氣象因素對(duì)開(kāi)封地區(qū)冬小麥產(chǎn)量影響的通徑分析

趙孟偉

(華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州 450045)

本研究采用通徑分析法對(duì)冬小麥各生育時(shí)段不同氣象因素進(jìn)行分析，探討不同生育期影響冬小麥產(chǎn)量的主要?dú)庀笠蛩兀?/p>

1 研究對(duì)象與分析方法

1．1 研究區(qū)概況

開(kāi)封市地處河南省中東部，位于黃河中下游平原．氣溫四季分明，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候． 受過(guò)渡帶的影響，氣象災(zāi)害多發(fā)，降水量、積溫、日照和風(fēng)速都對(duì)冬小麥產(chǎn)量有影響．

開(kāi)封市1981—2010 年冬小麥單位產(chǎn)量見(jiàn)表1，氣象數(shù)據(jù)(降雨，日照時(shí)數(shù)，氣溫，風(fēng)速)來(lái)源于開(kāi)封站氣象資料． 采用文獻(xiàn)［7］的分類方法把開(kāi)封地區(qū)冬小麥冬小麥生長(zhǎng)階段分為底墑期和全生育期． 底墑期為每年的9 月中下旬;全生育期為每年的10 月上旬到次年6 月上旬，共230 天左右．全生育期包括以下4 個(gè)階段:①播種—分蘗期，10 月上旬—12 月上旬，該期包括播種、出苗、三葉和分蘗期;②越冬—起身期，12 中下旬—3 月中旬，該期包括越冬、返青、起身3 個(gè)生長(zhǎng)期;③拔節(jié)—抽穗期，3 月下旬—5 月上旬，該期包括拔節(jié)、孕穗和抽穗期;④開(kāi)花—成熟期，5 月中下旬—6 月上旬，該期包括開(kāi)花、乳熟和成熟期．

表1 開(kāi)封市1981—2010 年冬小麥單位產(chǎn)量

1．2 通徑分析法

通徑分析法是一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法，將自變量xi(i=1，2，…，n)與因變量y 的簡(jiǎn)單相關(guān)系數(shù)riy分為xi對(duì)y 的直接效應(yīng)(直接通徑系數(shù))和xi通過(guò)其它自變量對(duì)y 的間接效應(yīng)(間接通徑系數(shù))，從而直接比較各因素的相對(duì)重要性［8］，這使分析結(jié)果更加符合實(shí)際情況．

設(shè)因變量y 受到多個(gè)因素(x1，x2，…，xn)的影響，則可建立多元回歸方程:

根據(jù)通徑分析原理，利用相關(guān)系數(shù)求解通徑系數(shù)的方程組為［8－9］:式中:rij為xi與xj的相關(guān)系數(shù);riy為xi與y 的簡(jiǎn)單相關(guān)系數(shù);bi為直接通徑系數(shù)，反映了自變量xi對(duì)因變量y 的直接影響效應(yīng);rijbj為間接通徑系數(shù)，反映了自變量xi通過(guò)自變量xj對(duì)因變量y 的間接影響效應(yīng)．

640 雷公藤紅素抑制鼻咽癌細(xì)胞的增殖、遷移及上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化 張 雪，張登海，陳曉平，滕偉強(qiáng)，彭 彬，張 燚，王 瑩，曹帆帆，薛曉成

任一變量xi與y 的相關(guān)系數(shù)riy等于直接通徑系數(shù)bi和通過(guò)與其相關(guān)的各因素對(duì)y 的所有間接通徑系數(shù)之和．在通徑分析中稱)為xi對(duì)y 的直接決定系數(shù)，Rij為xi通過(guò)xj對(duì)y 的間接決定系數(shù)，

通徑分析的決定系數(shù)大小可以表示為自變量對(duì)因變量的解釋程度的大小［9］，但難以確定自變量xi通過(guò)x1，x2，…，xn的相關(guān)通路對(duì)y 的綜合決定作用．本文用決策系數(shù)表示各自變量對(duì)因變量的綜合決定作用，計(jì)算公式為:

