1. 引言

气候资源是自然资源中影响农业生产的重要组成部分，而农业是对气候变化响应最为敏感和脆弱的领域之一 [1] 。全球变暖已毋庸置疑，中国气候变化监测蓝皮书2022 [2] 指出：2021年，全球平均温度较工业化前水平偏高1.11℃。1951~2021年中国地表年平均气温以0.26℃·10a−1的速率显著升高，1961~2021年中国平均年降水量呈增加趋势，平均每10 a增加5.5 mm，且年代际变化特征明显。在气候变化背景下，国内冬小麦生育期已发生明显改变 [1] [3] [4] [5] [6] ，但具有较强的区域特征。如1981~2010年华北地区冬小麦播种期和出苗期均呈推迟趋势，其他生育期则呈提前趋势，但冬小麦全生育期表现为缩短 [7] 。2003~2012年我国冬小麦返青期、拔节期、成熟期发生时间主要呈延后趋势 [8] 。1981~2019年河南省冬小麦播种、出苗和返青3个生育期明显推迟，而拔节、开花和成熟3个生育期显著提前 [9] 。1957~2015年晋南临汾和运城两地小麦越冬阶段持续天数呈下降趋势 [10] 。1981~2010年，黄土高原冬小麦播种期推迟2~3 d·10a−1，全生育期缩短7~8 d·10a−1 [11] 。1981~2016年陇东半干旱地区环县冬小麦除分蘖期为推迟外，播种、出苗、三叶、越冬等发育期均为提前 [12] 。1992~2011年陕西省关中平原和渭北旱塬两地冬小麦播种、越冬和返青3个物候期均明显推迟，而抽穗和成熟2个物候期明显提前 [13] 。1993~2013年黄淮海地区冬小麦各物候期均推迟，其中返青期、拔节期、抽穗期及成熟期等变化较显著，生长季长度延长 [14] 。1991~2020年藏东南冬小麦三叶、分蘖和孕穗3个生育期推迟0.16~4.12 d·10a−1，其他生育期提前0.41~4.42 d·10a−1，以开花期提前的最多 [15] 。

雅鲁藏布江中、下游及其主要支流的年楚河、拉萨河、尼洋河、易贡藏布和帕隆藏布，怒江、澜沧江和金沙江流域以及喜马拉雅山南坡等海拔低于4000 m地区是西藏冬小麦主要种植区 [16] 。受全球气候变化影响，西藏气候趋于暖湿化，1961~2020年地表年平均气温以0.32℃·10a−1的速率显著上升，年降水量平均每10 a增加7.60 mm [17] 。由于气温上升、降水量增加，小麦生长发育期、产量等也会发生变化。目前有关雅鲁藏布江(以下简称雅江)中游冬小麦生育期变化的研究未见报道，然而该流域只有拉萨和泽当2个农业气象观测站有冬小麦生育期的观测，因拉萨站观测连续性不好，并借鉴藏东南冬小麦、西藏春小麦和藏中南部油菜生育期变化特征的研究成果 [15] [18] [19] ，基于西藏自治区泽当农业气象观测站1991~2022年冬小麦各生育期观测数据和同期气象资料，分析雅江中游冬小麦主要生育期的变化特征，并探讨影响生育期变化的主导气象因子，认知气候变化对高原冬小麦生育期的影响规律，为西藏调整作物种植结构、合理利用农业气候资源和适应气候变化提供参考。

2. 资料与研究方法

2.1. 数据资料

1991~2022年冬小麦观测数据来自西藏自治区泽当农业气象观测站，包括播种、出苗、分蘖、返青、拔节、抽穗、开花、乳熟和成熟期等生育期，观测标准按照《农业气象观测规范》 [20] 进行。观测地为大田，冬小麦品种以肥麦和山冬6号为主。根据冬小麦生长发育特点，整个生育期可划分为营养生长期(出苗–抽穗)、生殖生长期(抽穗–成熟)和全生育期(播种–成熟) 3个生长阶段。气象数据选取1990年9月~2022年8月泽当气象站逐日日照时数(S)、平均气温(Tm)、最高气温(Tmax)、最低气温(Tmin)、降水量(Pr)和相对湿度(RH)等，由西藏自治区气象信息网络中心提供。

2.2. 分析方法

采用一元线性回归方法 [21] 计算气象要素、生育期日期和生育期天数的变化趋势，其显著性检验通过相关系数检验法。利用Person相关系数来分析冬小麦主要生育期与气象要素的相关性，采用t检验进行显著性检验(p < 0.10，p < 0.05，p < 0.01和p < 0.001)。还利用Tang等 [22] 研发的DPS系统中逐步回归方法讨论了影响生育期的主导气候因子。此外，文中数据的处理、分析和绘图均采用Excel软件完成。

