吉首市一季中稻產量與氣候要素的關系分析

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、相對濕度、日照時數等氣象觀測資料，采用線性回歸和顯著性檢驗等統計方法，分析了氣溫、降水量、相對濕度、日照時數與中稻產量的關系，并建立中稻產量的預報模型。結果表明，32年來吉首市中稻產量呈波動上升的趨勢，營養生長期和生殖生長期的氣溫、生殖生長期的降水量、營養生長期的相對濕度以及成熟收獲期的日照時數等5個要素與中稻氣候產量顯著相關，根據這5個要素建立了與中稻產量的多元線性回歸模型，并且通過了顯著性檢驗，可以利用中稻產量預報模型指導中稻生產，更好地為當地農業生產服務。

關鍵詞 一季中稻；產量；氣候要素；相關關系

中圖分類號 S162 文獻標識碼 A 文章編號 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

農業作為氣候變化最明顯的受體，而最直觀的影響反映在農作物產量的變化上。農作物產量主要制約因素有氣候變化、作物品種更新以及農業技術的變革，作物生長所需的物質、能量條件直接受到氣候條件的制約，同時它又限制了農業技術的有效實施[1]。目前，主要從觀測試驗和模型模擬研究這2個方面來研究全球農業資源變化對農業的影響評價。在觀測試驗方面，研究的主要內容是農作物的生態、形態組成和化學結構與大氣成分變化的關系；而模型模擬研究，則是利用統計回歸模擬以及機理性模型模擬的方法評估氣候變化對農業生產的影響[2]。我國在研究氣候變化與對農業生產的影響方面主要利用統計評估的方法，利用GCM模型模擬一定的氣候背景，在這個背景下利用統計回歸的方法建立氣候和產量模型，以此來評估氣候變化對農業生產的影響[3]。國外學者在農業資源變化對農作物的影響方面也進行了大量的研究，如Parry等[4]進行水稻的田間試驗，結果發現水稻結實期內日平均氣溫每升高1～2 ℃，產量也將下降10%～20%；Lobell等[5-6]研究全球范圍內最高氣溫和氣溫日較差與水稻產量的關系，發現日最高氣溫偏高和氣溫日較差較大時均會對水稻生產產生不利的影響，導致水稻減產。

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的不同時期的變化和它們對一季中稻在生產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、相對濕度、日照時數等氣象觀測資料，以及同期一季中稻產量和面積資料，先將中稻各個生長發育期的氣象要素與中稻氣候產量之間的關系進行逐步分析，再綜合分析氣象要素對氣候產量的整體影響，最終根據分析結果總結氣候變化對吉首地區一季中稻生產的影響，并建立中稻產量的預報模型，為指導中稻生產以及預測中稻產量提供科學依據。

1 資料與方法

1.1 資料來源

氣象數據包括吉首市1982—2013年逐年的4 月15日—9月20日的日平均氣溫、降水量、相對濕度、日照時數，這些氣象數據來源于吉首市國家基準氣候站的歷史觀測資料。吉首市1982—2013年的一季中稻產量和面積資料來源于吉首市農業局和《吉首統計年鑒》。

1.2 水稻產量資料處理

1.3 研究方法

一季中稻的全生育期分為4個階段，分別是播種育秧期（4月15日—5月24日，以下簡稱S1期）、營養生長期（5月25日—7月14日，以下簡稱S2期）、生殖生長期（7月15日—8月19日，以下簡稱S3期）、成熟收獲期（8月20日—9月20日，以下簡稱S4期）。

利用SPSS軟件分析中稻產量與中稻S1～S4時期的氣溫、降水量、相對濕度、日照時數之間的相關關系，建立產量與氣象要素之間的回歸模型，并檢驗分析模型的顯著性。

2 結果與分析

2.1 吉首市一季中稻生產變化分析 從圖1可看出，

1982—2013年吉首市一季中稻單產呈波動上升趨勢，上升幅度為59.04 kg/（hm2·a），通過了0.01的顯著性檢驗；吉首市一季中稻產量在20世紀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年以前呈波動上升趨勢，2003年之后單產又有所下降。

