全 文 ：中国生态农业学报 2013年 6月 第 21卷 第 6期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Jun. 2013, 21(6): 772−778


* 农业部引进国际先进农业科学技术重点项目(2011-G9-02)和高等学校学科创新引智计划项目(B12007)资助
** 通讯作者: 同延安(1956—), 男, 教授, 博士生导师, 主要从事植物营养与土壤学及农业适应气候变化研究。E-mail: tongyanan@nwsuaf.edu.cn
林文(1987—), 男, 硕士研究生, 主要从事农业适应气候变化研究。E-mail: slwr385@nwsuaf.edu.cn
收稿日期: 2012−10−22 接受日期: 2013−03−07
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2013.00772
1961—2001年间陕西冬小麦种植北界北移的
热量资源分析与评价*
林 文 同延安** 韩仲宇 梁 婷 杨宪龙 路永莉 梁连友
(西北农林科技大学资源环境学院 农业部西北植物营养与农业环境重点实验室 杨凌 712100)
摘 要 气候变暖使农作物种植北界发生了不同程度的北移。为研究冬小麦在陕北地区种植的适宜性, 本文
选取了该地区榆林、绥德、横山、吴起和延安 5个站点 1961—2001年间 40年的逐日温度数据进行整理分析,
研究该地区冬前积温、越冬期负积温、1 月平均温度、生育期≥0 ℃积温和年极端最低温度等指标及变化情
况, 通过热量指标评价陕西省冬小麦北移的可行性。结果表明, 陕北地区冬小麦越冬期负积温、1月平均温和
生育期≥0 ℃积温都呈显著升高趋势, 其中, 越冬期负积温每 10年升高 36.2~71.7 ℃·d, 1月平均温度每 10年
升高 0.32~0.61 ℃, 生育期≥0 ℃积温每 10 年升高 44.1~88.7 ℃·d。此外, 年极端最低温也表现出升高趋势,
但不显著。而冬前积温在延安和吴起两站点分别以 20.3 ℃·d·10a−1和 16.1 ℃·d·10a−1的速率显著升高, 但榆林
和绥德两站则有所下降。整体而言, 到 2001 年, 延安站各项气温指标都能满足北移冬小麦需要, 热量资源不
会成为该地冬小麦北移的障碍; 吴起和绥德 1月份平均温度偏低, 北移存在一定风险; 而榆林和横山因越冬期
负积温和 1月平均温度过低而存在较大风险, 不适合北移冬小麦的种植。
关键词 气候变化 热量资源 北移 冬小麦 陕北地区 积温
中图分类号: S162.5 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2013)06-0772-07
Analysis and assessment of heat resource for winter wheat northward moving
during 1961—2001 in Shaanxi Province
LIN Wen, TONG Yan-An, HAN Zhong-Yu, LIANG Ting, YANG Xian-Long, LU Yong-Li, LIANG Lian-You
(College of Resources and Environmental Sciences, Northwest A & F University; Key Laboratory of Plant Nutrition and
Agro-environment in Northwest China, Ministry of Agriculture, Yangling 712100, China)
Abstract Global warming has caused northward moving of crop growth boundary. To determine the suitability of winter wheat in
the northern region of Shaanxi Province, daily temperature data for 1961—2001 were collected from 5 stations (Yulin, Suide, Heng-
shan,Wuqi and Yan’an stations) in northern Shaanxi Province. The heat resource used in the study included the ≥0 ℃ accumulated
temperature before winter, negative accumulated temperature during wintering, mean temperature in January, ≥0 ℃ accumulated
temperature for the whole growth period and extreme low temperature. The results showed that ≥0 ℃ accumulated temperature
before winter exceeded 400 ℃·d in all the stations. Only Yan’an station met the required minimum temperature of −450 ℃·d for neg-
ative accumulated temperature during winter. As temperature increased from year to year, negative accumulated temperature during
winter in Suide and Wuqi stations in 1993 to 1994 reached threshold value of −450 ℃·d. For ≥0 ℃ accumulated temperature
throughout the growth period, all the stations met the required 2 000 ℃·d. The only exception was Wuqi station, where ≥0 ℃ ac-
cumulated temperature was slightly below the threshold value. In terms of mean temperature of January (the coldest month of the
year), frozen injuries were no longer a future in Yan’an station as mean temperature exceeded −6 ℃. In fact, mean temperatures for
Suide and Wuqi stations were respectively −7.60 ℃ and −7.07 ℃. This suggested winter wheat survival rate of over 80%. In Yulin
and Hengshan stations, however, mean temperatures of January were too low for wheat to grow. While the extreme low temperature
value for winter wheat growth is −20 ℃, that for all the stations exceeded −17 ℃. This suggested that extreme low temperatures in
all the stations were suitable for winter wheat growth. In northern Shaanxi Province, negative accumulated temperatures during win-
第 6期 林 文等: 1961—2001年间陕西冬小麦种植北界北移的热量资源分析与评价 773


