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Fig.2ThedrymattersaccumulationofwinterwheatinYuchengofShandongduring1990~1991and1991~1992
由于小麦生长具有较强的地域性,高原与平原的对比难于在品种上统一起来,但可以选择能代表当地高产水平的小麦进行比较。
因为高产就表明品种能够适应当地生境,且受耕作水平的制约小,能较客观地反映自然生态环境对小麦生长的影响。
事实上,无论是高原或平原,高产小麦的干物质产量、生育期都相当稳定,品种差异不明显,可比性强。
由表1的高产资料可见:
青藏高原冬小麦返青(或春小麦出苗)至乳熟期的日平均干物质累积速率一般不超过0.20t/hm2·
d,其中包括创纪录产量15.2t/hm2的高产田在内;
而平原地区产量在7.5t/hm2左右的小麦同生育期的日平均干物质累积速率一般都会超过0.21t/hm2·
d。
高原大部分麦区仅为平原的80%~90%。
可见高原小麦的干物质累积速率略低于平原地区。
表1青藏高原与平原地区高产小麦干物质平均累积速率对比
Table1AcomparisonofproductivityrateofwheatbetweenQinghai-XizangPlateauandplainareas
地区
种植地点
品种
生育期
(d)
籽粒
产量
(t/hm2)
乳熟期干物
质积累量
日平均干物
质累积速率
(t/hm2·
d)
资料来源
青藏高原
西藏达孜
藏冬90-11
返青至成熟
(140)
9.8
27.2
0.19
本试验1995
藏冬92-66
8.8
22.0
0.16
西藏江孜
肥麦
(200)
12.1
30.3
0.15
参考文献6
青海香日德
春小麦高原338
出苗至收获
(143)
15.2
28.7
0.20
参考文献19、20
(141)
13.3
26.7
平原地区
江苏南京
宁麦系列
(90)
-
21.2
0.22
参考文献11
19.7
0.21
河北石家庄
冀麦系列
(84)
7.5
23.5
0.24
参考文献10
7.6
21.8
2.1.2产量结构
虽然高原地区干物质累积速率不高于平原地区,但干物质和籽粒产量却明显高于平原地区。
本试验地土质为壤质沙土,土壤中砾石广布,土层厚度仅15~30cm,保水保肥能力很差,田间管理水平仅为中等,试验结果并不能代表当地最好水平,但1995年产量仍超千斤。
表2对高原与平原地区小麦产量结构特征作了对比,高原小麦产量结构最主要的特点是地上部分干物质产量高,经济系数也不低,因而籽粒产量明显高于平原地区。
表2高原地区与平原地区冬小麦田产量结构比较
Table2AcomparisonofcropyieldcomponentsbetweenQinghai-XizangPlateauandNorthChinaPlain
成穗数
(10hm-2)
穗粒
数
千粒重
(g)
籽粒产量
地上部分生物量(t/hm2)
经济系数
藏冬90-66
411
34
54
0.40
489
0.36
肥麦(1975)
45
51
春小麦高原338(1978)
774
36
56
0.53
春小麦高原338(1977)
687
13.6
28.4
0.48
708
53
13.0
27.1
华北平原
山东禹城
鲁麦8号(1992平作)
496
27
52
7.1
17.9
鲁麦8号(1992套作)
476
29
6.9
16.5
0.42
740
31
35
20.5
0.37
注:
山东、河北、青海和江孜资料分别来源于参考文献9、10、20和23。
2.2高产原因分析
2.2.1入射辐射和群体结构因素
