駐馬店冬小麥成熟收獲期連陰雨天氣發生規律及其對冬小麥產量和品質的影響

陳英慧, 陳建杰, 徐鳳英, 張新艷

(1.駐馬店市氣象局,河南 駐馬店 463000; 2.西平縣氣象局,河南 西平 463900)

引 言

近年來,隨著全球氣候的變化[1],駐馬店市冬小麥生長季內的氣溫和降水也在發生著變化[2-3],極端天氣增多[4-6],氣象災害頻繁發生,給全市冬小麥產量和品質造成不同程度的影響[7],其中連陰雨是豫南麥區發生面積最大、危害最重、防控難度大、減產程度較重的隱性氣象災害[8]。不同時段的連陰雨對冬小麥造成的危害程度不同[9-12]。5月份連陰雨對駐馬店市冬小麥生育和產量危害最大,尤其是成熟收獲階段若出現連陰雨天氣,會使已經豐收的冬小麥爛在地里而不能夠收獲或豐收,即常說的“豐產不豐收”,此時的連陰雨對冬小麥產量和品質的影響是致命的[13-14],往往造成粒重下降,掉頭落粒,發芽霉爛,產量損失巨大[15-17]。收獲前穗發芽是影響冬小麥優質高產的主要因素之一。冬小麥成熟收獲期遇連陰雨或在潮濕條件時均可能在穗上發芽[18],對冬小麥的產量和品質是一個極大的威脅。當前有關小麥成熟收獲期連陰雨引致冬小麥穗上發芽霉變而造成其產量損失方面的研究國內外少見報道,對駐馬店市冬小麥成熟收獲期連陰雨發生的規律及其對冬小麥產量和品質造成的影響進行深入細致的研究,對保障糧食安全,提高農業氣象災害監測預報預警水平,做好精細化天氣預報,科學精準地制定極端天氣的應急機制,具有十分重要的意義。

1 資料與方法

1.1 資料來源

使用資料為駐馬店國家基本氣象站(32°56′N、113°55′E)、西平國家基本氣象站(33°22′N、114°03′E)、正陽國家基本氣象站(32°37′N、114°20′E)1960-2023年逐日降水觀測資料;駐馬店國家基本氣象站、西平國家基本氣象站、正陽國家基本氣象站1981-2023年農業氣象冬小麥發育期觀測資料。

1.2 數據統計與計算方法

不同地區對連陰雨有不同的定義[19-23]。根據河南省氣象局和駐馬店市氣象局1992年編發的《專業氣象服務行業指標調查匯編》和現代農業氣象指標,在冬小麥成熟收獲期發生3天及以上連陰雨即可對冬小麥造成不利影響[24]。本文將歷年5月20日-6月10日凡是出現連續降水日數≥3 d、日降水量≥0.1 mm的降水過程作為冬小麥成熟收獲期連陰雨天氣指標,利用EXCEL進行統計分析。

連陰雨的具體統計方法為,若當年冬小麥成熟收獲期出現過連陰雨天氣,則將該年記為“出現連陰雨的年份”,出現連陰雨的年份占統計期間年份總數的比例,即為連陰雨發生頻率。若連陰雨過程涵蓋了某一日,則記為當日出現連陰雨。若小麥成熟日出現連陰雨,則視為連陰雨的發生與小麥成熟日吻合,出現過吻合的年份占統計期間曾發生過連陰雨年份總數的比例,記為連陰雨和小麥成熟日期的吻合度;在小麥成熟日前后日期的吻合度分析中也采用同樣的分析方法。類似的,在連陰雨的集中程度分析中,若分析的日期區間內任意一日發生連陰雨,則視為在該區間內吻合,出現過吻合的年份占統計期間曾發生過連陰雨年份總數的比例,記為給定統計區間內的吻合度;吻合度相同的情況下,區間范圍越小,說明連陰雨的發生越集中在小麥成熟日附近。

