李 斌，代占武，俞慧明，曹沈昊，王曄青，沈軼舒，郎淑平

（1嘉興市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，嘉興314050；2法國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院波爾多分院，波爾多33882；3嘉興市氣象局，嘉興314050；4嘉興市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，嘉興314016）

嘉興地處杭嘉湖平原，素有“魚(yú)米之鄉(xiāng)”的美譽(yù)，區(qū)域內(nèi)土壤肥沃、河網(wǎng)縱橫，氣候四季分明，溫度、光照和降水隨季節(jié)同步變化，非常適于水稻的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成。同時(shí)，嘉興地區(qū)種植小麥的歷史也非常悠久。李根蟠［1］認(rèn)為，長(zhǎng)江下游的稻麥復(fù)種到宋代尤其南宋才有一個(gè)較大的發(fā)展，形成了一種廣泛性的、比較穩(wěn)定的耕作制度，而長(zhǎng)江三角洲在這一發(fā)展中處于領(lǐng)先地位。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，農(nóng)田面積逐漸縮小，以大、小麥為主的春糧種植成為維持糧食播種面積、保障糧食安全的重要途徑。但實(shí)際生產(chǎn)中，由于小麥生長(zhǎng)季降水量偏多、中后期寡照，極易誘發(fā)濕害和各種生物災(zāi)害，再加上“倒春寒”、“高溫逼熟”等氣候問(wèn)題，致使小麥產(chǎn)量難以再上新臺(tái)階。

小麥赤霉?。╓heat scab或Fusarium head blight）是全球濕潤(rùn)、半濕潤(rùn)小麥種植區(qū)的重要病害［2-3］，小麥在抽穗揚(yáng)花期如遇連陰雨天氣，極易引起赤霉病流行，長(zhǎng)江中下游冬麥區(qū)發(fā)生頻率最高、損失最大［4-6］，近年來(lái)小麥赤霉病正在向山東、河南、東北等地蔓延。赤霉病的發(fā)生對(duì)小麥生產(chǎn)影響極大，可導(dǎo)致產(chǎn)量降低、品質(zhì)變劣、凈重減輕、發(fā)芽出苗率降低等，尤為嚴(yán)重的是造成病菌毒素脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（deoxynivalenol，DON）等的污染。

小麥抽穗揚(yáng)花期的雨日、雨量和相對(duì)濕度等是決定赤霉病能否流行的重要因素。嘉興地處長(zhǎng)江下游冬麥區(qū)，河流眾多，濕度較大，小麥抽穗期至揚(yáng)花期若雨水多、氣溫高，赤霉病的發(fā)生頻率就高，流行程度就大，如2011年、2016年嘉興地區(qū)小麥抽穗揚(yáng)花期雷陣雨較多，高溫高濕，導(dǎo)致小麥赤霉病大爆發(fā)。小麥赤霉病的發(fā)生與天氣狀況有關(guān)，赤霉病發(fā)生程度又與產(chǎn)量關(guān)系密切，因而有必要結(jié)合氣象資料對(duì)小麥赤霉病與當(dāng)?shù)靥鞖獾年P(guān)系、赤霉病發(fā)生對(duì)小麥產(chǎn)量的影響進(jìn)行分析。為此，本研究通過(guò)分析天氣因素對(duì)嘉興地區(qū)小麥產(chǎn)量和赤霉病發(fā)生的影響，論述該區(qū)域今后小麥發(fā)展的方向，以期為種植結(jié)構(gòu)調(diào)整提供氣候?qū)W依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 氣候資料

根據(jù)嘉興市氣象站1953—2017年的逐日氣候資料分別統(tǒng)計(jì)歷年來(lái)小麥生長(zhǎng)季（取11月1日至翌年5月31日）的平均氣溫、降水總量、日照時(shí)數(shù)和降雨日數(shù)，并繪出各氣候要素的變化趨勢(shì)圖（圖1）。統(tǒng)計(jì)4月15日至5月15日的降水總量。

