应用田间小气候气象站对冬小麦冻害气候分析.doc

应用田间小气候气象站对冬小麦冻害气候分析摘要目的分析气候变暖背景下春季冬小麦冻害多发的气候和生理生化原因。方法以2007年春季北方冬麦区相继发生的2次大范围严重冻害为例，应用河南省具有代表性的3个国家气象观测站和浙江托普仪器的NL-5型田间小气候气象站统计资料，结合河南省农业厅统计资料和广大气象、农业科技工作者的田问调查资料，系统分析冻害发生前的气候条件、发生时的灾害天气过程、冬小麦不同生育期生理生化过程与气候适应性。结果从冬小麦播种至冻害发生期间温度持续偏高，冬小麦生育期提前，生长发育和生理生化过程加快，植株抗寒能力降低，是造成冬小麦大面积冻害的基本原因；2次强降温天气过程气温下降幅度大、持续时间长是造成冬小麦冻害的直接气候因子；农业生产技术变化等因素对冬小麦冻害起到一定作用。结论气候变暖背景下冻害等自然灾害多发，生产上应选用产量、品质、抗逆性综合性状优良的冬小麦品种，并适当调种播期，减少灾害损失。关键词冬小麦；冻害；气候；生理生化；分析前言霜冻是指在温暖时期(日平均气温在0以上)，温度在短时间内下降到足以使作物遭到伤害或死亡的灾害性天气。霜冻是主要农业自然灾害之一，特别是春季晚霜冻对我国农业生产危害很大。2007年3月46日和4月34日，我国小麦主产区河南、河北、山西、陕西、山东等地相继发生2次严重冻害。2次冻害发生地都在109。一1170E，34。380N，以南北半部、河北南半部、山西南半部、陕西中东部，山东东南部最为严重。受害麦田，轻者小麦叶片皱缩变于、叶尖发白，部分叶片干枯，植株生长缓慢，少部分不抽穗或部分小穗不结实；重者小麦多数叶片干枯，部分植株或大片麦苗枯死。小麦不抽穗、空穗或半截穗，严重影响产量。冻害对农业生产、农民收入造成的损失和社会影响很大，特别是在当前气候变暖的大背景下，突发的严重冻害对瑰代农业和农村经济发展造成的损失更大拉。为分析冻害发生的气候及生理生化原因，笔者以2007年春季发生在全国小麦主产区的2次严重冻害为例。运用河南省西、中、东部3个国家基本气象站气候资料与农业气象基本站作物观测资料，结合田间灾害调查和作物生理生化特征，对冬小麦冻害进行了分析。1资料来源所用气象资料和小麦生长发育期资料为河南省杞县、郑州、卢氏3个国家基本气象站和NL-5型田间小气候气象站观测资料。 小麦冻害资料为河南省农业厅统计资料和广大气象、农业科技工作者的田间调杳资料。2冬小麦冻害和生育期调查21冬小麦冻害调查根据河南省杞县、登封、卢氏等地田间调查，2007年春季冬小麦冻害具有以下特点，一是叶片、茎秆、幼穗共同受害，以茎秆和幼穗受害为重。茎秆受害部位在第2节及以上节间，幼穗受害表现为整个小穗或部分小穗冻坏。小麦整株或成片冻死较少，主茎或主穗冻死较多，部分抽穗、抽空穗、半截穗较多。绝收面积较少，不同程度减产面积较多。二是受害品种以抗寒性差的弱春性品种为主，其次是半冬性品种。河南省冻害面积100多万hm2，严重冻害面积16万。 ，22冬小麦生育期调查分析笔者用河南杞县、郑州、卢氏3个农业气象基本观测站数据对20062007年的冬小麦生长发育情况与常年进行对比分析(表1)。由表1可知，20062007年小麦播种期比常年提前3 d或及时播种。小麦各生长发育期均有不同程度提前，一般比常年提前7 d左右，最多提前15 d。越冬期减少1227 d，相应的生长期增加同样天数，冬小麦生长发育期明显提前。生长发育加快，抗逆性降低。2.3 NL-5型田间小气候气象站介绍田间小气候气象站也称为田间小气候自动观测仪和田间环境记录仪，手持式气象站。是记录田间环境参数中温度、湿度、光照强度等参数的专用仪器。NL-5H田间小气候自动观测仪由托普仪器研发生产，其取得专利证书。仪器用途田间小气候气象站可实时采集空气中温度、湿度、光照强度、风速风向、降雨量等农业环境参数。广泛应用于气象、设施农业、林业、园艺、畜牧业等领域，实现对设施农业综合生态信息自动监控、对环境进行自动控制和智能化管理。1编辑本段功能特点l 1、田间小气候气象站与计算机联接后，实现区域性气象数据的整点自动采集、处理和储存,具有数据屏幕显示，同时可将小气候数据导出到Excel进行编辑，按需要生成图表。l 2、自动采集各种参数数据，通过接口可以将数据通过软件下载到计算机中。l3、 NL-5H型主机大屏幕中文液晶显示，薄膜式按键，可实时显示采样日期和时间、组数、温度、湿度、光照强度、风速风向、降雨量等参数，仪器小巧美观，应用方便。l 4、用户自行设定，可按要求关闭不需要的参数通道。l 5、可扩展性强：系统程序采用模块化结构，方便功能扩展或屏蔽。l 6、数据保存功能强大，最大可储存120000条数据，即可在主机上查看数据，也可导入计算机。l上位机软件l 1、显示每种参数过程曲线趋势，最大值、最小值、平均值显示查看，放大，缩小功能，清晰明朗。l 2、具有设置超限区域着色功能，显示更直观，为客户带来更多便捷。l 3、可将存储记录的数据以EXCEL格式备份保存，方便以后调用。