2 歷年冬小麥成熟收獲期確定

選取位于駐馬店市南部的駐馬店、北部的西平和東南部的正陽3個站點作為全市的代表,利用1981年以來的冬小麥觀測資料進行分析。從歷年冬小麥成熟日期統計得知,駐馬店冬小麥成熟期最早,西平的最晚。其中,駐馬店成熟期最早的年份為2004年5月15日,最晚的年份為1982年和1991年的6月3日;西平成熟期最早的年份為2004年5月23日,最晚的年份為2010年6月9日。自1981年至2023年的43年里,駐馬店在5月20日以前進入成熟期的年份只有4年,其他年份都在5月20日以后進入成熟期。隨著全球氣候的變暖和冬小麥品種的變化,駐馬店市冬小麥成熟日期也在發生變化。全市平均成熟日期從20世紀80年代的5月30日前后逐漸提前至5月27日前后,尤其是位于南部的駐馬店提前得更多,2000年以來較20世紀80年代提前5天,基本在5月24日前后即已成熟(見表1)。通過以上分析可以推斷,駐馬店市冬小麥的成熟收獲期大致為5月20日至6月10日,即駐馬店市南部地區5月20日即可開鐮收割,北部地區最晚6月10日即可收獲結束。

表1 駐馬店歷年冬小麥成熟日期

3 歷年冬小麥成熟收獲期連陰雨天氣發生規律

3.1 歷年冬小麥成熟收獲期連陰雨天氣分布規律

統計分析歷年冬小麥成熟收獲期連陰雨天氣發生規律發現,在1960-2023年的64年里,5月20日-6月10日發生3天及以上連陰雨的年份有42年,發生頻率為66%。其中,5月下旬發生3天及以上連陰雨的年份有30年,發生頻率為47%;6月上旬發生3天及以上連陰雨的年份有16年,發生頻率為25%。5月下旬發生頻率多于6月上旬的。

將冬小麥成熟收獲期分為四個時段(表2),即5月20-25日、5月26-31日、6月1-5日、6月6-10日。統計發現,5月26-31日發生3天及以上連陰雨天氣的頻率最高,為33%;其次是6月6-10日的,為22%。

表2 駐馬店歷年冬小麥成熟收獲期不同時段連陰雨分布

因此,在駐馬店市冬小麥成熟收獲期的連陰雨天氣發生頻率很高,并且主要集中在5月26-31日和6月6-10日。5月26-31日正處于駐馬店市冬小麥收獲高峰期,連陰雨對麥收工作造成了極大影響(表1)。

3.2 歷年冬小麥成熟收獲期連陰雨天氣年代際變化

從歷年5月20日-6月10日不同年代連陰雨發生頻率(表3)可以看出,20世紀60年代以來,5月20日-6月10日發生3天及以上連陰雨的頻率較高,≥3天連陰雨發生頻率呈拋物線型,在20世紀90年代達到峰值以后逐漸下降,2010年以后明顯減少。2000年以來,駐馬店冬小麥成熟收獲期發生連陰雨的頻率在逐漸減少,其中5月下旬≥3天連陰雨的頻率由2011年以前較6月上旬的偏多,逐漸變為2011年以后5月下旬的較6月上旬的偏少。而6月上旬≥3天連陰雨的頻率主要分布在6月6-10日,看似這種變化正好避開了駐馬店市冬小麥收獲高峰期,對冬小麥收獲比較有利,但是,從歷年5月20日-6月10日發生3天及以上連陰雨過程的總天數來看,最多的是2023年的13天,其次是1991年、2013年和2016年的9天,2011年以后占了3年,并且過程降水量都在50 mm以上,說明盡管2011年以來冬小麥成熟收獲期發生連陰雨的頻率有減少趨勢,但發生極端天氣和嚴重連陰雨天氣的頻率在增多,對冬小麥麥收工作和冬小麥產量品質影響更大。

表3 駐馬店歷年5月20日至6月10日不同年代≥3天連陰雨發生頻率 %

3.3 歷年冬小麥成熟收獲期連陰雨天氣與當年冬小麥成熟期的吻合度

利用1981-2023年冬小麥成熟日期與對應年份連陰雨發生情況進行對比,在曾發生過連陰雨的26年中,成熟日與連陰雨日重疊的年份有13年,重疊頻率為50%,即連陰雨發生在冬小麥成熟日附近的頻率更高。

進一步針對臨近成熟日期的逐日重疊分析發現(表4),臨近冬小麥成熟日期一周左右的時間內,連陰雨的發生頻率依然較高。以當年的冬小麥成熟日期為界,連陰雨更多發生在成熟前的1～3天內,而成熟后的一段時間內連陰雨的發生頻率相對較低。

表4 駐馬店1981-2023年冬小麥成熟日期前后1～3天連陰雨吻合頻率

從冬小麥成熟日期附近連陰雨發生頻率的集中情況來看(表5),同樣呈現類似的以冬小麥成熟當日為連陰雨發生高峰,主要集中在冬小麥成熟日前后共一周時間內的特點,且成熟前的多于成熟后的。