1.2 小麥產(chǎn)量

來(lái)自歷年《嘉興統(tǒng)計(jì)年鑒》①嘉興統(tǒng)計(jì)年鑒：嘉興市統(tǒng)計(jì)局內(nèi)部資料（1953—1996）嘉興市統(tǒng)計(jì)局，北京：中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社（1997—2017歷年資料）。

1.3 赤霉病發(fā)病情況

1953—1974年赤霉病發(fā)病情況參照嘉興地區(qū)農(nóng)科所植保組［7］、龐振潮［8］研究結(jié)果。1975—2017年赤霉病發(fā)病情況來(lái)源于嘉興市病蟲(chóng)測(cè)報(bào)站。小麥赤霉病發(fā)生程度采用5級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，即1級(jí)：全穗無(wú)??；2級(jí)：發(fā)病小穗占全部小穗的1/4以下；3級(jí)：發(fā)病小穗占全部小穗的1/4—2/4；4級(jí)：發(fā)病小穗占全部小穗的2/4—3/4；5級(jí)：發(fā)病小穗占全部小穗的3/4以上或因穗頸發(fā)病造成整穗枯白。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用回歸分析計(jì)算趨勢(shì)產(chǎn)量，用實(shí)產(chǎn)減去趨勢(shì)產(chǎn)量的增量來(lái)計(jì)算氣候產(chǎn)量［9］，數(shù)據(jù)采用Excel 2010軟件作圖分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 1953年以來(lái)小麥生長(zhǎng)季氣候變化特點(diǎn)

自20世紀(jì)90年代開(kāi)始，嘉興地區(qū)小麥生長(zhǎng)季的平均溫度呈上升趨勢(shì)（＋0.03℃/年），這與中國(guó)北方、北半球乃至全球變暖的趨勢(shì)一致，說(shuō)明嘉興地區(qū)小麥生長(zhǎng)季溫度已受到全球氣候變暖的影響（圖1A）。而小麥生長(zhǎng)季的降水總量沒(méi)有明顯變化，說(shuō)明研究區(qū)域小麥生長(zhǎng)季多雨潮濕的逆境條件并沒(méi)有因氣候趨暖而得到改善（圖1B）。小麥生長(zhǎng)季的日照時(shí)數(shù)總量呈顯著下降之勢(shì)（圖1C），降水日數(shù)亦減少（圖1D），表明寡照天氣正逐年增多。

圖1 嘉興市小麥生長(zhǎng)季氣候（11月1日至翌年5月31日）要素的變化趨勢(shì)Fig.1 Trend of climate parameters during wheat growing season（from Nov.1st to May 31st of next year）in Jiaxing（1953—2017）

2.2 1949—2017年小麥的氣候產(chǎn)量

2.2.1 實(shí)際產(chǎn)量

1949年以來(lái)，盡管氣候變化對(duì)嘉興的小麥生產(chǎn)有諸多不利影響，但全市小麥單產(chǎn)仍呈持續(xù)上升趨勢(shì)（圖2），20世紀(jì)60年代初為1 000 kg/hm2左右，90年代中后期為3 600 kg/hm2。單產(chǎn)的提高主要得益于科技的進(jìn)步（品種改良更新、栽培技術(shù)改進(jìn)等）和投入的增加（增施化肥、挖渠開(kāi)溝等）。

圖2 嘉興市小麥平均單產(chǎn)趨勢(shì)（1949—2017年）Fig.2 Trend of the mean wheat yield in Jiaxing（1949—2017）

