我们都知道气候对农作物的生产和生长有着直接影响，其实，作物对气候也有一定影响，二者是相互作用的，本文就主要分析了农作物对气候的影响。
《土壤与作物》(季刊)创刊于2012年3月，黑龙江省科学院主管，中国科学院东北地理与农业生态研究所主办，是我国又一个有关土壤学、农业生态学及其相关基础学科的综合性学术期刊。将认真贯彻“双百”方针，面向国际科技前沿和国家需求，旨在介绍土壤与作物系统研究的最新成果，促进土壤管理的优化和农田生产力的持续提升，为相关学科的人才培养和国内外学术交流提供交流平台，推动区域农业可持续性发展，在科学性、规范性、严谨性和实用性上体现出刊物的特色。
河西走廊、陇中北部、陇东等地年平均气温气候倾向率大于0.3℃/10年,其他地方在0.1℃/10年~0.3℃/10年之间变化。从表1来看,从1961—2010年,平均气温上升幅度逐渐加大,2001—2010年较1961—1970年、1971—1980年、1981—1990年和1990—2000年分别上升了1.2℃、1.1℃、1.1℃和0.6℃。自1961年以来,甘肃省经历了由冷期向暖期转变的过程,1961—1985年间为冷期,1985年后为暖期,与全球和中国增温期基本一致。年平均最高气温和年平均最低气温每10年增温均达到0.32℃,比年平均气温每10年增温幅度高出0.3℃。
季节气温均呈现出一致的增温趋势,春季、夏季、秋季、冬季每10年增温分别为0.23、0.17、0.27、0.47℃,冬季气温升幅明显高于其他3个季节。≥0℃积温、≥10℃积温变化表现为一致增加,≥0℃积温的气候倾向率在40℃/10年~80℃/10年之间变化,≥10℃积温的气候倾向率大于60℃/10年。降水变化年降水量总体呈下降趋势(图略),降水距平百分率以每10年减少1.7%的速率减少。1966—1970年和1975—1993年降水总体呈偏多趋势,1994—2002年明显偏少,2007年达历史最少。降水量区域性变化差异较大,以黄河为界,黄河以西呈增多趋势,河西走廊每10年增加4~12mm,祁连山区每10年12mm以上;黄河以东呈减少趋势,河东地区每10年减少4~30mm(图4),并且减少的幅度明显高于增加的幅度。冬季降水距平百分率每10年增加8.8%的速率,春季、夏季、秋季以每10年分别减少1.7%、0.2%、5.9%的速率减少。
日照变化年平均日照时数的变化呈现减少趋势,每10年减少9.8h,1961—1989年和1998—2010年呈下降趋势,1990—1997年呈上升趋势(图略)。冬季、夏季呈减少趋势,春季、秋季呈微弱增加趋势。各地年日照时数变化差别比较大,酒泉西部、张掖大部、武威和白银市北部、陇东大部和甘南高原为增加趋势,每10年增加20~40h,其余地方为减少趋势,每10年减少20~80h。
对生长发育和适宜种植区域的影响啤酒大麦属喜凉作物。全生育期120~130天,需要≥0℃积温1600℃左右。据研究,日平均温度越高、日照时间越长,啤酒大麦生育期则越短。日平均温度升高1℃,生育期缩短1.6~4.5天,平均日照时数增加1h,生育期平均缩短0.3~3.2天,海拔每升高100m,生育期则延长3~4天[18]。对生长发育和适宜种植区域的影响啤酒花是喜温凉、干燥气候。甘肃河西地区啤酒花全生育期160~170天,≥5℃积温2700~3000℃。啤酒花主产区玉门、武威生育期间≥5℃积温明显增加,分别由1971—1980年3289℃、3312℃增加至2001—2008年的3545℃、3620℃,倾向值分别为87.9℃/10年、104.0℃/10年。
随着主产区气候变暖,种植高度提高了100~150m,种植区域扩大。适宜种植区位于温和温凉干旱地带,高度1300~1800m,种植最高上限达2000m左右[20]。3.2.2对气象灾害危害的影响由于啤酒花属草本缠绕植物,体型高大,大风是影响啤酒花生产的主要气象灾害。开花期(6月下旬)至成熟期(9月中旬)是河西啤酒花生育的关键期,若遇8级以上大风且持续5h以上,可造成枝条折断等机械损伤。如玉门1991年6月23日持续近9h8级以上大风,造成啤酒花受损严重,受损面积占总面积30%~40%。
