淮安市淮安區(qū)氣溫和降水特征與水稻和小麥產(chǎn)量的相關(guān)性研究

王騰飛　喬前東　管曉惠　謝峰

摘要? ? 通過對淮安市淮安區(qū)1978—2017年氣溫、降水、日照等要素的統(tǒng)計，結(jié)合淮安區(qū)水稻、小麥生長期特點，對水稻、小麥單位面積產(chǎn)量以及氣象要素年際變化特征進行分析。結(jié)果表明，淮安區(qū)40年中平均氣溫呈現(xiàn)逐年上升趨勢，旱澇災(zāi)害較為頻繁，澇重于旱。水稻、小麥單產(chǎn)與生育期平均氣溫以及有效積溫顯著正相關(guān)，極端氣溫、日照時數(shù)、降水量相關(guān)不顯著。

關(guān)鍵詞? ? 水稻;小麥;氣溫;降水;產(chǎn)量;相關(guān)系數(shù);江蘇淮安;淮安區(qū)

中圖分類號? ? S511;S512.1? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）03-0004-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

目前，國內(nèi)在氣象要素對水稻等主要大田作物影響研究方面已經(jīng)有了較多的開展，朱? 珠等[1-2]對于氣候變化對水稻的影響、高溫的危害已有較多的研究，陳書濤等[3]研究表明，對于江蘇南北兩地的水稻種植來說，氣溫與降水的變化對水稻的生長發(fā)育影響較小，冬小麥的生長受氣溫的年際變化影響較大。商兆堂[4]研究表明，氣候變暖會引起小麥冬季越冬不明顯、生育進程提前，造成冬后凍害。淮安區(qū)位于淮河下游，境內(nèi)大量種植水稻、小麥等大田作物，總耕地面積約8.6萬hm2。近年來，隨著氣候變暖的加劇，高溫干旱、低溫凍害、暴雨雪等異常天氣現(xiàn)象時有發(fā)生。為了更好地服務(wù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，筆者對淮安區(qū)近40年氣溫、降水變化特征及其與水稻、小麥產(chǎn)量的相關(guān)性[5-6]展開初步分析，以突出氣象為農(nóng)服務(wù)的針對性，提高預(yù)報服務(wù)水平。

1? ? 資料來源與分析方法

1.1? ? 資料來源

利用淮安區(qū)農(nóng)技推廣中心1978—2017年共計40年期間的淮安區(qū)水稻、小麥產(chǎn)量數(shù)據(jù)、淮安區(qū)氣象站氣象要素資料進行氣溫、降水年代際特征分析和產(chǎn)量相關(guān)分析，產(chǎn)量數(shù)據(jù)為歷年單位面積的產(chǎn)量（圖1、2），氣象要素主要為生育期有效積溫、平均氣溫、累計降水量等。

1.2? ? 分析方法

通過對多年氣溫、降水等氣象要素的統(tǒng)計，計算積溫、氣溫、降水、日照等時間序列與產(chǎn)量序列的相關(guān)系數(shù)，采用皮爾遜簡單相關(guān)系數(shù)，并對計算結(jié)果進行顯著水平α=0.01下的t檢驗，以分析討論相關(guān)氣象要素與水稻、小麥單產(chǎn)量的相關(guān)性。

相關(guān)系數(shù)計算，衡量任意2個氣象要素或變量之間關(guān)系的統(tǒng)計量。計算方法如下：

相關(guān)系數(shù)檢驗使用t檢驗法。在樣本容量固定的情況下，可以是rc=。計算統(tǒng)一的判別標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)系數(shù)rc，若計算的相關(guān)系數(shù)r>rc，則通過顯著性的t檢驗。通過上述公式計算的相關(guān)系數(shù)值有正負(fù)相關(guān)之分，正值為線性正相關(guān)，負(fù)值為負(fù)相關(guān);數(shù)值越大說明線性相關(guān)性越密切。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 水稻與小麥生長期氣象要素年代際特征

淮安區(qū)水稻種植主要為鎮(zhèn)稻、淮稻系列粳稻，每年種植1季，通過對水稻生育期氣溫資料分析來看，淮安區(qū)近40年來平均氣溫整體呈上升趨勢，平均氣溫采用7—10月平均氣溫（圖3），其中2000—2012年波動較小，較為穩(wěn)定。水稻積溫統(tǒng)計按7—8月10 ℃以上、9—10月13 ℃以上計算，有效積溫（圖4）在近40年呈顯著上升趨勢，1980年為歷年最低值（1 227 ℃），2013年達到1 616 ℃，有效積溫的日趨增長有利于水稻種植培育。分析產(chǎn)量年際變化情況也可發(fā)現(xiàn)，水稻單產(chǎn)也呈逐年增加趨勢，其中在1999年達到歷年峰值（9 465 kg/hm2），后續(xù)水稻單產(chǎn)趨于平穩(wěn)。

水稻生育期淮安區(qū)降水量年代變化特征主要表現(xiàn)為增多趨勢，以1999年為界，之后的降水量（圖5）顯著增加，在2006年達到最高（1 023 mm），按月分布則以7月降水最多。日照時數(shù)則在40年里呈下降趨勢，1995年水稻生長期期間累計日照時數(shù)達到最高（949.8 h），2003年達到最低（523 h），按月分布淮安區(qū)日照充足整體均衡，在6—8月較為豐富。