l 4、每种参数的报表、曲线图均可选择时段查询查看，并可通过计算机打印。l5、 曲线坐标均可自行设置和移动，分析历史走向更清晰、时间把握更明朗。技术参数u 1、测试时间：2秒；u 2、记录容量：120000条数据（两参数即为60000组，三参数即为40000组，四参数即为30000组，以此类推）；u 3、记录时间间隔：1分99小时连续可调 ；u 4、通讯接口：RS-485、USB接口。5、托普仪器的田间小气候气象站可选配的参数如下：数字温湿度传感器（含露点和不含露点两种）、数字气压传感器、数字光照强度传感器数字光合有效辐射传感器、数字CO2传感器、数字风向传感器、数字风速传感器、数字雨量传感器、数字地温传感器、数字土壤水分传感器、数字土壤盐分传感器、有效辐射总辐射、太阳能供电系统。3冬小麦播种和前期生长气候条件分析31冬小麦播种条件分析根据杞县、郑州、卢氏等农业气象基本观测站的资料分析和生产调查，2O(36年夏季(7二9月)3个站的降水量比常年偏多或正常，为冬小麦足墒播种创造了良好的水分条件。小麦播种的10月份天气晴好，降水过程少，加上农业机械化程度的提高，化肥使用量的增加，优质小麦品种的选用，政府实行扶持农业政策，农民种粮积极性提高等，这些都为小麦适时精细播种和早期生长发育创造了有利条件。32冬小麦前期生长气候条件分析 由表2、3可知，从2006年10月小麦播种到2007年3月，各站每月平均气温均偏高，3个站各月平均偏高1828，其中2月偏高最多，达34-48。其次是10月，偏高2639。2006年10月至2007年2、3月0积温偏多5一10。这些因素都促使冬小麦前期生长加快，生长发育期提前，特别是2月气温比常年偏高很多，导致冬小麦提前返青、起身生长，生长速度加快，抗寒能力降低。4冬小麦冻害天气过程分析413月46日强降温天气过程分析3月4、5日开始，我国北方冬麦区相继出现强降温天气过程，6日凌晨河南省最低气温，黄河以北地区为一73一一3O；豫中的郑州、许昌、漯河为一46一一22；豫东的开封、商丘为一61一27。7日凌晨河南省最低气温，黄河以北地区为一48一一15；豫东地区为一45一一24：其他地区为一380，使处于返青和起身生长的小麦遭受冻害。424月34日天气过程分析4月3日开始。我国北方冬麦区再次发生大范围强降温天气过程，大部分地区最低气温低于一2，降温幅度在lO以上，时间持续2 d左右。这次强降温过程对处于拔节和部分孕穗生长期的冬小麦再次造成严重危害。5冬小麦冻害生理生化及生产原因分析51冻害生理原因分析511冬小麦冻害指标。小麦不同生育时期对冻害的抗性不同引。由表4可知，冬小麦在拔节以前可以抗一ll一一7低温，拔节时出现一5低温就会有较重的冻害；在拔节后的17 d，气温降到一5一一4时，叶片开始受冻，降至10 9时，茎秆受冻或植株死亡；拔节后714 d，小麦进入孕穗期，最低气温为0一I时出现冻害，一4一一3时有严重冻害。512低温对冬小麦的生理危害。细胞结冰，导致机械损伤。在强烈降温条件下，细胞间隙中的水分结冰，体积增尢产生机械压力；同时结冰后蒸气压降低，细胞内水分外渗，造成细胞脱水，从而造成原生质结构破坏。细胞膜损伤。由于强烈和持续低温，使细胞膜结构透性增大，从而使电解质外渗，原生质体受到破坏。过度脱水。由于反复融冻且伴随大风和干旱，胞间水分蒸发散出，使原生质浓度过高而受干害。52农业生产因素分析随着农业生产的发展，作物复种指数提高、栽培技术优化，农业生产向高产优质方向发展，小麦品种选育逐渐由过去的生长期长的冬性、半冬性品种向现在的生长期较短的半冬性、弱春性品种发展，同时农田施肥以过去的有机肥为主向现在的以化肥为主，小麦生产抗御冻害等自然灾害的能力降低。此外，有的地区为扩大种植面积，小麦播种严重偏晚，苗弱苗瘦，抗冻害能力低等。6结论及建议61结论2007年春季我国小麦主产区冬小麦大面积严重冻害，基本原因是小麦播种以来，气温持续偏高，降水偏多或适宜。小麦生长发育期提前，春季较早进入快速生长阶段，生理生化过程加快，抗御冻害能力降低，直接原因是2次春季倒春寒降温幅度大、持续时间长。造成细胞结冰、细胞膜损伤、植株过度脱水等直接损害。小麦种植品种选择等农业生产技术的变化。国家政策引导农民种粮积极性提高，部分小麦晚播，抗寒能力降低，加剧了冻害发生。62建议为了减少冻害对小麦生产的危害，建议：冬小麦品种选育要注意品种的抗逆性，应选择高产、优质，同时具有较高抗逆性的优良品种；生产上要根据当地气候条件选用抗寒性较强的小麦品种，并做到冬性、半冬性、弱春性、春性品种的合理搭配；要依据小麦播种时的天气气候、土壤温湿度等条件，结合冬季气候预测，适时进行播种，增加壮苗，减少旺长苗、瘦弱苗；增加有机肥施用量，减少化肥施用量，同时加强麦田管理，提高小麦生产的抗灾能力；根据天气预报采取覆盖、喷施化学有机防护剂、烟薰等措施进行防护。参考文献1王建英，时凤云，崔力，等濮阳小麦越冬冻害气侯影响分析及防御对策J】中国农村小