氣象因子與不同高粱品種產(chǎn)量的相關(guān)分析

柯福來，鄒劍秋，朱凱

（遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所，遼寧沈陽110161）

高粱是東北、西北、華北旱區(qū)的主要作物之一，其生產(chǎn)受水分、溫度、光照等氣象因子的影響［1，2］。而氣象因子與產(chǎn)量間關(guān)系研究大多集中在玉米、小麥、水稻等大宗作物上，且針對(duì)不同作物或同一作物的不同品種，氣象因子的作用時(shí)常表現(xiàn)不同的趨勢(shì)。檀艷靜［3］利用河南省18 個(gè)點(diǎn)35 年的觀測(cè)數(shù)據(jù)，分析了冬小麥產(chǎn)量與氣象因子間關(guān)系，認(rèn)為對(duì)冬小麥氣象產(chǎn)量與最高溫度負(fù)相關(guān)，與最低溫度正相關(guān)。白向歷［4］在玉米上的研究表明吐絲期和灌漿期日均溫度與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。馬雅麗［5］通過對(duì)山西省自 1971 年至 2000 年玉米產(chǎn)量與氣象因子數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn)氣溫和降水是影響玉米產(chǎn)量的主要因素。產(chǎn)量與氣象因子間關(guān)系還與地點(diǎn)有關(guān)，高輝明等［6］分析了2001-2009年冬小麥區(qū)試數(shù)據(jù)，結(jié)果表明冬小麥產(chǎn)量與年平均溫度和生育期≥0℃積溫相關(guān)顯著，不同地點(diǎn)表現(xiàn)不同，河北試點(diǎn)表現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，山西試點(diǎn)則表現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。大多數(shù)研究均是以氣象產(chǎn)量為研究對(duì)象，分析氣象因子對(duì)氣象產(chǎn)量的影響［7～9］，因此所得到的結(jié)果應(yīng)用到具體品種上時(shí)，往往失之準(zhǔn)確，特別是針對(duì)氣象因子對(duì)高粱產(chǎn)量影響的研究嚴(yán)重滯后，限制了高粱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本試驗(yàn)以2個(gè)主栽品種遼雜37、遼粘3 號(hào)為研究對(duì)象，分別在東北、西北、華北8 個(gè)不同生態(tài)區(qū)進(jìn)行種植，采集產(chǎn)量、氣象數(shù)據(jù)，分析氣象因子與產(chǎn)量間關(guān)系，以期對(duì)三區(qū)的高粱生產(chǎn)有所助益。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)以2 個(gè)高粱品種遼雜37、遼粘3 號(hào)為試驗(yàn)材料，種子由遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所提供。遼雜37 在沈陽生育期110 d，株高150 cm，單穗重75 g；遼粘3 號(hào)在沈陽生育期120 d，株高180 cm，單穗重95 g。

1.2 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)在8 個(gè)不同地點(diǎn)進(jìn)行，分別為赤峰、白城、通遼、平?jīng)?、朝陽、錦州、汾陽、濟(jì)南進(jìn)行。3 次重復(fù)，每個(gè)小區(qū)10 行，行長(zhǎng)5 m，遼雜37 種植密度為 135 000 株·hm-2，遼粘 3 號(hào)種植密度為 105 000株·hm-2，每公頃施長(zhǎng)效復(fù)合肥600 kg，播種時(shí)一次施入，其它按照當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)田種植模式進(jìn)行田間管理。記錄各品種的生育期，成熟后收獲中間連續(xù)生長(zhǎng)的10 株，測(cè)定單株產(chǎn)量。降水量、溫度、濕度、日照時(shí)數(shù)等氣象因子數(shù)據(jù)由鐵嶺旭日農(nóng)業(yè)技術(shù)開發(fā)有限公司提供。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

本試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用SPSS19.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析［10～12］。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同試驗(yàn)站的生育期與單株產(chǎn)量

在不同試驗(yàn)站2 品種的生育期差異顯著，均表現(xiàn)在錦州試驗(yàn)站生育期最短，在平?jīng)鲈囼?yàn)站生育期最長(zhǎng)的趨勢(shì)，其中遼雜37 最短生育期98 d，最長(zhǎng)生育期149 d；遼粘3 號(hào)最短生育期103 d，最長(zhǎng)生育期154 d。從單株產(chǎn)量上看，錦州試驗(yàn)站單株產(chǎn)量最低，遼雜37 的單株產(chǎn)量最低，僅為36.5 g，遼粘3 號(hào)為60.2 g；平?jīng)鲈囼?yàn)站的單株產(chǎn)量最高，為91.0 g（表1），不同試驗(yàn)站間差異也達(dá)顯著水平（表2）。

