齊月，張強(qiáng)*，胡淑娟，蔡迪花，趙福年，陳斐，張凱，王鶴齡，王潤(rùn)元

1.蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000；2.中國(guó)氣象局蘭州干旱氣象研究所/甘肅省干旱氣候變化與減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國(guó)氣象局干旱氣候變化與減災(zāi)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730020

全球氣候變暖已是不爭(zhēng)的事實(shí)，氣溫升高普遍存在，并且在北緯度地區(qū)升高幅度更大。IPCC第五次評(píng)估報(bào)告（AR5）指出：1880—2012年全球地表溫度平均升高 0.85 ℃，1983—2012年可能是過去1400年中最暖的30年（中國(guó)氣象局氣候變化中心，2021）。受氣候變化影響，光、熱、水等資源發(fā)生了明顯變化，對(duì)作物生產(chǎn)造成影響。各種農(nóng)業(yè)氣候資源的變化使得農(nóng)業(yè)氣候生產(chǎn)潛力、農(nóng)業(yè)布局、種植制度等發(fā)生改變，最終影響糧食生產(chǎn)。近年來，氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全的影響已經(jīng)成為社會(huì)關(guān)注的重大問題（IPCC，2007；Tubiello et al.，2000）。

近年來，國(guó)內(nèi)外關(guān)于氣候變化對(duì)農(nóng)作物影響方面開展了眾多研究（李三愛等，2005；王學(xué)強(qiáng)等，2008；楊重一等，2008；劉勤等，2009；齊月等，2019）。Wanget al.（2018）對(duì)陜西、山西氣溫降水變化對(duì)冬小麥產(chǎn)量影響進(jìn)行了研究，降水減少、日均最高溫度升高均導(dǎo)致冬小麥產(chǎn)量下降，日均最低溫度升高使得冬小麥增產(chǎn)。Chenet al.（2018）研究黃淮海平原氣候變化對(duì)冬小麥的影響發(fā)現(xiàn)，氣溫升高使得冬小麥增產(chǎn)。Song et al.（2018）研究發(fā)現(xiàn)，極端氣候變化對(duì)作物產(chǎn)量造成不利影響。姚玉璧等（2012）分析了氣候變化對(duì)黃土高原冬小麥的影響，發(fā)現(xiàn)播種-越冬前和拔節(jié)-開花旬溫度升高，冬小麥產(chǎn)量降低，播種期和返青-拔節(jié)期旬降水量增加，冬小麥產(chǎn)量增加。Betts et al.（2018）研究發(fā)現(xiàn)，氣溫每升高1 ℃，全球糧食產(chǎn)量約下降10%。農(nóng)作物生產(chǎn)潛力的研究也有相關(guān)的報(bào)道（張強(qiáng)等，1995；王宏等，2010；孔凡磊等，2015；安彬等，2020；周美君等，2020）。黃淮海地區(qū)夏玉米光溫生產(chǎn)潛力遠(yuǎn)高于其他產(chǎn)區(qū)，產(chǎn)量可達(dá)到31150 kg·hm-2（李少昆等，2010）。龐艷梅等（2020）研究氣候變化對(duì)四川盆地主要糧食作物生產(chǎn)潛力的影響發(fā)現(xiàn)，氣候變化對(duì)冬小麥的氣候生產(chǎn)潛力影響最大。許多學(xué)者對(duì)黃淮海地區(qū)、東北地區(qū)、西北地區(qū)以及西南地區(qū)作物生產(chǎn)潛力進(jìn)行了研究（袁彬等，2012；尹海霞等，2013；賴榮生等，2014；王曉煜等，2015），而針對(duì)黃土高原雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)冬小麥的研究較少。

