郭麗紅 叢旭 張磊
收稿日期:2024-01-15
作者簡(jiǎn)介:郭麗紅(1972—),女,吉林松原人,工程師,研究方向?yàn)闅庀箢A(yù)報(bào)、防災(zāi)減災(zāi)。
摘 要:作為重要的糧食作物之一,大豆在全球范圍內(nèi)扮演著重要的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)角色。然而,氣象災(zāi)害的頻繁發(fā)生給大豆的生長(zhǎng)、產(chǎn)量和質(zhì)量帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。極端氣候事件、氣溫波動(dòng)、洪澇和干旱等氣象災(zāi)害不僅會(huì)對(duì)大豆的正常生長(zhǎng)造成直接的影響,還會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。隨著全球氣候變化的不斷加劇,氣象災(zāi)害對(duì)大豆產(chǎn)業(yè)的威脅日益嚴(yán)重。為此,分析了氣象災(zāi)害對(duì)大豆的危害,提出氣象災(zāi)害對(duì)大豆危害的預(yù)防措施,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供科學(xué)、可持續(xù)的解決方案。
關(guān)鍵詞:氣象災(zāi)害;大豆;高溫
中圖分類號(hào):S565.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B文章編號(hào):2095–3305(2024)03–0-03
大豆是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物之一,被廣泛應(yīng)用于食品、飼料和工業(yè)原料等領(lǐng)域,對(duì)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)和人民生計(jì)都具有重要意義。然而,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,氣象災(zāi)害成為制約大豆生產(chǎn)的重要因素之一。氣象災(zāi)害如極端氣溫、干旱、洪澇等,不僅直接威脅著大豆的生長(zhǎng)發(fā)育,還對(duì)大豆的產(chǎn)量和質(zhì)量產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響[1]。面對(duì)氣象災(zāi)害的威脅,需要深入研究氣象災(zāi)害對(duì)大豆的具體危害,同時(shí)制定科學(xué)、合理的預(yù)防措施,以確保大豆生產(chǎn)的穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展。
1 氣象災(zāi)害對(duì)大豆的危害
1.1 高溫影響花粉活性
吉林省是我國(guó)主要的大豆種植區(qū)之一,該地區(qū)夏季高溫頻發(fā),嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)卮蠖沟纳L(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量。尤其是在大豆的花期,高溫對(duì)花粉活性的影響尤為突出,給吉林大豆生產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。吉林省7—8月是大豆的盛花期,此時(shí)正值夏季高溫時(shí)節(jié)。當(dāng)氣溫超過(guò)30 ℃,尤其是遇到35 ℃以上的極端高溫天氣時(shí),大豆花粉的活性會(huì)急劇下降。