表1 各試驗(yàn)站遼雜37、遼粘3 號(hào)的生育日期與單株產(chǎn)量Table 1 The days of growth stage and yield of per plant for LiaoZa37 at different locations

2.2 不同試驗(yàn)站兩品種全生育期間的氣象因子

遼雜37 全生育期不同試驗(yàn)站各氣象因子均差異顯著（表3）。平均溫度、最高溫度、最低溫度及活動(dòng)積溫均表現(xiàn)為平?jīng)鲈囼?yàn)站最低。濟(jì)南試驗(yàn)站的平均溫度、最低溫度及活動(dòng)積溫顯著高于其它試驗(yàn)站。白城、通遼、朝陽試驗(yàn)站的最高溫度均在38 ℃以上，高于其它試驗(yàn)站，尤以通遼站為最，為38.9 ℃。平均溫差則表現(xiàn)為汾陽站最高，濟(jì)南站最低，汾陽站為12.5 ℃，濟(jì)南站僅8.5 ℃。積溫也表現(xiàn)為汾陽站最高，超過3 000 ℃，為3 076 ℃。朝陽試驗(yàn)站的累積降雨量最低，全生育期僅180.7 mm；濟(jì)南試驗(yàn)站的累積降雨量最高，為625.7 mm。日照時(shí)數(shù)則以赤峰站最高，濟(jì)南站最低的變化趨勢(shì)（表4）。遼粘3 號(hào)全生育期氣象因子不同試驗(yàn)站間差異也達(dá)顯著水平。除最低溫度外，均表現(xiàn)和遼雜37 相似的變化趨勢(shì)。最低溫度表現(xiàn)為汾陽試驗(yàn)站最低，為2 ℃（表3，表4）。

表2 不同試驗(yàn)站間單株產(chǎn)量與生育期的方差分析Table2 Variance analysis of yield per plant and growth period for LiaoNian3 at different locations

表3 遼雜37 全生育期各試驗(yàn)站氣象因子的方差分析Table 3 Variance analysis of meteorological factors for LiaoZa37 at different locations

2.3 全生育期氣象因子與單株產(chǎn)量的相關(guān)性分析

2.3.1 遼雜37 全生育期氣象因子與單株產(chǎn)量的相關(guān)分析

不同地點(diǎn)間同一品種的產(chǎn)量差異，在相同栽培技術(shù)措施的情況下，與氣象因子密切相關(guān)。遼雜37 的單株產(chǎn)量和最高溫度、活動(dòng)積溫表現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)，與累計(jì)降水量表現(xiàn)顯著正相關(guān)，與其它氣象因子均沒有顯著的相關(guān)性。最高溫度和活動(dòng)積溫間表現(xiàn)極顯著的正相關(guān)；最高溫度和累計(jì)降水量則表現(xiàn)極顯著的負(fù)相關(guān)；累計(jì)降水量和活動(dòng)積溫則沒有顯著的相關(guān)性（表5）。

利用逐步回歸分析，單株產(chǎn)量為y，氣象因子為xi 建立方程，y=64.29+0.829x1+1.308x2+1.331x3-0.458x4-1.289x5-0.010x6，其 中 x1為最低溫度，x2 為相對(duì)濕度，x3 為日照時(shí)數(shù)，X4 為平均溫差，x5 為積溫，x6 為累計(jì)降雨量。模型擬合度分析表明，方程擬合度較高，擬合良好（表6、表7）。從方程系數(shù)看，最低溫度、相對(duì)濕度、日照時(shí)數(shù)對(duì)單株產(chǎn)量表現(xiàn)正效應(yīng)，平均溫差、積溫、累計(jì)降雨量對(duì)單株產(chǎn)量表現(xiàn)負(fù)效應(yīng)。從效應(yīng)的大小上看，日照時(shí)數(shù)的效應(yīng)最大，其次為相對(duì)濕度、積溫、最低溫度、平均溫差，累計(jì)降雨量的效應(yīng)最小。

2.3.2 遼粘3 號(hào)全生育期氣象因子與單株產(chǎn)量的相關(guān)分析

不同地點(diǎn)間同一品種的產(chǎn)量差異，在相同栽培技術(shù)措施的情況下，與氣象因子密切相關(guān)。遼粘3 號(hào)的單株產(chǎn)量和平均溫度、最高溫度、活動(dòng)積溫表現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)，與相對(duì)濕度表現(xiàn)顯著正相關(guān)，與其它氣象因子均沒有顯著的相關(guān)性。平均溫度、最高溫度和活動(dòng)積溫三者間表現(xiàn)極顯著的正相關(guān)；平均溫度、最高溫度和相對(duì)濕度則表現(xiàn)極顯著的負(fù)相關(guān)；相對(duì)濕度和活動(dòng)積溫則沒有顯著的相關(guān)性（表8）。

