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干旱对伏伊伏丁那省冬小麦产量的影响

G. JAĆIMOVIĆ1, M. MALEScaron;EVIĆ2, V.AĆIN2, B.MARINKOVIĆ1, J.CRNOBARAC1, Dragana LATKOVIĆ1, Branislava LALIĆ1, Borivoje PEJIĆ1

1诺维萨德大学，农业学院，新加坡。Dositeja Obradovića 21000诺维萨德,塞尔维亚2场和蔬菜作物研究所,诺维萨德,m . Gorkog 30 21000诺维萨德,塞尔维亚电子邮件:jgoran@polj.uns.ac.rs

摘要:为了检测和量化干旱(其发生频率、持续时间和强度)，采用帕尔默干旱严重程度指数和帕尔默水分异常z指数。这些指标是通过1965/66至2009/10年度这段时间每月气象台的RimskiScaron;ančevi,诺维萨德,塞尔维亚v气象要素值计算的。此外，对同一地区、同一时期的20种不同施肥处理、不同施氮量、不同施磷量、不同施钾量的冬小麦进行长期田间试验并进行产量分析。为确定量化干旱对小麦产量影响的最适宜指标，计算了长期试验和伏伊伏丁那省两种受测干旱指标与小麦非趋势产量的相关系数。小麦产量与帕尔默z指数之间存在较大的显着相关。根据计算的r系数，可以得出10月、12月、3月和4月的湿度/干旱条件对粮食产量影响最大。然而，X和IV的相关系数为正，即低水分条件(干旱)降低产量，而XII和III的负r系数表明低水分条件下产量增加。通过长期试验观察不同施肥品种的r值，可以得出X和IV的干旱条件对各处理的影响程度大致相同。在第十二组，高氮处理对水分条件更敏感，而在第三组的水分条件中，不施氮或施小剂量氮的处理更敏感。

关键词:干旱;干旱指数;冬小麦

引言

塞尔维亚小麦种植面积约540.000公顷，平均产量为3,7吨ha-1，年产量约为200万吨t。伏伊伏丁那省小麦种植面积约为3万公顷，平均产量约为4吨ha-1，产量近1.2万吨。塞尔维亚在124个国家中排名第32位，在欧洲小麦生产国中排名第22/38位，考虑到有利的农业生态条件(特别是伏伊伏丁那的农业生态条件)小麦生产并不令人满意。除了较低产量之外,塞尔维亚的小麦也以高产率变化为特征,这表明我们的产品在生长期仍然非常依赖于天气条件(MALEScaron;EVIĆet al ., 2008;DENĈIĆet al ., 2009)。为了获得高表达的小麦遗传潜力,了解农业生态特点和产品对这种条件的适应程度是获取更高更稳定收益率的关键(MALEScaron;EVIĆet al ., 2012)。

植物生长过程中的气候条件影响其生长发育和最终产量，表现出不同的气候条件敏感性和年际变异性(CHMIELEWSKI and POTTS, 1995;阿森等，2004)。气候要素的变异直接影响植物的物候、光合作用等生理过程。对植物的间接影响则表现为养分有效性的变化、杂草、病虫害的存在等(SOUTHWORTH et al.， 2002)。

干旱是所有自然灾害中最有害、最复杂但也最不为人知的灾害之一，它影响到大部分人口(HAGMAN, 1984;-威尔特,2000)。作为一种气候现象，它实际上代表了世界上几乎每一个地区都存在的气候现象的“正常”部分，对所有类型的生产都造成了巨大的破坏，带来了负面的经济、社会和环境效益(WILHITE, 2011)。在我们国家,干旱几乎每年都发生大小强度的干旱，这也是获得高产量的限制因素(PEJIĆet al ., 2011)。在伏伊伏丁那的植被季节，干旱期短或长是明显的，这意味着整个地区有时会严重缺水而成为干旱地区。干旱时段在伏伊伏丁那变得越来越频繁,大量降低不同作物的产量,影响的大小决于干旱的强度和持续时间(STRIĈEVIĆet al ., 2010)。

目前，许多定量干旱指标正在开发中。这些指标为评价干旱对植物的负面影响强度提供了有用的变量(GAMP, 2010)。最常用的指标之一是由Palmer(1965)提出的PDSI - Palmer干旱严重程度指数，该指数基于水的流入和损失的概念，即水的平衡。帕尔默(1968)提出的另一项指标是CMI——作物水分指数，它是通过对PDSI进行修改而得出的，用于发现农业干旱的严重程度。

PDSI可能是全世界最常用的和众所周知的干旱指数(GREGORIĈ,2010)。该指数基于水分平衡的概念，主要目标是提供数值、标准化和空间可比的水分条件测量(长期气象干旱的持续和强度)。本研究旨在分析干旱问题，并将其作为北美半干旱半湿润条件下土壤水分的指标。很快，PDSI在农业气候分析中得到了广泛的认识和接受(ALLEY, 1984;(KARL, 1986)，也成了研究气候变化的有用指标(DUBROVSKY et al.， 2005)。帕尔默模型作为计算PDSI的中间环节，还计算了帕尔默的z指数(帕尔默水分异常指数;)，显示每月的水分状况与正常气候状况有何不同，即表示每月水平上的短期干旱或过多的水分状况。根据KARL(1986)和VASILIADES and LOUKAS(2009)的z指数可以很好地识别农业干旱，以及对土壤水分变化的快速反应。