小麥?zhǔn)屈S土高原最主要的糧食作物之一，播種面積達(dá)430×104hm2，占農(nóng)作物總播種面積的32%。黃土高原地區(qū)小麥產(chǎn)量低而不穩(wěn)，旱作農(nóng)田產(chǎn)量更低（李軍等，2001）。甘肅省地處黃土高原，該區(qū)域主要為旱作農(nóng)業(yè)區(qū)。生產(chǎn)力水平較低，屬于典型雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)光溫水資源的依賴性更強(qiáng)，對(duì)氣候變化響應(yīng)敏感，至今未能全面擺脫“靠天吃飯”的局面。大多數(shù)研究從氣候變化對(duì)冬小麥發(fā)育期、生物量累積和產(chǎn)量構(gòu)成等方面進(jìn)行了研究，未對(duì)冬小麥生產(chǎn)潛力進(jìn)行分析。因此，本研究基于聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）推薦的農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)法（AEZ）模型測(cè)算，以黃土高原地區(qū)典型區(qū)域作為研究區(qū)，探討冬小麥生育期內(nèi)氣象要素、光溫生產(chǎn)潛力和氣候生產(chǎn)潛力的變化特征，分析影響冬小麥生產(chǎn)潛力的主要因素，為探明氣候條件與冬小麥潛在產(chǎn)量之間的定量關(guān)系，合理利用自然資源和實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)高效提供重要的科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究以黃土高原地區(qū)冬小麥為研究對(duì)象，選取了甘肅省冬小麥種植區(qū)，站點(diǎn)分布如圖1所示。氣象資料為甘肅省冬小麥種植區(qū)9個(gè)氣象站點(diǎn)1961—2017年全年和冬小麥生育期內(nèi)的平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)、降水量、風(fēng)速和相對(duì)濕度等。冬小麥生育期在10月上旬至次年6月下旬，10月上旬和中旬播種，6月下旬陸續(xù)進(jìn)入收獲期，到7月上旬基本結(jié)束。

圖1 黃土高原地區(qū)冬小麥種植區(qū)站點(diǎn)分布示意圖Figure 1 Site distribution diagram of Winter Wheat planting areas in Loess Plateau

1.2 研究方法

1.2.1 氣象要素傾向率

式中：

Yi——?dú)庀笠刈兞浚胻i表示Yi所對(duì)應(yīng)的時(shí)間；

a——回歸常數(shù)；

b——回歸系數(shù)；

i——樣本量。

式中：

b——?dú)夂騼A向率，一般以b×10表示某要素氣候變化傾向率。

1.2.2 太陽(yáng)輻射

由于太陽(yáng)輻射的站點(diǎn)較少，在分析太陽(yáng)輻射變化趨勢(shì)時(shí)進(jìn)行了太陽(yáng)輻射的估算。本研究采用世界糧農(nóng)組織（FAO）給出的方程估算太陽(yáng)輻射（Allen et al.，1998）：

式中：

Rs——太陽(yáng)輻射（MJ·m-2·d）；

n——日照時(shí)數(shù)（h）；

N——可能的最大日照時(shí)數(shù)（h）；

as和bs——參數(shù)，其中as=0.25，bs=0.5（Allen et al.，1998）。Ra為天文輻射（MJ·m-2·d-1），計(jì)算方法：

式中：

Gsc——太陽(yáng)常數(shù)（0.082 MJ·m-2·min）；

dr——日地相對(duì)距離的倒數(shù)；

ω1和ω2——計(jì)算初始和結(jié)束時(shí)刻的日照時(shí)間角；

δ——日傾角（rad）；

φ——地理緯度（rad）。

1.2.3 光溫生產(chǎn)潛力

作物生產(chǎn)潛力是指在一定外界環(huán)境條件下，一定時(shí)期內(nèi)單位面積可能獲得的最高產(chǎn)量。光溫生產(chǎn)潛力是指在保持水、肥等相關(guān)要素最適宜的狀態(tài)下，由太陽(yáng)光能和熱量條件共同決定作物產(chǎn)量（陳超等，2011）。采用聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織推薦的AEZ模型對(duì)冬小麥的光溫生產(chǎn)潛力進(jìn)行計(jì)算（趙金忠等，2012）。