表4 各試驗(yàn)站全生育期氣象數(shù)據(jù)Table4 Meteorological data of the whole growth period of Liaoza 37 at different locations

表5 遼雜37 全生育期氣象因子與單株產(chǎn)量的相關(guān)分析Table 5 Correlation analysis between meteorological factors and yield per plant for LiaoZa37during growth period

如果以單株產(chǎn)量為y，最低溫度為x1，日照時(shí)數(shù)為x2，相對(duì)濕度為x3，累積降雨量為x4，最高溫度為x5，積溫為x6，利用回歸分析建立回歸模型為y=-343.749+2.03x1+1.488x2+1.155x3-1.08x4-0.826x5+0.019x6，模型的擬合度分析表明擬合度良好（表9、表10）。擬合模型表明，單株產(chǎn)量與日照時(shí)數(shù)、積溫、最低溫度、相對(duì)濕度、累積降雨量、最高溫度密切相關(guān)。從回歸系數(shù)看，最低溫度、日照時(shí)數(shù)、相對(duì)濕度、積溫對(duì)單株產(chǎn)量表現(xiàn)正效應(yīng)，累積降雨量、最高溫度對(duì)單株產(chǎn)量表現(xiàn)負(fù)效應(yīng)；從效應(yīng)的大小看，對(duì)單株產(chǎn)量影響最大的是最低溫度，其次是日照時(shí)數(shù)、相對(duì)濕度、累積降雨量、最高溫度，對(duì)單株產(chǎn)量影響最小的是積溫。

表6 遼雜37 單株產(chǎn)量與氣象因子的回歸分析模型Table 6 Regression analysis model between yield per plant and meteorological factors for LiaoZa37

表7 遼雜37 單株產(chǎn)量與氣象因子回歸模型的擬合度Table7 Fitting degree of regression model between yield per plant and meteorological factors for LiaoZa 37

表8 遼粘3 號(hào)全生育期氣象因子與單株產(chǎn)量的相關(guān)分析Table 8 Correlation analysis between meteorological factors and yield per plant for LiaoNian3 during growth period

2.4 不同生育階段氣象因子與單株產(chǎn)量間關(guān)系

2.4.1 遼雜37 單株產(chǎn)量與不同生育階段氣象因子間關(guān)系

相關(guān)分析表明，不同生育階段氣象因子與遼雜37 單株產(chǎn)量關(guān)系密切，播種到出苗階段相對(duì)濕度、累積降雨量和遼雜37 單株產(chǎn)量正相關(guān)；出苗到拔節(jié)階段積溫、累計(jì)降雨量、日照時(shí)數(shù)與遼雜單株產(chǎn)量正相關(guān)；開花到成熟階段最高溫度、平均溫差與遼雜單株產(chǎn)量負(fù)相關(guān)；開花到成熟階段相對(duì)濕度、累計(jì)降雨量與遼雜37 單株產(chǎn)量正相關(guān)；其余氣象因子與單株產(chǎn)量沒有顯著的相關(guān)性（表11）。

回歸分析表明，不同階段的氣象因子對(duì)遼雜37 單株產(chǎn)量的影響不同，對(duì)遼雜37 單株產(chǎn)量影響最大的為出苗到拔節(jié)階段的最低溫度，其次為開花到成熟階段的平均溫差、最高溫度、拔節(jié)到開花階段的日照時(shí)數(shù)、開花到成熟階段的日照時(shí)數(shù)，影響最小的為播種到出苗階段的活動(dòng)積溫（表12）。

表9 遼粘3 號(hào)單株產(chǎn)量與氣象因子的回歸分析模型Table 9 Regression analysis model between yield per plant and meteorological factors for LiaoNian3

2.4.2 遼粘3 號(hào)單株產(chǎn)量與不同生育階段氣象因子間關(guān)系分析

相關(guān)分析表明，播種到出苗階段最高溫度、最低溫度、平均溫差與遼粘3 號(hào)單株產(chǎn)量沒有顯著的相關(guān)性，該階段的平均溫度與遼粘3 號(hào)單株產(chǎn)量顯著負(fù)相關(guān)，其余氣象因子均與遼粘3 號(hào)單株產(chǎn)量顯著正相關(guān)；出苗到拔節(jié)階段相對(duì)濕度、累計(jì)降雨量與遼粘3 號(hào)單株產(chǎn)量顯著正相關(guān)，其余氣象因子與遼粘3 號(hào)單株產(chǎn)量沒有顯著的相關(guān)性；拔節(jié)到開花階段平均溫度、最高溫度、最低溫度與遼粘3 號(hào)單株產(chǎn)量沒有顯著的相關(guān)性，其余氣象因子與遼粘3號(hào)單株產(chǎn)量顯著正相關(guān)；開花到成熟階段最低溫度與遼粘3 號(hào)單株產(chǎn)量沒有顯著的相關(guān)性，相對(duì)濕度與遼粘3 號(hào)單株產(chǎn)量顯著正相關(guān)，其余氣象因子與遼粘3 號(hào)單株產(chǎn)量均表現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)（表13）。