2.2 吉首市一季中稻產量與氣候要素的關系分析

研究一季中稻生育期內（4月15日—9月20日）的氣溫、降水、相對濕度、日照時數和水稻氣候產量共計16組數據之間的相關性。

由表1可知，在中稻全生育期內S3～S4時期的平均氣溫、S4時期日照時數、S4時期降水量和S3時期相對濕度這5個氣象要素與氣候產量的相關系數通過了顯著性檢驗。S3時期平均氣溫和S4時期降水量與氣候產量均呈負相關， S4時期平均氣溫、S4時期日照時數和S3時期相對濕度與氣候產量均呈正相關。對中稻氣候產量影響最明顯的S3時期和S4時期的氣象要素。

S3時期平均氣溫與中稻氣候產量相關系數為-0.411，呈顯著的負相關性，用SPSS軟件計算它們回歸方程為Yw1=-281.3TS3+7 831.5，F=6.08，通過了0.05的顯著性檢驗。由方程可知，S3時期平均氣溫與氣候產量呈負相關關系，隨著氣溫的增加會使得氣候產量減少，S3時期氣溫的歷年平均值為27.8 ℃，當氣溫在這個時期內高于27.8 ℃時會使氣候產量為負值，導致產量下降；相反，當溫度低于該值時將有利于中稻增產增收。

S4時期平均氣溫與中稻氣候產量相關系數為0.407，呈顯著的正相關性，用SPSS軟件計算它們回歸方程為Yw2=258.6TS4-6 463，F=5.95，通過了0.05的顯著性檢驗。由方程可知，S4時期氣溫與氣候產量呈正相關關系，隨著氣溫的增加氣候產量也會隨之增長，氣溫在S4時期的歷年平均值為25.0 ℃，當氣溫在這個時期內高于25.0 ℃時會使氣候產量為正值，促使產量增加；相反，當溫度低于該值時將不利于中稻生產，導致減產。

S4時期降水量與中稻氣候產量相關系數為-0.558，呈顯著的負相關性，用SPSS軟件計算它們回歸方程為Yw3=-4.3RS4+431.7，F=13.55，通過了0.01的顯著性檢驗。由方程可知，S4時期降水量與氣候產量呈負相關關系，隨著降水量的增加會使得氣候產量減少，降水量在S4時期的歷年平均值為101.2 mm，當降水量在這個時期內大于101.2 mm時會使氣候產量為負值，導致產量下降；相反，當降水量低于該值時將有利于中稻增產增收。

S3時期相對濕度與中稻氣候產量相關系數為0.357，呈顯著的正相關性，用SPSS軟件計算它們回歸方程為Yw4=46.8US3-3 677，F=4.37，通過了0.05的顯著性檢驗。由方程可知，S3時期相對濕度與氣候產量呈正相關關系，隨著相對濕度的增加會使得氣候產量減少，平均相對濕度在S3時期的平均值為79%，當相對濕度大于79%時氣候產量為正值，促使產量增加；相反，當相對濕度低于該值時將不利于中稻生產，導致減產。

S4時期日照時數與中稻氣候產量相關系數為0.533，呈顯著的正相關性，用SPSS軟件計算它們回歸方程為Yw5=6.7HS4-1 133.5，F=11.91，通過了0.01的顯著性檢驗。由方程可知，S4時期日照時數與氣候產量呈正相關關系，隨著日照的變長氣候產量也會隨之增長，日照時數在S4時期的平均值為169.2 h，當日照時數大于169.2 h時氣候產量為正值，促使產量增加；相反，當日照時數低于該值時將不利于中稻生產，導致減產。

3 結論

（1）1982—2013年吉首地區的中稻產量隨著時間是逐年上升的趨勢，但受到氣候條件和農業技術發展等因素的影響產量略有波動。

（2）與中稻氣候產量顯著相關的氣候因子有S3～S4時期的平均氣溫、S4時期的日照時數、S4時期的降水量、S3時期的相對濕度。其中S3時期的平均氣溫、S4時期的降水量與中稻氣候產量呈負相關性；S4時期的平均氣溫和日照時數以及S3時期的相對濕度與中稻氣候產量呈正相關性。

（3）利用各相關性顯著的氣象因子建立的中稻產量預報的多元線性回歸方程與中稻實際產量對比檢驗，通過了α=0.01的顯著性檢驗，可以應用于實際的業務中。

參考文獻

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