氣候特征對伊春地區玉米產量的影響

謝冬穎，鄭雪松

（1.伊春市氣象局，黑龍江伊春153000；2.雞西市氣象局，黑龍江雞西158100）

氣候特征對伊春地區玉米產量的影響

謝冬穎1，鄭雪松2

（1.伊春市氣象局，黑龍江伊春153000；2.雞西市氣象局，黑龍江雞西158100）

1 引言

伴隨著全球氣候變化的趨勢越來越明顯，我國在農業生產上對農作物熱量的特性也得到了進一步的改善。在確保作物熱量的同時，也應考慮到水熱組合狀況對作物生長的重要意義。要根據不同地區作物生長差異而利用不同的技術。

東北地區是我國玉米重點生產基地之一，是世界著名的中國東北玉米帶所在地，該區域玉米播種面積近2億畝，約占糧食作物總面積的一半。因此，研究氣候變化下東北玉米生長發育及產量的影響，對于主動適應氣候變化、制定有效應對措施、保證農業的可持續發展具有重要意義。

2 研究內容和研究方法

2.1 研究內容

采用數據調查的方式，針對伊春市地區氣候進行分析，其中包括50 a來氣溫、降雨等多個方面。在調查研究的基礎之上，通過數據分析方法，對氣候變化對玉米產量的影響進行分析。根據上述分析結果，就如何降低不利氣候帶來的影響尋找有效的對策。

2.2 研究方法

（1）案例研究法。本文的研究是基于東北地區氣候特征和玉米產量的影響，確保了研究與分析的可操作性、數據獲取的準確性。進而提高了研究的嚴謹性與科學性。

（2）定量分析法。在對氣候特征與農作物產量相關性分析中，主要通過案例對伊春地區氣候數據構建假設模型，并通過定量分析法進行分析。

（3）定性與定量結合分析法。在對伊春地區氣候特征對玉米產量進行研究時，首先采用定量分析法對數學模型與伊春地區氣候特征進行分析；然后在兩者之間的關系研究上，主要采取定性分析法。

3 伊春地區氣候特征分析

3.1 伊春地區氣候特征

伊春市位于黑龍江省東北部，屬中溫帶大陸性季風氣候。年平均氣溫1℃，氣溫偏低；無霜期比較短只有110-125 d；春夏秋冬四季分明。春季為四、五兩個月，夏季為六、七、八三個月，秋季為九、十兩個月，冬季為十一月至翌年三月。春秋冷暖變化快而且風多風大；夏天比較濕熱而且雨水多；冬天寒冷下雪天多。年平均降水量750-820 mm，降水豐富。

3.1.1 氣溫變化特征

通過對伊春市1963-2013年的氣溫資料進行統計分析發現，近50 a來全市平均氣溫呈明顯的上升趨勢，氣溫上升約2.3℃，1963-1987年伊春一直處于偏冷期，1969年達最低點，1988年后進人增暖期，1988-2005年的18 a平均氣溫為1.8℃，比1961-1987年的平均氣溫0.3℃高出了1.5℃，1990年達到極大值2.7℃，可見增暖幅度是十分明顯的。全市年平均氣溫是0.9℃。一年中最低氣溫出現在l月份，年極端最低氣溫-47.7℃，出現在1970年l月嘉蔭；7月份氣溫最高，年極端最高氣溫36.3℃，出現在2010年7月鐵力。

3.1.2 降水的變化特征

通過對伊春市1963-2013年的各個季節平均降水資料進行統計分析發現，近50 a來最多的是1962年和1963年。

3.1.3 年代日照時間的變化

太陽光是作物進行光合作用的主要能量來源，太陽輻射變化將在一定程度上影響作物的同化作用，從而影響作物干物質積累和產量形成。1955-1985年，年平均日照時數為186 d，該區日照時數呈明顯下降趨勢。在經過1985年、1986年的低點后，逐步回升。

3.2 伊春地區玉米生產現狀

在黑龍江東北部的伊春市，縱貫小興安嶺全境，屬北溫帶大陸性氣候，天氣比較冷涼，全年≥10℃的活動積溫為1900－2550℃，無霜期90－125 d，年降水量550－670 mm，耕地較少，草多，土肥，一般種植玉米，水稻，大豆等糧食作物。

3.2.1 播種面積

伊春市轄區耕地地處第三、四、五積溫帶，種植的玉米品種大都早熟，主要有綏玉7、德美亞1號、克單9、克單12、合玉19、利合16、綠單2號等。重點推廣玉米標準化栽培技術規程和玉米通透密植栽培技術，在2012年推廣玉米標準化技術規程達40萬畝。玉米通透密植栽培技術達20萬畝。

3.2.2 玉米單產

自2008年以來，伊春地區玉米產量總體上是波動上漲趨勢。2008－2012年四年內伊春的玉米單產為4150.83 kg/hm2，最高和最低的產量分別達到了5731 kg和2175 kg。本省平均單產都要比伊春地區低6.7%。