表5 駐馬店冬小麥成熟日期附近連陰雨吻合頻率

4 連陰雨天氣對駐馬店市冬小麥產量與品質的影響

根據以上綜合分析,在駐馬店市冬小麥成熟收獲期連陰雨天氣發生主要集中在5月26-31日和6月6-10日,冬小麥成熟日與連陰雨的發生高度重合,且成熟前連陰雨發生頻率多于成熟后的,這種現象對駐馬店市冬小麥的產量和品質是一個最大的隱患。5月26-31日駐馬店市大部分地區冬小麥正處于成熟期,成熟日及成熟前的2～3天發生連陰雨,一是因為田間濕度過大,已經成熟和接近成熟的冬小麥穗部容易發霉;二是冬小麥無法及時收割,麥粒容易發芽,對產量和品質影響更大。而成熟后2～3天發生的連陰雨和6月6-10日收獲接近尾聲的連陰雨,在天氣預報的精準指導下,可以雨前及時搶收,從而避免連陰雨的不良影響,對小麥產量和品質相對影響較小。

2011年以來冬小麥成熟收獲期發生連陰雨的頻率有減少趨勢,對駐馬店冬小麥成熟、收獲和晾曬是一個好的現象,但發生極端天氣和嚴重連陰雨天氣的頻率在增多,連陰雨發生天數較長,過程降水量較大,對冬小麥的產量和品質造成的危害更大。最典型的就是1991年和2023年,整個成熟收獲期(5月20日-6月10日)均出現3次嚴重連陰雨過程,前后總雨日分別為10天和13天,總降水量分別為231.4 mm和132.9 mm,造成全市冬小麥成熟收獲進程延遲,冬小麥莖稈發生倒伏,籽粒發芽、霉變嚴重,產量嚴重減少,給駐馬店糧食產量帶來巨大影響。

5 結論與討論

駐馬店市冬小麥成熟收獲期發生連陰雨天氣的頻率很高,并且主要集中在5月26-31日和6月6-10日,而5月26-31日正處于駐馬店市冬小麥收獲高峰期。從歷年冬小麥成熟收獲期連陰雨天氣與當年冬小麥成熟日期的吻合度來看,冬小麥成熟日期附近一周左右的時間內,成熟日與連陰雨天氣的發生高度重合,同樣說明了駐馬店市冬小麥成熟收獲期連陰雨天氣的發生頻率較高,且成熟前的多于成熟后的。從年代際變化來看,2011年以來冬小麥成熟收獲期發生連陰雨天氣的頻率有減少趨勢,但發生極端天氣和嚴重連陰雨天氣的頻率在增多。以上分析結果表明,在駐馬店市冬小麥成熟收獲期,連陰雨天氣是影響冬小麥產量和品質的最大隱患,這與周國勤等[8]的研究結果基本一致。從2023年駐馬店各區縣國家基本氣象站對冬小麥的觀測及各區縣農技部門和種植大戶的反映發現,在溫度適宜、前期田間濕度較大的情況下,連續兩天的陰雨即可造成冬小麥發芽。駐馬店冬小麥成熟收獲期出現連續兩天陰雨的頻率為66%,發生頻率較高,這種現象也不容忽視。因此,作為冬小麥種植的大市,如何更加精準地進行防災減災,使災害造成的損失減小到最低限度,是我們當前面臨的一個重大課題。加強災害監測預警是降低冬小麥麥收期連陰雨風險的有效途徑[25]。本文的研究結果,可以作為氣象臺精細化預報的指導性依據,在5月20日至6月10日之間提前做好天氣預報預警,重點關注5月26-31日的天氣預報,對精準防災減災至關重要。

2000年以來全市冬小麥成熟日期有提前趨勢,尤其是南部地區基本提前至5月24日前后,這是一個好的現象,基本避開了5月26-31日連陰雨集中時段。而北部地區提前至5月30日前后,正好與連陰雨集中時段重合。這種發育期提前的趨勢,一是與氣候變暖有關,二是與種植品種有關,即由2000年以前的半冬性品種為多逐漸變為弱春性品種為多,這與筆者之前做過的相關研究結論吻合。因此,各地要因地制宜,合理選擇冬小麥種植品種。建議駐馬店南部地區選擇春性或弱春性的早熟品種,盡量趕在5月20日前后成熟,北部地區選擇成熟較晚的半冬性或冬性品種,趕在6月1-3日成熟,以避開5月26-31日連陰雨集中發生時段。