高溫使得花粉的酶活性下降,呼吸作用加快,消耗了花粉的能量和養(yǎng)分,導(dǎo)致花粉的活力下降,壽命縮短。同時(shí),高溫還會(huì)引起花粉外壁的損傷,使得花粉容易脫水而失去活性。吉林省夏季晝夜溫差較小,炎熱的夜間溫度也會(huì)影響大豆的花粉活性。大豆花粉以夜間形成為主,當(dāng)夜間氣溫超過(guò)25 ℃時(shí),花粉母細(xì)胞的減數(shù)分裂過(guò)程會(huì)受到干擾,導(dǎo)致花粉發(fā)育不良,活性下降。持續(xù)性高溫還會(huì)抑制大豆植株雌、雄蕊的發(fā)育,引起花器官的發(fā)育畸形,進(jìn)一步降低授粉的成功率。高溫引起的大豆花粉活性下降,直接導(dǎo)致吉林地區(qū)大豆坐果率的下降。研究表明,在吉林省中部和西部平原地區(qū),當(dāng)花期遇到3 d以上35 ℃高溫天氣時(shí),大豆的坐果率可下降10%~20%,嚴(yán)重時(shí)甚至高達(dá)40%以上。坐果率的下降會(huì)導(dǎo)致大豆的單位面積莢數(shù)和粒數(shù)減少,最終引起大豆減產(chǎn)。此外,吉林省的高溫天氣往往伴隨著干旱,使得大豆在抗高溫的同時(shí)還要應(yīng)對(duì)水分虧缺的脅迫,進(jìn)一步加劇了高溫對(duì)花粉活性的負(fù)面影響。干旱與高溫的復(fù)合脅迫會(huì)嚴(yán)重抑制大豆植株體內(nèi)的水分、養(yǎng)分、激素等物質(zhì)的運(yùn)輸,導(dǎo)致生殖器官發(fā)育受阻,花粉活力進(jìn)一步下降[2]。
1.2 低溫引發(fā)凍害
在吉林地區(qū),春季和秋季是大豆凍害高發(fā)的2個(gè)關(guān)鍵時(shí)期。春季3—5月大豆播種出苗后,經(jīng)常會(huì)遇到倒春寒天氣。當(dāng)夜間氣溫降至0 ℃以下,尤其是-3 ℃以下持續(xù)數(shù)小時(shí),就會(huì)對(duì)大豆幼苗造成凍害。受凍的幼苗葉片變黃萎蔫,生長(zhǎng)點(diǎn)受損,嚴(yán)重時(shí)整株死亡。吉林省中部和西部地區(qū)海拔較高,春季氣溫回升緩慢,更容易發(fā)生低溫凍害。5月下旬至6月,吉林地區(qū)大豆生長(zhǎng)進(jìn)入莖稈伸長(zhǎng)和開花結(jié)莢階段,若遇到低溫陰雨寡照天氣,會(huì)導(dǎo)致植株徒長(zhǎng),花芽分化不良,花粉活性下降,嚴(yán)重影響坐果率。研究表明,開花結(jié)莢期若連續(xù)3 d以上日平均氣溫低于18 ℃,就會(huì)導(dǎo)致大豆單位面積莢數(shù)減少15%~25%。秋季9—10月是吉林地區(qū)大豆的成熟收獲期,這一階段的冷害主要有2種類型:早霜凍害、陰雨寡照引起的冷害。吉林省北部和東部地區(qū)緯度較高,晝夜溫差大,9月下旬有時(shí)會(huì)出現(xiàn)早霜凍,當(dāng)氣溫降至0 ℃以下時(shí),大豆植株的葉片、莖稈和莢果都會(huì)受到不同程度的凍害,嚴(yán)重影響大豆的產(chǎn)量與品質(zhì)。陰雨寡照型冷害多發(fā)生在吉林省中部和西部地區(qū),受到地形和季風(fēng)環(huán)流的影響,秋季經(jīng)常出現(xiàn)連陰雨天氣,光照不足,氣溫驟降,導(dǎo)致大豆籽粒灌漿積累養(yǎng)分不足,極易形成青莢。受冷害影響,大豆籽粒蛋白含量下降,出油率下降,商品率和加工品質(zhì)下降。除了直接的凍害和冷害危害,吉林省的低溫還會(huì)通過(guò)多種間接途徑影響大豆生產(chǎn)。例如,低溫會(huì)延緩大豆的生育進(jìn)程,使得大豆不能及時(shí)成熟,而吉林省北部早霜來(lái)臨較早,容易發(fā)生凍熟和凍莢。低溫還會(huì)降低植株的抗病性,加重病蟲害的危害,增加防治的難度和