式中R(i)為自變量xi對(duì)因變量y 的決策系數(shù)，R(i)可以為正數(shù)也可以為負(fù)數(shù)． 若R(i)＞0，說(shuō)明xi對(duì)y 起增強(qiáng)作用;若R(i)＜0，說(shuō)明xi對(duì)y 起限制作用．利用R(i)值可以把各自變量對(duì)因變量y 的綜合作用由大到小排序，排序最大的變量為主要決策變量［10］，通過(guò)決策系數(shù)的大小找到主要決策變量和限制決策變量．誤差項(xiàng)對(duì)因變量y 的通徑系數(shù)為剩余通徑系數(shù)，計(jì)算公式為:

2 結(jié)果分析

2．1 氣象因素對(duì)產(chǎn)量的影響分析

影響冬小麥的氣象因素主要有降水、日照、積溫、風(fēng)速等，通徑系數(shù)是無(wú)量綱的，消除了各產(chǎn)量構(gòu)成因素變異幅度大小不一給評(píng)價(jià)造成的影響［11］．表2 給出了各氣象因素與產(chǎn)量的通徑系數(shù)．

表2 各氣象因素與產(chǎn)量的通徑系數(shù)

從表2 可以看出全生育期日照時(shí)數(shù)、降水量、積溫與產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)分別為0． 377、0． 275、0．387，說(shuō)明降水量、日照時(shí)數(shù)、積溫對(duì)產(chǎn)量的直接決定作用大． 風(fēng)速總量與產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為0．021，其對(duì)產(chǎn)量的影響不明顯，但風(fēng)速總量通過(guò)其它氣象因素對(duì)產(chǎn)量的間接通徑系數(shù)為0．267，其對(duì)產(chǎn)量的間接決定作用大．

表3 給出了各氣象因素與產(chǎn)量的決定系數(shù)．由表3 可知，在全生育期中積溫對(duì)產(chǎn)量的決定系數(shù)最大，為0．150，說(shuō)明積溫對(duì)小麥產(chǎn)量的解釋程度高，積溫變化引起小麥產(chǎn)量變化占總變化的百分比高．降水量對(duì)產(chǎn)量的決定系數(shù)為0．076，日照時(shí)數(shù)對(duì)產(chǎn)量的決定系數(shù)為0．142，風(fēng)速總量對(duì)產(chǎn)量的決定系數(shù)比較?。墒?5)計(jì)算出誤差項(xiàng)的剩余通徑系數(shù)為0．433，說(shuō)明在全生育期中考慮的氣象因素對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成的影響為主導(dǎo)因子．為了更好地發(fā)現(xiàn)各生育期氣象因素對(duì)產(chǎn)量的影響，選擇冬小麥各個(gè)生育期的氣象因素分別對(duì)冬小麥產(chǎn)量的影響進(jìn)行分析，這樣能夠更好地找到冬小麥生育期中哪個(gè)氣象因素對(duì)冬小麥產(chǎn)量的影響比較大．

表3 各氣象因素與產(chǎn)量的決定系數(shù)

由表2 可計(jì)算出全生育期各變量的決策系數(shù)分別為:

按決策系數(shù)進(jìn)行排序:R(3)＞R(2)＞R(1)＞R(4)，可知積溫決定作用最大．

2．2 不同生育階段氣象因素對(duì)產(chǎn)量的影響

各生育階段氣象因素變化情況見(jiàn)表4．

表4 各生育階段氣象因素變化情況

續(xù)表

2．2．1 底墑期

土壤墑情與播種前的降水量有直接的關(guān)系，對(duì)出苗影響很大，進(jìn)而間接影響冬小麥的產(chǎn)量．開(kāi)封地區(qū)冬小麥底墑期為9 月中下旬，平均降水量為64．41 mm，1986 年降水量最大，為196．9 mm，1998 年降水量最少，為0．2 mm，標(biāo)準(zhǔn)差為54．30，變異系數(shù)為84．29%，可以看出開(kāi)封市的底墑期降水量變化較大、離散程度大．土壤墑情差，導(dǎo)致冬小麥出苗不齊，分蘗少，進(jìn)而影響小麥粒重，造成冬小麥的減產(chǎn)［12］．

