陳永川，朱冰雨，張江明，班海峰，李茂春，王雪姣

（1.吐魯番農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站，新疆 吐魯番 838000;2.吐魯番市高昌區(qū)氣象局，新疆 吐魯番 838000；3.新疆阿拉爾市氣象局，新疆 阿拉爾 843300；4.新疆農(nóng)業(yè)氣象臺(tái)，烏魯木齊 830002）

棉花“三桃”是指伏前桃、伏桃和秋桃，分別在7 月15 日之前、7 月16 日至8 月15 日、8 月16 日至9 月10 日之間開(kāi)花授粉所結(jié)的直徑≥2 cm 的成鈴數(shù)，是棉花產(chǎn)量的重要構(gòu)成因素和衡量棉花產(chǎn)量高低的重要指標(biāo)[1-2]。吐魯番盆地位于新疆東部、天山支脈博格達(dá)山南麓，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)歷史悠久，氣候酷熱，光熱資源特別豐富，具有得天獨(dú)厚的植棉優(yōu)勢(shì)，棉花品質(zhì)在我國(guó)名列前茅。雖然近幾年吐魯番市棉花種植面積有所萎縮，但從當(dāng)?shù)亟y(tǒng)計(jì)局與農(nóng)業(yè)農(nóng)村局的最新資料來(lái)看，2022 年吐魯番盆地的棉花種植面積仍達(dá)5 193 hm2，棉花是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民除了葡萄之外最主要的經(jīng)濟(jì)來(lái)源。多年來(lái)，吐魯番盆地因受氣候變暖的影響，極端氣象災(zāi)害日益增多，農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害和病蟲(chóng)害日益嚴(yán)重，每年因氣象災(zāi)害造成的棉花經(jīng)濟(jì)損失呈現(xiàn)日益上升的趨勢(shì)，尤其是2022 年，棉花伏桃、秋桃異常偏少，嚴(yán)重影響了棉花的產(chǎn)量與農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入。極端氣象災(zāi)害是當(dāng)前和今后一段時(shí)間制約本地棉花高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和農(nóng)民增收的重要因素。因此，筆者團(tuán)隊(duì)基于2022 年農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)中棉花“三桃”普查數(shù)據(jù)，對(duì)吐魯番盆地棉花生長(zhǎng)發(fā)育期間氣溫實(shí)況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，研究氣溫變化對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響，為充分利用氣候資源、趨利避害、推進(jìn)棉花生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 資料來(lái)源與研究方法

1.1 作物資料

依據(jù)吐魯番盆地的地形特征，以火焰山為界，將吐魯番盆地劃分為山南與山北，根據(jù)資料站點(diǎn)的代表性和完整性，選取火焰山以南的吐魯番農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站代表山南，火焰山以北的鄯善縣氣象局觀測(cè)站代表山北。

2022 年，在山南和山北，按照《農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范》[1]的要求，分別選取0.3 hm2以上，品種相同、田間管理一致的具有代表性的高產(chǎn)、中產(chǎn)、低產(chǎn)3類(lèi)棉田。其中，高產(chǎn)田是本地段產(chǎn)量水平比當(dāng)?shù)亟? 年平均產(chǎn)量高20%以上的地塊，中產(chǎn)田是本地段產(chǎn)量水平比當(dāng)?shù)亟? 年平均產(chǎn)量高10%～20%或相當(dāng)于平均產(chǎn)量的地塊，低產(chǎn)田是本地段產(chǎn)量水平比當(dāng)?shù)亟? 年平均產(chǎn)量低20%以上的地塊。在每種類(lèi)型的棉田隨機(jī)選擇4 個(gè)測(cè)試點(diǎn)，每個(gè)測(cè)試點(diǎn)連續(xù)固定10 株棉株，分別在7 月15 日、8 月15 日和9月10 日進(jìn)行定時(shí)掛牌調(diào)查記錄伏前桃、伏桃和秋桃數(shù)量，計(jì)算其單株平均值；單株伏前桃、伏桃和秋桃的歷年數(shù)據(jù)均來(lái)源于1993—2021 年吐魯番農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站與鄯善縣氣象局農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)資料。