青藏高原太阳辐射强,光合有效辐射(PAR)及有利于光合作用的蓝紫光和黄橙光波段的光量子通量密度比平原地区高[13],而且小麦的群体结构有利于光能的利用。
林忠辉①1995年对藏冬系列的冬小麦叶片仰角作了测量,认为高原小麦叶片直立性好,利于叶片上下均匀受光,从而使群体能容纳更大的叶面积指数(LAI)。
为进一步证实这一观点,1996年经对拉萨的地方性冬小麦品种作了测量,由图3绘出了灌浆期3个冬小麦品种的叶仰角的分布。
由图可见,藏冬92-66叶仰角分布集中在60~80°
,平均叶仰角为53°
;
藏冬90-11集中在50~90°
,平均叶仰角为56°
肥麦集中在60~90°
,平均叶仰角为60°
。
而平原地区冬小麦冀麦5018同期主要集中在40~70°
,平均叶仰角仅为49°
鲁麦8号在0~90°
几乎呈均匀分布,平均叶仰角约为45°
①。
观测结果证实了高原小麦叶片确实有较好的直立性。
这使得高原小麦最大LAI为平原的1.3~1.6倍[13、19]。
较大的LAI对提高全生育期叶日积(LAD)有重要意义。
图3西藏达孜小麦浆期叶仰角的概率分布
Fig.3Theprobabilityofleafangleforwinterwheatduringthegrain-fillingperiodinDagzeofXizang
问题是,若高原和平原其他条件相同,则高原有利的太阳辐射和群体结构应使得小麦的干物质积累速率高于平原地区,因此,仅考虑这两个有利因素并不能很圆满解释高产原因。
2.2.2CO2密度因素
青藏高原入射辐射、群体结构有利,但小麦干物质积累速率仍然低于平原地区,这只能推论出:
青藏高原小麦的光能利用效率不高,而应远低于平原地区。
这一推论可以从CO2密度因素得到解释:
高原空气稀薄,在海拔3000~4000m范围的地区,大气密度为0.802~0.892kg/m3,为海平面的2/3左右[7],CO2密度也只有平原的2/3左右[8];
CO2是光合作用的“源”,密度低会大大降低光合作用的效率。
前人对高原太阳辐射强给予了足够的重视,但对CO2密度低所导致的小麦光能利用率低的问题却没有给予充分的讨论。
本课题同时对西藏地区冬小麦的叶片光合速率进行了大量观测,结果表明,高原小麦旗叶光量子利用效率仅为平原的2/3左右②,这一观测结果完全证实了我们的推论。
2.2.3温度因素
青藏高原地势高峻,年均气温大都低于同纬度地区5℃以上[7],麦类生育期的长短主要受温度影响,温度低,则成熟晚[15];
另外,西藏冬小麦全生育期需要0℃以上积温为2100~2400℃,比我国北方冬小麦所需积温1900~2300℃略高[4],导致高原小麦生育期延长。
吴东兵等[12]的试验结果也说明了这一点。
本试验的观测结果与大量文献报道表明[16、19、20],青藏高原冬小麦从返青(或春小麦出苗)至收获的时间一般都在140d以上,而平原地区为90d左右[5、14、21],高原是平原的1.5倍以上。
生育期长不仅使得全生育期小麦群体对太阳辐射的截获时间、光合作用时间延长,而且使得小麦叶片的持绿时间延长、LAD增大。
表3表明,高原地区(达孜)冬小麦返青至乳熟期的LAD大于华北平原,拔节至乳熟期的LAD甚至为平原地区的2倍。
有关研究表明,LAD与籽粒产量有明显的线性关系[18、21]。
表3高原、平原地区冬小麦叶日积(LAD)对比
Table3AcomparisonofwinterwheatLADbetweenQinghai-XizangPlateauandNorthChinaPlain
三叶至越冬始
返青至拔节
拔节至开花
开花至乳熟
拔节至乳熟
泰山系列
30.6
80.6
104.2
191.7
295.9
北京大屯
丰抗系列
35.5
80.9
105.1
