積溫和降水對主要作物產量的影響
——以章丘市為例

劉奕辰 高雅潔 張 玲 石大山

（山東省濟南市章丘區氣象局，山東濟南 250200）

1 資料與方法

1.1 資料 試驗中所用的積溫和降水資料來源于山東省濟南市章丘區氣象局，產量資料來源于章丘區統計局。

1.2 研究方法 試驗采用15年直線滑動平均法處理作物實際產量，分離氣象產量與趨勢產量。根據積分回歸原理，建立積溫、降水的時間分布對作物最終形成產量的影響效應的模型，把積溫、降水對產量的影響化為具體的數值。

2 積溫、降水對產量影響的積分回歸分析

2.1 氣候模型的建立 章丘小麥生育期為10月上旬至次年6月上旬，玉米和大豆為6月中旬至9月下旬，根據生育期分別劃分為25個時段和11個時段。設積溫（降水）作為自變量x（k=1），a（x）均取3次項（m=3）。依照積分回歸原理建立模型：

式（1）中，Yc為用各時段各氣象要素估計的產量，aj（t）為t+△t時刻的氣象要素每變化一個單位時，對作物產量的影響效果，X（t）為t+△t時刻的氣象要素值，c為常數項，Φj（t）為時間的正交多項式（查正交多項式表）。

令∫ Φj（t）X（t）dt=ρj（t） j=0，1，2，3

其中，正交系數Φj（t）分別查n=25和11的正交多項式表。則：

2.2 積溫、降水對作物產量的影響

2.2.1 積溫、降水對小麥產量的影響 10月上旬至11月下旬積溫對小麥產量影響為正效應，積溫每增加1 ℃，小麥產量增加0.066～1.066 kg/hm2，此時小麥經歷播種～分蘗期，積溫影響正效應驟減，此時，溫度適當的升高有利于壯苗的形成，因此可提高產量。12月上旬至4月中旬積溫對小麥的產量均表現為負效應，小麥是耐寒喜涼性作物，這一時段小麥經歷越冬期、返青期、拔節期和抽穗開花期4個階段，積溫對產量的負效應在2月上中旬以前增加，在2月上中旬達到峰值后又呈下降趨勢，第一階段為12月上旬至次年2月中旬，此時是越冬階段，積溫每增加1 ℃，小麥產量減少0.074～0.494 kg/hm2，第二階段為2月下旬至4月中旬，此時小麥經歷返青～抽穗開花階段，此時積溫每增加1 ℃，產量下降0.074～0.494 kg/hm2，由于此時低溫會使小麥小穗數目增加，并相對減慢了光照階段的發展，而導致器官發生階段的延長，而且小麥花期怕高溫干旱，會引起花期器官勝利干旱，花粉失去受精能力而降低結實率，因此這一階段積溫對產量成負效應。

10月上旬至10月中旬的降水對小麥產量的影響呈現正效應，此時小麥經歷播種、出苗期，降水每增加1 mm，產量增加0.123～0.349 kg/hm2，此時降水量適當升高可以滿足小麥發育所需要的底墑。10月下旬至次年1月下旬降水對小麥產量影響呈現負效應，12月前負效應逐漸增大，在12月上旬負效應達到峰值后逐漸降低，第一階段，10月下旬至11月下旬，此時小麥經歷分蘗期，降水每增加1 mm，產量降低0.05～0.301 kg/hm2，第二階段，12月上旬至次年1月下旬，小麥經歷越冬期，降水每增加1 mm，產量降低0.047～0.312 kg/hm2。2月上旬-5月上旬的降水對小麥產量的影響呈現正效應，3月下旬前正效應逐漸增大，在3月下旬正效應達到峰值后逐漸降低，第一階段，2月上旬至3月下旬，此時小麥經歷越冬末期及返青期，降水每增加1 mm，產量增加0.035～0.315 kg/hm2，降水增加土壤墑情，有利于小麥返青，第二階段，4月上旬至5月上旬，此時小麥經歷拔節期、抽穗開花期，降水每增加1 mm，產量增加0.083～0.31 kg/hm2，小麥花期若是降水過多，空氣濕度大，花粉粒會因吸水過多膨脹破裂，造成不實，降低產量[1]。

