马雅丽，栾青，李伟伟，刘文平

（1.山西省气候中心，山西太原030002；2.侯马市气象局，山西侯马043010）

山西冬小麦干热风分布特征及对产量的影响

马雅丽1，栾青1，李伟伟2，刘文平1

（1.山西省气候中心，山西太原030002；2.侯马市气象局，山西侯马043010）

基于山西39个气象站1971—2013年43 a的逐日气象资料，分析了干热风的发生日数、发生过程次数的时空分布特征。结果表明，山西冬小麦干热风在1971—2013年之间总体呈波动略减小趋势，20世纪70年代干热风发生较为严重，轻、重干热风发生均较多，20世纪80年代危害最轻，90年代以后有缓慢增加趋势；干热风高发区主要分布在南部的临汾和运城盆地，其次为晋中盆地，晋东南发生最轻。干热风是山西冬小麦主产区最主要的农业气象灾害之一，干热风发生日中空气相对湿度较小是引起千粒质量降低和产量减少的重要因素，采取有效措施防御干热风是小麦稳产增产的重要保障。

冬小麦；干热风；时空分布；产量；山西

干热风是一种高温、低湿并伴有一定风力的农业灾害性天气，在山西干热风主要发生在5月至6月中旬，正值冬小麦扬花、灌浆、乳熟期，植物蒸腾加剧，根系吸水不及，往往导致小麦灌浆不足，千粒质量下降，严重时甚至枯萎死亡，干热风是山西冬小麦产区的主要农业气象灾害之一。根据历史资料统计，山西轻干热风年份冬小麦可减产5%～10%，重干热风严重的年份可减产10%～20%。因干热风对小麦生长发育和产量影响较大，多年来一直引起广大学者的关注。关于干热风发生规律和分布特征有很多相关研究。陈怀亮等[1]对河南小麦干热风的发生规律进行了分析；戚尚恩等[2]对淮北地区小麦干热风进行了周期性分析、多年滑动平均分析和干热风对小麦千粒质量和灌浆速度的影响的相关分析；赵俊芳等[3]系统分析了近50 a来黄淮海冬小麦高温低湿型干热风年平均发生日数与过程次数的时空分布特征，并针对其变化趋势，提出有效防御干热风的主要途径和技术措施；柳芳等[4]对天津干热风的发生规律及发生趋势进行了分析；屈振江等[5]分析了陕西小麦干热风的年际变化规律和空间分布特点，作出陕西干热风区划图，并利用灾变预测方法预测未来重干热风发生的年份。还有一些学者对宁夏、山东、辽西、洛阳、河北、青海[6-11]等地的干热风发生规律进行了分析。但关于山西干热风的发生规律研究较少，李德广等[11]利用1961—1980年20 a气象资料，按照各地干热风综合指数和小麦生态类型，将山西划分为5个等级7个干热风类型区域。牛晋源等[12]利用日最高气温、14：00相对湿度和风速，并参考日蒸散量，建立了晋城干热风气象指标，分析干热风发生规律及预报关注的方面。

本研究利用1971—2013年的气象资料，分析山西冬小麦主要种植区近43 a干热风的时间变化规律和空间分布特征，为粮食作物安全生产、趋利避害、减轻不利影响提供科学依据，对促进农业生产可持续发展具有一定的现实意义。

1 资料与方法

本研究选取山西冬麦区39个气象台站1971—2013年日最高气温、14：00相对湿度、14：00相对风速等资料，利用Excel和SPSS等统计软件分析5—6月麦区干热风日数和干热风发生过程的时空分布规律，以及对冬小麦千粒质量和产量的影响的相关性分析。

表1 山西省冬麦区干热风日、干热风天气过程等级指标

小麦干热风主要分为高温低湿型、雨后青枯型、旱风型3个类型，山西冬小麦干热风主要为高温低湿型。干热风灾害气象指标严格执行中国气象局制定的小麦干热风灾害等级标准[13]。山西冬麦区高温低湿型干热风日、干热风天气过程等级指标如

2 结果与分析

2.1 干热风出现日数时空分布特征

2.1.1 轻干热风出现日数的时空分布特征1971—2013年43 a期间，山西高温低湿型轻干热风总体呈现波动略减小的趋势，轻干热风日数在2.4～9.2 d，平均为5.3 d，最大值出现在1978年，最小值出现在1973年。通过分段进行线性分析（图1），发现干热风日数在70年代缓慢减少，80年代迅速减少，90年代以后缓慢增多。在1971—2013年43 a中，20世纪70年代轻干热风发生最为严重，平均每年发生日数为6.2 d，高出年际平均值0.9 d；其次是90年代和近10 a，每年平均发生日数分别为5.2，5.7 d；80年代轻干热风发生最轻，平均每年发生日数为4.3 d。