由于生态因素对植物和土壤的影响，本文的主要目的之一是研究这一过程的机理，并确定小麦植被期是产量受破坏天气条件影响最大的关键时期。此外，我们还想量化不同矿物营养供应水平下气象要素和导出参数(干旱指数)的变化与小麦产量形成之间的关系。

材料和方法

调查是在长期的现场试验,建立在1965/66实验领域的领域和蔬菜作物研究所RimskiScaron;anĉevi。试验采用甜菜、玉米、向日葵和小麦四种作物轮作(四块田)，作为伏伊伏丁那省最典型的大田作物。本文展示了45年(1965/66—2009/10)的调查结果。以石灰性黑钙土为试土类型，试验条件为弱碱性反应，腐殖质和速效磷含量适中，速效钾含量较高。实验设置在4个不同的领域，每年不同的作物生长在不同的领域。每个领域的大小是1,84公顷(68 x 270)分为20块设置4个重复,这意味着每一个领域是分为80块随机处理(不同的氮磷钾剂量),每一块都根据品种数量进一步分为更多的次块儿。

本试验定植小区的目的是研究不同氮、磷、钾剂量和配比对小麦产量和籽粒品质的长期影响。考虑到这一点，本试验的发起者根据被调查物种的农业生态条件和生物学特性，选择了N、P2O5和K2O的数量和比例的20种不同组合。施肥处理：

1. 对照(未施肥小区) 11. N2P1K1

2. N2 12. N2P2K1

3. P2 13. N2P2K2

4. K2 14. N2P3K1

5. N2P2 15. N2P3K3

6. N2K2 16. N3P1K1

7. P2K2 17. N3P2K1

8. N1P1K1 18. N3P2K2

9. N1P2K1 19. N3P3K2

10. N1P2K2 20. N3P3K3

其中指数为每种营养素的纯活性物质剂量:1=50,2=100,3=150千克N, P2O5和K2O每公顷。

每年在伏伊伏丁那实施农业生态条件标准栽培实践。秋季耕作前施氮量的一半和全部P2O5、K2O。本试验在春小麦追肥和其他品种播种前施施剩余氮肥。麦秆和其他农作物的残茬在收割后被犁下。在伏伊伏丁那最适播种日期(10月)，根据每个品种的要求，播种密度为每平方米500-700粒活种子，行距为12.5 cm。只有在必要时才偶尔施用农药。

气候条件:RimskiScaron;anĉevi位于伏伊伏丁那省南部,大陆性气候的地区。整个区域处于半干旱区，多年来降水量、气温等重要气候要素变化较大。在冬小麦的植被期，干旱的时间较短或较长是常见的，但过量水分的发生并不罕见。RimskiScaron;anĉevi站点1965 - 2010年期间平均降水与平均气温分别是11634毫米,3°C。一年中寒冷的季节从十月持续到三月。同期平均气温为4、5℃，平均降水量258毫米。植被季热期从4月开始至7月结束(小麦)，平均气温分别为16、2℃，降水量为198mm，约占冬小麦植被期降水量的31%。为了检测和量化干旱(其发生频率、持续时间和强度)，并分析干旱对试验和伏伊伏丁那地区小麦产量变异性的影响，采用了PDSI (Palmer干旱严重程度指数)和Palmer水分异常z指数(Palmer z指数)。

帕尔默水分异常指数(Palmer Z-index)显示了一个月的水分状况如何偏离给定月份的气候正常值，从而描述了一个月的短期干旱或过多的水分水平。

PDSI和z指数的计算是使用美国农业部风险管理机构(RMA)、美国国家干旱缓解中心(NDMC)和内布拉斯加大学(林肯大学计算机科学与工程系)开发的软件完成的，该软件从联合“GreenLeaf”项目的网站下载:http://greenleaf.unl.edu/。

基于PDSI的水分条件分类

在撰写本文的过程中，我们注意到试验小麦产量的显著长期趋势。这在一定程度上是由于不同施肥处理引起的自然土壤肥力长期变化，以及生产技术改进造成的。如果用趋势来量化这些因素的影响，并从产量序列中提取，这些趋势的残差代表其他因素的剩余影响，主要是气候条件(GOMMES, 2001;王等，2000)。这种不同年份间产量的非趋势变化在很大程度上可以用气象因素来解释，即作物易受气候变化影响的因素。PHILLIPS等人(1999)和ALEXANDROV and HOOGENBOOM(2001)认为，趋势消除(趋势消除)适用于所有产量系列(适用于所有矿物营养处理)。

结果和讨论

采用长期田间试验方差分析方法，对20种不同施肥处理的冬小麦产量进行了分析。试验采用特殊的双向因子设计，不考虑品种的影响。45年方差分析的f检验(表2)表明，处理对小麦产量有显著影响(plt;0,001)，即施用养分的剂量和比例、天气条件以及它们之间的相互作用。

表二

试验粮食产量方差分析(1966 - 2010年)

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