油菜產(chǎn)量與關(guān)鍵氣象要素關(guān)系統(tǒng)計(jì)分析研究
——以蘆溪縣為例

熊順龍 ， 胡竹婷 ， 劉俊賢

（江西省蘆溪縣氣象局，江西 萍鄉(xiāng) 337200）

0 引言

油菜是喜陽、喜涼作物，其產(chǎn)量除了與品種及不斷優(yōu)化的農(nóng)藝措施等相關(guān)，還需要適宜的氣候條件[1-5]。近年來，很多學(xué)者對(duì)影響油菜生長(zhǎng)的氣象因素展開了研究，如辛瑋琦等[6]分析了油菜生育期內(nèi)氣象條件所產(chǎn)生的影響，張書偉等[7]分析了如皋市油菜生長(zhǎng)與氣象因素的關(guān)系，董芹等[8]對(duì)油菜各生育期內(nèi)的氣象指數(shù)等級(jí)及災(zāi)害指標(biāo)進(jìn)行了相關(guān)分析研究，王璐等[9]對(duì)成都市油菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的適宜性氣候條件進(jìn)行了分析，郭水連等[10]對(duì)影響袁州區(qū)冬種油菜的氣候原因進(jìn)行了分析，李祥[11]研究了播期不同的情況下氣象因素對(duì)不同油菜品種生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生的影響。

蘆溪縣油菜年種植面積近3 000 hm2，種植區(qū)域大，很早便有了種植油菜的歷史，現(xiàn)大面積種植區(qū)主要分布在銀河、宣風(fēng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。隨著我國農(nóng)業(yè)科技水平的不斷提高，種植技術(shù)、培育技術(shù)都逐漸走向成熟，其對(duì)油菜生產(chǎn)的影響是趨于穩(wěn)定的，而不穩(wěn)定的氣象條件則對(duì)油菜產(chǎn)量影響越來越大。為研究關(guān)鍵氣象要素對(duì)油菜的影響，以期為蘆溪本地油菜生產(chǎn)、油菜氣象服務(wù)等提供科學(xué)指導(dǎo)，本文對(duì)降水、氣溫、日照3個(gè)關(guān)鍵氣象要素與蘆溪縣油菜產(chǎn)量的關(guān)系進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析研究。

1 資料來源

本研究采用了蘆溪縣1991—2020年的氣象資料、油菜產(chǎn)量資料、油菜物候資料。相關(guān)數(shù)據(jù)來源于蘆溪國家氣象觀測(cè)站、萍鄉(xiāng)國家氣象觀測(cè)站、蘆溪縣1991—2020年的統(tǒng)計(jì)年鑒、蘆溪縣銀河鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣綜合服務(wù)站。

2 油菜產(chǎn)量的計(jì)算

2.1 油菜氣象產(chǎn)量計(jì)算方法

農(nóng)技措施、種植技術(shù)、培育技術(shù)、土壤環(huán)境等是隨著時(shí)間緩慢變化的，本文將其看作較穩(wěn)定因素，其對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)生的影響有規(guī)律可循。現(xiàn)將時(shí)間t作為自變量，時(shí)間單位為年，其所決定的產(chǎn)量定為因變量，稱為趨勢(shì)產(chǎn)量。

油菜氣象產(chǎn)量則是指去除了農(nóng)技措施、種植技術(shù)、培育技術(shù)、土壤環(huán)境等穩(wěn)定的非自然因素所決定的油菜產(chǎn)量，只保留氣象相關(guān)因子對(duì)產(chǎn)量有影響的部分。

本研究首先利用Excel軟件的AVERAGE函數(shù)計(jì)算出蘆溪縣油菜實(shí)際產(chǎn)量的3年滑動(dòng)平均值，然后用得出的數(shù)據(jù)列以時(shí)間t作直線回歸擬合，得出擬合函數(shù)，如式（1）。通過函數(shù)方程計(jì)算出趨勢(shì)產(chǎn)量Yt，氣象產(chǎn)量等于實(shí)際產(chǎn)量減趨勢(shì)產(chǎn)量，如式（2）。

式（1）中，Yt表示油菜趨勢(shì)產(chǎn)量，a是常數(shù)項(xiàng)，b為相關(guān)系數(shù)；式（2）中，Y表示實(shí)際產(chǎn)量，Yq表示氣象產(chǎn)量。

