氣象要素對雜交中秈稻年度間產(chǎn)量波動的影響

黃大明+郭莉+丁宏大

摘要：為探索各種氣象要素對雜交中秈稻年度間產(chǎn)量波動的影響，以1990-2015年湖北省中秈稻區(qū)域試驗產(chǎn)量資料及武漢、荊州、襄陽氣象站的氣象資料為依據(jù)，分析各種氣象要素對雜交中秈稻年度間產(chǎn)量波動的相關性。結(jié)果表明，各種氣象要素對水稻產(chǎn)量波動都有不同程度的影響，對產(chǎn)量波動影響大小依次為1990-2015年7-8月累計日照時數(shù)、累計蒸發(fā)量、日平均地溫，其他氣象要素影響相對較?。?990-2015年7-8月累計日照時數(shù)與水稻產(chǎn)量間的直接相關系數(shù)為0.597 7，達極顯著水平；偏相關系數(shù)為0.687 0，達極顯著水平；1990-2015年7-8月累計日照時數(shù)X7對產(chǎn)量Y有最大的直接正效應（X7→X7→Y=1.087 9），可導致雜交中秈稻年度間產(chǎn)量波動幅度為27.0%。

關鍵詞：氣象要素；中秈稻；產(chǎn)量波動；影響；日照時數(shù)

中圖分類號：S511 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2018）02-0035-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.02.009

Abstract： In order to explore the influence of various meteorological factors on the extent of annual production fluctuations of indica rice，based on the yield data of hybrid midseason indica rice regional area trail in Hubei province from 1990 to 2015 and the data of weather station in Wuhan，Jingzhou and Xiangyang city，the correlation between meteorological elements and the yield fluctuation of hybrid midseason indica rice in different years was analyzed. The results indicated that all meteorological elements had different effects on the yield of hybrid midseason rice in different years. From July to August during 1990-2015，and the meteorological elements from high to low level on the influence of yield fluctuation were accumulative total sunshine time，cumulative evaporation，and mean daily ground temperature， while other meteorological elements had relatively small influence. The direct correlation coefficient between the cumulative sunshine hours and the rices yield was 0.597 7 from July to August during 1990-2015，which reached extremely significant level； And the indirect correlation coefficient was 0.687 0， which reached extremely significant level. From July to August during 1990-2015，the cumulative sunshine X7（X7→X7→Y=1.087 9） showed directly effect on the output Y had the largest，which lead to the intercropping yield fluctuation range of indica rice was 27.0%.

Key words： meteorological element； indica rice； yield fluctuation； effect； sunshine time

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與氣象條件有著密不可分的關系[1]。水稻單產(chǎn)會受到氣侯的影響而在年度間出現(xiàn)起伏和波動[2]。幼穗分化和抽穗開花期的氣候條件是導致年度間水稻單產(chǎn)起伏的關鍵[3-6]。對1990-2015年湖北省中秈稻區(qū)域試驗及同期氣象資料進行系統(tǒng)分析，以期探索影響水稻產(chǎn)量年度間波動的最主要氣象因素和最佳生育時段，為制定雜交中秈稻穩(wěn)產(chǎn)策略及減災避災措施提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 資料來源

1990-2015年氣象資料分別由荊州市氣象局、襄陽市氣象局和武漢市江夏區(qū)氣象站提供；1990-2015年湖北省中稻區(qū)試匯總資料分別由湖北省種子管理站、湖北省種子集團公司、湖北省農(nóng)業(yè)科學院、華中農(nóng)業(yè)大學提供。

1.2 研究項目

①水稻平均單產(chǎn)Y：湖北省中稻區(qū)域試驗參試品種匯總單產(chǎn)的平均產(chǎn)量；②日平均氣溫X1：7-8月（中稻幼穗分化至抽穗開花期）日平均氣溫；③日平均地溫X2：7-8月（中稻幼穗分化至抽穗開花期）日平均地溫；④空氣相對濕度X3：7-9月（中稻幼穗分化至灌漿結(jié)實期）日平均空氣相對濕度；⑤降雨量X4：8-9月（中稻抽穗至灌漿結(jié)實期）累計降雨量；⑥蒸發(fā)量X5：7-8月（中稻幼穗分化至抽穗開花期）累計蒸發(fā)量；⑦晝夜溫差X6：7-8月（中稻幼穗分化至抽穗開花期）日平均晝夜溫差；⑧日照時數(shù)X7：7-8月（中稻幼穗分化至抽穗開花期）累計日照時數(shù)。endprint

1.3 統(tǒng)計方法

應用DPS 6.55專業(yè)版數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，計算氣象要素間、氣象要素與產(chǎn)量間的直線相關系數(shù)、偏相關系數(shù)[7]和通徑系數(shù)[8]，并進行顯著性測驗，求得回歸系數(shù)方程。

