氣象因子變化對本溪市玉米產量的影響

張翹，王煥毅

(遼寧省本溪市氣象局，本溪117000)

玉米是我國第一大糧食型作物，在農業(yè)氣象業(yè)務開展過程中，做好對玉米產量的相關農業(yè)氣象服務，對保證我國糧食安全穩(wěn)產和增產有著十分現(xiàn)實的意義，對我國調整進出口貿易額度計劃有著顯著的指引作用，同時也是農業(yè)生產部門了解玉米生長動態(tài)，并采取有針對性的措施，防范自然災害的重要途徑。在我國很多地區(qū)農業(yè)氣象服務和農作物產量之間的關系研究已經有很多年的歷史，在研究過程中，氣象預報服務的方法和準確率也在顯著提升，現(xiàn)階段，監(jiān)測玉米農業(yè)氣象產量的預報模型主要包括了統(tǒng)計模型、遙感模型和動力生長模型等幾種方式。遼寧本溪地區(qū)是遼寧省玉米主要種植地區(qū)，該地區(qū)玉米產量和品質的變化將會嚴重影響到遼寧省玉米產量的變化，同時，也由于該地區(qū)進行玉米產量氣象研究比較少，所以，此次研究主要對玉米生長的各個時期，氣象因子的變化對其產量影響進行了分析，以便在今后的生產過程中有針對性地開展農業(yè)氣象服務業(yè)務。

1 資料和方法

1.1 研究資料的選取

本次研究選取本溪地區(qū)1981～2010年的玉米發(fā)育期氣象資料，這些資料來源于本溪地區(qū)6個不同的農業(yè)氣象站點，研究過程將玉米的生長期分為了播種期、苗期、拔節(jié)期、抽穗期、乳期和成熟期。此次研究選用的是30年來本溪地區(qū)逐日氣象要素資料，而在研究期限內，玉米的產量資料主要來自于氣象統(tǒng)計部門在各個縣區(qū)的縣級玉米產量。

1.2 研究方法

在研究過程中，我們按照影響農作物產量的氣象因素，一般將農作物的產量劃分為趨勢產量、氣象產量和隨機產量3種情況。其中，對于第一種隨機產量主要說的是在玉米種植過程中，由于水肥、玉米品種的選擇以及田間栽培管理的農業(yè)生產條件水平的好壞對玉米產量所造成的影響，在研究過程中，通常會將趨勢產量看作是一個正比例函數(shù)，會隨著時間變化。氣象產量的變化會因氣候的變化而對玉米產量產生嚴重的影響。而隨機產量只是對某一個產量的影響較大，只是部分的影響。因此，我們可以得出，玉米的產量趨勢產量、氣象產量和隨機產量的總和。現(xiàn)階段，在我國的農業(yè)氣象產量研究過程中，因為趨勢產量的不穩(wěn)定性，研究中將趨勢產量剔除的研究也比較多，而剔除趨勢產量方法也比較多，其中應用比較廣泛的是線滑動法、模擬法、線性回歸函數(shù)莫秘法和正交法等。通過多年的實踐探索，采用直線滑動平均法對趨勢產量進行模擬，其數(shù)值更加接近，因此，此次研究過程中主要采用的是這種研究方法。在研究過程中，為了使分析好的氣象因子在玉米生長的各個時期對產量進行影響。可以將氣象因素按照玉米生長的各個時期進行統(tǒng)計和分析，同時，還要分析氣象因子在某種臨界環(huán)境下，玉米產量和氣象因素之間的關系。

2 研究結果分析

2.1 玉米產量和氣象因子的變化趨勢

將本溪地區(qū)30年的各個地區(qū)的縣級玉米單產數(shù)據分別采用直線滑動平均法將趨勢產量去除，就會得到氣象產量數(shù)據圖，通過對圖表進行分析，可以發(fā)現(xiàn)上述幾條折線的走勢基本是相同的，特別是在20世紀的90年代末期和新世紀初期，是氣象產量最高的年份，這說明了在本溪地區(qū)氣候條件相似的情況下，本溪地區(qū)的氣象氣候產量特點變化具有高度的一致性。在20世紀90年代末期，氣象產量的波動比較大，出現(xiàn)這種情況，主要是因為隨著科學技術的不斷發(fā)展和進步，農業(yè)生產技術和生產力水平得到了顯著的提升，也就在農業(yè)生產技術和生產條件越高的前提下，氣象因子對玉米產量的影響更為顯著。

