秦雅倩 孫嘉玥 王巖 張志勇 馬新明 時(shí)雷

摘要：利用氣候資料、農(nóng)業(yè)氣象站作物資料和統(tǒng)計(jì)年鑒資料，在WOFOST模型標(biāo)定與區(qū)域化的基礎(chǔ)上，使用WOFOST模型模擬河南省冬小麥主要種植區(qū)18個(gè)代表性站點(diǎn)2015—2019年不同水平產(chǎn)量潛力，結(jié)合實(shí)際產(chǎn)量量化冬小麥產(chǎn)量差，并分析其時(shí)空分布特征。研究結(jié)果表明，2015—2019年河南省冬小麥光溫生產(chǎn)潛力平均值為 6 608～10 525 kg/hm2，呈現(xiàn)北高南低、東高西低的空間分布特征;氣象生產(chǎn)潛力為3 094～6 383 kg/hm2，空間呈現(xiàn)南高北低分布趨勢(shì);各區(qū)域冬小麥增產(chǎn)潛力的排序?yàn)樵ケ狈N植區(qū)>豫西淺山丘陵較適宜種植區(qū)>豫南稻茬麥區(qū)>南陽(yáng)盆地-淮北平原適宜氣候區(qū)>豫中種植區(qū)>豫東種植區(qū)。

關(guān)鍵詞：WOFOST模型;冬小麥;生產(chǎn)潛力;產(chǎn)量差;時(shí)空分布;河南省

中圖分類(lèi)號(hào)： S162.5+3文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1S1302（2022）05-0191-08

收稿日期：2021-05-23

項(xiàng)目基金：國(guó)家自然科學(xué)基金（編號(hào)：31501225）;河南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（編號(hào)：S2010-01-G04）。

作者簡(jiǎn)介：秦雅倩（1997—），女，湖北隨州人，碩士研究生，主要從事作物模型農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究。E-mail：2067522787@qq.com。

通信作者：時(shí) 雷，博士，教授，主要從事數(shù)據(jù)挖掘、計(jì)算機(jī)農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究。E-mail：sleicn@126.com。

近年來(lái)，受人類(lèi)活動(dòng)影響，耕地面積減少，全球氣候發(fā)生巨大變化，干旱、洪澇災(zāi)害、晚霜凍害、病蟲(chóng)草害等自然災(zāi)害對(duì)我國(guó)的糧食安全造成了一定影響[1]。降水、溫度、太陽(yáng)輻射等氣候因子的變化影響著作物生育期長(zhǎng)短以及生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程，最終影響作物產(chǎn)量。研究表明，不同地區(qū)的作物增產(chǎn)潛力有很大的不同，當(dāng)前在一些適宜作物生長(zhǎng)的區(qū)域仍存在著較大的增產(chǎn)空間[2]。因此，量化不同區(qū)域的作物增產(chǎn)空間，明晰區(qū)域冬小麥生產(chǎn)潛力和產(chǎn)量差的限制因素及時(shí)空分布特征，對(duì)合理開(kāi)發(fā)利用農(nóng)業(yè)資源、充分挖掘冬小麥生產(chǎn)潛力、科學(xué)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義[3]。