170.2
275.3
河北滦城
34.5
79.5
100.7
168.4
269.1
西藏高原
(1995,正常)
-
234.5
123.9
358.4
315.7
147.9
536.6
(1995,冻害)
32.0
113.0
186.3
98.2
284.5
101.2
295.3
161.8
457.1
151.0
209.7
116.4
326.1
平原地区资料来源于参考文献21。
比较图1、图2可以看到高原和平原小麦生长过程的差别:
平原小麦干物质增长略快,但生育期短,干物质累积量低;
而高原小麦干物质增长略慢,但生长期很长,使得干物质产量大幅度提高。
因此,高原地区小麦生育期长是高原干物质产量和籽粒产量高的主要原因。
3小结
小麦的籽粒产量等于干物质产量与经济系数之积。
两年的观测表明,西藏达孜地区的经济系数与平原地区并无十分明显的差异,因此籽粒产量与干物质产量关系密切,而干物质产量决定于日平均干物质累积速率和生育期天数。
图4简要概括了青藏高原农业生态环境因素对小麦干物质产量形成的影响。
能量资料来源于参考文献4、13;
LAI资料来源于参考文献19和林忠辉等①。
图4青藏高原农业生态环境因素对小麦干物质产量的影响
Fig.4Theeffectofagro-ecologicalenvironmentalfactorsfordrymatterproductionofwheatinQinghai-XizangPlateau
在农田生态系统中,CO2密度、能量输入、群体结构等因素主要影响小麦干物质累积速率。
青藏高原CO2密度低制约了小麦的光合作用,使光合效率仅为平原的2/3左右;
但在能量输入方面又具有两个有利条件:
一是太阳辐射,二是群体结构,这对小麦光合日总量会有一定的补偿作用,使干物质累积速率只略低于平原地区,而非太低。
这3个因素综合作用的结果是:
在高产条件下,高原冬小麦返青(或春小麦出苗)至拔节期日平均干物质累积速率为平原的80%~90%。
另一方面,青藏高原年均温低,小麦生育期长,使高原小麦全生育期接收太阳辐射时间、光合作用时间延长,LAD增大,有利于单季小麦更多地积累同化产物。
略低的干物质累积速率和长得多的生长时间导致高原小麦干物质最终产量高于平原地区。
由于品种和耕作水平等因素影响,小麦经济系数差别较大,经济系数高的小麦在高原获得了创纪录的高产。
中国小麦种植区划
依据中国各地不同的自然条件和小麦栽培特点,把全国划分为不同类型的小麦种植区,便于因地制宜、合理安排小麦生产。
中国小麦分布广,全国各地都有种植。
由于各地自然条件不同,形成明显的不同种植区。
早在1936年依气候及小麦生产状况把中国小麦分为7个区域,其中6个冬麦区,1个春麦区;
1937年又根据100多个小麦品种在8省9个地点进行3年区域适应性试验的结果,把6个冬麦区归为3个主区。
这是中国小麦区分最早研究。
1943年依据中国小麦冬、春性,籽粒色泽和质地软硬,将全国主要麦区划分为硬质红皮春麦区,硬质冬、春麦混合区,软质红皮冬麦区3个种植区。
60年代初,《中国小麦栽培学》又将全国小麦划分为北方冬麦区、南方冬麦区和春麦区3个主区和10个亚区,为中国较完整的小麦分区奠定了基础。
尤其是冬、春小麦分界线和各主要麦区的划分得到重新确定。
以后气象,品种和栽培等学科的科学工作者根据各自学科的特点相继提出不同的区划。
《中国小麦品种及其系谱》一书以《中国小麦栽培学》的区划为基础,直接划分为10个麦区,有的区还进一步划分了若干副区。
80年代以来,全国小麦生产迅速发展,有关小麦区划的资料不断丰富,认识也在不断深化。
为此将全国小麦种植区划在原有的东北春麦、北部春麦、西北春麦、新疆冬春麦、青藏春冬麦、北部冬麦、黄淮冬麦、长江中下游冬麦、西南冬麦以及华南冬麦10个麦区基础上,重点对区属范围及分区走向进行了相应的修订与调整。