3. 结果分析

3.1. 冬小麦生长阶段气象要素变化

如表1所示，1991~2022年雅江中游冬小麦各生长阶段的Tm均表现为升高趋势，升幅为0.04~0.21℃·10a−1，以生殖生长期(RGP) Tm升幅最大；Tmax升温率(p < 0.05)明显比Tmin升温率要大，其中营养生长阶段(VGP)尤为突出，Tmax升温率是Tmin升温率的18.5倍；气温日较差(DTR)都呈现为增大趋势，平均每10 a增大0.13~0.37℃，以VGP的DTR增幅最大(p < 0.01)，其次是全生育期(WGP)的DTR，为0.35℃·10a−1 (p < 0.001)。其他气象要素在VGP、RGP表现为相反的变化趋势，其中，VGP的≥0℃积温( ∑ T 0 )、Pr和S为增加趋势，RH趋于减少；而RGP的 ∑ T 0 、Pr和S倾向于减少，RH略增加。全生育期(WGP)气象要素的趋势变化与VGP一致。总体来看，1991~2022年雅江中游冬小麦VGP和WGP气候暖湿化较为明显。

Table 1. Linear trend of meteorological elements in different growth stages of winter wheat in the middle reaches of Yarlung Zangbo River (MYZR) from 1991 to 2022

表1. 1991~2022年雅江中游冬小麦各生长阶段气象要素的变化趋势

注：*，**，***，****分别表示p < 0.10，p < 0.05，p < 0.01和p < 0.001；以下类同。

3.2. 冬小麦生育期变化

3.2.1. 生育期日期变化

表2给出了1991~2022年雅江中游冬小麦生育期日期统计值，从表2可知，冬小麦最早9月下旬开始播种，最晚推迟到10月中旬，播种平均日期为10月6日。受播种期波动的影响，冬小麦最早可在10月上旬出苗，最晚推迟到10月下旬，出苗平均日期为10月17日。分蘖期出现在10月下旬~12月下旬之间，早晚相差58 d，分蘖平均日期为11月19日。翌年2月初~3月上旬相继返青，最早与最晚相差32 d，3月1日为平均返青日期。拔节期最早出现在4月下旬，最晚在5月底，早晚相差36 d，平均拔节期为5月7日。5月上旬~6月下旬，冬小麦陆续抽穗，抽穗平均日期为6月5日，最早与最晚相差44 d。开花期最早开始于5月下旬，最晚6月下旬结束，两者相差31 d，6月13日是平均开花日期。乳熟期介于6月中旬~8月初之间，早晚相差46 d，乳熟平均日期为7月11日。过去32 a，冬小麦成熟期最早在7月下旬，8月中旬最晚，平均成熟期为8月3日。

Table 2. Statistical value of growth period for winter wheat in the MYZR from 1991 to 2022

表2. 1991~2022年雅江中游冬小麦生育期统计值

如表2所示，1991~2022年雅江中游冬小麦各生育期均表现为推迟趋势，平均每10 a推迟0.61~14.16 d (除拔节、成熟期外，p < 0.05)，以分蘖期推迟的最为显著(图1(a)，p < 0.001)，其次是乳熟期(7.51 d·10a−1，p < 0.001；图1(b))，成熟期推迟的趋势最小(图1(c)，未通过显著性检验水平)。

Figure 1. Change of growth period for winter wheat in the MYZR from 1991 to 2022

图1. 1991~2022年雅江中游冬小麦生育期变化趋势

3.2.2. 生育期天数变化

从1991~2022年雅江中游冬小麦生育期天数的变化趋势来看(表3)，出苗–分蘖、拔节–抽穗、开花–乳熟期3个生育期天数呈延长趋势，为3.12~11.77 d·10a−1 (p < 0.05)，以分蘖–返青期最为明显；其他5个生育期天数均呈缩短趋势，其中缩短的最多是分蘖–返青天数，为9.03 d·10a−1 (p < 0.01)，乳熟–成熟期天数次之，缩短率为6.61 d·10a−1 (p < 0.001)，播种–出苗期天数缩短率最小，仅为−0.70 d·10a−1 (p > 0.10)。此外，1991~2022年雅江中游冬小麦VGP天数趋于延长(2.51 d·10a−1，图2(a))，而RGP、WGP天数分别以−4.39 d·10a−1、−2.34 d·10a−1的速度缩短(图2(b)，图2(c))。总体来看，各生育期天数变化趋势以缩短为主。

Table 3. Linear trend of growth period days for winter wheat in the MYZR from 1991 to 2022

表3. 1991~2022年雅江中游冬小麦生育期天数变化趋势

Figure 2. Change trend of growth period days for winter wheat in the MYZR from 1991 to 2022