2 結(jié)果與分析

經(jīng)過分析直線相關關系、偏相關關系和通徑關系，發(fā)現(xiàn)1990-2015年26年在雜交中秈稻生殖期間的氣象要素與雜交中秈稻產(chǎn)量之間的相關程度較高，具體分析如下。

2.1 氣象要素與水稻產(chǎn)量間的直線相關關系

1990-2015年氣象要素與水稻產(chǎn)量的直接相關系數(shù)見表1。從表1可以看出，各種氣象要素與水稻產(chǎn)量都存在一定的直線相關關系；但直線相關系數(shù)最大的是7-8月日平均晝夜溫差X6，其相關系數(shù)為0.611 3；其次是7-8月累計日照時數(shù)X7，其相關系數(shù)為0.597 7；二者與水稻產(chǎn)量間均達到極顯著的正相關水平，說明日平均晝夜溫差大加上累計日照時數(shù)多有利于水稻高產(chǎn)。第三是7-9月日平均空氣相對濕度X3，其相關系數(shù)為-0.542 9，與水稻產(chǎn)量間達到極顯著的負相關水平，說明空氣相對濕度大不利于高產(chǎn)。7-8月日平均氣溫X1和日平均地溫X2雖與水稻產(chǎn)量間存在正相關關系，但均未達到顯著水平，7-8月累計蒸發(fā)量X5和8-9月累計降雨量X4與水稻產(chǎn)量間存在負相關關系，但同樣未達到顯著水平。上述結(jié)果說明7-8月日平均晝夜溫差大、累計日照時數(shù)多和7-9月空氣相對濕度較低是3個有利于水稻高產(chǎn)的主要氣象要素。較高氣溫和地溫條件對水稻高產(chǎn)也是必要的。生殖期間累計降雨量過大不利于水稻高產(chǎn)。蒸發(fā)量過大對高產(chǎn)也有微弱的不利影響。

2.2 氣象要素與水稻產(chǎn)量間的偏相關關系

氣象要素與水稻產(chǎn)量間偏相關系數(shù)顯著性分析結(jié)果見表2。從表2可以看出，氣象要素與水稻產(chǎn)量間的偏相關系數(shù)最大的是7-8月累計日照時數(shù)X7，其偏相關系數(shù)為0.687 0，達到極顯著的正相關水平，說明7-8月累計日照時數(shù)對于水稻增產(chǎn)的直接貢獻率最大；其次7-8月日平均晝夜溫差X6，其偏相關系數(shù)為0.142 4，具有正相關關系，但未達到顯著相關水平，說明7-8月日平均晝夜溫差對于水稻增產(chǎn)也有一定的貢獻率；7-8月累計蒸發(fā)量X5，偏相關系數(shù)為-0.619 9，達到極顯著的負相關水平，說明7-8月累計蒸發(fā)量過大對水稻增產(chǎn)不利。7-9月日平均空氣相對濕度X3偏相關系數(shù)為-0.102 2，說明7-9月日平均空氣相對濕度高對水稻增產(chǎn)不利；8-9月累計降雨量X4偏相關系數(shù)為-0.315 8、7-8月日平均地溫X2偏相關系數(shù)為-0.185 5、7-8月日平均氣溫X1偏相關系數(shù)為-0.070 9，上述三要素與產(chǎn)量均為負相關關系，但均未達到顯著水平，對于產(chǎn)量的直接貢獻率均為負效應。

2.3 氣象要素與水稻產(chǎn)量間的通徑分析

氣象要素與水稻產(chǎn)量間通徑系數(shù)分析結(jié)果見表3。從表3可以看出，7-8月累計日照時數(shù)X7對產(chǎn)量Y有最大的直接正效應（X7→X7→Y=1.087 9），其間接效應主要是通過7-8月日平均晝夜溫差X6（X7→X6→Y=0.126 1）、7-8月累計蒸發(fā)量X5（X7→X5→Y= -0.430 9）和日平均地溫X2（X7→X2→Y=-0.261 3）共同來實現(xiàn)的，前者為正效應，后二者為負效應；其他氣象要素還通過7-8月累計日照時數(shù)X7對產(chǎn)量Y產(chǎn)生較大的間接效應。7-8月日平均晝夜溫差X6對產(chǎn)量Y有一定程度的直接正效應（X6→X6→Y=0.150 7），其間接效應也是通過7-8月累計日照時數(shù)X7（X6→X7→Y=0.910 3）來實現(xiàn)的，具有較大的間接正效應。7-8月累計蒸發(fā)量X5對產(chǎn)量Y有較大的直接負效應（X5→X5→Y=-0.664 9），其間接效應主要是通過7-8月累計日照時數(shù)X7（X5→X7→Y=0.705 1）來實現(xiàn)的，同樣具有較大的間接正效應。7-9月日平均空氣相對濕度X3對產(chǎn)量Y有微弱的直接負相應（X3→X3→Y=-0.087 9），其間接效應同樣是通過7-8月累計日照時數(shù)X7（X3→X7→Y=-0.785 2）來實現(xiàn)的，具有較大的間接負效應。7-8月日平均氣溫X1對產(chǎn)量Y同樣有微弱的直接負效應（X1→X1→Y=-0.084 5），說明日平均氣溫偏高對增產(chǎn)有不利影響，其間接效應主要是通過7-8月累計日照時數(shù)X7（X1→X7→Y=0.724 6）來實現(xiàn)的，具有較大的間接正效應。7-8月日平均地溫X2對產(chǎn)量Y有一定的直接負效應（X2→X2→Y=-0.321 9），說明日平均地溫偏高不僅不利于增產(chǎn)反而極易導致減產(chǎn)，其間接效應主要是通過7-8月累計日照時數(shù)X7（X2→X7→Y=0.883 3）來實現(xiàn)的，具有較大的間接正效應。8-9月累計降雨量X4對產(chǎn)量Y有一定的直接負效應（X4→X4→Y=-0.170 6），說明累計降雨量過大不僅不利于增產(chǎn)反而極易導致減產(chǎn)，其間接效應主要是通過7-8月累計日照時數(shù)X7（X4→X7→Y=-0.438 5）來實現(xiàn)的，具有一定的間接負效應。