2．2．2 播種—分蘗期

從表2 可以看出，播種—分蘗期的氣象因素對(duì)冬小麥產(chǎn)量的影響比較大．降水量、日照時(shí)數(shù)與產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)分別為－0．292、－0．426，為負(fù)效應(yīng);積溫與產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為0． 275，為正效應(yīng)，通過(guò)其它因素作用于產(chǎn)量的總效應(yīng)不大;風(fēng)速總量對(duì)產(chǎn)量的影響不明顯． 由式(5)計(jì)算出這個(gè)時(shí)期誤差項(xiàng)的剩余通徑系數(shù)為0．435，這個(gè)時(shí)期中考慮的氣象因素為主要因素．由表4 可知，這個(gè)時(shí)期日照時(shí)數(shù)的變異系數(shù)為18．22%，變化不大;2003 年的降水量最大，為146． 6 mm，1998 年降水量最小，為7．2 mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于平均降水量59．23 mm，變異系數(shù)為54．22%，降水量離散程度為這個(gè)時(shí)期所有氣象因素中最大的;2006 年積溫最大，為850．5 ℃，1981年積溫，最小，為410．4 ℃，變異系數(shù)為17．55%，這個(gè)時(shí)期積溫變異程度較?。?/p>

通過(guò)表3 可以看出，這個(gè)時(shí)期對(duì)產(chǎn)量起決定性因素的是日照時(shí)數(shù)，日照時(shí)數(shù)與產(chǎn)量的決定系數(shù)為0．181，由表2 計(jì)算出這時(shí)期各變量的決策系數(shù)分別為:R(1)= 0．002，R(2)=0．282，R(3)=0．143，R(4)=0．010．按決策系數(shù)進(jìn)行排序:R(2)＞ R(3)＞ R(1)＞R(4)，可知日照時(shí)數(shù)和積溫為主要決策變量．但日照時(shí)數(shù)與產(chǎn)量為負(fù)效應(yīng)，直接決定作用最大的是積溫．以上4 個(gè)氣象因素決策系數(shù)都大于0，都不是限制決策變量．這個(gè)時(shí)期降水量變化大．這個(gè)時(shí)期是冬小麥營(yíng)養(yǎng)器官成長(zhǎng)期，是保苗、齊苗、促進(jìn)根多與根深形成壯苗的關(guān)鍵時(shí)期．

2．2．3 越冬—起身期

這個(gè)時(shí)期日照時(shí)數(shù)的變異系數(shù)為18． 65%;1989 年的降水量最大，為119．9 mm，2004 年的降水量最小，為10．7 mm，變異系數(shù)為54．22%;2008 年積溫最大，為235．3 ℃，1985 年積溫最小，為0 ℃，低于平均值86．27 ℃，變異系數(shù)為68．64%;風(fēng)速總量的變異系數(shù)為9．49%． 從表4 可以看出，降水量和積溫的變異程度較大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它兩個(gè)氣象因素，通過(guò)降水量的標(biāo)準(zhǔn)差可以看出這個(gè)時(shí)期的降水量偏離平均值的程度是整個(gè)生產(chǎn)階段中最小的． 從表2 可以看出，越冬—起身期中氣象因素對(duì)冬小麥產(chǎn)量影響最大的是積溫，與產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為0．431，為正效應(yīng)，通過(guò)其它氣象因素作用于產(chǎn)量的間接效應(yīng)不大;降水量對(duì)產(chǎn)量的影響為正效應(yīng)．由式(5)計(jì)算出這個(gè)時(shí)期誤差項(xiàng)的剩余通徑系數(shù)為0．431，說(shuō)明這個(gè)時(shí)期中考慮的氣象因素為主要因素．由表2 計(jì)算出這個(gè)時(shí)期各變量的決策系數(shù)分別為:R(1)=0． 202，R(2)= 0． 025，R(3)= 0． 235，R(4)=0．105．按決策系數(shù)進(jìn)行排序，R(3)＞R(1)＞ R(4)＞R(2)，可知積溫為主要決策變量，其直接決定作用最大，對(duì)產(chǎn)量影響為正效應(yīng)．

從12 月中下旬起，這時(shí)如果出現(xiàn)－15 ℃左右的低溫，對(duì)小麥造成嚴(yán)重的凍害［13］． 從2 月下旬開(kāi)始，冬小麥開(kāi)始陸續(xù)生長(zhǎng)，早春天氣氣候多變，會(huì)造成冬小麥凍害頻繁發(fā)生，影響小麥生長(zhǎng)［13］．

2．2．4 拔節(jié)—抽穗期

這個(gè)時(shí)期2000 年日照時(shí)數(shù)最大，為437．4 h，1996年日照時(shí)數(shù)最少，為249．6 h，日照時(shí)數(shù)變異程度小;1998 年的降雨量最大，為153．4 mm，1982 年的降水量最小，為9．8 mm，變異系數(shù)為66．89 %，降水量的變異程度最大;2007 年積溫最大，為883．9 ℃，1991 年積溫最小，為554．9 ℃，變異系數(shù)為10．70 %．

