 cm位置有機(jī)質(zhì)的實(shí)際含量是15.156 g/kg，速效鉀的含量是352 g/kg，速效磷的含量是7.2 g/kg，總氮的含量是0.934 g/kg，pH值是8.7。

2、北疆地區(qū)冬、春小麥種植情況

新疆小麥的種植面積占據(jù)糧食作物總種植面積的40%-60%，小麥生產(chǎn)影響著新疆地區(qū)的糧食安全。塔城市春季氣溫表現(xiàn)出上升趨勢(shì)，而且開春期越來越早，因此春小麥適合早種，這樣小麥乳熟期以及灌漿期都會(huì)延長(zhǎng)，有利于增產(chǎn)。薛麗華等人[1]統(tǒng)計(jì)分析最近幾年的氣象觀測(cè)資料發(fā)現(xiàn)冬小麥適合晚播種，這樣可以使小麥產(chǎn)量提升。

二、氣溫變化對(duì)冬、春小麥產(chǎn)量造成的影響

1、氣溫變化對(duì)小麥株高造成的影響

氣溫變化不會(huì)對(duì)小麥株高造成太大影響。在孕穗期以及抽穗期，夜間12 h增溫會(huì)使小麥株高降低;全天24 h增溫會(huì)使小麥株高增加，但沒有明顯作用。其他時(shí)期不管是夜間12 h增溫處理，還是全天24 h增溫處理，株高差異都不是非常明顯。

2、氣溫變化對(duì)小麥綠葉面積造成的影響

氣溫變化會(huì)對(duì)小麥綠葉面積造成一定影響，但不同時(shí)期影響程度不同。與不增溫進(jìn)行比較，小麥開花之前全天24 h增溫和夜間12 h增溫都會(huì)使小麥綠葉面積增加;孕穗期全天24 h增溫，小麥綠葉面積增加較為明顯;抽穗期夜間12 h增溫，小麥綠葉面積會(huì)快速增加;開花時(shí)期全天24 h增溫和夜間12 h增溫，小麥綠葉面積的增加無明顯差異。由此表明，增溫處理后小麥綠葉面積低于不增溫處理，其中24 h增溫處理降低較為明顯。

從整體分析，小麥孕穗期到成熟期，不論哪種處理方式，小麥綠葉面積都是先升后降，抽穗期進(jìn)行增溫處理可以使小麥綠葉面積達(dá)到最大，灌漿期不增溫處理小麥綠葉面積最大。因此，雖然增溫能夠使小麥葉片早期快速發(fā)育，但小麥開花后期葉片功能將會(huì)減退。

3、氣溫變化對(duì)小麥干物質(zhì)的分配與積累造成的影響

春、冬小麥在成熟以后干物質(zhì)的積累量在各個(gè)處理期間差異并不明顯，但與不增溫進(jìn)行比較，全天24 h升溫處理，小麥穗部積累的干物質(zhì)總量明顯降低，小麥葉片中積累的干物質(zhì)量明顯升高;夜間24 h升溫處理，小麥所有器官中積累的干物質(zhì)總量沒有明顯變化。

增溫會(huì)影響小麥干物質(zhì)的實(shí)際分配比：對(duì)小麥葉片當(dāng)中的干物質(zhì)實(shí)際分配比造成的影響不顯著;對(duì)小麥莖鞘中的干物質(zhì)的實(shí)際分配比有增加的影響;對(duì)小麥穗部干物質(zhì)的實(shí)際分配比有降低的影響，其中全天24 h升溫處理效應(yīng)非常明顯。由此可知，升溫可以使干物質(zhì)分配到各個(gè)營養(yǎng)器官，而光合作用卻無法向收獲器官輸送產(chǎn)物。

4、氣溫變化對(duì)小麥光合特性的影響

小麥在灌漿期間，氣孔導(dǎo)度以及葉凈光合速率等一直表現(xiàn)為下降趨勢(shì);胞間濃度表現(xiàn)出上升趨勢(shì);蒸騰速度先上升再下降。由此可知，增溫會(huì)影響到上述4個(gè)指標(biāo)發(fā)生變化[2]。