淮安區(qū)小麥種植主要為揚麥、皖麥等，屬于越冬一季作物。11月初播種，翌年6月初收割。小麥分蘗越冬期以連續(xù)5 d氣溫在5 ℃以下為始，抽穗生長期主要在于春季，小麥產(chǎn)量易受到極端低溫凍害、連陰雨天氣以及相應(yīng)氣候條件下易發(fā)生的赤霉病影響。

近40年來，小麥生育期10 ℃以上的有效積溫（圖6）呈逐年上升趨勢。小麥越冬期間平均氣溫整體不斷上升，2000年后較之前顯著升高，加快了小麥生長發(fā)育。但各年溫度高低存在波動，在40年中1989—1991年越冬期最低溫度在-10 ℃以下，最低達到了-13.7 ℃，對應(yīng)年份中有嚴(yán)重的凍害發(fā)生;此外，時有發(fā)生的倒春寒現(xiàn)象也使得部分耐寒差的小麥品種減產(chǎn)。小麥單產(chǎn)量整體呈上升趨勢，除在1989—1991年以及2002年、2003年出現(xiàn)單產(chǎn)低值外，降水、日照年代際分布呈高低波動趨勢。

2.2? ? 水稻和小麥產(chǎn)量與氣象要素的相關(guān)性分析

通過對40年水稻產(chǎn)量與多個氣象要素相關(guān)分析[1]可知，水稻產(chǎn)量受各要素影響程度不一。在0.01水平上，水稻單產(chǎn)與生育期平均氣溫以及有效積溫顯著正相關(guān)（表1），說明氣溫條件對水稻種植生產(chǎn)影響較大，在水稻生長期間對于農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)需要加深加密氣溫變化的分析預(yù)報，使農(nóng)戶及時根據(jù)水稻生長特點安排農(nóng)事進度。對水稻生長期間可能遭受的極端高溫影響分析則顯示正相關(guān)性偏低，顯著水平為0.1。日照時數(shù)為不顯著的負(fù)相關(guān)性，降水量與產(chǎn)量相關(guān)性較差，考慮到淮安區(qū)河流溝渠縱橫，人工灌溉發(fā)達，因而結(jié)果顯示相關(guān)性不顯著。

小麥產(chǎn)量的相關(guān)性表明，小麥單產(chǎn)與生育期有效積溫在0.01水平上顯著正相關(guān)，對于小麥的播種需要加強氣候統(tǒng)計預(yù)報，對于可能的連陰雨、倒春寒天氣加強研判，提早對小麥種植提供積溫相關(guān)預(yù)報。小麥單產(chǎn)與極端低溫、日照時數(shù)、累計降水量相關(guān)性不顯著。

3? ? 結(jié)論與討論

分析結(jié)果表明，在0.01水平上，水稻單產(chǎn)與生育期平均氣溫以及有效積溫顯著正相關(guān)，水稻生長期極端高溫顯示正相關(guān)性偏低，日照時數(shù)、降水量相關(guān)性較差。小麥單產(chǎn)與有效積溫、生育期平均氣溫在0.01水平上顯著正相關(guān)，與極端低溫、日照時數(shù)、降水量相關(guān)不顯著。據(jù)此應(yīng)對氣候變化，促進作物產(chǎn)量提高可加強服務(wù)，適時調(diào)整播種時間、方式。

近40年中，淮安區(qū)降水量總體呈現(xiàn)上升趨勢，前期降水偏少，后期降水增多，降水量波動振幅變大。淮安區(qū)旱澇災(zāi)害較為頻繁，澇重于旱。年平均氣溫呈現(xiàn)逐年上升趨勢。對水稻、小麥分蘗、灌漿等生長關(guān)鍵時期的極端高溫、低溫危害需要進一步細(xì)化分析，本文受限于數(shù)據(jù)來源單一有限，統(tǒng)計及相關(guān)性分析結(jié)果并不顯著。

4? ? 參考文獻

[1] 朱珠，陶福祿，婁運生.1980—2009年江蘇省氣溫變化特征及水稻高溫?zé)岷ψ兓?guī)律[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（6）：311-315.

[2] 朱珠，陶福祿，婁運生，等.1981—2009年江蘇省氣候變化趨勢及其對水稻產(chǎn)量的影響[J].中國農(nóng)業(yè)氣象，2012，33（4）：567-572.

[3] 陳書濤，王讓會，許遐禎，等.氣溫及降水變化對江蘇省典型農(nóng)業(yè)區(qū)冬小麥、水稻生育期的影響[J].中國農(nóng)業(yè)氣象，2011，32（2）：235-239.

[4] 商兆堂.江蘇氣候變化及其對小麥單產(chǎn)的影響分析[J].中國農(nóng)業(yè)氣象，2009，30（增刊2）：185-188.

[5] 孔祥萍，聶永喜，張曉云，等.貴南縣氣候變化對春小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響評價[J].農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究，2019，9（4）：45-48.

[6] 馬凱，徐玉霞，何文鑫，等.氣候變化對漢中市主要糧食作物產(chǎn)量的影響[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報，2019，31（7）：98-103.