摘  要:為揭示寧南山區(qū)胡麻發(fā)育期對氣候變化的響應(yīng)規(guī)律，利用1990—2020年固原農(nóng)業(yè)氣象觀測站的胡麻觀測報表，結(jié)合同期的地面氣象觀測記錄，應(yīng)用回歸分析等方法研究胡麻發(fā)育期的氣候變化特征。結(jié)果表明：寧南山區(qū)胡麻全生育期持續(xù)時間平均為117d，最長為131d，最短為105d；出苗期表現(xiàn)為縮短的趨勢，線性傾向率為-1.9d/10a；營養(yǎng)生長期表現(xiàn)為延長的趨勢，線性傾向率為3.2d/10a；生殖生長期變化趨勢不明顯；胡麻出苗期、營養(yǎng)生長期、生殖生長期的持續(xù)時間與其生育期內(nèi)的平均氣溫均成負相關(guān)。

關(guān)鍵詞：氣候變化；胡麻；發(fā)育期；響應(yīng)；寧南山區(qū)

《第三次氣候變化國家評估報告》表明，近百年來，我國大陸區(qū)域平均增溫 0.9~1.5 ℃，且目前處在近百年來氣溫最高階段^[1]；年降水量未見顯著的趨勢性變化，但具有顯著的年代際變化和區(qū)域分布差異特征，極端天氣氣候事件發(fā)生頻率呈增加趨勢^[2]。氣候變化通過對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的改變而影響農(nóng)作物生長發(fā)育、水分利用、產(chǎn)量和品質(zhì)等，進而對種植制度及作物布局造成影響^[3]。作物發(fā)育期變化對氣候變化最敏感且最易于觀測，發(fā)育期的變化不僅反映了當(dāng)?shù)貧夂颉h(huán)境狀態(tài)，也反映了氣候、環(huán)境變化一定時間的累加效應(yīng)，能夠表達出氣候變化和作物對氣候、環(huán)境變化的響應(yīng)^[4-6]。油料作物對氣候變化十分敏感^[7-12]，尤其是在黃土高原干旱、半干旱農(nóng)業(yè)種植區(qū)，氣候變化會導(dǎo)致油料作物的生育期發(fā)生變化。胡麻是寧夏南部山區(qū)傳統(tǒng)優(yōu)質(zhì)油料作物，該地區(qū)是全國 6 個胡麻主產(chǎn)區(qū)之一^[13]。在長期定位觀測資料的基礎(chǔ)上，本文分析寧夏南部山區(qū)（寧南山區(qū)）氣候變化對胡麻生長發(fā)育的影響，探討該地區(qū)胡麻發(fā)育期對氣候變化的響應(yīng)規(guī)律，旨在為應(yīng)對氣候變化提供科學(xué)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源及分析方法

本文胡麻發(fā)育期觀測記錄來源于固原農(nóng)業(yè)氣象觀測站，時段為1990—2020年，共28年（1992年和2000年因發(fā)生了嚴重干旱，觀測地段胡麻被翻種而無數(shù)據(jù)，2013年中斷1年）。胡麻觀測地段為旱地，無灌溉，觀測品種為寧亞系列，耕作措施與大田相同，發(fā)育期的觀測方法遵照《農(nóng)業(yè)氣象觀測規(guī)范》。地面氣象觀測資料來源于寧夏氣象檔案館，資料序列為1971—2020年。應(yīng)用DPS19.05統(tǒng)計分析軟件進行氣象因子與胡麻發(fā)育期相關(guān)統(tǒng)計。