ter period, mean temperature of January and ≥0 ℃ accumulated temperature for the whole growth period increased significantly
throughout the investigated period. Negative accumulated temperature during wintering increased at the rate of 36.2~71.7 ℃·d·10a−1.
For ≥0 ℃ accumulated temperature during the growth period, it was 44.1~88.7 ℃·d·10a−1 and 0.32~0.61 ℃·d·10a−1 for extreme
low temperature. Accumulated temperature before winter increased significantly by 20.3 ℃·d and 16.1 ℃·d per decade respectively
for Yan’an and Wuqi stations. It, however, showed no increase for Yulin and Suide stations. Extreme low temperature increased
across the entire Northern Shaanxi Province, though not significantly. In conclusion, heat resource in Yan’an was already high
enough by 2001 to support the growth of winter wheat. Winter wheat growth was also suitable in Wuqi and Suide stations, but with
some extreme low temperatures in January. In Yulin and Hengshan stations, however, negative accumulated temperatures during
wintering period and mean temperature in January were unfit for winter wheat growth.
Key words Climate change, Heat resource, Northward moving, Winter wheat, Northern Shaanxi Province, Accumulated
temperature
(Received Oct. 22, 2012; accepted Mar. 7, 2013)
热量是农作物生长发育所必需的重要生活因子
之一, 生长季节的长短、温度的高低和累积数量及
变化等, 对农作物分布、品种组合、种植制度及产
量[1−2]、品质均有重要影响。不同作物因其对热量等
气候资源需求情况的不同而在地球上有不同分布。
我国北方冬麦区大体上分布在长城以南, 秦岭、淮
河以北, 六盘山以东, 包括河北、山西绝大部分, 陕
西中北部, 甘肃陇东, 山东全省, 江苏、安徽两省淮
河以北地区以及辽宁的辽东半岛南部, 此外还有新
疆的一些盆地 [3], 往北由于气温过低 , 造成冬小麦
无法越冬或无法满足生育期所需其他条件而无法大
面积种植。
近年来, 以全球变暖为主要特征的气候变化已
经成为不争的事实。根据政府间气候变化委员会
(IPCC)第 4 次综合评估报告[4], 在 1906—2005 年近
一个世纪的时间里, 全球气温平均升高 0.74 ℃。气
候变暖改变了各地农业气候资源, 进一步对作物种
植制度和种植界限产生影响。已有很多研究表明 ,
受气候变化影响 , 作物种植北界将整体向北移
动[5−6]。冬小麦北移是目前众多作物种植带北移中研
究较多、技术也较为成熟的工作, 在辽宁、甘肃、
宁夏和河北等地都已经有了较好发展 [7−9], 黑龙江
地区也早在 2001 年就在偏北地区成功引种冬小
麦[10]。相比而言, 关于陕西冬小麦北移方面的专门
研究还相当少[11]。本研究通过对陕西省冬小麦北移
种植潜在区域榆林和延安两地区多个站点
1961—2001年共 40年的温度数据进行整理分析, 通
过热量指标对陕西省冬小麦北移的可行性进行
评价。受所收集资料限制 , 本研究由于缺乏近 10
年的气象数据 , 对当前生产情况的指导具有一定
的局限性 , 但气候变化是个相对缓慢的过程 , 因
此, 通过研究期间 40 年的情况分析, 仍能在很大
程度上反映实际变化趋势, 为相关研究提供指导和
借鉴。
1 资料与方法
1.1 数据来源
本研究所用数据来源于黄土高原生态环境数据
库中的黄土高原地区气候数据库。该数据库整编了
来源于国家气象局的黄土高原地区气候数据, 其空
间范围为黄土高原地区/黄河流域 9个省、市、自治
区以县气象站为单元的气候数据 , 时间范围为
1950—2000 年。根据本研究需要和数据完整性, 选
取绥德、横山、榆林、延安和吴起 5 个站点
1961—2001年的气温日值数据进行整理分析。
1.2 分析方法
对于绥德、横山、榆林、延安和吴起 5个站点,
根据本课题组 2011—2012年在延安市枣园区冬小麦
试种结果, 播种日期定为每年 9 月 20 日, 收获日期
每年 7 月 1 日, 越冬和返青日期通过采用 5 日滑动
平均法确定稳定通过 0 ℃终日和初日来确定。统计
指标包括冬前积温、越冬期负积温、生育期≥0 ℃
积温、1 月平均温和年极端最低温。数据处理所用
软件为 Excel 2010和 SigmaPlot。
2 结果与分析
2.1 越冬前≥0 ℃积温
冬前积温对冬小麦冬前壮苗有重要影响。温度
过低不能满足冬前壮苗的要求, 而温度过高会造成
冬前旺长, 也不利于安全越冬。高桂琴等[12]认为, 冬
小麦越冬前≥0 ℃积温的适宜范围是 450~500 ℃·d,
一般以不低于 400 ·d℃ 为宜。
由表 1可知, 除横山和榆林两个站点冬前积温有
下降趋势外, 其他站点都表现为上升趋势。其中, 延
安和吴起上升趋势达显著水平, 每 10 年增加 16~20
℃·d。根据冬前积温要达 450~500 ℃·d的标准, 本研
究所选取的各站点都能满足冬前积温需求。需要说明
的是, 本研究所确定的播种期为 9月 20日, 并不是实
际生产中农民所选择的播种期, 而是根据冬小麦生
774 中国生态农业学报 2013 第 21卷