成本[3]。
1.3 水分過(guò)剩導(dǎo)致病害
吉林省是我國(guó)重要的大豆主產(chǎn)區(qū),該地區(qū)降水充沛,年均降水量為500~800 mm,但降水時(shí)空分布不均,夏季易發(fā)生連陰雨和暴雨等極端天氣,導(dǎo)致大豆生長(zhǎng)期內(nèi)土壤水分過(guò)剩,進(jìn)而引發(fā)多種病害,嚴(yán)重制約了大豆的產(chǎn)量和品質(zhì)。在大豆生長(zhǎng)發(fā)育的過(guò)程中,適宜的土壤水分含量為70%~80%。當(dāng)土壤水分超過(guò)85%,尤其是長(zhǎng)時(shí)間積水時(shí),就會(huì)引發(fā)大豆的水分過(guò)剩危害。吉林省6—8月正值大豆的開花結(jié)莢期,也是降水集中的時(shí)段。一旦遭遇連續(xù)陰雨天氣,并且不能及時(shí)排出土壤中的積水,大豆的根系就會(huì)因缺氧而受損,根毛和根瘤的生長(zhǎng)發(fā)育受阻,導(dǎo)致養(yǎng)分和水分吸收能力減弱。同時(shí),過(guò)量的水分還會(huì)稀釋土壤中的氧氣,加劇根系缺氧的癥狀。在水分過(guò)剩的條件下,大豆植株體內(nèi)的代謝功能紊亂,光合產(chǎn)物合成與運(yùn)輸受阻,植株生長(zhǎng)發(fā)育緩慢,抗病性下降,極易感染多種病原菌并引發(fā)病害[4]。
吉林省水分過(guò)剩引發(fā)的大豆病害以根腐病、莖腐病和葉斑病等為主。大豆根腐病在吉林省發(fā)病率較高,主要由鐮刀菌、尖鐮刀菌、茄腐立克次體等病原真菌引起。這些病原菌在水分過(guò)剩的土壤環(huán)境中大量繁殖,通過(guò)侵染大豆的根部而引發(fā)病害。受害的大豆植株根系腐爛,根瘤數(shù)量減少,養(yǎng)分和水分吸收受阻,植株生長(zhǎng)停滯,葉片發(fā)黃,最終導(dǎo)致早衰或死亡。大豆莖腐病主要由莖基腐霉菌引起,該病原菌在水濕條件下大量繁殖,通過(guò)傷口侵染大豆的莖基部。受害植株的莖基出現(xiàn)棕色至黑褐色腐斑,莖稈腐爛變軟,導(dǎo)致植株萎蔫倒伏,嚴(yán)重時(shí)整株死亡。吉林省夏季降水頻繁,大豆植株矮化、徒長(zhǎng),莖稈脆弱,極易感染莖腐病。大豆葉斑病在吉林省的發(fā)生率也較高,主要由褐斑病菌、球孢疫霉等病原真菌引起。這些病菌在水分過(guò)剩的條件下大量繁殖,通過(guò)葉面侵染引發(fā)病害。受害葉片出現(xiàn)褐色至黑色的斑點(diǎn),斑點(diǎn)逐漸擴(kuò)大,導(dǎo)致葉片枯萎脫落,嚴(yán)重影響了大豆的光合作用。連續(xù)陰雨天氣還會(huì)加劇葉斑病的傳播擴(kuò)散,導(dǎo)致大面積發(fā)病[5]。
2 氣象災(zāi)害對(duì)大豆危害的預(yù)防措施
2.1 選育耐熱、耐寒品種
吉林省是我國(guó)重要的大豆種植區(qū),該地區(qū)氣候條件復(fù)雜,既有夏季高溫,又有早春和秋季的低溫冷害,熱害和冷害輪番發(fā)生,是制約吉林省大豆生產(chǎn)的兩大氣象災(zāi)害。因此,選育和推廣耐熱、耐寒兼?zhèn)涞拇蠖蛊贩N,對(duì)提高大豆抗災(zāi)保產(chǎn)能力至關(guān)重要。當(dāng)前,吉林省農(nóng)業(yè)科研部門應(yīng)高度重視大豆的抗逆品種選育工作,利用常規(guī)育種與現(xiàn)代生物技術(shù)相結(jié)合的手段,選育出一批適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂驐l件、抗逆性強(qiáng)的大豆新品種。