东北春麦区包括黑龙江、吉林两省全部,辽宁省除南部沿海地区以外的大部以及内蒙古自治区东北部。
全区小麦面积及总产量均接近全国的8%左右,约占全国春小麦面积和总产量的47%及50%,故为春小麦主要产区,其中以黑龙江省为主。
本区地势西北高而东南低,大部分地区海拔为40~500米,西北部的内蒙古部分地区可达600~800米。
土壤以黑钙土为主,土层深厚,土质肥沃。
黑龙江省东部三江平原及北部黑河地区小麦面积比较集中,建有大批国营农场,其小麦产量占黑龙江全省春小麦总产量1/2左右。
全区属大陆性气候,气温偏低,热量不足,冬、夏气温相差极大。
温度为自北向南递增,最冷月平均气温-23~10℃,绝对最低气温-41~27℃,为全国气温最低地区。
年降水量320~870毫米,小麦生育期降水量130~333毫米,但东部多雨,西部干旱。
东部的黑龙江省三江平原,后期常因雨水偏多而形成湿涝灾害,并影响收获。
而西部吉林省白城与辽宁省朝阳等地区,则又多因春旱、多风而造成干旱和风沙为害。
本区小麦品种属春性,对光照反应敏感,生育期短,多在90天左右。
病害以根腐病、锈病、赤霉病为主,丛矮病和全蚀病也有发生。
种植制度一年一熟,4月中旬播种,7月20日前后成熟。
全区除对各类病害及时防治外,东部排涝防湿;
北部防除杂草;
西部兴修水利,采用少深翻,多深松,少耕、免耕等防风固沙和减少蒸发的耕作技术,均为小麦增产的主要措施。
根据温度和降水量的分布,又可将本区分为北部高寒、东部湿润和西部干旱3个副区。
北部春麦区本区地处大兴安岭以西,长城以北,西至内蒙古自治区的伊克昭盟和巴彦淖尔盟,北邻蒙古人民共和国。
全区以内蒙古自治区为主,并包括河北、陕西两省长城以北地区及山西省北部。
全区小麦种植面积及总产量分别占全国的3%和1%左右,约为全区粮食作物面积的20%。
小麦平均单位面积产量在全国各麦区中为最低,且发展很不平衡;
西部河套灌区的伊克昭盟、巴彦淖尔盟等地的产量水平较高,向河北省的张家口、山西省的雁北及陕西省的榆林等地区均为低产区。
全区海拔l000~1400米,土壤以栗钙土为主。
大陆性气候的特点显著,寒冷少雨,土壤贫瘠,自然条件差。
最冷月平均气温-17~11℃,绝对最低气温-38~27℃。
全年降水量309~496毫米,多数地区为300毫米左右,小麦生育期降水量只有94~168毫米。
种植制度以一年一熟为主,个别地区有两年三熟。
本区小麦品种属春性,对光照反应敏感,生育期90~120天。
播种期在3月中旬至4月中旬,成熟在7月上旬前后,最晚可至8月底。
全区病害主要有叶锈病、秆锈病和黄矮病,丛矮病;
虫害以麦秆蝇及粘虫为主。
早春干旱,后期高温逼熟及干热风为害以及河套灌区的土壤盐渍化,均属小麦生产中的主要问题。
在增产措施上应实行休闲轮作等种植制度,以培肥地力;
灌区提倡沟、畦灌,作好渠系配套,改进灌溉制度,防止土壤盐渍化。
依据全区南、北降水量的不同,可分为北部干旱和南部半干旱两个副区。
西北春麦区本区以甘肃省及宁夏回族自治区为主,还包括内蒙古自治区西部及青海省东部部分地区。
麦田面积约占全国的4%,总产量达5%左右。
单产在全国范围内仅次于长江中下游冬麦区,而居各春麦区之首;
地区间差异大,其中甘肃省河西走廊灌区及宁银引黄灌区的单产较高。
本区地处内陆,海洋季风影响微弱,部分地区属干旱荒漠气候。
海拔1100~2240米,土壤主要为棕钙土及灰钙土,结构疏松,易风蚀沙化。
黄土高原地区沟深坡陡,水上流失严重,地力贫瘠。
最冷月平均气温-9.3~7.5℃,绝对最低气温-27~23℃。
光能资源丰富,热量条件较好,气温日较差大;
晴天多,日照长,辐射强,有利于小麦进行光合作用和干物质积累。