表 1 1961—2001年陕西省各站点热量资源及其变化情况
Table 1 Change of heat resource in different stations of Shaanxi Province during 1961—2001
项目 Item 横山
Hengshan
绥德
Suide
榆林
Yulin
延安
Yan’an
吴起
Wuqi
平均值 Mean value ( ·d)℃ 473 507 461 541 421 越冬前≥0 ℃积温
≥0 accumulated temperature before winter℃ 变化率 Rate of change ( ·d℃ ·10a−1) 5.8 −4.0 −23.3* 20.3* 16.1*
平均值 Mean value (℃·d) −650 −521 −753 −402 −592 负积温
Negative accumulated temperature 变化率 Rate of change (℃·d·10a−1) 57.7** 51.7** 71.7** 58.9** 36.2**
平均值 Mean value (℃·d) 2 184 2 362 2 082 2 293 1 932 生育期≥0 ℃积温
≥0 accumulated temperature over the growth stage℃ 变化率 Rate of change (℃·d·10a−1) 47.1** 56.1** 57.7** 88.7** 44.1**
平均值 Mean value (℃) −8.22 −7.07 −9.40 −5.77 −7.60 1月份平均温度
Mean temperature in January 变化率 Rate of change (℃·10a−1) 0.34 0.32* 0.58** 0.61** 0.37*
平均值 Mean value (℃) −14.94 −12.79 −16.20 −11.27 −12.78年极端低温
Annual extreme low temperature 变化率 Rate of change (℃·10a−1) 0.14 0.15 0.12 0.43 0.40
变化率正值表示增加, 负值表示减少, “*”和“**” 分别表示变化率通过 0.05和 0.01显著水平检验。For the change rate, positive value means
increase and negative value means decrease. “*” and “**” represent significance of the change rate at 0.05 and 0.01 levels, respectively.