在耐高溫方面,相關(guān)人員需要通過(guò)篩選高溫脅迫下大豆種質(zhì)資源的綜合性狀,鑒定出一批在高溫條件下能夠維持較高光合速率、較強(qiáng)根系活力、較高坐果率的耐熱種質(zhì)材料,并以此為基礎(chǔ)開展雜交選育。這些品種能夠在吉林中部和西部平原區(qū)表現(xiàn)出良好的抗熱能力,在夏季高溫時(shí)能夠保持較高的花粉活性和坐果率,較好地抵御熱害風(fēng)險(xiǎn)。在抗低溫冷害方面,吉林省育種家應(yīng)重點(diǎn)篩選出苗期耐低溫和秋季低溫下成熟性好的種質(zhì)材料,利用傳統(tǒng)育種技術(shù)與分子標(biāo)記輔助選擇相結(jié)合的手段,培育出一批苗期抗寒性和秋季耐冷性俱佳的大豆新品種,如“吉06-127”“吉育 81”等。這些品種苗期抗寒性強(qiáng),出苗整齊,春季倒春寒來(lái)襲時(shí)表現(xiàn)出良好的抗寒性;秋季植株成熟快而整齊,抗早霜凍害能力強(qiáng),大大降低了吉林北部和東部地區(qū)低溫冷害發(fā)生的概率。同時(shí),吉林大豆育種工作者還應(yīng)瞄準(zhǔn)熱害與冷害的關(guān)鍵影響時(shí)期,選育出一批生育期“前緊后松”的大豆品種。這些品種春季出苗至開花結(jié)莢的生育速度偏快,夏季至初秋生育速度放緩,成熟期適中,能夠最大限度地避開春季倒春寒和盛夏高溫危害,并與當(dāng)?shù)厍锛境跛獣r(shí)間錯(cuò)開,實(shí)現(xiàn)苗期抗寒、花期耐熱、熟期避冷的“全程抗逆”。
2.2 合理調(diào)整種植時(shí)間
農(nóng)業(yè)部門應(yīng)根據(jù)氣象部門的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)信息,適當(dāng)推遲大豆播種時(shí)間,將主栽品種的播期調(diào)整至5月中下旬,避開倒春寒高發(fā)期,可以顯著降低春季冷害對(duì)出苗期大豆的危害。與此同時(shí),吉林省大豆生產(chǎn)還面臨7—8月盛夏高溫的脅迫。高溫會(huì)抑制大豆開花結(jié)莢,影響大豆花粉活性和坐果率。為了規(guī)避夏季高溫危害,吉林省農(nóng)業(yè)部門應(yīng)因地制宜地引導(dǎo)農(nóng)民運(yùn)用“早播早熟”的種植模式,利用5月上中旬氣溫回升的有利時(shí)機(jī)提前播種,并搭配成熟期較短的早熟品種,使得大豆提前進(jìn)入開花結(jié)莢期,最大限度地避開7月中下旬至8月上旬的高溫高峰期,從而降低熱害風(fēng)險(xiǎn),提高大豆單產(chǎn)。9—10月,吉林省秋季連陰雨頻繁,溫度驟降,大豆成熟期易受冷害和澇害。農(nóng)業(yè)部門應(yīng)根據(jù)大豆品種的熟期特性,合理安排大豆的種植時(shí)間,做到早熟品種早播、中熟品種適播、晚熟品種晚播,從而實(shí)現(xiàn)大豆成熟期與有利的氣象條件相匹配。同時(shí),針對(duì)吉林省北部和東部山區(qū)早霜來(lái)臨的特點(diǎn),引導(dǎo)當(dāng)?shù)剞r(nóng)民適當(dāng)縮短大豆生育后期,在確保大豆籽粒充分飽滿的基礎(chǔ)上,適當(dāng)提前收獲,避免早霜凍害導(dǎo)致大豆減產(chǎn)。吉林省各地區(qū)的氣候特點(diǎn)存在顯著的差異,需要因地制宜地調(diào)整并精準(zhǔn)施策。例如,吉林省西部地區(qū)海拔較高,晝夜溫差大,春季氣溫回升速度慢,適當(dāng)推遲播種時(shí)間;而東部低山丘陵區(qū)緯度較高,秋季早霜風(fēng)險(xiǎn)大,則需要提前播種。農(nóng)業(yè)部門應(yīng)充分考慮不同區(qū)域的地形、氣候和土壤特點(diǎn),因地制宜地制定大豆種植時(shí)間調(diào)整方案,并深入基層指導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)調(diào)整種植時(shí)間,提高區(qū)域內(nèi)大豆種植時(shí)間調(diào)控的整體水平。