作物產(chǎn)量差的研究在20世紀(jì)90年代成為國(guó)際作物學(xué)研究領(lǐng)域的重點(diǎn)。1981年，研究者首次提出了產(chǎn)量差的概念，即試驗(yàn)田可得產(chǎn)量與農(nóng)民生產(chǎn)實(shí)際產(chǎn)量的差值，隨后產(chǎn)量差的概念得到不斷完善[4-5]。目前，產(chǎn)量差的研究方法為田間試驗(yàn)法、參與式評(píng)估法、統(tǒng)計(jì)分析法、作物模型法等[6-9]。田間試驗(yàn)法能夠準(zhǔn)確地反映各個(gè)因素對(duì)作物產(chǎn)量的影響程度，結(jié)果令人信服，但田間試驗(yàn)布置工作量大，難以綜合分析多種因素對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的影響。農(nóng)戶(hù)調(diào)研法可以從用戶(hù)角度了解作物實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中限制產(chǎn)量的主要因素，可以更好地指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，但調(diào)查是主觀的，結(jié)果有待進(jìn)一步的驗(yàn)證。統(tǒng)計(jì)分析法能較好地分析國(guó)家和全球等大范圍上產(chǎn)量差的限制因子，但無(wú)法從作物生理學(xué)的角度揭示造成作物產(chǎn)量差的原因，故該方法具有一定的局限性。作物模型方法可以動(dòng)態(tài)、定量地描述外界條件對(duì)作物生長(zhǎng)和發(fā)育的影響，作物模型因此成為研究產(chǎn)量差的主要方法[10]。近年來(lái)，王濤等通過(guò)應(yīng)用模型模擬了京津冀地區(qū)冬小麥的生產(chǎn)潛力，探究該地區(qū)冬小麥的生產(chǎn)潛力及其空間變化規(guī)律[11]。張巖利用作物模型估算了黃淮海地區(qū)夏玉米潛在產(chǎn)量，并分析了各層次產(chǎn)量差的限制因素[12]。劉建剛等利用作物模型估算了華北地區(qū)不同氮肥管理水平下冬小麥的產(chǎn)量差[7]。侯鵬等采用作物模型估測(cè)了黑龍江省春玉米灌溉增產(chǎn)潛力，為黑龍江省建立合理的水利設(shè)施建設(shè)提供了參考[13]。劉志娟等在氣候變化背景下，運(yùn)用模型模擬和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法研究并分析了東北三省春玉米產(chǎn)量的時(shí)間和空間分布特征[14]。Deng等借助作物模型模擬全國(guó)尺度上的水稻產(chǎn)量潛力，結(jié)合統(tǒng)計(jì)實(shí)際產(chǎn)量估算產(chǎn)量差，并評(píng)估了2023年我國(guó)水稻的供需情況[15]。

目前，已有的利用作物模型估算產(chǎn)量差的研究主要集中在某一具體的或某些少量的實(shí)驗(yàn)站點(diǎn)以及超大區(qū)域范圍，如整個(gè)黃淮海區(qū)域等，而針對(duì)某一大區(qū)域進(jìn)行較為細(xì)致地劃分，并結(jié)合生態(tài)類(lèi)型區(qū)域、作物種植區(qū)域等多因素綜合地分析研究尚不多見(jiàn)。河南省是全國(guó)冬小麥糧食生產(chǎn)核心區(qū)，素有中原糧倉(cāng)之稱(chēng)，故其冬小麥的高產(chǎn)對(duì)于保障國(guó)家糧食安全具有積極意義。河南省地處我國(guó)暖溫帶與北亞熱帶2個(gè)生物氣候帶的過(guò)渡地區(qū)，且因其地形多樣，具有盆地、平原、丘陵、山地等多種地貌，因此其氣候變化顯著，具有區(qū)域特殊性。為了使估算結(jié)果更精準(zhǔn)，本研究根據(jù)地形、土壤、氣候條件特點(diǎn)以及長(zhǎng)期的歷史形成原因，在前人的基礎(chǔ)[16-17]上，將河南省劃分為6個(gè)冬小麥種植區(qū)，使用世界糧食作物研究（WOFOST）模型估算6個(gè)冬小麥主產(chǎn)區(qū)的光溫和氣候生產(chǎn)潛力，結(jié)合實(shí)際產(chǎn)量計(jì)算和分析冬小麥產(chǎn)量差，揭示河南省冬小麥種植區(qū)產(chǎn)量差的空間分布特征和其受氣候變化影響的規(guī)律，以期為各麥區(qū)冬小麥種植管理和生產(chǎn)潛力挖掘提供理論支撐和決策支持。同時(shí)，在區(qū)域性產(chǎn)量的模擬與產(chǎn)量差的分析方面做出積極探索。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