长的最大限度需要设定的。延安站点温度较高, 9 月
20日播种积温达 540 ℃·d以上, 有造成冬前旺长的风
险, 因此实际应用中播种期可以推迟 3~5 d。
由于平均值仅能反映一个地方多年的整体状况,
但气候是不断变化的, 为进一步研究历年动态变化
情况, 对各站点变化率通过 0.05 水平以上显著性检
验的指标, 做出动态变化折线图(图 1)。
由图 1 可看出, 各站点历年冬前积温变化较大,
整体变化趋势不明显, 各站点大多数年份冬前积温
均在 400 ℃·d 以上, 大多数年份都能满足冬前壮苗
需求。其中延安站变化相对平缓, 自 1987 年后, 积
温低于 500 ℃·d 年份较少, 完全能满足冬小麦冬前
分蘖生长等需要。且自 1994年后积温出现明显上升
趋势, 实际生产中可将播种期推后。
2.2 越冬期负积温
冬性和强冬性的冬小麦品种, 越冬期负积温在
−350~−450 ℃·d可安全越冬[12]。陕北地区各站点越
冬期负积温升高趋势明显, 且均通过极显著检验。
除吴起外, 各站点升高速率较大, 均达 50 ℃·d·10a−1
以上, 其中榆林的上升速率高达 71.7 ℃·d·10a−1。延
安越冬期负积温历年均值在−450 ℃·d以上, 可以保
证冬小麦安全越冬(表 1)。
通过对各站点越冬负积温历年变化趋势图(图 2)
可以进一步发现, 在本研究所选取的 40年时间段中,
研究区域各站点越冬期负积温上升趋势明显。从
1961—1985 年, 延安大部分年限冬小麦可能越冬期
负积温均在−450 ℃·d以上, 自 1985年以后, 历年越
冬期负积温几乎均超过−450 ℃·d的临界点。绥德和
吴起两站点在 1993—1994年后大多数年份负积温都
趋近临界值。横山和榆林两站点虽然温度保持升高
趋势, 但整体上仍偏低, 仅极少数年份越冬期负积
温能达到−450 ℃·d标准。
2.3 生育期≥0 ℃积温
日平均气温≥0 ℃积温与小麦产量呈显著正相


图 1 1961—2001年陕西省各站点冬前≥0 ℃积温变化情况
Fig. 1 Change of ≥0 ℃ accumulated temperature before winter in different stations of Shaanxi Province during 1961—2001
第 6期 林 文等: 1961—2001年间陕西冬小麦种植北界北移的热量资源分析与评价 775



图 2 1961—2001年陕西省各站点小麦越冬期负积温变化情况
Fig. 2 Change of negative accumulated temperature during wheat wintering in different stations of Shaanxi Province during 1961—2001

关关系[13−14], 因此将其作为评价冬小麦生长条件的
热量指标。据国内有关研究资料[15], 冬小麦从播种
到成熟需要 1 700~2 400 ℃·d积温。
表 1表明, 除吴起外, 研究区域内各站点≥0 ℃
积温基本都在 2 000 ℃·d 以上 , 且以大于 40
℃·d·10a−1 的升温速率极显著上升, 延安升温速率高
达 88.7 ℃·d·10a−1。按≥0 ℃积温达 2 000 ℃·d的标
准, 吴起站平均积温最低, 在 1 932 ℃·d, 但基本能
满足北移冬小麦生长需求。所以在研究区域内, 所
有站点都能满足冬小麦生长需求, 且由于温度升高,
可引种成熟期早于 7月 1日的品种。
通过历年变化趋势图(图 3)可以发现, 各站点在
1961—2001 年间, 冬小麦生育期≥0 ℃活动积温变
化步调基本一致。1985—1986 年, ≥0 ℃活动积温
上升明显, 速率增大。自 1995 年后, 横山、绥德、
延安、榆林积温均接近 2 300 ℃·d或超过此值。通
过统计分析发现 , 陕北地区 6 月下旬平均温度为
20~23 ℃。因此, 若播种期按 9 月 20 日算, 在实际
生产中, 引进成熟期为 6月 15—20日的品种在活动
积温上就能满足需求。而吴起站≥0 ℃活动积温在
1995年后也能达 2 000 ℃·d的临界值。
2.4 1月平均温度
1月平均气温≥−8 ℃为适宜种植冬小麦的界限
指标, −9 ℃为可以种植的界限指标, 高于−8 ℃冬小
麦越冬成活率较高, 低于−9 ℃越冬死苗严重, 产量
锐减[16]。中国农业科学院气候变化与作物产量课题
组研究认为, 1 月份平均温≥−6 ℃时冬小麦可大量
种植 , −6~−8 ℃可以保证 80%冬小麦安全越冬 ,
−8~−10 ℃为冬小麦可能种植北界[16]。
从表 1 可知, 延安 1 月份平均温度大于−6 ℃,
可大面积种植冬小麦, 吴起和绥德可以保证 80%以
上冬小麦安全越冬, 再往北的横山和榆林都只是冬


