吉首市一季中稻產(chǎn)量與氣候要素的關(guān)系分析

張金凱

摘要 利用吉首市1982—2013年4月15日—9月20日的日平均氣溫、降水量、相對(duì)濕度、日照時(shí)數(shù)等氣象觀測(cè)資料，采用線性回歸和顯著性檢驗(yàn)等統(tǒng)計(jì)方法，分析了氣溫、降水量、相對(duì)濕度、日照時(shí)數(shù)與中稻產(chǎn)量的關(guān)系，并建立中稻產(chǎn)量的預(yù)報(bào)模型。結(jié)果表明，32年來(lái)吉首市中稻產(chǎn)量呈波動(dòng)上升的趨勢(shì)，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期和生殖生長(zhǎng)期的氣溫、生殖生長(zhǎng)期的降水量、營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期的相對(duì)濕度以及成熟收獲期的日照時(shí)數(shù)等5個(gè)要素與中稻氣候產(chǎn)量顯著相關(guān)，根據(jù)這5個(gè)要素建立了與中稻產(chǎn)量的多元線性回歸模型，并且通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)，可以利用中稻產(chǎn)量預(yù)報(bào)模型指導(dǎo)中稻生產(chǎn)，更好地為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。

關(guān)鍵詞 一季中稻；產(chǎn)量；氣候要素；相關(guān)關(guān)系

中圖分類號(hào) S162 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2018）02-0135-02

Abstract Using the daily average temperature， precipitation， relative humidity and sunshine duration in Jishou City from April 15 to September 20 during 1982-2013，the relationship between temperature， precipitation， relative humidity， sunshine hours and the yield of midseason rice was analyzed by using statistical methods such as linear regression and significance test， and the forecasting model of midseason rice yield was established.The results showed that the yield of midseason rice in Jishou City had a trend of rising volatility during the past 32 years，the five factors of temperature in vegetative and reproductive growth periods， precipitation in reproductive growth period， relative humidity in vegetative growth period and sunshine duration in mature harvest period were significantly correlated with the climatic yield of midseason rice.According to the five factors， a multiple linear regression model was established with the yield of midseason rice， and through the test of significance，the midseason rice yield prediction model can be used to guide the midseason rice production and better serve the local agricultural production.

Key words Singleseason Indica rice； Yield； Climatic elements； Correlation

農(nóng)業(yè)作為氣候變化最明顯的受體，而最直觀的影響反映在農(nóng)作物產(chǎn)量的變化上。農(nóng)作物產(chǎn)量主要制約因素有氣候變化、作物品種更新以及農(nóng)業(yè)技術(shù)的變革，作物生長(zhǎng)所需的物質(zhì)、能量條件直接受到氣候條件的制約，同時(shí)它又限制了農(nóng)業(yè)技術(shù)的有效實(shí)施[1]。目前，主要從觀測(cè)試驗(yàn)和模型模擬研究這2個(gè)方面來(lái)研究全球農(nóng)業(yè)資源變化對(duì)農(nóng)業(yè)的影響評(píng)價(jià)。在觀測(cè)試驗(yàn)方面，研究的主要內(nèi)容是農(nóng)作物的生態(tài)、形態(tài)組成和化學(xué)結(jié)構(gòu)與大氣成分變化的關(guān)系；而模型模擬研究，則是利用統(tǒng)計(jì)回歸模擬以及機(jī)理性模型模擬的方法評(píng)估氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響[2]。我國(guó)在研究氣候變化與對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響方面主要利用統(tǒng)計(jì)評(píng)估的方法，利用GCM模型模擬一定的氣候背景，在這個(gè)背景下利用統(tǒng)計(jì)回歸的方法建立氣候和產(chǎn)量模型，以此來(lái)評(píng)估氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響[3]。國(guó)外學(xué)者在農(nóng)業(yè)資源變化對(duì)農(nóng)作物的影響方面也進(jìn)行了大量的研究，如Parry等[4]進(jìn)行水稻的田間試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)水稻結(jié)實(shí)期內(nèi)日平均氣溫每升高1～2 ℃，產(chǎn)量也將下降10%～20%；Lobell等[5-6]研究全球范圍內(nèi)最高氣溫和氣溫日較差與水稻產(chǎn)量的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)日最高氣溫偏高和氣溫日較差較大時(shí)均會(huì)對(duì)水稻生產(chǎn)產(chǎn)生不利的影響，導(dǎo)致水稻減產(chǎn)。