1971—2013年43 a期间，山西冬小麦种植区内轻度干热风发生日数呈东少西多以及北少南多的分布特征（图2-a），长治和晋城东部轻度干热风发生日数最少，临汾南部和运城大部轻度干热风发生日数最多。

2.1.2 重干热风出现日数的时空分布特征1971—2013年43 a期间，山西高温低湿型重干热风总体呈波动略减小趋势，重干热风日数在0.1～3.5 d，平均为1.2 d，最大值出现在1972年，最小值出现在1987年。通过分段进行线性分析（图3），发现干热风日数在70年代略有增多，80年代迅速减少，90年代以后缓慢增多。在1971—2013年43 a中，20世纪70年代重干热风发生最严重，平均每年发生日数为1.7 d，高出年际平均值0.5 d；其次是90年代和近10 a，每年平均发生日数分别为1.0，1.3 d；80年代最轻，平均每年发生日数为0.8 d。

1971—2013年43 a期间，山西冬小麦种植区内重干热风发生日数分布特征是从东到西以及从北到南逐步递增（图2-b），长治大部和晋城东部局部重度干热风发生日数最少，临汾南部和运城大部重度干热风发生日数最多。干热风发生较严重地区主要位于临汾盆地和运城盆地，也是山西省冬小麦种植面积最大的地区，干热风是该区域冬小麦灌浆期最主要的农业气象灾害之一。

2.2 干热风过程分布特征

2.2.1 轻干热风过程出现次数时空分布特征

1971—2013年43 a期间，山西高温低湿型轻干热风过程发生次数平均0.9次，最高1.8次，最大值出现在1971年，最小值出现在1991年。通过分段进行线性分析（图4），发现轻干热风过程年际变化与干热风日数变化相似，也是在70年代缓慢减少，80年代迅速减少，90年代以后缓慢增多。在1971—2013年43 a中，20世纪70年代轻干热风过程发生最严重，平均每年发生1.2次，高出年际平均值0.3次；80年代最轻，平均每年发生0.8次；90年代和近10 a每年平均发生0.8，0.9次。

1971—2013年43 a期间，山西冬小麦种植区内轻度干热风过程发生次数分布特征是东部少、西部多（图5-a），长治和晋城大部、临汾东部和运城南部轻度干热风过程发生次数最少，临汾大部和运城北部轻度干热风过程发生次数最多。

2.2.2 重干热风过程出现次数时空分布特征

1971—2013年43 a期间，山西高温低湿型重干热风过程发生次数平均发生0.4次，最高0.9次，最大值出现在1981年，最小值出现在1987年。通过分段进行线性分析（图6），发现重干热风过程年际变化与干热风日数变化相似，也是在70年代缓慢减少，80年代迅速减少，90年代以后缓慢增多。在1971—2013年43 a中，20世纪70年代重干热风过程发生最严重，平均每年发生0.6次，高出年际平均值0.3次；80年代最轻，平均每年发生0.1次；90年代和近10 a每年平均发生均为0.3次。90年代以后重干热风过程波动较明显，说明出现极端高温低湿特征气候较频繁，重度干热风发生过程的增多对冬小麦产量造成明显影响。

1971—2013年43 a期间，山西冬小麦种植区内重度干热风过程发生次数分布特征是从北到南逐步递增且西部高于东部（图5-b），除临汾南部和运城大部及吕梁东部是重度干热风过程发生的高值区外，其余大部重度干热风过程发生较少，长治、晋城东部和晋中中部重干热风过程发生次数最少。重干热风过程发生较频繁地区集中在运城盆地，吕梁东部和临汾盆地南部也是高发区，重干热风过程是造成这些区域冬小麦减产的重要气象灾害之一。

2.3 干热风对小麦气象产量及千粒质量的影响

由于产量变化的原因相当复杂，生产技术的革新、新品种的出现常常使产量发生较大变化，气象要素的影响是其中一个方面，实际产量（Y）往往被看作是趋势稳定产量（Ym）与气象产量（Yt）之和。趋势产量用多次滑动平均拟合值来代替。选择主要种植旱地小麦的安泽、沁县、芮城3个农业气象观测站资料，对干热风日的各气象因子与小麦的气象产量及千粒质量作相关分析。从相关性显著分析结果可以看出，干热风发生日数和日平均相对湿度对小麦气象产量以及千粒质量影响比较大，3个气象站对应的相关系数有不同程度的显著性（表2）。日平均气温、日最高气温与小麦气象产量以及千粒质量呈负相关，日平均相对湿度和日最小相对湿度与产量和千粒质量呈正相关。3个气象代表站的相对湿度与产量或者千粒质量的相关关系较大，干热风发生时段里相对湿度较小是造成产量下降的重要原因。安泽、沁县干热风日数与气象产量均呈显著负相关，说明干热风是影响小麦产量的重要因素。