2 結(jié)果與分析

2.1 近50年胡麻生長季氣溫和降水量概況

固原旱地胡麻播種到成熟所經(jīng)歷的時段為4月上旬至8月上旬，統(tǒng)計分析1971—2020年該時段的氣溫和降水量情況及變化趨勢。由圖1（a）可知，固原胡麻生長季時段的平均氣溫為15.3℃，最低值為13.6℃，最高值為17.1℃?？傮w來看，胡麻生長季氣溫為上升趨勢，其線性傾向率為0.47℃/10a，增溫明顯且目前處在高位震蕩階段。由圖1（b）可知，固原胡麻生長季時段降水量平均值為241.6mm，最多為467.2mm，最少為118.3mm，呈現(xiàn)微弱上升趨勢，其線性傾向率為5.29mm/10a，更多體現(xiàn)為周期性變化，可分為“兩多兩少”時段，即：1991—2000年、2011—2020年的多雨時段和1971—1979年、2001—2010年的少雨時段。近15年來，胡麻生長季時段降水量表現(xiàn)為增多的趨勢，特別是春季，降水量年際變幅也在加大，最大值和最小值均在此時段，說明極端氣候事件增多。

圖1 近50年胡麻生長季氣溫和降水量的變化趨勢

2.2胡麻發(fā)育期特征分析

統(tǒng)計分析1990—2020年胡麻發(fā)育期觀測記錄，固原觀測地段胡麻全生育期持續(xù)時間的平均值為117d，最長為131d，最短為105d，最長與最短時間相差26d，統(tǒng)計結(jié)果見表1。胡麻發(fā)育期持續(xù)時間變化幅度差異較大，其中：開花期的變化幅度最大，最早與最晚出現(xiàn)日期變幅達36d；現(xiàn)蕾期次之，變幅33d；出苗期最小，變幅18d。

表1 1990—2020年觀測地段胡麻物候特征

胡麻發(fā)育期出現(xiàn)的日期以及持續(xù)時間長短與氣象條件密切相關(guān)。為便于統(tǒng)計分析，將胡麻發(fā)育期持續(xù)時間分為出苗期（播種—出苗）、營養(yǎng)生長期（出苗—開花）、生殖生長期（開花—成熟）3 個階段，統(tǒng)計分析其發(fā)育期持續(xù)時間的年際變化趨勢（圖 2）。

近30年來，胡麻出苗期的持續(xù)時間平均為17d，最長為25d，最短為8d，表現(xiàn)為縮短趨勢，其線性傾向率為-1.9d/10a，見圖2（a）；營養(yǎng)生長期的持續(xù)時間平均為52d，最長為63d，最短為38d，表現(xiàn)為延長趨勢，其線性傾向率為3.2d/10a，見圖2（b）；生殖生長期的持續(xù)時間平均為48d，最長為65d，最短為37d，變化趨勢不明顯，見圖2（c）。近30年來，胡麻全生育期持續(xù)時間變化趨勢不明顯，主要是由于胡麻出苗期的持續(xù)時間縮短與營養(yǎng)生長期的持續(xù)時間延長的累加結(jié)果。

a為出苗期；b為營養(yǎng)生長期；c為生殖生長期。

圖2 1990—2020年觀測地段胡麻不同發(fā)育期變化趨勢

2.3 胡麻發(fā)育期對氣候變化的響應(yīng)

以胡麻出苗期、營養(yǎng)生長期、生殖生長期持續(xù)時間為因子與其生育期內(nèi)氣溫、降水量、日照時數(shù)、蒸發(fā)量以及田間土壤濕度等因子進行相關(guān)分析，建立多元回歸方程。

出苗期回歸方程為y=35.85044-0.3915x₁-0.03746x₂-0.4767x₃-0.3824_x（4R²=0.8388），其中x₁為4月上旬至5月上旬平均氣溫，x₂為4月上旬至5月上旬降水量，x₃為4月上旬至5月上旬平均田間土壤濕度，x₄為胡麻播種期時間。

營養(yǎng)生長期回歸方程為y=23.24062-1.8878x₅-0.03054x₆-0.06530x₇+1.2922x₈（R²=0.5015），其中x₅是5—6月平均氣溫，x₆是5月中旬至6月上旬降水量，x₇是5—6月蒸發(fā)量，x₈是5—6月平均田間土壤濕度。