當(dāng)最大干物質(zhì)總生產(chǎn)率 ym≥20 kg·hm-2·h-1，光溫生產(chǎn)潛力計(jì)算公式為：

當(dāng)最大干物質(zhì)總生產(chǎn)率 ym＜20 kg·hm-2·h-1，光溫生產(chǎn)潛力計(jì)算公式為：

式中：

YT——冬小麥光溫生產(chǎn)潛力，單位為kg·hm-2；

L——作物生長(zhǎng)和校正系數(shù)，取值0.5；

N——干物質(zhì)生產(chǎn)校正系數(shù)，取值0.6；

H——收獲指數(shù)校正系數(shù)，取值0.45；

G——作物全生育期天數(shù)，本研究各站點(diǎn)采用農(nóng)試驗(yàn)近40 a冬小麥生育期的平均天數(shù)；

F——白天中的陰天部分，F(xiàn)=(Rse-0.5Rs)/0.8Rs；

ym——一定氣候條件下冬小麥葉片最大干物質(zhì)總生產(chǎn)率，kg·hm-2·h-1；

y0——冬小麥全陰天中的干物質(zhì)總生產(chǎn)率，kg·hm-2·h-1；

yc——冬小麥全晴天中的干物質(zhì)總生產(chǎn)率，kg·hm-2·h-1。

1.2.4 氣候生產(chǎn)潛力

氣候生產(chǎn)潛力是光溫生產(chǎn)潛力受降雨條件限制而衰減后的作物生產(chǎn)潛力，也就是當(dāng)土壤肥力和農(nóng)業(yè)技術(shù)措施等參量處于最適宜條件下，由輻射、氣溫和降水等氣候因素所決定的作物產(chǎn)量（盧燕宇等，2020）。研究中采用下式對(duì)氣候生產(chǎn)潛力進(jìn)行計(jì)算：

式中：

YT——冬小麥氣候生產(chǎn)潛力，kg·hm-2；

YTi——i月冬小麥光溫生產(chǎn)潛力，kg·hm-2；

fi(p)——降水水分影響函數(shù)。降水水分影響函數(shù)公式如下：

式中：

pi——?dú)v年10月到第二年6月冬小麥生長(zhǎng)期i月降水量；

ti——月平均氣溫；

ai——月平均相對(duì)濕度；

fi(p)——i月降水水分影響函數(shù)，若fi(p)＞1，則fi(p)仍取作1。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃土高原地區(qū)氣候變化特征

2.1.1 氣溫

黃土高原地區(qū) 1961年以來平均氣溫、降水量和太陽(yáng)輻射變化特征如圖2所示。近57 a，研究區(qū)氣溫在9.21—11.86 ℃之間波動(dòng)，整體呈顯著上升趨勢(shì)，氣候傾向率為0.29 ℃·(10 a)-1（P＜0.01）。其中，年平均氣溫最低出現(xiàn)在1967年，為9.21 ℃，最高值出現(xiàn)在2016年，為11.86 ℃。

1961—2017年研究區(qū)平均氣溫年代際變化如圖2a所示，年平均氣溫距平，20世紀(jì)60年代、70年代、80年代、90年代，21世紀(jì)10年代、20年代，分別為-0.50、10.12、10.54、0.47、0.53和10.79?？梢姀?0世紀(jì)70年代開始?xì)鉁啬甏嗥匠噬仙厔?shì)，21世紀(jì) 20年代氣溫距平最大，達(dá) 10.79。20世紀(jì) 90年代平均氣溫變幅最大，變異系數(shù)為4.94%，21世紀(jì)20年代次之。

圖2 1961—2017年研究區(qū)平均氣溫、降水量和太陽(yáng)輻射變化特征Figure 2 Change characteristics of average temperature,precipitation and solar radiation in the studied area from 1961 to 2017

2.1.2 降水量

1961—2017年，研究區(qū)年降水量在343.10—716.60 mm之間，其中，1997年年降水量最少，為343.10 mm。1990年降水量最豐富，為716.60 mm。年降水量的年際變化呈波動(dòng)減少趨勢(shì)，其氣候傾向率為-8.66 mm·(10 a)-1（圖 2b）。