河南省地理位置為31°23′～36°22′N(xiāo)、110°21′～116°39′E，在地理上處于暖溫帶與北亞熱帶2個(gè)生物氣候帶的過(guò)渡區(qū)，氣候溫和，季風(fēng)性強(qiáng)，復(fù)雜多樣。全省南北各地氣候存在顯著差異，山地和平原氣候差異也較為明顯。該研究區(qū)年日照時(shí)數(shù) 1 200～1 400 h，全生育期大于等于0 ℃積溫為 1 900～2 400 ℃。冬小麥生育期間，氣候資源豐富，作物生產(chǎn)潛力較大。該區(qū)域地貌復(fù)雜多樣，主要有地勢(shì)東高西低及地表形態(tài)復(fù)雜多樣2個(gè)特點(diǎn)。由于受地貌和季風(fēng)的影響，河南省土壤類(lèi)型繁多、氣候資源地域差異大，造成不同地區(qū)作物產(chǎn)量差異明顯。

小麥在整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中都受周?chē)h(huán)境的影響，故小麥的生長(zhǎng)發(fā)育受自然生態(tài)條件的影響和制約，在一些生態(tài)條件較好的地區(qū)，小麥產(chǎn)量較高，冬小麥生產(chǎn)存在區(qū)域差異性。為了提高冬小麥產(chǎn)量的計(jì)算精度，本研究依據(jù)地形、土壤和氣候條件以及長(zhǎng)期的歷史形成原因等多種因素，將河南省劃分為6個(gè)冬小麥種植區(qū)（圖1）：豫北種植區(qū)（Ⅰ），站點(diǎn)主要包括安陽(yáng)、鶴壁、濮陽(yáng)、新鄉(xiāng)、焦作以及濟(jì)源;豫西淺山丘陵較適宜種植區(qū)（Ⅱ），站點(diǎn)主要包括三門(mén)峽與洛陽(yáng);豫中種植區(qū)（Ⅲ），站點(diǎn)主要包括鄭州、平頂山、許昌與漯河;豫東種植區(qū)（Ⅳ），站點(diǎn)主要包括開(kāi)封、周口與商丘;南陽(yáng)盆地-淮北平原適宜氣候區(qū)（Ⅴ），站點(diǎn)主要包括駐馬店、南陽(yáng);豫南稻茬麥區(qū)（Ⅵ），站點(diǎn)主要為信陽(yáng)。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究中，WOFOST模型所需的氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于NASA POWER數(shù)據(jù)庫(kù)（https：//power.larc.nasa.gov/），包括18個(gè)氣象站點(diǎn)（圖1）2015—2019年的逐日氣象數(shù)據(jù)，主要包括的氣象因子為最高氣溫（℃）、最低氣溫（℃）、累計(jì)降水量（mm）、累計(jì)太陽(yáng)輻射（kJ/m2）、風(fēng)速（m/s）等。冬小麥實(shí)際產(chǎn)量數(shù)據(jù)從《河南統(tǒng)計(jì)年鑒》（2015—2019）年上獲取;土壤數(shù)據(jù)由農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站和中國(guó)土壤數(shù)據(jù)庫(kù)獲取，包括土壤含水率、田間持水量、萎蔫系數(shù)、水分特征曲線、飽和導(dǎo)水率。作物數(shù)據(jù)來(lái)源于實(shí)地測(cè)量、WOFOST模型默認(rèn)值以及文獻(xiàn)資料[18-20];農(nóng)田管理數(shù)據(jù)及冬小麥生育期來(lái)源于采樣數(shù)據(jù)。

1.3 研究方法

根據(jù)相關(guān)資料（氣候、土壤、作物、田間管理），運(yùn)用WOFOST模型模擬冬小麥光溫生產(chǎn)潛力和氣候生產(chǎn)潛力，并結(jié)合統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行產(chǎn)量差的計(jì)算，使用python語(yǔ)言在PCSE（Python Crop Simulation Environment）環(huán)境下編程實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)潛力及產(chǎn)量差的計(jì)算;然后用ArcGIS軟件對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行空間差值，得到河南全省冬小麥產(chǎn)量差的空間分布圖。通過(guò)選取具有代表性的站點(diǎn)的產(chǎn)量差，分析氣候和降水對(duì)冬小麥產(chǎn)量的影響，揭示各個(gè)生態(tài)區(qū)冬小麥的生產(chǎn)水平和增產(chǎn)區(qū)間。

