长江中下游平原地区小麦生长的气候变化特点与发展方向

2022-09-11

素有“鱼米之乡”之称的长江的中下游平原, 四季分明、湖泊密布、河道纵横、土壤肥沃且地势平缓, 非常有利于水稻的生长[1]。在该区域, 水稻占据着主导的地位, 且在可预见未来这种地位是不可被改变的。在该区域种植冬小麦备受争议, 因为该区域种植冬小麦会有生长后期缺少光照、高温催熟、倒春寒等诸多问题, 导致其在品质与产量上都不是很理想[2]。因此, 该区域正逐步减少小麦的种植面积, 同时降低小麦的收购量。鉴于小麦在该区域的种植现状, 依据小麦在生长季已呈现以及在以后可能会呈现的气候特点, 可以采用作物模拟以及统计学的方法对小麦当前以及以后产量进行科学预算, 从而对该区小小麦种植的发展方向进行预判[3]。

1 近40 a小麦在生长季节气候的变化特点

根据芜湖、安庆、合肥、宁波、杭州、常州、苏州、南通、扬州、南京10个样本点在1972-2012的气候资料进行计算机程序的编制, 对该期间长江中下游平原区域内小麦在生长季节的降雨日数、日照总时长、降水总量与平均气温分别进行了统计, 根据其变化趋势总结出几个比较明显的特点:

小麦在生长季节该区域的日照时长有着比较明显地下降趋势;同时, 下雨天数也有了较为显著的下降, 这表明寡照阴湿的天气日数正在增加。

在小麦生长的季节, 降雨量并没有比较显著的变化, 与该域内小麦的产量有着负向关系的3-5月降水量也相对平稳, 说明了该区域内在小麦生长季节的潮湿多雨的条件没有因为全球气候变暖而有所缓解。

从20世纪70年代起, 在小麦生长季节的气候温度呈现上升的趋势, 这与全球变暖的大趋势有着紧密的联系, 说明了该区域尤其是在小麦的生长季节, 小麦的生长受到了该趋势较为明显的影响[4]。

2近40 a的小麦气候产量

尽管该区域的小麦单位产量在气候变化的影响下受到了一定的影响, 但总体上还是呈现上升趋势, 由20世纪70年代初产量约1 t/km2到最近的4.9 t/km2。科技的进步对栽培技术、品种更新等进行改进, 促进了小麦单位产量的提高。在对气候条件与小麦产量之间的关系进行分析时, 应该剔除非气候的影响因素。

本次研究计算小麦的气候产量的方法, 采用了实际的产量减掉小麦趋势的产量增量。小麦的气候产量大小能够在一定程度上反映出该区域小麦受到气候条件不同影响的程度。20世纪70-80年代, 小麦的气候产量比较稳定。90年代曾有一段有利的时期出现, 这主要受到日照比较充足、降水量比较少的影响。进入21世纪, 小麦的气候产量持续呈现出负向距平, 这主要受到了寡照阴湿、倒春寒、暖冬等因素的影响。

3 未来40 a小麦生长季的气候变化特点

本次研究采用美国相关机构研制出的全球气候的渐变模型, 以该模型的相关的输出值对长江中下游平原在未来的40 a气候变化的特点进行分析。该模型做出了未来40 a大气中二氧化碳增长的速率保持着现在的水平的假设。由此可以推算, 2025年大气中二氧化碳的浓度将有很大的提升, 并随着时间的延续其浓度不断的增长。把不同年份大气中二氧化碳的浓度数值输入到该模型中, 就可以对不同年份的降水量、太阳辐射以及全球各地的气温等气候要素发生的变化进行模拟。

该模型将地球划分为828个单元, 整个长江中下游平原包含在其中的两个单元内。将杭州与南京两个样本点作为研究对象, 分别代表该区域的南部与北部。继而在该模型输出的数据中下载要研究年份的小麦在生长季节相比当前相同月份的平均气温增长的幅度, 以及太阳辐射的总量和降水量相比当前相同月份的变化幅度。在研究区域在以往、现在以及未来的小麦在生长季节的气候变化的主要依据, 我们得到了一些相应的研究数据。

对这些数据进行分析可知, 在今后一段较长的时间内, 该区域的小麦再生长季节的平均气温将上升约14.5℃, 在前期该区域内北部平原的气温增幅要高于南部平原, 但在后期北部又会被南部超过。小麦在生长季节降水的总量, 2020年时将会比现在增加13.5%左右。其中, 与该区域小麦的产量有着比较明显的负相关关系的4、5月降水量会有比较明显地增加, 在2035年前后会有所减少或者与现在大致保持一致。

4 未来40 a的小麦气候产量

本文使用经过休整的Ceres-wheat模型, 用以对该区域在今后40 a小麦的气候产量进行了模拟与研究。之所以要对该模型进行修正, 是由于该模型的开发者是以美国区域的小麦的生产状况为研究的对象, 仅仅把影响小麦产量的因素设定为干旱逆境, 并没有考虑到湿害对小麦的生长发育过程以及质量、产量所造成的有害影响。此外, 该模型的设计初衷并不是用于研究与评价气候变化对于小麦产量与质量的影响, 因而并没有对大气中二氧化碳浓度的增加对于小麦的蒸散作用以及光合作用的影响进行考虑。

为了规避非气候因素对小麦气候产出量的影响, 现在假设以后40 a各个样本点小麦的管理栽培水平以及品种等都没发生较为显著的变化, 然后在10个样本点各选择一个较为典型品种当作试验品种, 并且利用同地、同期的土壤和天气资料以及各样本点持续3 a及以上种植的小麦的产量以及发育期的资料, 采用错试法确定、调试各瓶中的遗传参数, 最后在各个采样点2020年、2035年、2050年3种气候变化的情境下, 分别地运行已经修正的Ceres-wheat模型, 并求出平均的模拟产量, 就是长江中下游平原未来5、20、35 a小麦的气候产量。

从模型分析的数据可以得知, 2020年各样点小麦的气候产量和现在基本保持一致, 2030年以及2050年, 该区域内不得南通、扬州等地的小麦气候产量比目前多出约5%, 其余的地域小麦的常量有一定程度的下降, 从而总体上同现在保持一致。

5 结语

经过研究可以看出, 该区域小麦的种植应在地域上进行更细致的划分, 因为不同地域未来环境的变化对小麦的种植与产量有着不同的影响。只用采用科学合理的分析方法确定小麦合理的种植区域, 并采用科学的种植办法, 才能有最优的小麦产量与质量。

摘要：为研究未来一段时间内小麦种植是否适宜在长江中下游平原继续进行, 对该区域的10个研究样本点小麦的种植情况进行了分析研究。从以前一段时期内小麦在生长季节的气候变化特点、小麦的产量的分析研究以及对未来一段时间内小麦在生长季节的气候变化特点、小麦的产量进行预判, 希望能给业内人员提供具有一定的参考。

关键词：长江中下游,小麦,生长,气候变化,发展方向