從研究區(qū)年代際降水距平百分率看，20世紀(jì)60年代較平均降水量偏多10.22%，80年代次之，為4.79%，21世紀(jì)20年代為3.58%；20世紀(jì)70年代、90年代和21世紀(jì)10年代分別偏少-3.64%、-10.96%和-2.90%（表1）。20世紀(jì)80年代降水量變幅最大，變異系數(shù)為22.22%；20世紀(jì)60年代次之，變異系數(shù)為18.50%；20世紀(jì)70年代最小，變異系數(shù)為12.61%。

2.1.3 太陽(yáng)輻射

1961—2017年，研究區(qū)太陽(yáng)輻射在4823.22—5723.85 MJ·m-2之間波動(dòng)，年太陽(yáng)輻射最低出現(xiàn)在1989年，為4823.22 MJ·m-2；最高出現(xiàn)在1965年，為5723.85 MJ·m-2。從變化趨勢(shì)看，年太陽(yáng)輻射呈顯著下降趨勢(shì)（P＜0.01），其氣候傾向率為-36.00 MJ·m-2·(10 a)-1（圖2c）。

從太陽(yáng)輻射的年代際變化來看，20世紀(jì)70年代偏多2.43%，60年代次之，為2.01%；20世紀(jì)80年代之后均偏少（表1）。20世紀(jì)60年代太陽(yáng)輻射變幅最大，變異系數(shù)為4.28%；20世紀(jì)80年代次之，變異系數(shù)為3.69%；20世紀(jì)90年代最小，變異系數(shù)為2.06%。

表1 研究區(qū)各年代際降水距平百分率、太陽(yáng)輻射距平百分率和氣溫距平Table 1 Interdecadal precipitation anomaly percentage,solar radiation anomaly percentage and temperature anomaly in studied area

2.2 冬小麥生育期氣候變化特征

2.2.1 氣溫和積溫

1961—2017年冬小麥生育期平均氣溫和≥10 ℃積溫年際變化如圖3所示，1961—2017年冬小麥生育期年平均氣溫為6.77 ℃，最低出現(xiàn)在1977年，為5.59 ℃；最高出現(xiàn)在2007年，為8.25 ℃。從年際變化來看，冬小麥生育期的平均氣溫整體上呈顯著的上升趨勢(shì)（P＜0.01），其氣候傾向率為0.3 ℃·(10 a)-1。從氣溫的年代際變化特征看，生育期平均氣溫距平 20世紀(jì) 60年代、70年代、80年代、90年代、21世紀(jì)10年代、21世紀(jì)20年代分別為-0.51、-0.42、-0.45、0.10、0.70和10.81?？梢?，從20世紀(jì)90年代開始生育期氣溫年代距平呈逐漸上升趨勢(shì)。20世紀(jì)90年代生育期平均氣溫變幅最大，變異系數(shù)為8.31%，20世紀(jì)60年代次之。

圖3 1961—2017年冬小麥生育期平均氣溫和≥10 ℃積溫年際變化Figure 3 Interannual variation of mean temperature and accumulated temperature ≥10 ℃ during winter wheat growth period from 1961 to 2017

近57 a，冬小麥生育期≥10 ℃積溫呈顯著增加趨勢(shì)（P＜0.01），其氣候傾向率為51.30 ℃·(10 a)-1。1961—1997年冬小麥生育期≥10℃積溫呈減少趨勢(shì)，其氣候傾向率為22.49 ℃·(10 a)-1，1998—2017年冬小麥生育期≥10 ℃積溫呈顯著增加趨勢(shì)（P＜0.01），其氣候傾向率為57.23 ℃·(10 a)-1。1961—2017年平均積溫為1491.47 ℃，≥10 ℃積溫最高出現(xiàn)在2007年為1803.30 ℃，最低在1982年為1271.10 ℃。從≥10 ℃積溫年代際變化來看，21世紀(jì)之前≥10 ℃積溫距平減少，之后逐漸增加，21世紀(jì) 10年代生育期≥10 ℃積溫變幅最大，變異系數(shù)為9.10%，20世紀(jì)80年代次之。氣溫和≥10 ℃積溫的增加可能有利于冬小麥的生長(zhǎng)，這與姚玉璧等（2012）的研究結(jié)果相一致。