1.3.1 WOFOST模型介紹

WOFOST模型是由荷蘭瓦赫寧根大學(xué)開(kāi)發(fā)研制的基于過(guò)程的動(dòng)態(tài)解釋模型[21]。以“日”為步長(zhǎng)模擬作物生長(zhǎng)過(guò)程，揭示氣候及其他環(huán)境因子對(duì)作物生長(zhǎng)過(guò)程的影響。該模型能夠模擬潛在限制、水分限制和養(yǎng)分限制3種不同情景下的作物生長(zhǎng)狀況和作物產(chǎn)量。本研究主要對(duì)河南省6個(gè)麥區(qū)潛在條件與水分限制條件下的作物產(chǎn)量進(jìn)行研究，潛在條件下作物生長(zhǎng)模型模擬認(rèn)為作物水肥供應(yīng)充分，該模擬情景下，作物產(chǎn)量取決于光照和溫度;水分限制條件則認(rèn)為作物養(yǎng)分處于理想狀態(tài)，其生長(zhǎng)發(fā)育僅受制于土壤水分，該水平的模擬情景下，作物產(chǎn)量取決于光照、溫度和降水因素。

PCSE是作物生長(zhǎng)模型進(jìn)行模擬時(shí)所需的1個(gè)Python環(huán)境包，被用于構(gòu)建作物模擬模型，包括WOFOST作物模型和LINTUL3模型。它提供了作物模型模擬的環(huán)境、讀取輸入天氣、土壤和田間管理等的工具以及用于模擬作物生理過(guò)程（物候、呼吸、蒸發(fā)等）眾多組件。PCSE已經(jīng)在世界范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)廣泛的運(yùn)用，主要應(yīng)用于區(qū)域產(chǎn)量動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策和氣候變化影響等領(lǐng)域。

本研究使用WOFOST 7.1.1，模型的運(yùn)行使用PCSE程序?qū)崿F(xiàn)，模擬了潛在、水分2種條件下的河南省6個(gè)冬小麥主要種植區(qū)18個(gè)研究站點(diǎn)的冬小麥產(chǎn)量，并結(jié)合實(shí)際產(chǎn)量計(jì)算冬小麥的產(chǎn)量差。

1.3.2 產(chǎn)量差計(jì)算方法

冬小麥產(chǎn)量差是潛在產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量間的差值，即作物的增產(chǎn)空間。在本研究中，冬小麥產(chǎn)量差是WOFOST模型模擬的TWSO值與實(shí)際產(chǎn)量的差值。本研究主要分析光溫和氣候2個(gè)水平的產(chǎn)量差：YG2-3 （光溫生產(chǎn)潛力與實(shí)際產(chǎn)量之間的差值）、YG2-1（光溫生產(chǎn)潛力與氣候生產(chǎn)潛力之間的差值）。其中2種生產(chǎn)潛力主要由WOFOST模型模擬得到。YG2-3表示灌溉農(nóng)田在最高投入水平下達(dá)到的增產(chǎn)潛力上限;YG2-1 表示農(nóng)田通過(guò)灌溉措施作物產(chǎn)量增長(zhǎng)空間，即水分增產(chǎn)力。計(jì)算公式如下：

YG2-3=YG2-YG3;（1）

YG2-1=YG2-YG1。（2）

式中：YG1為氣候生產(chǎn)潛力;YG2為光溫生產(chǎn)潛力;YG3為實(shí)際大田產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 河南省冬小麥大田平均產(chǎn)量