由表2 中可以看出這個(gè)時(shí)期對(duì)產(chǎn)量影響最大的是積溫，然后依次是日照時(shí)數(shù)、降水量、風(fēng)速總量．降水量對(duì)產(chǎn)量的影響為正效應(yīng)，風(fēng)速總量對(duì)產(chǎn)量的影響為負(fù)效應(yīng)． 由式(5)計(jì)算出這個(gè)時(shí)期誤差項(xiàng)的剩余通徑系數(shù)為0．450，說(shuō)明這個(gè)時(shí)期中考慮的氣象因素為主要因素．從表3 中可以看出這個(gè)時(shí)期對(duì)產(chǎn)量起決定性作用的是積溫和日照時(shí)數(shù)，決定系數(shù)分別為0．465 和0．199，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它氣象因素．由表2計(jì)算出這時(shí)期各變量的決策系數(shù)分別為:R(1)=－0．003，R(2)=0．187，R(3)=0．274，R(4)= －0．028．按決策系數(shù)進(jìn)行排序:R(3)＞R(2)＞R(1)＞R(4)，可知這個(gè)時(shí)期積溫和日照時(shí)數(shù)為主要決策變量，降水量和風(fēng)速總量為限制變量． 這個(gè)時(shí)期要注意降水量和風(fēng)速的大小，以避免它們?cè)斐啥←湹臏p產(chǎn)．

2．2．5 開(kāi)花—成熟期

這個(gè)時(shí)期1992 年日照時(shí)數(shù)最大，為289．2 h，1999 年的日照時(shí)數(shù)最少，為166． 6 h，變異系數(shù)為14．65%;1987 年的降水量最大，為110．4 mm，2001年的降水量最小，為0．0 mm，變異系數(shù)為54．10%，降水量的變異程度為同時(shí)期各因素中最大;2001 年積溫最大，為783．6 ℃，1998 年積溫最小，為651．0 ℃，變異系數(shù)為4． 45%;2001 年的風(fēng)速總量最大，為108．7 m/s，1996 年的風(fēng)速總量最小，為70．6 m/s，變異系數(shù)為10．14%，這個(gè)時(shí)期的風(fēng)速總量變異程度為各生育期中最大，需要注意風(fēng)速的變化．

通過(guò)表2 可以看出開(kāi)花—成熟期，降水量與產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為－0．349，為負(fù)效應(yīng);日照時(shí)數(shù)與產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為－0．666，為負(fù)效應(yīng);大于10 ℃積溫與產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為0．454，為正效應(yīng)，積溫通過(guò)其它氣象因素對(duì)產(chǎn)量的總體效益值為負(fù)效應(yīng)，積溫是這個(gè)時(shí)期最重要的氣象因素;風(fēng)速總量與產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為－0．155，為負(fù)效應(yīng)． 這個(gè)時(shí)期，少雨，積溫高，對(duì)冬小麥的干物質(zhì)積累起到積極的作用，有利于產(chǎn)量的提高．由式(5)計(jì)算出這個(gè)時(shí)期誤差項(xiàng)的剩余通徑系數(shù)為0．442． 日照時(shí)數(shù)和積溫在這個(gè)時(shí)期對(duì)產(chǎn)量起決定性作用． 由表2 計(jì)算出這時(shí)期各變量的決策系數(shù)分別為:R(1)=0．060，R(2)=0．234，R(3)=0．140，R(4)= －0．05． 按決策系數(shù)進(jìn)行排序:R(2)＞R(3)＞R(1)＞R(4)，可知日照時(shí)數(shù)為主要決策變量． 日照時(shí)數(shù)的直接作用為負(fù)效應(yīng)，風(fēng)速總量為這個(gè)時(shí)期的限制變量，這個(gè)時(shí)期應(yīng)該注意風(fēng)速的大小，以避免它們?cè)斐尚←湹臏p產(chǎn)．在這個(gè)時(shí)期出現(xiàn)大風(fēng)天氣，會(huì)造成花粉流失，小麥?zhǔn)诜鄢潭葴p弱，影響小麥產(chǎn)量．如果冬小麥在收獲前或收獲中遇到大范圍降雨天氣，冬小麥則容易生芽．