2.2.2 降水量

1961—2017年冬小麥生育期降水量較平穩(wěn)呈微弱的增加趨勢(shì)，其氣候傾向率為0.30 mm·(10 a)-1（圖4）。近57 a，冬小麥生育期平均降水量為201.19 mm，降水最多年份是1967年，為274.60 mm；降水最少年份是1979年，為135.65 mm。從降水量的年代際變化來看，21世紀(jì)20年代冬小麥生育期降水量較平均偏多11.76%，20世紀(jì)80年代次之，為5.66%，60年代為3.67%；20世紀(jì)70年代、90年代和21世紀(jì) 10年代分別偏少-6.29%、-4.68%和-6.59%（表2）。20世紀(jì)80年代冬小麥生育期降水量變幅最大，變異系數(shù)為21.24%；20世紀(jì)60年代次之，變異系數(shù)為19.83%；20世紀(jì)90年代最小，變異系數(shù)為14.45%。從整體來看，冬小麥生育期降水量變幅較小，可能對(duì)冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育影響較小。

圖4 1961—2017年冬小麥生育期降水量和太陽(yáng)輻射年際變化Figure 4Interannual variation of precipitation and solar radiation during winter wheat growth period from 1961 to 2017

2.2.3 太陽(yáng)輻射

1961—2017年，冬小麥生育期太陽(yáng)輻射整體呈波動(dòng)下降趨勢(shì)（P＜0.05），其氣候傾向率為-17.34 MJ·m-2·(10 a)-1（圖4）。20 世紀(jì) 90 年代之前太陽(yáng)輻射呈下降趨勢(shì)，90年代之后太陽(yáng)輻射呈上升趨勢(shì)。冬小麥生育期太陽(yáng)輻射最低出現(xiàn)在1989年，為3168.64 MJ·m-2；1966年為太陽(yáng)輻射最高的一年，為3771.89 MJ·m-2。

從冬小麥生育期太陽(yáng)輻射年代變化來看，21世紀(jì)20年代較平均太陽(yáng)輻射偏多48.03%，20世紀(jì)60年代次之，為1.77%，90年代為0.67%；其他年代均偏少（表2）。20世紀(jì)80年代冬小麥生育期太陽(yáng)輻射變幅最大，變異系數(shù)為5.89%；20世紀(jì)70年代次之，變異系數(shù)為3.21%；21世紀(jì)20年代最小，變異系數(shù)為1.77%。

表2 冬小麥生育期各年代際氣溫、≥10 ℃積溫、降水量和太陽(yáng)輻射距平Table 2 Temperature,accumulated temperature ≥10 ℃ ,precipitation and solar radiation anomaly in each decadal growth period of winter wheat

2.3 氣候變化對(duì)冬小麥生產(chǎn)潛力的影響

2.3.1 冬小麥光溫生產(chǎn)潛力和氣候生產(chǎn)潛力變化趨勢(shì)

冬小麥光溫生產(chǎn)潛力和氣候生產(chǎn)潛力的變化如圖5所示，近57 a，黃土高原地區(qū)冬小麥光溫生產(chǎn)潛力和氣候生產(chǎn)潛力多年平均值分別為85350.43 kg·hm-2和93869.73 kg·hm-2。從 1961—2017年冬小麥光溫生產(chǎn)潛力和氣候生產(chǎn)潛力線性變化趨勢(shì)來看，光溫生產(chǎn)潛力和氣候生產(chǎn)潛力變化趨勢(shì)大體一致，均呈顯著上升趨勢(shì)（P＜0.01），其中光溫生產(chǎn)潛力在81000—91000 kg·hm-2之間，平均每 10年上升 663.05 kg·hm-2；最小值出現(xiàn)在2007年，為81922.50 kg·hm-2，1982 年最大，為90014.00 kg·hm-2。氣候生產(chǎn)潛力在90000—99000 kg·hm-2之間，平均每10年增加517.57 kg·hm-2；1996年最小，為90280.00 kg·hm-2，2007 年最大，為98974.70 kg·hm-2。冬小麥光溫生產(chǎn)潛力變化趨勢(shì)與其生育期內(nèi)氣溫變化相一致，均呈增加趨勢(shì)。