生殖生長期回歸方程為y=91.00493-0.2775x₉+0.0008202x₁₀-0.1467x₁₁+0.2781x₁₂-0.3868x₁₃（R²=0.7921），其中x₉是7月平均氣溫，x₁₀是6月下旬至8月上旬降水量，x₁₁是7月蒸發(fā)量，x₁₂是6月下旬至8月上旬平均田間土壤濕度，x₁₃是胡麻開花期時間。出苗期（播種—出苗），胡麻種子發(fā)芽的最低溫度是1~3℃，當(dāng)溫度高于5℃時即可出苗，8~10℃時順利出苗^[14]。出苗期的平均氣溫與出苗期持續(xù)時間成負相關(guān)，氣溫越高，出苗期持續(xù)時間越短。胡麻播種期早晚也反映了出苗期氣溫的變化，播種越晚，溫度越高，苗期持續(xù)時間越短。胡麻播種后，需要吸收足夠的水分才能發(fā)芽，由于寧夏南部山區(qū)長期干旱，土壤水分長期匱乏，出苗期持續(xù)時間與降水量和平均田間土壤濕度成負相關(guān)。若降水量和田間土壤濕度狀況好，吸水迅速，發(fā)育期就短。

營養(yǎng)生長期（出苗—開花），胡麻對溫度要求不太高，適宜溫度為11~l8℃^[15]。營養(yǎng)生長期持續(xù)時間與平均氣溫、蒸發(fā)量成負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.1513、-0.3723，說明溫度越高，蒸發(fā)量越大，生長發(fā)育速度越快。因此，高溫會縮短營養(yǎng)生長期持續(xù)時間。營養(yǎng)生長期持續(xù)時間與5—6月平均降水量、田間土壤濕度成正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.1404、0.3587。胡麻是無限花序，其積溫界限不明顯，當(dāng)水分條件適宜時，胡麻會通過增加分蘗數(shù)及蒴果數(shù)等方式延長營養(yǎng)生長期，如遇干旱，就會減少分蘗和蒴果數(shù)，提早現(xiàn)蕾開花，以縮短營養(yǎng)生長期來響應(yīng)。

生殖生長期（開花—成熟），胡麻的適宜溫度為18~22℃。一般情況下，胡麻成熟期在8月上中旬，如遇干旱，成熟期會提前，而降水太多則會貪青晚熟，延長生長期。統(tǒng)計顯示，胡麻生殖生長期持續(xù)時間與7月平均氣溫和蒸發(fā)量成負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.3764、-0.5549，氣溫越高、蒸發(fā)量越大，發(fā)育期越短；與6月下旬至8月上旬降水量和田間土壤濕度成正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.5955、0.5413，降水量越多、田間土壤濕度越高，發(fā)育期越長。胡麻生殖生長期還與胡麻開花期的時間成負相關(guān)，即開花期早，則生殖生長期持續(xù)時間長。

3 結(jié)論

1）近50年來，固原胡麻生長季時段氣溫呈現(xiàn)上升趨勢，線性傾向率為0.47℃/10a，增溫明顯，目前仍處在高位階段；降水量表現(xiàn)為微弱的上升趨勢，線性傾向率為5.29mm/10a，更多體現(xiàn)為周期性變化，降水變幅在加大。

2）1990—2020年，固原胡麻全生育期持續(xù)時間平均為117d，最長為131d，最短為105d，變化趨勢不明顯。其中，出苗期的持續(xù)時間平均為17d，表現(xiàn)為縮短的趨勢，其線性傾向率分別為-1.9d/10a；營養(yǎng)生長期的持續(xù)時間平均為52d，表現(xiàn)為延長的趨勢，其線性傾向率為3.2d/10a；生殖生長期的持續(xù)時間平均為48d，變化趨勢不明顯。

3）胡麻出苗期、營養(yǎng)生長期、生殖生長期的持續(xù)時間與平均氣溫均成負相關(guān)。

4）本研究僅研究了旱地胡麻生育期對溫度等氣象因子的響應(yīng)，水肥條件、田間管理、補充灌溉等非氣象因子的影響并未研究，下一步應(yīng)進行更加全面的綜合研究。

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文章摘自: 張瑞蘭，武萬里. 寧南山區(qū)胡麻發(fā)育期對氣候變化的響應(yīng)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2023,01(03):143-152.