4 研究方法

根據對伊春市近50 a的氣象資料分析結果顯示，氣候變化背景下伊春市各氣象要素已經發生的明顯變化。總體上表現為溫度升高，熱量資源豐富，降水減少，太陽輻射減少。這一系列與玉米生產密切相關的氣象因子的變化必將影響到該地區的玉米生產。

（1）自變量。伊春市氣候特征的指標主要選取了平均降水、平均氣溫以及平均日照時間三個指標作為自變量。

作物在一個較長時期能夠維持正常生長。透雨要求較大的降水量并能滲入足夠的深度。前期土壤越干旱，下透雨所需的雨量就越大；降水強度越大，徑流損失大，其有效性下降[1]，下透雨所需雨量也越大，但雨量太小時蒸發損失也越大。降水時間對作物生長發育也有很大的影響，作物吸收水分能力弱及需水量最大的時期降水的效果最好[2]。

平均氣溫。植物的生長受溫度的影響很大，所有植物都需要在符合自身生長規律的基礎上才能夠生長發育，當溫度升高的時候，植物的生長活動會加速，當溫度變低的時候，植物的生長反應會變低，但是如果溫度變得過高或者過低，高于或者低于植物的生長范圍的時候，植物就會發生生長停滯，影響植物的生長。而且溫度的變化，也會直接的影響到植物賴以生存的土壤、水分等因素，這些因素的變化也會對植物的生長產生很大的影響，直接影響了植物的生長。

日照時數，農作物的生長會受到日照時數變化的影響，當日照時數不足或者是光照不足的時候，農作物體內的光合作用就會變少，農作物不能積累更多的淀粉，從而容易得病，會死亡或者減產，玉米喜歡強光照，光照少，雨水多的情況下，就會出現減產等情況。

（2）因變量。本文主要以伊春市玉米畝產量作為因變量，通過分析自變量對因變量的影響，來研究氣候特征，降水、溫度、光照時間（自變量）與玉米產量（因變量）之間的關系。

4.1 研究假設

根據前文的分析，伊春地區氣候特征包括年均降水（代碼M1）、平均氣溫（代碼M2）、光照時數（代碼M3）幾個指標。農作物的影響則主要根據玉米的畝產量（代碼X）作為衡量的主要指標。有鑒于此，本文在結合我國玉米種植發展現狀的基礎上，提出以下幾點伊春地區氣候特征與玉米產量之間的關系假設。

W1:伊春市年均降水越多，玉米產量X越高。W2:伊春市平均氣溫越高，玉米產量X越高。

W3:伊春市平均光照時間越長，玉米產量X越高。W4:伊春市年均降水越少，玉米產量X越高。W5:伊春市平均氣溫越低，玉米產量X越高。

4.2 多元線性回歸理論模型

根據研究假設，對因變量X和各個自變量M1－3進行描述性的統計，然后對自變量進行相關分析，以判斷兩者的共線性關系。最后采用多元回歸分析對因變量和自變量之間的關系進行檢驗。因此本文多元線性回歸理論模型為：

Y=α0+α1M1+α2M2+α3M3+ε

其中α0為常數項，α1至α3表示自變量的系數，ε為誤差項。

5 結果與分析

5.1 伊春市氣候特征與玉米產量相關性分析

對伊春市2011年和2012年的氣候特征與玉米產量之間的相關性進行分析，伊春市氣候特征的3項指標與玉米產量的相關性系數絕對值均＞0.4，而且P＜0.05說明兩者之間具有顯著性意義。氣溫、光照時間與玉米產量呈正相關關系；降水與玉米產量呈負相關關系。

最大的是光照時間與玉米產量之間的系數為－0.418，且兩者之間的相關性較為顯著（P＜0.05）。根據多重共線性問題判斷，伊春市氣候特征指標之間不存在多重共線性問題，可以進行更加深入的研究。

5.2 研究假設的檢驗

2011年和2012年伊春市氣候特征對玉米產量的多元線性回歸模型是十分顯著的（即F模型2014 =8.537，Sig.模型2014=0.002＜0.01；F模型2015= 7.126，Sig.模型2015=0.006＜0.01），擬合效果良好。2011年和2012年伊春市氣候特征對玉米產量影響的多元回歸模型可決系數分別為0.887和0.812，調整后的可決系數分別為0.715和0.693，均在理想數值范圍內。由此可見，2011年伊春市玉米產量變動中有88.7%的變動是由氣候特征引發的。2012年伊春市玉米產量變動中81.2%的變動是由氣候特征引發的。

共線性問題檢測結果VIF模型2014=1.493、VIF模型2015=1.293，表明氣候特征中的光照時間與其他自變量相比，不存在共線性問題。2011年和2012年光照時間與玉米產量呈正相關（B模型2014= 0.435，B模型2015=0.456），所以增加玉米的光照時間能夠促進玉米產量正向的發展，因此假設的W1，即“光照時間越長，玉米產量X越高”的假設是成立的。

在降水越多的共線性檢測中，VIF模型2014= 1.178、VIF模型2015=1.374，說明降水越多與其他自變量沒有共線性問題。而B模型2014=－0.423、Sig.= 0.021＜0.05；B模型2015=－0.419、Sig.=0.005＜0.05；表明2011年和2012年伊春市降水與玉米產量之間存在顯著的負相關關系。因此在玉米生長過程中，如果降水量較高，將會影響到玉米產量的提高。即降水量過大，玉米畝產量就會越低。所以W2“降水越多，玉米產量X越高”的假設不成立。