表2 冬麦区气象代表站干热风日气象因子与气象产量和千粒质量的相关分析

3 干热风防御措施

3.1 生物防御

营造防护林带，可以改善农田小气候，减弱风速，降低气温，增加空气湿度，减少土壤水分消耗，减轻或防御干热风的危害。在风沙盐碱、管理条件差的地区防护林的作用更大，搞好农业区防护林带建设是防御干热风的重要措施。还可以实行林粮间作，如红枣、小麦、花生立体栽培模式，可提高抗干热风能力。

3.2 农业技术防御

3.2.1 选用抗干热风的优良品种大多数高秆小麦品种比矮秆小麦品种抗干热风能力强，大部分有芒品种比无芒或仅有顶芒的品种抗干热风能力强。选早熟或中早熟品种，适时早播，能避开干热风的危害时期。

3.2.2 灌麦黄水灌麦黄水是防御干热风的有效措施。灌麦黄水可以改善小麦生育后期田间小气候条件，降低气温、地温，提高空气湿度。根据天气预报，一般在干热风发生前1～2 d浇水，可以维持小气候效应3～5 d。浇麦黄水可以增强小麦灌浆速度，延长灌浆时间，提供小麦千粒质量，提高产量。王玉堂[14]研究表明，在灌水后2～3 d，14：00株高2/3处，温度降低1～2℃，相对湿度提高5%～10%；5 cm地温降低2～3℃，可提高千粒质量0.8～1.0 g。

3.2.3 搞好农田基本建设平整土地，修筑梯田，改造坡耕地，改良土壤，营造农田防护林，兴修农田水利等。

3.2.4 其他农业技术防御增加土壤肥力，调整播种时间，改革种植制度等是战胜干热风的基础工作。3.3化学防御

播种前对小麦种子采用氯化钙溶液进行浸种处理，可以使植株细胞内钙离子增加，增强小麦抗旱和抗高温的功能。在小麦起身期、拔节期喷洒草木灰水可增强叶片细胞的吸水力，有利于提高小麦的灌浆速度和增加植株对干热风的抵御能力。在小麦扬花期、灌浆期喷洒磷酸二氢钾溶液、过磷酸钙浸出液或石油助长剂，可防止小麦脱肥早衰，促进早熟，减轻干热风危害[15]。

4 结论

山西省1971—2013年43 a中冬小麦干热风总体呈波动略减小趋势，在20世纪70年代干热风发生较为严重，轻、重干热风发生均较多，20世纪80年代发生最轻，90年代以后有缓慢增加趋势。从不同等级干热风发生日数以及发生过程的年代际波动情况来看，70年代波动最大，90年代以后也有较明显波动，但小于70年代，80年代波动最小。

冬小麦干热风发生的地域分布特征是由东到西和由北到南逐步递增，山西南部运城盆地和临汾盆地南部是干热风发生较为频繁区域，也是冬小麦种植最集中地区，干热风是山西冬小麦主产区最主要的农业气象灾害之一，干热风发生日中空气相对湿度较小是引起减产的重要因素。因此，采取有效措施防御干热风是冬小麦稳产增产的重要保障。

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Distribution Characteristics of Dry-hot Wind and Its Effect on Yield of Winter Wheat in Shanxi Province

MAYali1，LUANQing1，LI Weiwei2，LIUWenping1
（1.Shanxi Climate Center，Taiyuan 030002，China；2.Houma Meteorological Bureau in Shanxi，Houma 043010，China）

Based on the daily meteorological data from 1971 to 2013 for 39 meteorological stations in Shanxi province,the spatial-temporal distribution characteristics of average days and process times of dry-hot wind for winter wheat in Shanxi province were analyzed.The results showed that as for the dry-hot wind for winter wheat in Shanxi from 1971 to 2013,the annual average days and process times showed a slight decreasing trend.The most serious damages of dry-hot wind occurred in the 1970s,as the light and heavy dry winds were occurred most frequently in the 1970s.The lightest damages of dry-hot wind occurred in the 1980s.Dry-hot wind had been growing slowly since the 1990s.The areas of dry-hot wind occurred frequently,which was the southern of Linfen and Yuncheng basins,followed by the Jinzhong basin and the southeastern areas ofShanxi.Dry-hot wind is one ofthe most important agro-meteorological disasters in the main areas of wheat production in Shanxi.When the dry-hot wind occurs,the low relative air humidity is the important factor to decrease 1 000-grain quality and yield.It is important to prevent dry-hot wind from wheat production.

winter wheat;dry-hot wind;spatial-temporal distribution;yield；Shanxi

S512.1＋1

：A

：1002-2481（2017）07-1134-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.07.23

2016-12-16

山西省社会发展科技攻关项目（20130313031-3）

马雅丽（1981-），女，山西太原人，高级工程师，硕士，主要从事生态气候与农业气象研究工作。