結(jié)果表明，7-8月累計日照時數(shù)，無論是對水稻產(chǎn)量的直接效應，還是其他氣象要素通過其產(chǎn)生的間接效應都是最大的，說明7-8月累計日照時數(shù)是引起雜交中秈稻年度間產(chǎn)量波動最主要的氣象要素；7-8月日平均晝夜溫差對雜交中秈稻年度間產(chǎn)量波動有一定的正向作用。7-8月累計蒸發(fā)量過大對雜交中秈稻年度間產(chǎn)量波動有較大的負面作用。日平均地溫較高，降雨量過大對雜交中秈稻年度間產(chǎn)量波動有一定的負面作用。氣溫較高，空氣相對濕度較大對雜交中秈稻年度間產(chǎn)量波動只有微弱的負面作用，說明適度的高溫及較低的空氣相對濕度對增產(chǎn)是有利的。

2.4 水稻產(chǎn)量與七個主要氣象要素的多元線性回歸分析

對水稻產(chǎn)量與7個主要氣象要素進行多元線性回歸分析得到回歸方程為：Y=13 526.38-60.00X1-129.14X2-14.41X3-1.136X4-4.64X5+107.22X6+7.71X7endprint

其中，X1∈（25.7，29.0），（X1=27.20 ℃）；X2∈（27.8，32.9），（X2=30.24 ℃）；X3∈（72.7，85.7），（X3=79.25%）；X4∈（57.4，466.9），（X4=213.84 mm）；X5∈（155.2，464.7），（X5=304.87 mm）； X6∈（5.9，9.2），（X6=7.63 ℃）；X7∈（188.9，493.8），（X7=366.95 h）；Y∈（7 723.5，10 137.4），（Y=8 838.38 kg/hm2）。

在每個自變量取值區(qū)間范圍內(nèi)，導致水稻產(chǎn)量波動幅度最大的是7-8月累計日照時數(shù)X7，為27.0%；其次是7-8月累計蒸發(fā)量X5，導致水稻產(chǎn)量波動幅度為16.25%；第三是7-8月日平均地溫X2，波動幅度為7.45%；其他為8-9月累計降雨量X4，導致水稻產(chǎn)量波動幅度為5.26%；7-8月日平均晝夜溫差X6，波動幅度為4.06%；7-8月日平均氣溫X1，波動幅度為2.24%；7-9月日平均空氣相對濕度X3，導致水稻產(chǎn)量波動幅度為2.12%，最低。這說明7-8月累計日照時數(shù)和累計蒸發(fā)量是各要素中導致水稻產(chǎn)量波動最重要的氣象要素。

3 小結(jié)與討論

各種氣象要素對雜交中秈稻年度間產(chǎn)量波動都有不同程度的影響[9-11]，但導致水稻年度間產(chǎn)量波動幅度最大的是7-8月累計日照時數(shù)；其次是7-8月累計蒸發(fā)量和7-8月日平均地溫。其他氣象要素對水稻產(chǎn)量波動影響較小，波動幅度不大。但也不能輕視這些氣象要素的影響，特別是近十多年來雜交中秈稻生育中后期遭受中溫濕害、低溫冷害、低溫陰雨寡照、大氣干旱、干熱風和狂風暴雨等氣象災害的影響程度越來越重，這些偶然事件、突發(fā)事件發(fā)生頻率越來越高，造成的損失越來越大，這都有待于專業(yè)部門的及時預測預報和預警，與此同時農(nóng)業(yè)部門和水稻種植戶要充分利用氣候資源及農(nóng)業(yè)措施來降低中秈稻年度間的產(chǎn)量波動，以利于達到防災減災和穩(wěn)產(chǎn)中產(chǎn)的目的。

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