在氣溫越高的共線性檢測中，VIF模型2014= 1.253、VIF模型2015=1.357，說明氣溫越高與其他自變量之間不存在嚴重的共線性問題。而B模型2014=－0.021、Sig.=0.025＜0.05；B模型2015=－0.017、Sig.=0.021＜0.05，氣溫與玉米產量呈顯著的負相關關系。說明在氣溫越高的情況下，玉米產量不一定越好。也就是說氣溫越高，玉米產量就會越差。所以W3“氣溫越高，玉米產量X越高。”的假設不成立。

在降水越少的共線性檢測中，VIF模型2014= 1.352、VIF模型2015=1.551，說明降水與其他指標沒有共線性問題。而B模型2014=0.058、Sig.=0.087＞0.05；B模型2015=0.012、Sig.=0.537＞0.05，表明降水與玉米產量呈正相關，但是這種相關性并不顯著。所以W4“降水越少，玉米產量X越高”的假設不成立。

在氣溫越小與其他自變量的共線性檢測中，VIF模型2014=1.917、VIF模型2015=1.875，表明氣溫與其他自變量不存在共線性問題。但2011年和2012年氣溫指標與玉米產量相關性不明顯，B模型2014= 0.092、Sig.=0.026＜0.05；B模型2015=0.073、Sig.= 0.027＜0.05。因此W5“氣溫越小，玉米產量X越高”的假設不成立。

6 降低不利氣候變化對伊春糧食產量影響的對策

6.1 注重防災減災，確保農作物穩產

伊春市生態環境復雜，自然災害種類多樣，干旱、洪澇、冰雹、低溫霜凍、大風、秋淋均有，尤其是干旱幾乎年年發生，這些都影響了伊春市農作物的生長。加之經濟落后，在農業上的投入比較少，農業的基礎設施非常落后，也沒有專業的農業服務，這些都使得農作物受自然災害影響比較大，所以，要想伊春市提高農作物產量，就需要改進農業基礎設施，提前做好天氣的預報，對大風降溫，風雪天氣進行及時的預報，并做好惡劣天氣的準備工作，加強群眾的災害意識，并且宣傳如何進行防災減災的措施，將災害造成的損失降到最低,從而提高伊春市的糧食產量。

6.2 加強水利建設，促進農業發展

水利調節的關鍵是水利設施的建設，只有進行大規模的水利建設，將所有的農田都能夠在水利設施的范圍之內，就能夠解決農作物的需水問題，伊春市降水偏少，又連年干旱，氣候條件非常差，只有進行水利建設，從根本上改變水利的條件，才能夠改變伊春市的整體環境，增加伊春市農作物的產量。

6.3 加強作物應對氣候變化的研究，培育和選用適應性強的作物品種

伊春市少雨，干旱，而且光照少，是非常不適合農作物玉米的生長的，因此，在伊春市的農作物種植中，要減少對于玉米的種植面積，或進行培育和選用適應性比較強的玉米品種，在進行玉米選種的時候，加強對于抗旱抗寒等的玉米品種的選擇，并且選擇合適的播種期，在玉米適宜的溫度下種，同時做好防寒工作。并且在玉米的成長期及時的進行一些低溫的防護，保護玉米的成長。

7 結論

（1）近50 a伊春市平均氣溫上升了2.3℃，伊春市氣候特征的3項指標與玉米產量的相關性系數絕對值均＞0.4，而且P＜0.05說明兩者之間具有顯著性意義。氣溫、光照時間與玉米產量呈正相關關系。

（2）在降水越多的共線性檢測中，VIF模型2014= 1.178、VIF模型2015=1.374，說明降水越多與其他自變量沒有共線性問題。而B模型2014=－0.423、Sig.= 0.021＜0.05；B模型2015=－0.419、Sig.=0.005＜0.05；表明2011年和2012年伊春市降水越多與玉米產量之間存在顯著的負相關關系。因此在玉米生長過程中，如果降水量較高，將會影響到玉米產量的提高。即降水量過大，玉米畝產量就會越低。

（3）玉米產量與氣候變化之間存在著顯著相關性，發現伊春市玉米產量變動中有88.7%的變動是由氣候特征引發的。

（4）在伊春市實現玉米產量的提升，應加強水利工程建設，有效減少降水對玉米作物所產生的負面影響。加強對農作物新品種的研究工作，培育抗災能力更強的農作物品種。

[1]王柳，熊偉，溫小樂，馮靈芝．溫度降水等氣候因子變化對中國玉米產量的影響[J]．農業工程學報，2014，21:138-146.

[2]馬玉平，孫琳麗，俄有浩，吳瑋．預測未來40年氣候變化對我國玉米產量的影響[J]．應用生態學報，2015，01:224-232.

1002－252X（2017）02－0016－04

2017－3－1

謝冬穎（1985-），女，河北省辛集縣人，黑龍江科技學院，碩士生，助理工程師.