按当时受损情况测定,平均断枝0.9~13枝/株,枝梢磨损减少花蕾数9%~20%,每公顷减产165~240kg。统计河西3个代表站,安西(西部)、张掖(中部)、武威(东部)大风日数呈逐年代减少趋势。从季节上划分,安西年内大风日数集中于春末夏初3—6月,占全年大风日数的50.3%。张掖、武威的大风日数主要分布在4—7月,分别占全年的61.1%和65.2%。可见,大风危害的机遇非常大。除大风外,啤酒花成熟期连阴雨天气也是影响啤酒花质量的不利气象灾害。若遇连续3天以上的降水且日雨量>3mm,过程降雨量≥20mm,可造成塌架,致使枝叶、花蕾落地,对产量和质量影响较大。
对产量和品质的影响经研究,啤酒花产量与营养生长中后期至现蕾前(5—6月)最高气温与产量呈负相关,最高温度过高导致过早开花和多次开花,花体成熟不一致,影响产量提高;而出苗期(4月)最低气温与产量呈正相关,最低气温偏高,土壤解冻早,根芽发育快,割芽期提前,有利于及早萌发生长。日照时数与产量大多时期呈正相关,尤其在苗期和成熟期,前者需要充足的阳光进行光合作用有利于及早搭建丰产架型,后者有助于提高有效花枝和有效花率。8—9月是啤酒花甲酸含量和产量形成的关键时期,要求气温略高、日照充足、降水少,有利于形成高产和优良的品级。如1998年玉门9月平均气温(16.7℃)为1960年以来玉门镇同期最高值,加之降水特少(0.6mm),日照充足(277h),啤酒花甲酸含量高达20%~25%。
而其他年份甲酸含量仅在5%~7%之间。说明在啤酒花成熟采摘和晾晒期光热条件好,对品质有显着影响[20]。对生长发育和适宜种植区域的影响百合是喜凉作物,对热量要求并不严格,适应性较广。经试验,全生育期需要≥0℃积温2350~3000℃。主产地兰州地区≥0℃积温增加趋势显着,倾向率为182.5℃/10年(R=0.715),热量资源足以满足百合生长所需。气候变暖,使种植高度提高了100~150m,种植最高上限达2700m,种植区域扩大。
适宜种植区在2000~2100m和2300~2400m,产量达15000~20000kg/hm2;最适宜种植区在2100~2300m,产量达20000~25000kg/hm2[20]。对气象灾害危害的影响气候变暖,春季回暖较早时易受低温、霜冻的侵袭,幼苗生长受到抑制,如1993年和1999年的霜冻,使当年产量下降20%左右。从1995—2003年极端最高气温迅速上升,如2000年最高温度达39.8℃,持续高温使茎叶枯黄死亡,尤其7—8月生长旺盛期,高温使生育状态受到严重抑制,产量下降20%~30%[21-22]。对品质和产量的影响百合生长前期和中期喜光照,尤其是现蕾开花期,兰州地区4—8月平均日照时数为1182h,历年日照时数变化呈增加趋势明显,有利于现蕾开花期生长发育。
经试验,百合需水关键期在花期至鳞茎膨大期,从6月中旬至8月上旬需水量在200~300mm,年降水量在450mm左右,就能满足要求。在6—8月水分关键时段,1990—1993年之前主产区降水量基本持续增加,降水相对充裕,1994年达到268.6mm,此后降水呈减少趋势,2006年只有50mm,还不足历年平均值的30%,严重制约了以雨养农业为主的百合生产。在关键生育期内,降水减少和光照不足将对百合生长发育和品质、产量带来不利影响[21,23]。对生长发育和适宜种植区域的影响花椒是喜温热、喜光照、耐干旱、适应性强的树种。据1990—1991年9个定位观测资料分析,全生育期需要150~160天,≥5℃积温2000~2600℃。