2.3 改善排水系統(tǒng)
吉林省農(nóng)業(yè)、水利等部門應(yīng)高度重視大豆田間排水系統(tǒng)的建設(shè)和改善,大力實(shí)施農(nóng)田水利基本建設(shè),因地制宜地開展大豆種植區(qū)的排澇治理工程。在吉林省中西部平原區(qū),應(yīng)大力推廣田間明溝、暗管、井灌等形式的排水設(shè)施,新建和疏浚一大批排水溝、排水渠,形成了“田—溝—渠—河”多級(jí)排水體系,可以顯著提高大豆種植區(qū)防澇排澇能力。同時(shí),吉林省還應(yīng)因地制宜地采取工程措施與生物措施相結(jié)合的方式,多措并舉推進(jìn)大豆田間排水。在地勢(shì)低洼、易澇區(qū),通過(guò)修筑圍堰、水閘等工程設(shè)施,加強(qiáng)田間蓄水和控水;在土壤黏重區(qū),推廣深松整地、心土破碎等措施,打破犁底層,增強(qiáng)土壤的透水性;在地下水位高的區(qū)域,則通過(guò)建設(shè)明溝、暗管,降低地下水位,及時(shí)排除過(guò)剩水分。在生物措施方面,吉林省應(yīng)積極推廣耐濕大豆品種和高壟種植模式。選育和示范一批在漬水條件下較高產(chǎn)量的抗?jié)炒蠖剐缕贩N,提高大豆對(duì)水澇逆境的耐受性;大力推廣大豆壟作種植技術(shù),通過(guò)壟間溝與壟面種植相結(jié)合,既起到蓄水保墑、防止土壤板結(jié)的作用,又能夠快速排除過(guò)剩積水,從而在降雨頻繁年份有效改善大豆的田間排水條件。除了改善排水設(shè)施、調(diào)整種植模式,吉林省還應(yīng)注重強(qiáng)化農(nóng)田排水的精細(xì)化管理。通過(guò)安裝自動(dòng)記水尺的測(cè)控設(shè)備,及時(shí)掌握田間漬水動(dòng)態(tài);充分利用氣象預(yù)警預(yù)報(bào)信息,對(duì)大豆生育后期的降雨趨勢(shì)進(jìn)行滾動(dòng)播報(bào),及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急排澇預(yù)案;同時(shí),組織農(nóng)業(yè)技術(shù)人員深入田間,及時(shí)指導(dǎo)農(nóng)民清溝理渠、開閘放水,確保大豆田間排水通暢。
2.4 建設(shè)防風(fēng)林帶
加強(qiáng)吉林省大豆產(chǎn)區(qū)防風(fēng)固沙工作,大力建設(shè)防風(fēng)林帶,對(duì)于減輕大風(fēng)危害,實(shí)現(xiàn)糧食穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)意義重大。吉林省大豆生產(chǎn)分布在松嫩平原和長(zhǎng)白山地區(qū)兩大區(qū)域,不同區(qū)域風(fēng)害的成因和危害特點(diǎn)存在顯著的差異。松嫩平原地區(qū)地勢(shì)平坦開闊,春季多大風(fēng)天氣,極易引發(fā)風(fēng)蝕和沙塵暴;而長(zhǎng)白山地區(qū)坡度較大,山風(fēng)大,這會(huì)導(dǎo)致大豆生長(zhǎng)后期極易出現(xiàn)倒伏和莢果脫落的現(xiàn)象。針對(duì)不同區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn),吉林省分類施策,因地制宜地推進(jìn)防風(fēng)林體系建設(shè)。