此次研究過程中，每個地區(qū)的氣象因子按照每個氣象站點觀測到的玉米生長期的數(shù)據，將玉米每個生長時期劃分為播種期、苗期、拔節(jié)期、抽穗期、乳期和成熟期。并計算獲得每個預報點玉米生長各個階段內的氣象平均因子，也就是確定影響本次研究的幾個預測點地區(qū)玉米生長發(fā)育的氣象因子的變化情況，確定出變化的區(qū)域性。此次研究過程中還可以明顯地看出，本溪地區(qū)玉米生長整個過程中降水的變化情況最為明顯。氣候環(huán)境變化方面，在玉米發(fā)育階段過程中，最高低溫和最低氣溫的范圍最為顯著，總之，玉米的生長期、乳期和成熟期降雨量明顯增多，最高氣溫和最低氣溫變化也十分顯著，而光照方面的變化不是十分明顯。

2.2 氣象因子變化對玉米產量的影響

為了分析好每個農業(yè)氣象預報點氣象因子變化對玉米產量的影響關系，我們將30年間每個監(jiān)測點的數(shù)據資料進行提取，然后將計算得出的氣象因子結果和氣象產量進行對比分析。

在研究的幾個地區(qū)中，玉米的產量從拔節(jié)期到抽穗期對平均氣溫和最高氣溫呈現(xiàn)負相關，除了3號監(jiān)測氣象站之外，其余的氣象監(jiān)測站玉米產量在抽穗到乳期的表現(xiàn)對氣候平均溫度和最高氣溫都呈現(xiàn)出負相關的趨勢。在研究過程中，1、2、4號氣象觀測站的地區(qū)的玉米產量在拔節(jié)期到抽穗期的產量和日照時間呈現(xiàn)出顯著的正相關性，而玉米產量和降水量雖然只有2號的播種期到出苗期，3號的播種期到出苗期以及抽穗期到乳熟期呈現(xiàn)顯著的負相關性，其地區(qū)和玉米生長時期的產量和降水量都呈現(xiàn)出正相關的趨勢。因此，可以看出，氣象因子對本溪地區(qū)的玉米產量造成影響的階段主要是在玉米的拔節(jié)期到抽穗期以及抽穗期到乳熟期，影響比較顯著的氣象因子主要是平均溫度、最高氣候溫度和日常時間的長短。同時，氣象產量與上述的幾個氣象因素呈現(xiàn)出負相關的關系。

通過分析每個發(fā)育階段氣象因子與氣象產量之間的內在關系，可以得到對玉米產量影響較大的氣象因子和生長階段。然后，將分析出來的結果與玉米生長發(fā)育階段內的氣象因子進行累加，并按照每年玉米發(fā)育階段天數(shù)的差異性計算出平均值。在本次研究過程中，為了切實分析好氣象因子的臨界值情況，按照相應的計算公式對玉米生長發(fā)育每個階段的氣象因子平均值進行計算，計算出氣象因子對玉米產量影響氣象因素臨界值，通過有效分析，得出相關性影響最大的氣象因素臨界值。

經過統(tǒng)計和計算發(fā)現(xiàn)，每個氣象站點都不存在低于某一個最低氣溫值與玉米產量具有相關性的情況，因此，在研究本溪地區(qū)玉米產量與氣象因子關系中不考慮最低氣溫這一種氣象因子。在玉米生長的各個階段，出苗期到拔節(jié)期以及拔節(jié)期到抽穗期的普遍存在是大于或者小于某一個氣象因子的出現(xiàn)天數(shù)和氣象產量具有相關性，而其他地區(qū)的生長階段沒有出現(xiàn)這種現(xiàn)象，因此，通過分析玉米發(fā)育階段和氣息產量的相關氣象因素和相應的關系數(shù)據，可以得出，在1、2、3、4號氣象觀測點地區(qū)，玉米出苗到拔節(jié)期的平均氣溫高于25℃以上的出現(xiàn)天數(shù)與氣象產量有著顯著的關系。在研究過程中，除了5號農業(yè)氣象觀測點之外，剩余的5個地區(qū)在玉米拔節(jié)和抽穗階段平均氣溫高于27℃以上的出現(xiàn)天數(shù)和氣象產量具有顯著的關系性，而在研究的6個地區(qū)中，拔節(jié)期到抽穗期均表現(xiàn)為最高氣溫超過30℃以上的出現(xiàn)天數(shù)和氣象產量呈現(xiàn)出明顯的負相關關系。而觀測點的6個地區(qū)中，玉米拔節(jié)期到抽穗期的降雨量小于10mm以上的天數(shù)和氣象產量呈現(xiàn)出負相關關系。在光照時間方面，玉米出苗期到拔節(jié)期以及拔節(jié)期到抽穗期，1、4、6號觀測點的光照時間分別超過8.8h和7.4h的天數(shù)與氣象產量呈現(xiàn)出顯著的負相關關系。