圖5 1961—2017年黃土高原地區(qū)冬小麥光溫生產(chǎn)潛力和氣候生產(chǎn)潛力變化趨勢(shì)Figure 5 Trends of light and temperature productivity potential and climate productivity potential of winter wheat in the Loess Plateau from 1961 to 2017

2.3.2 冬小麥生產(chǎn)潛力和氣象要素相關(guān)性分析

對(duì)冬小麥生育期光溫生產(chǎn)潛力和氣候生產(chǎn)潛力與氣象要素進(jìn)行相關(guān)性分析（表3），冬小麥光溫生產(chǎn)潛力與氣溫和≥10 ℃積溫呈顯著正相關(guān)（P＜0.01）。冬小麥氣候生產(chǎn)潛力與氣溫和≥10 ℃積溫呈顯著正相關(guān)（P＜0.01）。氣溫、太陽(yáng)輻射和≥0 ℃積溫對(duì)冬小麥光溫生產(chǎn)潛力和氣候生產(chǎn)潛力是正效應(yīng)，降水量對(duì)冬小麥光溫生產(chǎn)潛力和氣候生產(chǎn)潛力是負(fù)效應(yīng)。因此，甘肅省黃土高原地區(qū)冬小麥生育期內(nèi)氣溫和≥10 ℃積溫的升高，有利于冬小麥光合作用，是冬小麥光溫生產(chǎn)潛力和氣候生產(chǎn)潛力提高主要因素。

表3 冬小麥生育期光溫生產(chǎn)潛力、氣候生產(chǎn)潛力與氣象要素相關(guān)性Table 3 Correlation between light-temperature productivity potential,climatic productivity potential and meteorological factors in winter wheat growth period

3 討論

氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)的影響一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問題。中國(guó)氣候變化與全球變化趨勢(shì)相一致。但是，氣候變化在我國(guó)具有明顯的區(qū)域差異，不同地區(qū)氣候變化特征不同。因此，氣候變化對(duì)各區(qū)域農(nóng)作物的影響不同。本研究分析了黃土高原地區(qū) 9個(gè)站點(diǎn) 1961—2017年氣象因子的變化特征，研究了氣候變化對(duì)黃土高原地區(qū)冬小麥生產(chǎn)潛力的影響。結(jié)果表明，黃土高原地區(qū)氣溫呈增加趨勢(shì)，降水量、太陽(yáng)輻射呈減少趨勢(shì)，整體表現(xiàn)為暖干化。但在冬小麥生長(zhǎng)季內(nèi)，氣溫和降水量均呈增加趨勢(shì)，氣溫升高能夠減小冬小麥冬季凍害的風(fēng)險(xiǎn)，保證冬小麥安全越冬。冬小麥返青后對(duì)水分需求最大，降水量增加有利于幼穗分化生長(zhǎng)，氣溫升高影響幼穗分化的時(shí)間和分化進(jìn)程。這與茆長(zhǎng)寶等（2010）、姚玉璧等（2012）研究結(jié)果相一致。氣候變化促進(jìn)黃土高原地區(qū)冬小麥的生長(zhǎng)發(fā)育，使得生育期縮短，冬小麥產(chǎn)量增加。