图 3 1961—2001年陕西省各站点小麦生育期≥0 ℃积温变化情况
Fig. 3 Change of ≥0 ℃ accumulated temperature over the growth stage of wheat in different stations of Shaanxi Province during 1961—2001
776 中国生态农业学报 2013 第 21卷


小麦可能种植地区, 但风险较大。在动态变化方面,
除横山外, 各站温度升高趋势都达到显著或极显著
水平。其中, 榆林和延安两站点每 10年升温速率分
别达 0.58 ℃和 0.61 ℃, 趋势极显著。
不论按历年平均值还是年际变化, 榆林和横山
站 1 月平均温度一直处于较低水平。20 世纪 80 年
代中期—90 年代末虽然呈现出一定升高趋势, 但是
大多数年份都在−7 ℃以下。延安站在 1985 年开始
有较多的年份 1月份平均温度都高于−6 ℃。其他年
份虽然低于−6 ℃, 但偏离幅度不大。整体上看, 该
地区大面积种植冬小麦不受 1 月份平均温度限制。
吴起和绥德少数年份平均温度在−6 ℃以上, 大多数
年份只能保证在−8 ℃以上(图 4)。
2.5 年极端低温
大多国内研究认为, 年极端最低气温−22~−24 ℃
是冬小麦种植的北界[16]。各站点年极端低温均在−17
℃以上, 一般认为, 当极端低温大于−20 ℃时就能
满足冬小麦大面积种植需求。因此, 在研究区域引
种冬小麦可不考虑极端低温造成的冻害损失。各站
点极端低温以 0.12~0.48 ℃·10a−1 的速率缓慢上升,
但升高趋势不显著(表 1)。
3 讨论与结论
本文利用陕西冬小麦北移种植潜在区域榆林和
延安两地区多个站点 1961—2001 年 40 年的温度数
据, 通过冬前积温、越冬期负积温、1 月(最冷月)平
均温度、生育期≥0 ℃积温及年极端最低温等 5 项
冬小麦北移评价的关键指标进行分析。结果表明 ,
1961—2001年除榆林和绥德两站点冬前积温出现一
定下降趋势外, 其他指标在所有站点都呈上升趋势,
且这种上升趋势在很多地方都达到显著或极显著水
平, 这与目前气候变暖的整体趋势保持一致。冬前
≥0 ℃积温多年平均值均在 420 ℃以上, 已能满足
冬小麦北移的最低要求。马姗姗等[17]对已顺利开展
冬麦北移试验的宁夏引黄灌区近 10 年分析结果也
仅达 411 ℃。因此, 较之纬度稍高的宁夏引黄灌区,
陕北地区冬麦北移在冬前≥0 ℃积温方面考虑, 完
全不会成为限制因素。其中延安因其温度较高, 在 9
月 25 日左右播种即可。陈建文等 [18]用陕北地区
1960—1990 年气象数据分析得出, 陕北地区冬季负
积温呈上升趋势, 陕北北部为 600~800 ℃, 陕北南
部为 400~600 ℃; 郑小华等[19]研究也发现, 陕西省
冬季气温变暖会造成冬小麦种植北界向北推移, 可
种植面积增大。本研究对陕北地区冬季负积温的分
析结果与此二项研究结果相吻合。各个站点越冬负
积温都呈极显著上升趋势 , 升温速率在 36.2~71.7
℃·d·10a−1 之间。偏北的横山和榆林负积温较低, 而
往南有升高趋势。到 20 世纪 90 年代为止, 延安、
绥德和吴起越冬期负积温基本能满足>−450 ℃的要
求 , 但榆林和横山站仅少数年份能达到越冬标准 ,
冬小麦不能安全越冬。生育期≥0 ℃积温以
44.1~88.7 ℃·10a−1 的速率上升, 多数站点小于李硕
等[20]研究中西北地区全年≥0 ℃积温上升速率的平
均值 67.8 ℃·10a−1, 一方面地域差异是个原因, 同时,
冬小麦生育期由于不计 7、8月份的温度, 因此差异
属于正常情况。1 月平均温度和年极端最低温是评
价冬小麦冻害的两个温度指标, 各站点年极端最低
温均在合理范围内, 而 1 月份平均温度在延安站能
满足冬小麦大面积种植需求 , 吴起和绥德能保证
80%以上的越冬率, 榆林站和横山站温度则过低。