3 結(jié) 語(yǔ)

1)冬小麥全生育期． 積溫對(duì)產(chǎn)量的影響顯著．降水量、日照時(shí)數(shù)、積溫總體效應(yīng)值為正，風(fēng)速總量對(duì)產(chǎn)量的影響不明顯． 開(kāi)封地區(qū)小麥生育期氣象因素變化最大的是降水量，然后依次是日照時(shí)數(shù)、積溫和風(fēng)速總量．底墑期降水量變化幅度最大，變異系數(shù)高達(dá)84．29%，然后依次是越冬—起身期、拔節(jié)—抽穗期，降水變異系數(shù)均在60%以上．就降水來(lái)說(shuō)，起身前比起身后變化大，容易造成冬小麥生長(zhǎng)前期受干旱影響，生長(zhǎng)后期受濕澇影響，對(duì)小麥產(chǎn)量有一定威脅;對(duì)于積溫來(lái)說(shuō)，前期積溫偏高容易造成小麥旺苗易受凍害影響，后期積溫較低，限制了產(chǎn)量的增加，中期光照不足不利于冬小麥生長(zhǎng)，后期光照不足則不利于冬小麥灌漿充實(shí)． 應(yīng)結(jié)合開(kāi)封地區(qū)冬小麥種植特點(diǎn)，種植抗旱、抗寒等優(yōu)質(zhì)冬小麥品種，采用合理方法，使用科學(xué)的耕作方法，結(jié)合政府指導(dǎo)，提高冬小麥的產(chǎn)量．

2)播種—分蘗期．降水量和日照時(shí)數(shù)對(duì)產(chǎn)量的影響主要是負(fù)效應(yīng)．積溫對(duì)產(chǎn)量的影響為正效應(yīng)．播種—分蘗期是冬小麥營(yíng)養(yǎng)器官成長(zhǎng)期，是保苗、促進(jìn)根多、根深形成的關(guān)鍵時(shí)期．在這個(gè)時(shí)期起決定性因素的是降水量．這說(shuō)明在播種—分蘗期要注意土壤中的水分含量，注意土壤保墑．

3)越冬—起身期． 積溫對(duì)產(chǎn)量的影響最大，通徑系數(shù)為0．431，為正效應(yīng)，降水量對(duì)產(chǎn)量的通徑系數(shù)為0．323，為正效應(yīng)． 越冬時(shí)期，降雪可以有效補(bǔ)充土壤水分，也可以對(duì)農(nóng)田起到增加墑情、保溫的作用．

4)拔節(jié)—抽穗期．積溫和降水量對(duì)產(chǎn)量的影響為正效應(yīng)，日照時(shí)數(shù)和風(fēng)速對(duì)產(chǎn)量的影響為負(fù)效應(yīng)．這個(gè)時(shí)期對(duì)產(chǎn)量影響最大的是積溫，然后依次是日照時(shí)數(shù)、降水量、風(fēng)速總量． 降水量對(duì)產(chǎn)量的影響為正效應(yīng)，日照時(shí)數(shù)和風(fēng)速對(duì)產(chǎn)量的影響為負(fù)效應(yīng)．這個(gè)時(shí)期的小麥如果遇風(fēng)速過(guò)大，會(huì)造成小麥的倒伏，影響產(chǎn)量．小麥生育期遭受災(zāi)害性天氣也對(duì)冬小麥產(chǎn)量有很大的影響［14－15］．冬小麥如遇“倒春寒”，可能會(huì)造成凍害死苗，應(yīng)加強(qiáng)提防．小麥正常抽穗每天需要有較長(zhǎng)的日照時(shí)數(shù)，其次要有比較高的溫度．5月份，冬小麥生長(zhǎng)進(jìn)入需水最關(guān)鍵時(shí)期，如果這段時(shí)期缺少降水，土壤中缺少水分，則影響穗器官的發(fā)育，使穗粒數(shù)銳減，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致粒重下降，對(duì)產(chǎn)量影響最大．撥節(jié)期水分的及時(shí)供應(yīng)，對(duì)增加穗粒數(shù)極為重要［16］．

5)開(kāi)花—成熟期． 降水少、積溫高對(duì)冬小麥的干物質(zhì)積累起到積極的作用，有利于產(chǎn)量的提高．日照時(shí)數(shù)和積溫在這個(gè)時(shí)期對(duì)產(chǎn)量起決定性作用．

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