從河南省18個(gè)地市2015—2019年冬小麥實(shí)際平均單位面積產(chǎn)量來(lái)看（圖2），各市近5年來(lái)平均產(chǎn)量變化趨勢(shì)不明顯，趨向穩(wěn)定。不同冬小麥生產(chǎn)區(qū)平均產(chǎn)量差異較大，高產(chǎn)市主要出現(xiàn)在豫北種植區(qū)的北部、中部與東部地區(qū)，豫中種植區(qū)的東部地區(qū)與豫東種植區(qū)，這些地區(qū)的光熱資源充足，農(nóng)田基本建設(shè)好，灌溉滿(mǎn)足率高;低產(chǎn)區(qū)主要集中于豫西淺山丘陵種植區(qū)與豫南稻茬麥區(qū)，原因主要是豫西地區(qū)地形復(fù)雜，水資源缺乏且灌溉條件較差，冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育需要水分不足，同時(shí)由于該地區(qū)海拔高，溫度較低，致使冬小麥產(chǎn)量長(zhǎng)期低;而豫南稻茬麥區(qū)降雨充沛，耕作作物以稻麥為主，且其種植制度為兩熟，前茬種植水稻使農(nóng)田長(zhǎng)期浸水，致使土地具有黏、濕、薄的特點(diǎn)，并不適宜冬小麥的生長(zhǎng)，該生產(chǎn)區(qū)內(nèi)冬小麥病害發(fā)生頻繁，對(duì)冬小麥生產(chǎn)影響較大。

2.2 河南省冬小麥生產(chǎn)潛力、產(chǎn)量差分析及空間分布

2.2.1 光溫生產(chǎn)潛力

圖3表明，河南省2015—2019年18個(gè)研究站點(diǎn)冬小麥光溫生產(chǎn)潛力范圍為6 608～10 525 kg/hm2，年際差異范圍為0～2 087 kg/hm2。在研究站點(diǎn)中，光溫生產(chǎn)潛力的最大值主要出現(xiàn)在豫北種植區(qū)的相關(guān)站點(diǎn)，低值區(qū)主要出現(xiàn)在豫南稻茬麥區(qū)、豫西淺山丘陵種植區(qū)及南陽(yáng)盆地-淮北平原種植區(qū)。造成該結(jié)果的主要原因是豫北種植區(qū)的光溫條件好，全生育期大于等于0 ℃積溫為1 900～2 100 ℃，冬季溫度適宜，全生育期日照時(shí)數(shù)為1 400～1 600 h，光照充足，有利于培育冬前壯苗和安全越冬。南陽(yáng)盆地-淮北平原種植區(qū)冬小麥前期光照充足，但中后期光照低于豫北與豫東種植區(qū)。而豫南稻茬麥區(qū)冬小麥前期光照充足，區(qū)內(nèi)春季降雨豐富，但中后期光照不足50%，嚴(yán)重制約了小麥生長(zhǎng)，導(dǎo)致籽粒灌漿差，千粒質(zhì)量偏低，因此光溫生產(chǎn)潛力值不高。豫西淺山丘陵種植區(qū)海拔較高，熱量資源不充足導(dǎo)致光溫生產(chǎn)潛力值偏低。從圖4可知，河南省冬小麥光溫生產(chǎn)潛力在空間分布上整體表現(xiàn)出北高南低、東高西低的特征。

2.2.2 氣候生產(chǎn)潛力

通過(guò)圖5可知，2015—2019年河南省18個(gè)研究站點(diǎn)冬小麥氣候生產(chǎn)潛力范圍為3 094～6 383 kg/hm2，年際差異范圍為61～4 880 kg/hm2，比光溫生產(chǎn)潛力年際差異大，穩(wěn)定性差，主要是由河南省不同地區(qū)年際降水差異造成的。在研究區(qū)域中，氣候生產(chǎn)潛力較大值主要出現(xiàn)在南陽(yáng)盆地-淮北平原麥區(qū)和豫南稻茬麥區(qū)的站點(diǎn)，主要包括駐馬店、周口、信陽(yáng)站點(diǎn)，較小值主要出現(xiàn)在豫北種植區(qū)、豫西淺山丘陵種植區(qū)的站點(diǎn)，主要包括安陽(yáng)、新鄉(xiāng)、三門(mén)峽等地區(qū)。呈現(xiàn)該結(jié)果的原因是南陽(yáng)盆地-淮北平原種植區(qū)與豫南稻茬麥區(qū)降雨充沛，光熱資源比較豐富;豫北種植區(qū)冬小麥全生育期降水量偏少，降水量為160～250 mm，不滿(mǎn)足冬小麥正常生長(zhǎng)發(fā)育所需的水分;豫西淺山丘陵種植區(qū)地形復(fù)雜，地勢(shì)起伏大，嚴(yán)重影響水熱資源分配，是河南省主要旱地區(qū)。