发育期随海拔升高而推迟,全生育期天数和≥5℃积温均随海拔升高而减小和下降,每升高100m,全生育期天数减少4天,≥5℃积温下降106℃。当春季日平均气温稳定通过≥5℃时开始发芽,随着气候变暖,主产区武都≥5℃平均日期为3月5日,2000年之后提前到2月下旬,发芽时间提前5~10天,生育期相应提前。生育期间≥5℃积温平均为2863℃,倾向率为165℃/10年(R=0.5310),积温増加,热量资源比较充裕。种植高度提高了150~200m,种植最高上限达2200m,种植区域扩大。适宜种植区在1400~1700m,品质评定总分为12~20;最适宜种植区在1000~1400m,品质评定总分为20~25[20,24-25]。对气象灾害危害的影响气候变暖,尤其冬暖次数明显增多,导致花椒萌芽期提前,但抗寒能力却明显减弱,发生寒潮或低温冻害天气,很容易造成产量下降甚至绝收。
对3—5月冷空气影响程度统计表明,主产区1980—1995年低温冻害频次共5次,1996—2007年却高达8次,且冻害程度明显加重,如1998年3月19日24h降温13.3℃,4月12日48h降温10.1℃,连续2次降温使嫩芽遭受严重冻害,根颈、大枝杈、抽条、树干和花芽受到冻害;2006年3月12日24h降温10.1℃,最低温度为-2.7℃,冻害不仅使产量受到严重影响,还使各种病虫害乘虚而入,蔓延成灾。成熟期的降水是影响产量的重要因素,对主产区7月降水量分析表明,降水变化呈波动性减少(R=0.4306),其中1991、1997、2000年,该时段降水量不足30mm,仅占历年平均值30%左右,干旱明显。如果该时段降水量与历年平均值相比,≤20%为干旱,≤50%为特旱。统计显示1980—2007年间干旱频率为43%,特旱频率为18%,且2000年后干旱频率明显增多。
虽然花椒抗旱性较强,但严重干旱仍然使叶片枯萎、果实萎缩,产量和品质下降[26]。对生物量的影响经研究,花椒开花后20~25天结果实,果实生长期为100天左右,对果实每隔10天进行连续测定结果得出,果实增长速度开始缓慢,中期急增,后期平缓。果实累积速度极大值文县出现在5月29日,最大生长率为0.312g/天;武都极大值出现在5月16日,最大生长率为0.206g/天。文县从5月14日至6月13日在一个月内累积最大生产率为8.70g,占总重45%。其中5月22日至6月5日增长速度最快,日增长量在0.30g以上,是增重关键期。武都从5月1日至5月31日在一个月内累积最大生长率为5.87g,占总重37%。其中5月10日至22日增长速度最快,日增长量在0.20g以上,也是增重关键期。两地果实开始膨大日期基本一致,但文县‘大红袍’花椒生长率明显大于‘武都七月椒’,最大生长率出现时间比武都推迟10~15天。两地果实增长量的差异除品种以外,与降水关系密切,果实膨大期的1991年6月中旬至7月武都出现干旱,同期降水量比文县少63.7mm,使果实增长最快时段缩短,增长量下降。气候变干,干旱出现频率増多,严重影响果实增长量的提高,最终影响产量。因此在果实增长关键期增加水肥投入,加强田间管理非常重要[20,27]。
对品质和产量的影响同一品种不同地域着色成熟期气象条件不同,其品质有显着差异。着色成熟期要求,气温比较适宜且夜间温度偏低,持续时间长,在22~23℃;相对湿度较小,在64%~70%;降水量适中,在100~170mm;日照较充足,在300~350h,多太阳散射光,有利于芳香油和麻味素的积累,椒皮鲜红、紫红,油腺多而密,颗粒匀细而大,香气浓郁,麻味重,品质最佳,总评分在20分以上。花椒产量与气象条件关系非常密切。从气候生态区类型看,同一品种以北亚热带半干旱区和温暖半湿润或半干旱区的主产区产量最高。从气象条件看,热量资源丰富,全生育期≥5℃积温为2600℃左右,降水量适中在200~250mm;果实膨大期气温在19~20℃,相对湿度在60%左右,降水量在50~100mm,日照时数在300~350h,果实重量主产区达到3.64~3.72g/200粒,其他区域只有3.14~3.45g/200粒,产量明显增大。