回歸分析表明不同生育階段，僅播種到出苗階段的平均溫差、相對(duì)濕度，出苗到拔節(jié)階段的積溫，拔節(jié)到開花階段的積溫，開花到成熟階段的平均溫度、日照時(shí)數(shù)，對(duì)遼粘3 號(hào)單株產(chǎn)量具有顯著的效應(yīng)，其中開花到成熟階段的平均溫度對(duì)遼粘3號(hào)單株產(chǎn)量的效應(yīng)最大，其次為拔節(jié)到開花階段的積溫、開花到成熟階段的日照時(shí)數(shù)、播種到出苗階段的平均溫差與相對(duì)濕度，出苗到拔節(jié)階段的積溫效應(yīng)最?。ū?4）。

3 討論與結(jié)論

試驗(yàn)站間遼雜37 與遼粘3 號(hào)單株產(chǎn)量差異顯著，試驗(yàn)站間氣象因子差異顯著。從整個(gè)生育期來看，對(duì)遼雜37 產(chǎn)量影響最大的氣象因子為日照時(shí)數(shù)，其次為相對(duì)濕度、積溫、最低溫度、平均溫差，累計(jì)降雨量的效應(yīng)最小。對(duì)遼粘3 號(hào)影響最大的氣象因子為最低溫度，其次是日照時(shí)數(shù)、相對(duì)濕度、累積降雨量、最高溫度，對(duì)單株產(chǎn)量影響最小的是積溫。兩者單株產(chǎn)量和氣象因子間關(guān)系均可用回歸方程模型來擬合，遼雜37 的擬合方程模型為 ：y=64.29+0.829x1+1.308x2+1.331x3-0.458x4-1.289x5-0.010x6，其 中 x1 為 最 低 溫度，x2 為相對(duì)濕度，x3 為日照時(shí)數(shù)，x4 為平均溫差，x5 為積溫，x6 為累計(jì)降雨量。遼粘3 號(hào)的擬合方程模型為：y=-343.749+2.03x1+1.488x2+1.155x3-1.08x4-0.826x5+0.019x6，單株產(chǎn)量為y，最低溫度為x1，日照時(shí)數(shù)為x2，相對(duì)濕度為x3，累積降雨量為x4，最高溫度為x5，積溫為x6。通過以上分析表明，日照時(shí)數(shù)、最低溫度、相對(duì)濕度在兩個(gè)高粱品種單穗產(chǎn)量形成過程中影響較大，試驗(yàn)品種在日照時(shí)間長(zhǎng)、最低溫度高、濕度大地區(qū)種植有利于提高單穗產(chǎn)量。

從不同生育階段來看，對(duì)遼雜37 單株產(chǎn)量影響最大為出苗到拔節(jié)階段的最低溫度，其次為開花到成熟階段的平均溫差、最高溫度、拔節(jié)到開花階段的日照時(shí)數(shù)、開花到成熟階段的日照時(shí)數(shù)，影響最小的為播種到出苗階段的活動(dòng)積溫。遼粘3號(hào)表現(xiàn)為開花到成熟階段的平均溫度對(duì)單株產(chǎn)量的效應(yīng)最大，其次為拔節(jié)到開花階段的積溫、開花到成熟階段的日照時(shí)數(shù)、播種到出苗階段的平均溫差與相對(duì)濕度，出苗到拔節(jié)階段的積溫的效應(yīng)最小。因此在生產(chǎn)實(shí)踐中，遼雜37 應(yīng)適當(dāng)晚播，使出苗到拔節(jié)階段的最低溫度處于較高水平，有利于形成大穗；而遼粘3 號(hào)應(yīng)適當(dāng)早播，便于開花到成熟階段的平均溫度處于較高水平，促進(jìn)增產(chǎn)。

表14 遼粘3 號(hào)單株產(chǎn)量與不同生育階段氣象因子的回歸分析Table 14 Regression analysis model between yield per plant and meteorological factors of the different growth stages for Liao-Nian3