由圖6可知，河南省冬小麥氣候生產(chǎn)潛力在空間分布上呈現(xiàn)出自南向北遞減、自東向西遞減變化趨勢(shì)，與全省降水東高西低，南高北低的空間分布特點(diǎn)基本符合。

2.2.3 冬小麥不同水平產(chǎn)量差空間分布特征

圖7為冬小麥產(chǎn)量上限與實(shí)際產(chǎn)量之間的差值，表示冬小麥最大增產(chǎn)空間，反映氣候、實(shí)際生產(chǎn)條件對(duì)冬小麥實(shí)際產(chǎn)量的綜合制約程度。研究區(qū)域內(nèi)該層次產(chǎn)量差空間差異較大，為485～3 986 kg/hm2，表明研究區(qū)域大部分地區(qū)冬小麥產(chǎn)量可提升的空間較大，如采取更新品種、改良土壤、適量灌溉、合理增施氮肥等措施，實(shí)際產(chǎn)量可能會(huì)有較大提升空間。從圖8可知，河南省冬小麥平均產(chǎn)量差從大到小YG2-3為Ⅰ區(qū)>Ⅱ區(qū)>Ⅵ區(qū)>Ⅴ區(qū)>Ⅲ區(qū)>Ⅳ區(qū)，冬小麥平均產(chǎn)量差呈由西向東遞減趨勢(shì)，說(shuō)明氣候以及生產(chǎn)條件對(duì)冬小麥實(shí)際產(chǎn)量的綜合影響程度由東向西增加。

光溫生產(chǎn)潛力與氣候生產(chǎn)潛力間差值（YG2-1）的平均值，可反映自然降水對(duì)產(chǎn)量的影響程度，即水分增產(chǎn)力，這種增產(chǎn)可通過(guò)灌溉和精細(xì)管理實(shí)現(xiàn)。經(jīng)計(jì)算，2015—2019年河南省18個(gè)站點(diǎn)冬小麥平均YG2-1為1 246～7 402 kg/hm2，最大值出現(xiàn)在豫北種植區(qū)的安陽(yáng)站點(diǎn)，最小值在豫南稻茬麥區(qū)信陽(yáng)站點(diǎn)。從圖8-b可知，河南省冬小麥產(chǎn)量平均產(chǎn)量差（YG2-1）在空間分布上呈現(xiàn)自北向南遞減的特點(diǎn)，在一定程度上反映出河南省降水條件對(duì)當(dāng)?shù)囟←湲a(chǎn)量的限制自北向南遞減的現(xiàn)象，符合河南省自然降雨南多北少特征。隨著科技與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)田灌溉措施較為健全，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，某些降水量相對(duì)不足的地區(qū)由于澆水灌溉等因素，其冬小麥實(shí)際產(chǎn)量已經(jīng)高于氣候生產(chǎn)潛力。對(duì)降水資源不足地區(qū)的旱地及灌溉農(nóng)田作物而言，YG2-1 具有較大的現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)價(jià)值，其主要用于反映現(xiàn)階段這些地區(qū)冬小麥生產(chǎn)能力的最大提升空間，但是在降水量豐富的麥區(qū)中則有極大的局限性。