3 討論

通過本次研究顯示，對本溪地區(qū)玉米年產量變化影響較大的生長時期出現(xiàn)在出苗到拔節(jié)期以及拔節(jié)期到抽穗期，而在玉米營養(yǎng)物質和淀粉積累的重要階段的乳熟期和成熟期都沒有出現(xiàn)溫度、降水和日照時間對玉米產量造成的影響，因此，我們可以得知，在本溪地區(qū)，多數(shù)年份中光照、降水等條件基本可以滿足玉米灌漿期的生長需求。

由于氣象因子變化和玉米產量的相關分析結果可以看出，對于遼寧本溪地區(qū)玉米在生長的拔節(jié)期到抽雄期多數(shù)農業(yè)氣象觀測站點的氣候溫度和日照時間對玉米產量的影響呈現(xiàn)負相關性，尤其在這個時期的最高平均氣溫，其影響更為顯著。玉米在拔節(jié)期和抽雄期生長十分旺盛，對熱量需求也較高，但光照時間在拔節(jié)期和抽穗期的產量關系呈現(xiàn)出負相關性。因此，可以看出，在本溪地區(qū)，玉米在拔節(jié)期和抽雄期的光照條件十分充足，熱量供給充分，甚至對玉米產量造成了一定的影響。同時，通過對氣象因子臨界值對氣象產量的影響進行分析發(fā)現(xiàn)，6個農業(yè)氣象觀測站點全都表現(xiàn)出現(xiàn)在拔節(jié)期到抽穗期的最高氣溫超過30℃以及降水量持續(xù)小于10mm的出現(xiàn)天數(shù)對于氣象產量呈現(xiàn)明顯的負相關性，這就從一定層面上說明本溪地區(qū)降雨量少能夠對該地區(qū)玉米產量造成不小影響。在玉米拔節(jié)期到抽穗期，高溫和少雨的環(huán)境，是嚴重影響本溪地區(qū)玉米產量的一個主要氣象因素。在玉米出苗期到拔節(jié)期，適度的少雨和干旱對玉米實行蹲苗效果十分顯著，而通過計算，在這個時期，出現(xiàn)的大于臨界溫度和日常時間的天數(shù)與氣象產量呈現(xiàn)負相關性，因此，我們可以判定，在玉米出苗期到拔節(jié)期出現(xiàn)高溫和少雨的天氣對這個時期玉米的生長同樣有著顯著的影響。而日照時間與氣象產量之間呈現(xiàn)的負相關性就表示該地區(qū)的晴朗天氣比較多，出現(xiàn)降水次數(shù)較少，從這一個側面也能夠反映出，降水量的多少對玉米產量也能造成不小的影響。但是，降雨量通過日照時間參與到數(shù)據統(tǒng)計分析中還需要我們做進一步的研究和分析。

本溪地區(qū)每個玉米農業(yè)氣象預報點的玉米氣象產量變化特征具有高度相似性，在玉米發(fā)育的各個階段，氣象因子的變化和波動存在一定的區(qū)域性和階段性，其影響玉米的發(fā)育階段與氣象因子關系基本上是一致的。隨著20世紀90年代末期我國農業(yè)生產技術和生產力的提升，農業(yè)氣象因子的變化對玉米產量的影響表現(xiàn)越來越顯著，因此，做好氣象因子變化對玉米產量的研究就顯得十分重要了。

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