图 4 1961—2001年陕西省各站点 1月份平均温度变化情况
Fig. 4 Change of mean temperature in January in different stations of Shaanxi Province during 1961—2001
第 6期 林 文等: 1961—2001年间陕西冬小麦种植北界北移的热量资源分析与评价 777


本研究结果与其他类似研究有较好一致性, 无
相悖结论。针对研究区域具体情况综合考虑, 从南
至北, 延安各项温度指标均能满足冬小麦生长, 吴
起和绥德受 1月份平均温度影响, 北移冬小麦存在一
定风险, 而横山和榆林则因越冬期负积温和 1月份平
均温度均过低, 难以满足冬小麦安全越冬需要。
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欢迎报考
中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心

中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心(以下简称中心)的前身为中国科学院石家庄农
业现代化研究所, 2002年与中国科学院遗传与发育生物学研究所整合后更名为“中国科学院遗传与发育生物
学研究所农业资源研究中心”, 保留独立事业单位法人资格。
本中心面向国家水安全、粮食安全、生态环境安全的重大战略需求和农业资源与生态学前沿领域, 以农
业水资源高效利用为重点, 在节水理论与技术、农业生物技术、生态系统及信息管理等领域, 开展应用基础
研究, 集成创新资源节约型现代农业模式, 为区域农业持续发展做出了基础性、战略性、前瞻性贡献。
1 研究生招生
作为中国科学院博士及硕士学位培养单位之一, 中心招收生态学学术型硕士、博士研究生, 生物工程全
日制专业学位硕士研究生, 鼓励优秀学生硕博连读。针对推免生, 凡参加并通过我中心面试, 如未能获得所
在院校推免名额, 第一志愿报考我中心参加统考时, 可免再次复试。
2 研究生培养
中心具有一支结构合理、经验丰富、学术造诣深的导师队伍。博士生导师 20名, 硕士生导师 25名。研
究生作为中心科研工作的生力军在相关研究领域做出了突出成绩。曾荣获中国科学院院长奖、朱李月华奖
学金以及各种冠名奖学金和中国科学院遗传与发育生物学研究所振声奖学金、益海嘉里奖学金等。导师关
注每一位学生的成长, 注重研究生创新能力的培养。积极引导研究生开展跨学科和跨地区的社会实践, 邀请
海内外知名学者参加研究生的培养工作, 举办形式多样的学术研讨会与报告会, 为人才的成长营造良好的
环境和氛围。另外中心有研究生学生会、研究生党支部和各种社团, 同学们的业余生活丰富多彩。
3 研究生待遇
研究生在学期间享有相应的研究助理薪金, 硕士生每年 25 000元左右, 博士生每年 35 000元左右, 定向
和委培生也有机会获得三助岗位津贴。此外, 部分优秀学生每年可获得中国科学院研究生院奖学金、冠名奖
学金等奖励。2010年新建的学生公寓, 宽敞明亮(两人/间), 具有独立卫生间和淋浴条件, 中心食堂伙食可口
且价位低, 深受同学好评。
4 研究生就业
研究生毕业后多数赴国内外大学、科研院所等企事业单位就职或从事博士后研究工作, 平均就业率为
97.6%(2006—2012年数据统计)。
5 联系方式
招生代码: 学校代码: 80001 院系代码: 80156
单位网址: http://www.sjziam.cas.cn
联系部门: 人事教育部门
联系人: 王老师 毛老师
联系电话: 0311-85801050; 0311-85814366