5、氣溫變化對(duì)小麥構(gòu)成以及產(chǎn)量造成的影響

氣溫變化對(duì)小麥構(gòu)成以及產(chǎn)量的影響結(jié)果詳見表1。增溫和不增溫進(jìn)行比較，雖然增溫會(huì)使小麥的千粒質(zhì)量以及穗粒數(shù)降低，但是卻沒有較為明顯的差異;全天24 h增溫處理和夜間12 h增溫處理會(huì)使小麥穗粒數(shù)減少;全天24 h增溫處理會(huì)使小麥產(chǎn)量降低1.7%;夜間12 h增溫處理會(huì)使小麥產(chǎn)量降低18.9%，其中夜間12 h增溫處理與不增溫處理間存在較大差異。因此，夜間增溫致使小麥產(chǎn)量降低的主要原因是穗粒數(shù)降低。

三、討論

此次研究主要運(yùn)用紅外增溫系統(tǒng)模擬田間增溫，研究結(jié)果表明，全天24 h增溫處理以及夜間12 h增溫處理可以使麥田耕層增加5 cm，還能使植株冠層與地表溫度有所提升。增溫面積高達(dá)4 m3，與原位觀察、土壤樣品采集和田間植株等地相關(guān)需求相符。在對(duì)增溫過程進(jìn)行模擬時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行功率沒有任何變化，增溫情況在小麥生育時(shí)期比較穩(wěn)定，能夠滿足田間增溫試驗(yàn)需求。

株高會(huì)對(duì)小麥產(chǎn)量造成嚴(yán)重影響。株高較大則光能接貨力會(huì)非常高，同時(shí)冠層的透光率會(huì)增加，下層葉片獲得的光照率也會(huì)增加，進(jìn)而加快光合作用。因此，光合產(chǎn)物的轉(zhuǎn)運(yùn)以及積累都會(huì)增加，從而促使小麥產(chǎn)量提高。試驗(yàn)表明，增溫會(huì)影響小麥株高，但影響不大。馬一峰等人研究表示，夜間增溫會(huì)使小麥株高降低，因?yàn)橐归g增溫縮短了小麥生育期。研究結(jié)果間存在的此種差異多數(shù)是因?yàn)樵囼?yàn)材料不同[3]。

小麥葉片面積會(huì)影響作物冠層的生長(zhǎng)速度以及光能利用率，溫度對(duì)小麥葉面積影響非常大，日平均溫度和小麥葉面積間關(guān)系可運(yùn)用線性函數(shù)表示。研究發(fā)現(xiàn)，增溫后小麥開花前的葉面積會(huì)提高，而開花后小麥葉面積會(huì)降低。所以，增溫會(huì)使小麥功能葉片提前衰老，影響小麥干物質(zhì)積累，進(jìn)而使小麥產(chǎn)量降低。

此次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，增溫致使小麥減產(chǎn)是因?yàn)槿后w數(shù)量發(fā)生改變。夜間增溫處理能夠使小麥呼吸消耗增加，阻止植株生長(zhǎng)，株高降低，穗部干物質(zhì)分配比以及積累量都減少，對(duì)穗部發(fā)育造成嚴(yán)重影響，有效穗數(shù)變少，進(jìn)而降低小麥產(chǎn)量。全天增溫處理雖然也會(huì)增加小麥的呼吸消耗，但能夠使小麥加快分蘗，穗數(shù)有效增加;然而在后期不斷升溫的過程中，小麥功能葉片會(huì)快速衰老，葉面積快速降低，光合產(chǎn)物無法快速輸送到穗部，所以小麥產(chǎn)量會(huì)相應(yīng)降低。本次研究結(jié)果和前人的研究一致。

四、結(jié)語

綜上所述，升溫對(duì)小麥干物質(zhì)以及株高的影響并不大，但對(duì)于穗部干物質(zhì)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量等會(huì)造成較大影響。希望北疆地區(qū)的研究人員將此作為依據(jù)，合理地對(duì)小麥栽培技術(shù)進(jìn)行改良，提升小麥產(chǎn)量，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 薛麗華，王 銅，李 磊，等. 北疆超晚冬播小麥高產(chǎn)生育規(guī)律及干物質(zhì)積累研究[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2019，37（6）：153-159+165.

[2] 張長(zhǎng)清，趙俊峰. 淺談冬小麥冬前麥苗發(fā)黃的原因及防治技術(shù)措施[J]. 種業(yè)導(dǎo)刊，2019（12）：30.

[3] 董優(yōu)芳. 冬小麥合理栽培管理技術(shù)[J]. 河南農(nóng)業(yè)，2019（31）：40.