1.2 氣候資料

選取吐魯番農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站與鄯善縣氣象局2 個(gè)國(guó)家級(jí)氣象站棉花生長(zhǎng)期間對(duì)棉花生長(zhǎng)有較大影響的2022 年6－9 月各旬平均氣溫、月平均最高氣溫、≥40 ℃的高溫日數(shù)等主要?dú)庀笠蛩刭Y料，連同吐魯番農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站與鄯善縣氣象局1991—2020 年的歷年氣候統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 2022 年棉花“三桃”構(gòu)成分析

由表1 可以看出，與歷年同期均值相比，2022年吐魯番盆地除了山南中產(chǎn)田伏前桃數(shù)量略偏少、山北中產(chǎn)田秋桃數(shù)量無(wú)變化外，其他地段的伏前桃、伏桃、秋桃數(shù)量變化趨勢(shì)完全一致，都是伏前桃增加，伏桃、秋桃減少。其中：高產(chǎn)田伏前桃增幅最大，在1.3～4.6 個(gè)；伏桃降幅最大，在3.5～5.7 個(gè)；變化幅度都是山南大于山北。伏前桃、伏桃增減幅度都是高產(chǎn)田＞中產(chǎn)田。山南秋桃數(shù)量變化幅度是中產(chǎn)田＞高產(chǎn)田、低產(chǎn)田。2022 年伏桃、秋桃這種異常偏少的現(xiàn)象在吐魯番盆地的棉花生產(chǎn)中是十分少見(jiàn)的。

表1 吐魯番盆地2022 年棉花“三桃”數(shù)量和歷年平均值比較

2.2 2022 年氣溫條件對(duì)“三桃”構(gòu)成的影響

2.2.1平均氣溫。棉花是喜溫作物，在適宜的溫度條件下，其發(fā)育速率隨溫度的升高而加快[3]。從表2可以看出：2022 年在6－9 月 （吐魯番盆地棉花開(kāi)花結(jié)鈴的關(guān)鍵時(shí)期）棉花產(chǎn)量形成關(guān)鍵期內(nèi)，吐魯番盆地各旬平均氣溫在24.2～37.2 ℃；與歷年同期均值相比，除了8 月下旬山南、山北各旬平均氣溫略偏低外，其他各旬均比歷年偏高，且整體呈現(xiàn)出山北比山南溫度距平大。與棉花開(kāi)花、結(jié)鈴要求的溫度25～35 ℃[3]相比，在7 月中旬之前，山北的各旬平均氣溫基本沒(méi)有超過(guò)棉花開(kāi)花、結(jié)鈴要求上限溫度，而山南6 月中、下旬平均氣溫較棉花開(kāi)花、結(jié)鈴要求的上限溫度偏高了0.7～2.2 ℃，但此時(shí)山南棉花的伏前桃已基本形成，平均氣溫的偏高對(duì)山南棉花伏前桃的形成沒(méi)有產(chǎn)生明顯的不利影響。7 月中旬－8 月上旬是棉花伏桃形成的主要階段，而7月下旬－8 月上旬的平均氣溫在35.1～37.0 ℃，平均氣溫持續(xù)偏高且超出棉花開(kāi)花、結(jié)鈴要求溫度上限，特別是7 月下旬山南、山北的平均氣溫均比歷年同期高近4 ℃，嚴(yán)重影響了棉花伏桃的形成，造成結(jié)鈴數(shù)明顯減少。

表2 吐魯番盆地2022 年6－9 月各旬平均氣溫及歷年均值 ℃

2.2.2平均最高氣溫。棉花雖然是喜溫植物，但在開(kāi)花、結(jié)鈴過(guò)程中對(duì)溫度的反應(yīng)極為敏感，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致光合速率下降、呼吸強(qiáng)度上升，使花粉粒敗育，嚴(yán)重影響棉花授粉和蕾鈴的形成、生長(zhǎng)；同時(shí)因蒸騰作用加強(qiáng)，造成棉花水分供需失調(diào)，生長(zhǎng)發(fā)育受阻，進(jìn)而導(dǎo)致棉鈴的脫落率嚴(yán)重升高[4-10]。6－9 月是吐魯番盆地棉鈴形成的重要階段。從表3可知：2022 年6 月、7 月平均最高氣溫都在40 ℃以上，但此階段棉花的伏前桃已基本形成，故此期的高溫對(duì)棉花伏前桃的形成未產(chǎn)生較大影響；綜觀6－9 月，山南和山北各月平均最高氣溫均不低于33.6 ℃，除了8 月平均最高氣溫比歷年同期均值略偏低外，其余各月都比歷年同期均值偏高，尤其9月整個(gè)盆地的平均最高氣溫比歷年同期均值偏高近3.0 ℃。因此推斷，平均最高氣溫升高是造成吐魯番盆地棉花伏桃數(shù)和秋桃數(shù)明顯減少的主要原因之一。