一季中稻作為吉首市最主要的糧食作物，它從播種到成熟期會(huì)受到氣溫、降水、日照等氣象要素的影響。因此研究各氣象因子在中稻生長(zhǎng)的不同時(shí)期的變化和它們對(duì)一季中稻在生產(chǎn)中的影響顯得尤為重要。筆者利用吉首市1982—2013年4月15日—9月20日的日平均氣溫、降水量、相對(duì)濕度、日照時(shí)數(shù)等氣象觀測(cè)資料，以及同期一季中稻產(chǎn)量和面積資料，先將中稻各個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育期的氣象要素與中稻氣候產(chǎn)量之間的關(guān)系進(jìn)行逐步分析，再綜合分析氣象要素對(duì)氣候產(chǎn)量的整體影響，最終根據(jù)分析結(jié)果總結(jié)氣候變化對(duì)吉首地區(qū)一季中稻生產(chǎn)的影響，并建立中稻產(chǎn)量的預(yù)報(bào)模型，為指導(dǎo)中稻生產(chǎn)以及預(yù)測(cè)中稻產(chǎn)量提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來(lái)源

氣象數(shù)據(jù)包括吉首市1982—2013年逐年的4 月15日—9月20日的日平均氣溫、降水量、相對(duì)濕度、日照時(shí)數(shù)，這些氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于吉首市國(guó)家基準(zhǔn)氣候站的歷史觀測(cè)資料。吉首市1982—2013年的一季中稻產(chǎn)量和面積資料來(lái)源于吉首市農(nóng)業(yè)局和《吉首統(tǒng)計(jì)年鑒》。

1.2 水稻產(chǎn)量資料處理

1.3 研究方法

一季中稻的全生育期分為4個(gè)階段，分別是播種育秧期（4月15日—5月24日，以下簡(jiǎn)稱S1期）、營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期（5月25日—7月14日，以下簡(jiǎn)稱S2期）、生殖生長(zhǎng)期（7月15日—8月19日，以下簡(jiǎn)稱S3期）、成熟收獲期（8月20日—9月20日，以下簡(jiǎn)稱S4期）。

利用SPSS軟件分析中稻產(chǎn)量與中稻S1～S4時(shí)期的氣溫、降水量、相對(duì)濕度、日照時(shí)數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系，建立產(chǎn)量與氣象要素之間的回歸模型，并檢驗(yàn)分析模型的顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 吉首市一季中稻生產(chǎn)變化分析 從圖1可看出，

1982—2013年吉首市一季中稻單產(chǎn)呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，上升幅度為59.04 kg/（hm2·a），通過(guò)了0.01的顯著性檢驗(yàn)；吉首市一季中稻產(chǎn)量在20世紀(jì)80年代較低，基本在4 000～5 000 kg/hm2，而后緩慢上升至6 000 kg/hm2左右，2003年以前呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，2003年之后單產(chǎn)又有所下降。

2.2 吉首市一季中稻產(chǎn)量與氣候要素的關(guān)系分析

研究一季中稻生育期內(nèi)（4月15日—9月20日）的氣溫、降水、相對(duì)濕度、日照時(shí)數(shù)和水稻氣候產(chǎn)量共計(jì)16組數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性。

由表1可知，在中稻全生育期內(nèi)S3～S4時(shí)期的平均氣溫、S4時(shí)期日照時(shí)數(shù)、S4時(shí)期降水量和S3時(shí)期相對(duì)濕度這5個(gè)氣象要素與氣候產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)。S3時(shí)期平均氣溫和S4時(shí)期降水量與氣候產(chǎn)量均呈負(fù)相關(guān)， S4時(shí)期平均氣溫、S4時(shí)期日照時(shí)數(shù)和S3時(shí)期相對(duì)濕度與氣候產(chǎn)量均呈正相關(guān)。對(duì)中稻氣候產(chǎn)量影響最明顯的S3時(shí)期和S4時(shí)期的氣象要素。

S3時(shí)期平均氣溫與中稻氣候產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)為-0.411，呈顯著的負(fù)相關(guān)性，用SPSS軟件計(jì)算它們回歸方程為Yw1=-281.3TS3+7 831.5，F(xiàn)=6.08，通過(guò)了0.05的顯著性檢驗(yàn)。由方程可知，S3時(shí)期平均氣溫與氣候產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，隨著氣溫的增加會(huì)使得氣候產(chǎn)量減少，S3時(shí)期氣溫的歷年平均值為27.8 ℃，當(dāng)氣溫在這個(gè)時(shí)期內(nèi)高于27.8 ℃時(shí)會(huì)使氣候產(chǎn)量為負(fù)值，導(dǎo)致產(chǎn)量下降；相反，當(dāng)溫度低于該值時(shí)將有利于中稻增產(chǎn)增收。