作物生產(chǎn)潛力是指在一定時(shí)期內(nèi)單位土地面積上最優(yōu)管理?xiàng)l件下，作物可能獲得的最高產(chǎn)量（劉?；ǖ龋?015；陸魁東等，2016）。作物氣候生產(chǎn)潛力是研究糧食綜合生產(chǎn)能力的基礎(chǔ)，可為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力布局、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及合理利用氣候資源提供重要的理論指導(dǎo)。光溫生產(chǎn)潛力和氣候生產(chǎn)潛力主要受氣溫、降水量、太陽(yáng)輻射、光照等條件影響。本研究發(fā)現(xiàn)冬小麥光溫生產(chǎn)潛力和氣候生產(chǎn)潛力主要受氣溫和積溫的影響，并且由于降水的增加導(dǎo)致日照時(shí)數(shù)減少、氣溫降低，使得光溫的作用大于降水的作用，從而使冬小麥生長(zhǎng)受到影響。

本研究選取了目前世界上應(yīng)用最廣泛的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力評(píng)估模型，即農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)劃法（AEZ）模型，研究了黃土高原地區(qū)氣候變化對(duì)冬小麥生產(chǎn)潛力的影響。該模型涉及光、溫、水等多個(gè)影響作物產(chǎn)量形成的因素和指標(biāo)，還考慮了不同作物在不同生長(zhǎng)環(huán)境下產(chǎn)量形成的差異。該模型的基礎(chǔ)資料易獲取，理論結(jié)果簡(jiǎn)單，其結(jié)果能夠較好地反映不同區(qū)域作物生產(chǎn)潛力狀況（王學(xué)強(qiáng)等，2008；趙俊芳等，2011；鐘新科等，2012），但該模型未考慮土壤屬性、作物品種、管理措施等因素對(duì)作物產(chǎn)量的影響。在實(shí)際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，由于極端氣候影響、土壤水分和養(yǎng)分脅迫、耕作管理措施不同等問題，作物產(chǎn)量會(huì)遭受損失，這些因素間相互關(guān)系非常復(fù)雜。因此，未來對(duì)作物生產(chǎn)潛力的計(jì)算還需要綜合訂正。本研究冬小麥生產(chǎn)潛力的計(jì)算和分析過程是建立在假設(shè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀況一致的前提下，沒有考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中管理措施（如品種差異、農(nóng)業(yè)管理措施、種植制度調(diào)整以及其他農(nóng)業(yè)技術(shù)等）的不同，并且氣候變化具有周期性，今后將進(jìn)行深入的分析探討。

4 結(jié)論

本研究在分析黃土高原地區(qū)冬小麥氣候變化特征的基礎(chǔ)上，基于AEZ模型分析各氣象要素對(duì)冬小麥生產(chǎn)潛力的影響，結(jié)果表明：

（1）近57 a，黃土高原地區(qū)年平均氣溫呈升高趨勢(shì)，降水量呈減少趨勢(shì)；冬小麥生育期氣溫均表現(xiàn)為穩(wěn)定的顯著升高趨勢(shì)，降水量為增加趨勢(shì)，表明黃土高原地區(qū)冬小麥非生長(zhǎng)季即7—9月降水量是顯著減少的，而在冬小麥生育期有明顯的暖濕化趨勢(shì)。

（2）近57 a，黃土高原地區(qū)年平均太陽(yáng)輻射和冬小麥生育期太陽(yáng)輻射均表現(xiàn)為明顯下降趨勢(shì)，冬小麥生育期≥10 ℃積溫呈顯著增加趨勢(shì)，氣溫和≥10 ℃積溫的增加有利于冬小麥生長(zhǎng)。

（3）冬小麥生育期內(nèi)氣溫升高和降水量的增加使得冬小麥光溫生產(chǎn)潛力和氣候生產(chǎn)潛力均表現(xiàn)為顯著增加趨勢(shì)。生育期氣溫和≥10 ℃積溫的增加，對(duì)冬小麥光溫生產(chǎn)潛力和氣候生產(chǎn)潛力有著顯著正效應(yīng)；而降水量變化對(duì)冬小麥光溫生產(chǎn)潛力和氣候生產(chǎn)潛力有著負(fù)效應(yīng)。