3 結(jié)論與討論

本研究的2種不同水平生產(chǎn)潛力與產(chǎn)量差時(shí)空變化趨勢(shì)方面與姬興杰等的研究結(jié)果[22-24]具有較好的一致性。本研究結(jié)果顯示：從空間變化上看，由于受地貌和季風(fēng)等因素的影響，河南省氣候資源具有較為明顯的地域差異性，例如以氣候?yàn)橹鲗?dǎo)因素的南北和以地質(zhì)地貌為主導(dǎo)因素的東西分異，這些差異導(dǎo)致河南省6個(gè)麥區(qū)不同生產(chǎn)潛力與其對(duì)應(yīng)產(chǎn)量差不盡相同。河南省2015—2019年18個(gè)研究站點(diǎn)的冬小麥平均光溫生產(chǎn)潛力為6 608～10 525 kg/hm2，呈現(xiàn)自東向西、自南向北逐漸遞減的空間分布趨勢(shì);平均氣候生產(chǎn)潛力范圍為3 094～6 383 kg/hm2，同一站點(diǎn)的年際差異較大，最高達(dá)4 880 kg/hm2，該現(xiàn)象符合河南省降水年際間差異較大的特點(diǎn)。冬小麥產(chǎn)量差（YG2-3）自西向東逐漸遞減，在一定層次上說(shuō)明河南省氣候和生產(chǎn)條件對(duì)冬小麥實(shí)際產(chǎn)量的共同限制影響由東向西逐漸增加，整體上符合河南省人口密度以及經(jīng)濟(jì)水平東部高于西部的特點(diǎn)。河南省冬小麥產(chǎn)量差（YG2-1）在空間分布上大致具有自南向北遞增的特點(diǎn)，反映了河南省降水條件對(duì)冬小麥實(shí)際產(chǎn)量的限制是自北向南逐漸遞減的，與河南省降水量“南富北貧”的特點(diǎn)基本吻合。

依據(jù)上述結(jié)果，本研究針對(duì)河南省冬小麥主要生產(chǎn)區(qū)提出以下建議：豫北種植區(qū)地處河南北部，光熱資源豐富，且農(nóng)田基本設(shè)施基本完善，但降水少且分布不均勻，因此在冬小麥生長(zhǎng)期補(bǔ)充灌溉可縮小產(chǎn)量差，提升產(chǎn)量。豫西淺山丘陵較適宜種植區(qū)地形復(fù)雜，地勢(shì)起伏大，水資源缺乏且灌溉條件較差，且其人口密度較低，經(jīng)濟(jì)與技術(shù)條件較其他地區(qū)不發(fā)達(dá)，因此，可以通過(guò)加強(qiáng)政府扶持，加強(qiáng)水利設(shè)施建設(shè)，提高種植與田間管理技術(shù)，優(yōu)化種植方式來(lái)縮小該區(qū)域的產(chǎn)量差。豫中許昌、漯河種植區(qū)以及豫東平原麥區(qū)，人口密度大，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較好，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)較為先進(jìn)，因此需要優(yōu)化耕作管理制度，精益求精。南陽(yáng)盆地-淮北平原種植區(qū)的溫度及降水條件較好，但土壤肥力較差，若要縮小冬小麥的產(chǎn)量差，提高當(dāng)?shù)囟←湹膯萎a(chǎn)需合理施用有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥。豫南稻茬麥區(qū)光熱資源較好，水資源豐富，其氣候及其他資源條件更適宜種植水稻作物，因此合理選擇種植作物的品種是極為重要的規(guī)劃。

參考文獻(xiàn)：

[1]李大維. 中國(guó)糧食安全及其對(duì)策的探索[D]. 南京：南京大學(xué)，2015：5-10.

[2]Mueller N D，Gerber J S，Johnston M，et al. Closing yield gaps through nutrient and water management[J]. Nature，2013，494（7437）：390.

[3]楊曉光，劉志娟. 作物產(chǎn)量差研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，47（14）：2731-2741.

[4]David B，Ortiz-Monasterio J I. Regional importance of crop yield constraints：Linking simulation models and geostatistics to interpret spatial patterns[J]. Ecological Modelling，2006，196（1/2）：173-182.