2.2.2 氣候產(chǎn)量

在長(zhǎng)時(shí)間序列的作物產(chǎn)量與氣候因子關(guān)系的統(tǒng)計(jì)研究中，一般把作物的產(chǎn)量分解為趨勢(shì)產(chǎn)量、氣候產(chǎn)量和隨機(jī)誤差3部分［10］。選擇合適的趨勢(shì)產(chǎn)量計(jì)算方法，是分離得到氣候產(chǎn)量的關(guān)鍵。小麥氣候產(chǎn)量的高低很大程度上能夠反映氣候條件對(duì)種植小麥有利或不利的程度。圖3所示，1949—2017年研究區(qū)域小麥氣候產(chǎn)量距平為正的年份為33年，距平為負(fù)的有36年。1956年之前，氣候產(chǎn)量大部分為正，即便出現(xiàn)負(fù)距平也未超過(guò)-100 kg/hm2；1957—1977年，有18年為負(fù)距平，表明氣候條件惡劣，嚴(yán)重影響了小麥單產(chǎn)。1978—1988年，總體氣候條件良好。20世紀(jì)90年代總體氣候條件較差，氣候產(chǎn)量以負(fù)距平居多。進(jìn)入21世紀(jì)后，除了2005—2010年和2016年以外，其余各年均為負(fù)距平，表明氣候條件對(duì)小麥生產(chǎn)總體呈現(xiàn)了不利的影響。從總體上來(lái)看，嘉興地區(qū)氣候條件年度之間變化對(duì)小麥產(chǎn)量影響幅度大，波動(dòng)范圍在-1 115.25—1 127.38 kg/hm2，產(chǎn)量穩(wěn)定性較差。

2.3 赤霉病對(duì)小麥生產(chǎn)的影響

2.3.1 赤霉病與天氣關(guān)系分析

對(duì)1952—2017年嘉興地區(qū)每年4月15日—5月15日降水量與小麥赤霉病發(fā)病程度之間的關(guān)系進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示降水量與赤霉病發(fā)病程度呈正相關(guān)（r＝0.459），即每年的小麥抽穗-蠟熟期（4月15日—5月15日）總降雨量越多，赤霉病發(fā)病程度越重（圖4），這一結(jié)論與江漢平原［11］的情況一致。

圖3 嘉興市小麥氣候產(chǎn)量距平（1949—2017年）Fig.3 Departure from themean wheat climate yield in Jiaxing（1949—2017）

圖4 4月15日—5月15日降水量對(duì)小麥赤霉病發(fā)生程度的影響Fig.4 The effect of precipitation from April15th to M ay 15th on wheat scab disease severity

2.3.2 赤霉病對(duì)總產(chǎn)量的影響

圖5所示，小麥赤霉病發(fā)生程度與總產(chǎn)量呈現(xiàn)典型的負(fù)相關(guān)性，即赤霉病發(fā)生程度越重，造成的產(chǎn)量損失越大，總產(chǎn)量越低（r＝-0.42），赤霉病發(fā)生程度可解釋17%的總產(chǎn)量變化。楊敦科等［12］發(fā)現(xiàn)關(guān)中灌區(qū)小麥產(chǎn)量損失與病情指數(shù)確有直線關(guān)系，其相關(guān)性達(dá)極顯著水平，這在本研究中也得到了驗(yàn)證。

圖5 小麥赤霉病發(fā)生程度對(duì)總產(chǎn)量的影響Fig.5 The effect of wheat scab disease severity on yield

2.3.3 赤霉病對(duì)氣候產(chǎn)量的影響

赤霉病發(fā)生程度越高，氣候產(chǎn)量越低（r＝-0.53），可解釋28%的氣候產(chǎn)量變化。赤霉病程度與氣候產(chǎn)量的負(fù)相關(guān)性（r＝-0.53）高于與總產(chǎn)量的負(fù)相關(guān)性（r＝-0.42）（圖6）。赤霉病對(duì)小麥產(chǎn)量的影響，主要表現(xiàn)為影響氣候產(chǎn)量。

圖6 小麥赤霉病發(fā)生程度對(duì)氣候產(chǎn)量的影響Fig.6 The effect of wheat scab disease severity on weather climatic yield

3 結(jié)論與討論

3.1 嘉興地區(qū)小麥生長(zhǎng)季年平均氣溫升高和寡照天氣不利于小麥生產(chǎn)