图2. 1991~2022年雅江中游冬小麦生育期天数的变化趋势

3.3. 生育期对气候变化的响应

首先采用Person相关系数分析雅江中游冬小麦生育期与生长季(10月至翌年8月)逐月气象因子的相关性，从通过显著性检验(p < 0.05)的气象因子中，再利用逐步回归方法得到标准回归系数，选取其绝对值最大者作为影响各生育期的主导气象因子(表4)，分析表明：(1) 冬小麦出苗期与10月Tm、Tmin存在显著的负相关，经计算，影响出苗期变化的主导因子是10月Tm，如图3(a)所示，如果10月Tm每升高(降低) 1℃，冬小麦出苗期将提早(推迟) 1.60 d。(2) 分蘖期只与10月、11月的S存在显著正相关关系，计算发现，影响分蘖期早晚的主导因子是11月S，如果11月S每增加(减少) 10 h，冬小麦分蘖期将推迟(提前) 5.91 d (图3(b))。(3) 冬小麦返青期主要与11月Tmax、Tmin存在显著的正相关，分析发现Tmax起主导作用，如果11月Tmax每升高(降低) 1℃，返青期将推迟(提早) 2.49 d (图3(c))。(4) 同理，统计发现，拔节期的主导气象因子是翌年4月Tmin，如果4月Tmin每升高(降低) 1℃，冬小麦拔节期将提早(推迟) 2.98 d (图3(d))。抽穗期、乳熟期的主导气候因子都是翌年2月RH，若2月RH每增加(减少) 10%，冬小麦抽穗期、乳熟期将分别提早(推迟) 8.76 d (图3(e))、10.43 d。而开花期和成熟期的主导气象因子分别是翌年2月S与6月Tmin，若2月S每增加(减少) 10 h，冬小麦开花期将提早(推迟) 1.91 d；而如果6月Tmin每升高(降低) 1℃，冬小麦成熟期将提早(推迟) 3.51 d (图3(f))。

此外，从分析影响雅江中游冬小麦主要生育期主导气象因子的变化趋势来看(图表略)，1991~2022年雅江中游10月Tm趋于降低(−0.02℃·10a−1, P > 0.10)，11月Tmax显著升高(0.64℃·10a−1, p < 0.01)、S显著增加(7.06 h·10a−1, p < 0.05)。翌年2月RH显著减少(−1.54%·10a−1, p < 0.10)、S趋于增多(5.66 h·10a−1, p > 0.10)；4月、6月Tmin均呈下降趋势(p > 0.10)，分别为−0.03℃·10a−1和−0.06℃·10a−1。

综上所述，1991~2022年由于雅江中游10月Tm下降，冬小麦出苗期推迟；11月Tmax升温显著，返青期明显推迟；11月S的显著增加，冬小麦分蘖期呈显著推迟。翌年2月RH显著减少，引起冬小麦抽穗期、乳熟期明显推迟，而2月S增加，也使得冬小麦开花期延迟；4月和6月的Tmin降低，造成冬小麦拔节期与成熟期的推迟。

Table 4. Major meteorological factors affecting the phenology of winter wheat in MYZR

表4. 影响雅江中游冬小麦生育期的气象因子

注：气象因子下标数字表示月份，“+”“−”分别表示正相关和负相关。

Figure 3. The dot plot of major growth periods and meteorological factors of winter wheat in MYZR from 1991 to 2022

图3. 1991~2022年雅江中游冬小麦主要生育期与主导气象因子的点聚图

4. 结论与讨论

1) 1991~2022年雅江中游冬小麦VGP、RGP和WGP的Tm均趋于升高，Tmax升温率明显大于Tmin的升温率，气温日较差都呈增大趋势。VGP、WGP的 ∑ T 0 、Pr和S为增加趋势，RH趋于减少，而RGP这些要素的趋势相反。总体来看，1991~2022年雅江中游冬小麦VGP和WGP气候暖湿化较为明显。

2) 雅江中游冬小麦各生育期日期均表现为推迟趋势，平均每10 a推迟0.61~14.16 d，以分蘖期推迟的最为明显，这与国内其他区域冬小麦部分生育期呈推迟趋势不同 [3] [4] [5] [6] [12] [13] [14] ，同样与藏东南冬小麦生育期变化趋势不同 [15] 。出苗–分蘖、拔节–抽穗、开花–乳熟期3个生育期天数呈延长趋势，为3.12~11.77 d·10a−1，其他5个生育期天数均为缩短趋势，平均每10 a缩短0.70~9.03 d。冬小麦VGP天数趋于延长，而RGP、WGP天数倾向于缩短。从国内来看，大多数地方都是VGP、WGP缩短，RGP延长 [23] [24] [25] 。

3) 影响雅江中游冬小麦出苗期、返青期、拔节期和成熟期的主导气候因子是T，而其他生育期变化的主导气候因子是RH或S。总体来看，1991~2022年雅江中游4月、6月平均最低气温趋于降低，11月平均最高气温升高和日照时数增加，是导致冬小麦生育期普遍推迟的主要原因。

基金项目

中国气象科学研究院青藏高原与极地气象科学研究所开放课题(ITPP2021K03)，第二次青藏高原综合科学考察研究项目(2019QZKK0106)。

NOTES

*通讯作者。

参考文献