S4時(shí)期平均氣溫與中稻氣候產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)為0.407，呈顯著的正相關(guān)性，用SPSS軟件計(jì)算它們回歸方程為Yw2=258.6TS4-6 463，F(xiàn)=5.95，通過(guò)了0.05的顯著性檢驗(yàn)。由方程可知，S4時(shí)期氣溫與氣候產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系，隨著氣溫的增加氣候產(chǎn)量也會(huì)隨之增長(zhǎng)，氣溫在S4時(shí)期的歷年平均值為25.0 ℃，當(dāng)氣溫在這個(gè)時(shí)期內(nèi)高于25.0 ℃時(shí)會(huì)使氣候產(chǎn)量為正值，促使產(chǎn)量增加；相反，當(dāng)溫度低于該值時(shí)將不利于中稻生產(chǎn)，導(dǎo)致減產(chǎn)。

S4時(shí)期降水量與中稻氣候產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)為-0.558，呈顯著的負(fù)相關(guān)性，用SPSS軟件計(jì)算它們回歸方程為Yw3=-4.3RS4+431.7，F(xiàn)=13.55，通過(guò)了0.01的顯著性檢驗(yàn)。由方程可知，S4時(shí)期降水量與氣候產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，隨著降水量的增加會(huì)使得氣候產(chǎn)量減少，降水量在S4時(shí)期的歷年平均值為101.2 mm，當(dāng)降水量在這個(gè)時(shí)期內(nèi)大于101.2 mm時(shí)會(huì)使氣候產(chǎn)量為負(fù)值，導(dǎo)致產(chǎn)量下降；相反，當(dāng)降水量低于該值時(shí)將有利于中稻增產(chǎn)增收。

S3時(shí)期相對(duì)濕度與中稻氣候產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)為0.357，呈顯著的正相關(guān)性，用SPSS軟件計(jì)算它們回歸方程為Yw4=46.8US3-3 677，F(xiàn)=4.37，通過(guò)了0.05的顯著性檢驗(yàn)。由方程可知，S3時(shí)期相對(duì)濕度與氣候產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系，隨著相對(duì)濕度的增加會(huì)使得氣候產(chǎn)量減少，平均相對(duì)濕度在S3時(shí)期的平均值為79%，當(dāng)相對(duì)濕度大于79%時(shí)氣候產(chǎn)量為正值，促使產(chǎn)量增加；相反，當(dāng)相對(duì)濕度低于該值時(shí)將不利于中稻生產(chǎn)，導(dǎo)致減產(chǎn)。

S4時(shí)期日照時(shí)數(shù)與中稻氣候產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)為0.533，呈顯著的正相關(guān)性，用SPSS軟件計(jì)算它們回歸方程為Yw5=6.7HS4-1 133.5，F(xiàn)=11.91，通過(guò)了0.01的顯著性檢驗(yàn)。由方程可知，S4時(shí)期日照時(shí)數(shù)與氣候產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系，隨著日照的變長(zhǎng)氣候產(chǎn)量也會(huì)隨之增長(zhǎng)，日照時(shí)數(shù)在S4時(shí)期的平均值為169.2 h，當(dāng)日照時(shí)數(shù)大于169.2 h時(shí)氣候產(chǎn)量為正值，促使產(chǎn)量增加；相反，當(dāng)日照時(shí)數(shù)低于該值時(shí)將不利于中稻生產(chǎn)，導(dǎo)致減產(chǎn)。

3 結(jié)論

（1）1982—2013年吉首地區(qū)的中稻產(chǎn)量隨著時(shí)間是逐年上升的趨勢(shì)，但受到氣候條件和農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展等因素的影響產(chǎn)量略有波動(dòng)。

（2）與中稻氣候產(chǎn)量顯著相關(guān)的氣候因子有S3～S4時(shí)期的平均氣溫、S4時(shí)期的日照時(shí)數(shù)、S4時(shí)期的降水量、S3時(shí)期的相對(duì)濕度。其中S3時(shí)期的平均氣溫、S4時(shí)期的降水量與中稻氣候產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)性；S4時(shí)期的平均氣溫和日照時(shí)數(shù)以及S3時(shí)期的相對(duì)濕度與中稻氣候產(chǎn)量呈正相關(guān)性。

（3）利用各相關(guān)性顯著的氣象因子建立的中稻產(chǎn)量預(yù)報(bào)的多元線性回歸方程與中稻實(shí)際產(chǎn)量對(duì)比檢驗(yàn)，通過(guò)了α=0.01的顯著性檢驗(yàn)，可以應(yīng)用于實(shí)際的業(yè)務(wù)中。

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