表3 吐魯番盆地2022 年6－9 月各月平均最高氣溫與歷年均值 ℃

2.2.3≥40 ℃高溫日數(shù)。棉花在現(xiàn)蕾、結(jié)鈴時(shí)期遇到較長(zhǎng)時(shí)間的高溫天氣，會(huì)導(dǎo)致光合速率下降，同時(shí)會(huì)使棉株呼吸作用加強(qiáng)，增大營(yíng)養(yǎng)的消耗，導(dǎo)致消耗大于合成，引起植株體內(nèi)光合產(chǎn)物虧缺，易引起棉株蕾鈴因生長(zhǎng)發(fā)育所需的營(yíng)養(yǎng)得不到充分供應(yīng)而大量脫落[11]，尤其是持續(xù)≥40 ℃的高溫[4]。從表4 可以看出，2022 年吐魯番盆地自6 月份開(kāi)始，高溫天氣頻發(fā)，≥40 ℃高溫日數(shù)增多。除了8 月份的≥40 ℃高溫日數(shù)較歷年同期偏少近1 d 外，其他各月都比歷年同期偏多；其中在6 月9－16 日、6月21 日－7 月6 日、7 月21 日－8 月1 日、8 月3－11日接連出現(xiàn)了4 次≥40 ℃的連續(xù)高溫天氣過(guò)程，連續(xù)最長(zhǎng)達(dá)16 d，更為少見(jiàn)的是9 月≥40 ℃的高溫日數(shù)比歷年同期平均偏多0.9～4.9 d。其中，全盆地范圍內(nèi)，極端最高氣溫在44.2～47.7 ℃，出現(xiàn)在7 月23 日。綜上可知：當(dāng)?shù)? 月中旬至7 月上旬出現(xiàn)了≥40 ℃高溫天氣過(guò)程，但此時(shí)棉花伏前桃的現(xiàn)蕾、開(kāi)花和結(jié)鈴已基本完成，因此對(duì)伏前桃未造成明顯影響。綜合≥40 ℃高溫日數(shù)、持續(xù)時(shí)間和結(jié)鈴情況推斷，7 月上旬以后≥40 ℃的高溫日數(shù)增多與連續(xù)性的高溫天氣是導(dǎo)致吐魯番盆地2022年伏桃和秋桃減少的重要因子之一。

表4 吐魯番盆地2022 年6－9 月≥40 ℃的高溫日數(shù) d

3 結(jié)論

利用氣溫資料與植物生態(tài)學(xué)原理，在吐魯番盆地棉花棉桃形成的關(guān)鍵時(shí)期，對(duì)棉花“三桃”的形成、生長(zhǎng)進(jìn)行了分析，得出：吐魯番盆地6 月上旬至7 月上旬的平均氣溫、月平均最高氣溫、≥40 ℃的高溫日數(shù)及連續(xù)性高溫天氣未對(duì)棉花的伏前桃產(chǎn)生較大影響，導(dǎo)致伏桃數(shù)、秋桃數(shù)嚴(yán)重減少的主要?dú)夂蛞蜃邮? 月上旬以后平均最高氣溫升高、≥40 ℃的高溫日數(shù)增多與連續(xù)性的高溫天氣。

本研究只是從氣溫條件結(jié)合生態(tài)學(xué)知識(shí)對(duì)“三桃”生長(zhǎng)、形成等的影響因素進(jìn)行了分析，導(dǎo)致棉花生長(zhǎng)受抑制、棉鈴形成減少的因素是多方面的，諸如病蟲(chóng)害、田間管理措施、水肥供給等，對(duì)這些因素還有待進(jìn)一步的研究與探討。