2.2.2 積溫、降水對玉米產量的影響 6月中旬和6月下旬積溫對玉米產量影響為正效應，該階段玉米處于播種期、出苗期、三葉期，積溫每增加1 ℃，玉米增產0.047～0.323 kg/hm2，玉米種子在較低的溫度時發芽不僅緩慢，而且易感染病害而發生沒爛，因此，播種溫度升高有利于產量形成。7月上旬至8月下旬積溫對玉米產量影響均為負效應，在7月下旬前，負效應逐漸增大，在7月下旬達到峰值后逐漸下降，第一階段，7月上旬至7月下旬為玉米七葉、拔節期，積溫每增加1 ℃，產量減少0.139～0.281 kg/hm2，第二階段，8月上旬至8月下旬玉米處于抽雄、開花期，積溫每增加1 ℃，產量減少0.069～0.257 kg/hm2，由于溫度過高不利于玉米根的生長，因此呈現負效應。9月上旬至9月下旬，積溫對玉米產量影響均為正效應，該階段玉米處于乳熟、成熟期，此時，積溫每增加1 ℃，產量增加0.075～0.413 kg/hm2，玉米成熟時，溫度過高則不利于養分的積累，而且會影響到淀粉酶的活性而不利于物質運輸和積累。

6月中旬至9月中旬的降水對玉米產量呈現正效應，這短時間包含除成熟期以外的全部生育期，在播種～七葉期降水每增加1 mm，產量增加0.127～0.303 kg/hm2，玉米在苗期矮小，因此需水量也少，所以降水少量的增加就可以滿足玉米的需要，對產量的形成有很大的影響。7月中旬至9月上旬降水對玉米產量影響變化不大，基本位置在0.1 kg/hm2上下。9月下旬降水對小麥產量呈現負效應，此時玉米經歷成熟期，降水每增加1 mm，產量降低0.017 kg/hm2，這個時期玉米容易受到澇害，降水增多，土壤中的空氣相對減少，成熟期根的生命力減弱，因此降水多會造成減產。

2.2.3 積溫、降水對大豆產量的影響 6月中旬積溫對大豆的影響為正效應，此時大豆經歷播種期，積溫每增加1 ℃，增產0.155 kg/hm2。6月下旬至8月下旬積溫對大豆的影響為負效應，在7月下旬前，負效應逐漸增大，在7月下旬達到峰值后逐漸下降，第一階段，6月下旬至7月下旬為大豆出苗、分枝期，積溫每增加1 ℃，產量減少0.004～0.161 kg/hm2，第二階段，8月上旬至8月下旬大豆處于開花結莢期，積溫每增加1 ℃，產量減少0.048～0.14 kg/hm2，大豆生殖生長初期，生殖器官形成階段，熱量不足會導致大量減產，溫度低，會造成落花、落莢。

6月中旬至9月中旬降水對大豆的產量影響呈現正效應，這短時間包含除成熟期以外的全部生育期，在播種～鼓粒期降水每增加1 mm，產量增加0.022～0.1 kg/hm2，鼓粒、灌漿階段是大豆的第2個需水臨界期，降水適度增加會提高大豆的產量和品質。

3 結語

根據積分回歸原理，建立模型，分析得出：2月上中旬(-0.494 kg/hm2)積溫對小麥影響達到峰值，12月上旬 (-0.312 kg/hm2)和 3 月 下 旬 (0.315 kg/hm2)降 水 對 小 麥 影響達到峰值，7月下旬(-0.281 kg/hm2)積溫對玉米影響達到峰值，6月中旬 (0.303 kg/hm2)和 9月下旬 (-0.017 kg/hm2)降水對玉米影響達到峰值，7月下旬(-0.161 kg/hm2)溫對大豆影響達到峰值，6月中旬(0.1 kg/hm2)和9月下旬(-0.02 kg/hm2)降水對大豆影響達到峰值。