暖冬會(huì)加快小麥生育進(jìn)程，使之提前進(jìn)入拔節(jié)期，而此后一旦遇有倒春寒天氣就會(huì)造成嚴(yán)重凍害；小麥生育期縮短將總體上減少光合時(shí)間，進(jìn)而降低產(chǎn)量；日照時(shí)數(shù)（或光照）的減少不利于小麥光合生產(chǎn)和物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)分配，并使得濕害問(wèn)題更加凸現(xiàn)出來(lái)；暖冬和寡照天氣更加適宜各類病蟲(chóng)草害滋生蔓延，增加了防治成本，也不利于小麥優(yōu)良品質(zhì)的形成。

3.2 嘉興地區(qū)小麥單產(chǎn)的增長(zhǎng)得益于科技的進(jìn)步

嘉興地區(qū)小麥生長(zhǎng)季溫度已受到全球氣候變暖的明顯影響，多雨潮濕的逆境條件并沒(méi)有因氣候趨暖而得到改善，且日照時(shí)數(shù)總量顯著下降，寡照天氣逐年增多。隨著氣候變化，氣候產(chǎn)量年際變化幅度變大，波動(dòng)范圍在-1 115.25—1 127.38 kg/hm2，總產(chǎn)量穩(wěn)定性降低，這一結(jié)果也與小麥主產(chǎn)區(qū)河南省較為一致［13］。改革開(kāi)放40年來(lái)，嘉興地區(qū)的小麥平均單產(chǎn)有了較大幅度的提高，主要得益于栽培技術(shù)的提高和品種的更新。

3.3 赤霉病是限制嘉興地區(qū)小麥生產(chǎn)的重要因素

赤霉病發(fā)生程度越高，氣候產(chǎn)量越低（r＝-0.53），可解釋28%的氣候產(chǎn)量變化，表明赤霉病是影響嘉興地區(qū)小麥產(chǎn)量的重要因素。同時(shí)，小麥質(zhì)量也受到赤霉病的明顯影響，2016年赤霉病大流行，小麥產(chǎn)量下降，流入市場(chǎng)的小麥也因?yàn)橘|(zhì)量問(wèn)題而影響了銷售價(jià)格。近年小麥赤霉病大流行頻率顯著增高，增加了嘉興地區(qū)未來(lái)小麥生產(chǎn)的不確定性。

3.4 近年小麥播種面積的恢復(fù)性增長(zhǎng)受到多重因素的影響

種植結(jié)構(gòu)調(diào)整既受氣候等自然條件的制約，又受市場(chǎng)價(jià)格、政策等社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的左右。1956年，嘉興地區(qū)小麥播種面積達(dá)到5.4萬(wàn)hm2，但受到赤霉病等因素的影響，到2004年僅為0.74萬(wàn)hm2。近年來(lái)，隨著嘉興地區(qū)土地流轉(zhuǎn)政策和規(guī)模種糧補(bǔ)貼等因素影響，小麥種植面積呈現(xiàn)恢復(fù)性增長(zhǎng)，到2017年已經(jīng)達(dá)到5.28萬(wàn)hm2，接近歷史峰值。

3.5 培育或引進(jìn)耐遲播春性及抗赤霉病的小麥品種是適應(yīng)氣候條件的有效對(duì)策

嘉興地區(qū)普遍推行（粳）稻麥輪作制度，水稻生育期長(zhǎng)，導(dǎo)致小麥播種期推遲，種糧大戶播種期一般在11月下旬至12月初，因此要培育或引進(jìn)耐遲播、春性小麥品種?？共∑贩N的選育與推廣是控制病害流行與危害的最經(jīng)濟(jì)有效的方法，但目前國(guó)內(nèi)外抗赤霉病品種極少［14］。本市近年種植的小麥品種以揚(yáng)麥系列為主，品種豐產(chǎn)性好，但在病害大流行年份赤霉病發(fā)病也較重，如2016年在品種比較田調(diào)查發(fā)現(xiàn)，‘揚(yáng)麥20’‘揚(yáng)麥12’‘揚(yáng)麥19’‘揚(yáng)麥18’的自然病穗率分別為61.3%、58.9%、72.8%、66.5%，與其他品種無(wú)明顯差異［15］。篩選抗赤霉病品種是適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂驐l件、發(fā)展小麥生產(chǎn)的有效對(duì)策。