但年降水量仅86~335毫米,小麦生育期降水量52~18l毫米,为中国降水量最少的地区之一,且蒸发量大。
小麦生长主要靠黄河河水及祁连山雪水灌溉。
后期常有干热风为害,小麦锈病、黑穗病以及吸浆虫均为本区小麦主要病虫害。
全区种植制度为一年一熟。
小麦品种属春性,生育期120~130天。
3月上旬播种,7月中旬至8月上旬前后成熟。
依据地形、降水等情况,全区可分为荒漠干旱、宁银灌区、陇西丘陵以及河西走廊4个副区。
新疆冬春麦区位于新疆维吾尔自治区,全区小麦种植面积约为全国的4.6%,总产量为全国的3.8%左右。
其中北疆小麦面积约为全区的57%,以春麦为主,单产也高于南疆;
南疆则以冬小麦为主,面积为春小麦的3倍以上。
本区为大陆性气候,气候干燥,雨量稀少,但有丰富的冰山雪水资源,且地下水资源也比较丰富。
晴天多,日照长,辐射强。
其中北疆位于天山和阿尔泰山之间,温度低,最冷月平均气温-18~11℃,绝对最低气温为-44~33℃,但由于冬季常有积雪覆盖,故一般年份小麦可赖以安全越冬。
雪量少的年份,冬小麦越冬死苗情况较严重。
全年降水量163~244毫米,小麦生育期降水量冬麦为107~190毫米,春麦为83~106毫米。
南疆气温较北疆高,最冷月平均气温-12.2~5.9℃,绝对最低气温为-28.0~24.3℃;
全年降水量仅为13~61毫米,小麦生育期降水量冬小麦为8~48毫米,春小麦为7~39毫米,但均有冰山雪水可资灌溉。
北疆土壤以棕钙土及灰棕土为主,南疆则主要为棕色荒漠土。
种植制度以一年一熟为主,南疆兼有一年两熟。
冬小麦品种属强冬性,对光照反应敏感。
预防低温冻害、干旱、土壤盐渍化以及生育后期干热风为害等均属本区小麦生产的重要问题。
冬小麦播期为9月中旬左右,翌年7月底或8月初成熟。
北疆春小麦于4月上旬前后播种,8月上旬左右成熟;
南疆则2月下旬至3月初播种,7月中旬成熟。
依照天山走向,全区可分为南疆与北疆两个副区。
青藏春冬麦区包括西藏自治区,青海省大部,甘肃省西南部,四川省西部和云南省西北部。
全区以林牧为主,小麦种植面积及总产量均约为全国的0.5%,其中以春小麦为主,约占全区小麦总面积的65.3%。
70年代中期起,在藏南的雅鲁藏布江河谷地带冬小麦发展迅速,西藏常年冬麦面积约占麦田总面积的40~80%。
雅鲁藏布江中游河谷地带以及吕都等地区,地势低平,土壤肥沃,灌溉发达,是本区主要小麦产区。
农区一般海拔3300~3800米,气候温凉,夏无酷暑,冬无严寒,最冷月:
平均气温-4.8~0.1℃,绝对最低气温为-25.1~13.4℃。
冬季气温较低而稳定,持续时间长,冬小麦返青至拔节及抽穗至成熟均历两月之久;
且日照时间长,气温日较差大,光合作用强度大,净光合效率高,产量也较高。
冬小麦播期为9月下旬,春小麦3月下旬至4月上旬,均于8月下旬至9月中旬成熟。
全生育期冬麦长达330天左右,有的直至周年方能成熟;
春小麦140~170天。
全区年降水量42~770毫米,平均约450毫米。
其中藏南地区全年降水量280~764毫米,通常500毫米左右。
小麦生育期降水量冬小麦为250~590毫米,春小麦为224~510毫米。
种植制度一年一熟。
青藏高原土壤多高山土壤,土层薄,有效养分少。
雅鲁藏布江流域两岸的主要农业区,土壤多为石灰性冲积土,柴达木盆地则以灰棕色荒漠土为主。
冬小麦品种为强冬性,对光照反应敏感。
兴修水利,平整土地,精种细管,改进灌溉条件以防止土壤盐渍化等为本区关键性增产措施。
全区可分为青海环湖盆地、川藏高原及青南藏北3个副区。
北部冬麦区包括河北省长城以南,山西省中部和东南部,陕西
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