在松嫩平原腹地,通過(guò)營(yíng)造大規(guī)模的農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng),布設(shè)縱橫交錯(cuò)的格狀林帶,減緩地表風(fēng)速,阻截風(fēng)沙,減輕風(fēng)蝕危害。同時(shí),發(fā)揮林帶的生態(tài)屏障功能,提高大豆田間小氣候調(diào)節(jié)能力,增強(qiáng)大豆抗寒、抗旱的能力。在防護(hù)林樹種選擇上,根據(jù)立地條件因地制宜,合理搭配楊樹、榆樹、柳樹等鄉(xiāng)土樹種,并通過(guò)補(bǔ)植改造,優(yōu)化林帶的多層次結(jié)構(gòu),增強(qiáng)整體防風(fēng)效果。在長(zhǎng)白山地區(qū)坡耕地集中區(qū),吉林省應(yīng)大力實(shí)施梯田化改造,在梯田界溝、梯面兩側(cè)營(yíng)造大豆田間防風(fēng)林,減輕山風(fēng)對(duì)大豆的危害。同時(shí),因地制宜地開展坡面植被恢復(fù),通過(guò)造林種草適度覆蓋裸露山體,減少水土流失,改善生態(tài)環(huán)境,為大豆生產(chǎn)創(chuàng)造良好的外部條件。在溝谷區(qū)還推廣經(jīng)濟(jì)林—大豆復(fù)合種植模式,利用果樹、堅(jiān)果樹建設(shè)立體防護(hù)林,取得了防風(fēng)固沙和提高經(jīng)濟(jì)效益的雙重效果。在具體實(shí)施中,吉林省應(yīng)堅(jiān)持政府主導(dǎo)、農(nóng)民參與,將防風(fēng)林建設(shè)作為農(nóng)田基本建設(shè)的重要內(nèi)容,納入高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田整治范疇,調(diào)動(dòng)農(nóng)民參與的積極性。同時(shí),加強(qiáng)與林業(yè)、水利等部門的協(xié)作配合,統(tǒng)籌兼顧防風(fēng)林建設(shè)與水土保持、生態(tài)修復(fù)等工作,形成多部門協(xié)同推進(jìn)的合力,提高防風(fēng)林建設(shè)的整體水平。建設(shè)防風(fēng)林帶不僅在減災(zāi)防災(zāi)中具有重要作用,而且通過(guò)發(fā)揮林帶的生態(tài)功能,能夠有效改善吉林省大豆產(chǎn)區(qū)的田間小氣候。防風(fēng)林帶通過(guò)阻擋寒風(fēng),減緩風(fēng)速,減小晝夜溫差,從而延長(zhǎng)大豆生育期,提高大豆產(chǎn)量。此外,林帶不僅可以截留降水,減少地表徑流,還可以涵養(yǎng)水源,增加土壤的貯水量,有效降低大豆面臨的干旱風(fēng)險(xiǎn)。
3 結(jié)束語(yǔ)
相關(guān)部門需要進(jìn)一步加強(qiáng)氣象監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)技術(shù),提高對(duì)氣象災(zāi)害的識(shí)別和應(yīng)對(duì)的能力。同時(shí),農(nóng)業(yè)管理者和農(nóng)民需要更加靈活地調(diào)整種植策略,選擇更耐旱、抗洪或適應(yīng)極端氣候的大豆品種。通過(guò)全球合作,采取綜合性的預(yù)防措施,能夠更好地保護(hù)大豆產(chǎn)業(yè),確保糧食供應(yīng)的穩(wěn)定性,為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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