[5]Lobell D B，Cassman K G，F(xiàn)ield C B. Crop yield gaps：their importance，magnitudes，and causes[J]. Annual Review of Environment and Resources，2009，34（1）：179-204.

[6]王崇桃，李少昆. 玉米生產(chǎn)限制因素評(píng)估與技術(shù)優(yōu)先序[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，43（6）：1136-1146.

[7]劉建剛，褚慶全，王光耀，等. 基于DSSAT模型的氮肥管理下華北地區(qū)冬小麥產(chǎn)量差的模擬[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013，29（23）：124-129.

[8]于秋竹，徐 海，孔 宇，等. 黑龍江省不同積溫帶水稻產(chǎn)量差異分析[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，2014，35（5）：529-536.

[9]楊昭明，馮曉莉，黃 霞，等. 1987—2017年青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)糧食作物生產(chǎn)潛力及產(chǎn)量差時(shí)空變化特征[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2019，35（3）：26-33.

[10]王 靜，楊曉光，呂 碩，等. 黑龍江省春玉米產(chǎn)量潛力及產(chǎn)量差的時(shí)空分布特征[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，45（10）：1914-1925.

[11]王 濤，呂昌河，于伯華. 基于WOFOST模型的京津冀地區(qū)冬小麥生產(chǎn)潛力評(píng)價(jià)[J]. 自然資源學(xué)報(bào)，2010，25（3）：475-487.

[12]張 巖. 中國(guó)黃淮海夏玉米區(qū)玉米光溫生產(chǎn)潛力時(shí)空演變特征模擬分析[D]. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013：27-39.

[13]侯 鵬，陳新平，崔振嶺，等. 基于Hybrid-Maize模型的黑龍江春玉米灌溉增產(chǎn)潛力評(píng)估[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013，29（9）：103-112.

[14]劉志娟，楊曉光，呂 碩，等. 東北三省春玉米產(chǎn)量差時(shí)空分布特征[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，50 （9）：1606-1616.

[15]Deng N Y，Grassini P，Yang H S，et al. Closing yield gaps for rice self-sufficiency in China[J]. Nature Communications，2019，10（1）：1725.

[16]胡 艷. 河南省小麥關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)推廣應(yīng)用現(xiàn)狀與對(duì)策分析[D]. 鄭州：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016：3-8.

[17]付雪麗，王赫揚(yáng)，李 芳，等. 河南省小麥生態(tài)區(qū)域氣候特點(diǎn)及品種利用[J]. 種子世界，2017（9）：1-2.

[18]黃健熙，黃 海，馬鴻元，等. 基于MCMC方法的WOFOST模型參數(shù)標(biāo)定與不確定性分析[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2018，34（16）：113-119.

[19]馬玉平. 基于遙感信息的華北冬小麥區(qū)域生長(zhǎng)模型及其模擬研究[D]. 北京：中國(guó)氣象科學(xué)研究院，2004：28-31.

[20]王麗媛. 遙感數(shù)據(jù)與作物模型同化的冬小麥估產(chǎn)研究[D]. 杭州：浙江大學(xué)，2018：35-37.

[21]Ebrahimipak N A，Egdernezhad A . Assessment of AquaCrop，WOFOST and CropSyst models for estimating sugar beet yield under water deficit conditions[J]. Journal of Water and Soil Science，2019，23（1）：199-207.

[22]姬興杰，徐延紅，左 璇，等. 未來(lái)氣候變化情景下河南省糧食安全氣候承載力評(píng)估[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2020，31（3）：853-862.

[23]王連喜，盧媛媛，李 琪，等. 基于AEZ模型的河南省冬小麥產(chǎn)量差時(shí)空特征分析[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2018，26（4）：547-558.

[24]馬新明，劉木森，陳偉強(qiáng)，等. 基于GIS的河南省小麥自然生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)區(qū)域評(píng)價(jià)研究[J]. 麥類(lèi)作物學(xué)報(bào)，2006，26（6）：104-107.