式中的油菜產(chǎn)量，為避免油菜收割、種植面積影響，采用公頃產(chǎn)量（kg/hm2）。

2.2 油菜氣象產(chǎn)量計(jì)算結(jié)果分析

為消除隨機(jī)性影響，本研究利用Excel軟件的AVERAGE函數(shù)計(jì)算出蘆溪縣1991—2020年油菜產(chǎn)量的3年滑動(dòng)平均值，然后用得出的數(shù)據(jù)列以時(shí)間t作直線回歸擬合，得出擬合函數(shù)，代入常數(shù)和相關(guān)系數(shù)，如式（3）。根據(jù)實(shí)際產(chǎn)量數(shù)據(jù)、3年滑動(dòng)平均值及趨勢(shì)產(chǎn)量數(shù)據(jù)得出產(chǎn)量趨勢(shì)圖，如圖1所示。

圖1 蘆溪縣1991—2020年油菜產(chǎn)量趨勢(shì)圖

最后根據(jù)公式（2）算出油菜氣象產(chǎn)量Yq。當(dāng)Yq＞0時(shí)，氣象條件利于油菜生長(zhǎng)；Yq＜0時(shí)，氣象條件不利于油菜生長(zhǎng)。油菜實(shí)際產(chǎn)量、趨勢(shì)產(chǎn)量和氣象產(chǎn)量如表1所示。

由圖1和表1可以看出，近30年來蘆溪縣油菜實(shí)際產(chǎn)量總體呈上升趨勢(shì)，油菜氣象產(chǎn)量則基于年際氣象因素在不斷波動(dòng)。

表1 蘆溪縣1991—2020年油菜實(shí)際產(chǎn)量、趨勢(shì)產(chǎn)量和氣象產(chǎn)量 單位：kg/hm2

3 油菜產(chǎn)量與關(guān)鍵氣象要素的相關(guān)性統(tǒng)計(jì)分析

3.1 相關(guān)系數(shù)的計(jì)算方法

本研究利用Pearson相關(guān)系數(shù)[12-13]對(duì)油菜氣象產(chǎn)量與關(guān)鍵氣象要素進(jìn)行相關(guān)性統(tǒng)計(jì)分析，如式（4）。相關(guān)系數(shù)r反映了兩個(gè)變量（x與y）之間相關(guān)程度的強(qiáng)弱，其取值在[-1,1]區(qū)間內(nèi)。r的絕對(duì)值越接近于0，相關(guān)性越弱；r的絕對(duì)值越接近于1，相關(guān)性越強(qiáng)。

3.2 相關(guān)性統(tǒng)計(jì)分析

蘆溪縣油菜一般于10月上中旬播種，次年的5月上中旬成熟收割。油菜整個(gè)生育期分為四個(gè)階段，如表2所示。

表2 油菜生長(zhǎng)周期

本研究利用Excel軟件，將蘆溪縣1991—2020年油菜氣象產(chǎn)量分別與油菜全育期的氣溫、降水、日照3個(gè)關(guān)鍵氣象要素作出歷年變化圖，如圖2、圖3、圖4所示。

從圖2中可以看出，1996—2004年和2016—2020年，油菜氣象產(chǎn)量的變化趨勢(shì)與溫度變化曲線相擬合；從圖3中可以看出，1993—2007年，油菜氣象產(chǎn)量的變化趨勢(shì)與降水量變化曲線相擬合；從圖4中可以看出，油菜氣象產(chǎn)量的變化趨勢(shì)在大部分年份與日照時(shí)數(shù)變化曲線相擬合。

圖2 油菜氣象產(chǎn)量與氣溫歷年變化圖

圖3 油菜氣象產(chǎn)量與降水量歷年變化圖

圖4 油菜氣象產(chǎn)量與日照歷年變化圖

為進(jìn)一步研究分析出油菜氣象產(chǎn)量與氣溫、日照、降水3個(gè)關(guān)鍵氣象要素的關(guān)系，本研究先利用SPSSPRO分析平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行3sigma異常值識(shí)別，對(duì)異常值進(jìn)行處理，再用SPSSPRO分析平臺(tái)根據(jù)Pearson相關(guān)系數(shù)計(jì)算出油菜氣象產(chǎn)量與油菜各生長(zhǎng)周期關(guān)鍵氣象要素的相關(guān)系數(shù)r，計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 蘆溪縣油菜氣象產(chǎn)量與各生長(zhǎng)周期關(guān)鍵氣象要素的相關(guān)系數(shù)

從表3可以看出，苗期、蕾薹期及開花期氣溫、降水、日照與油菜氣象產(chǎn)量的P值均＞0.05，未呈現(xiàn)顯著性，相關(guān)性弱或不存在相關(guān)性。

在油菜成熟期，油菜氣象產(chǎn)量與氣溫的P值＞0.05，未呈現(xiàn)顯著性，相關(guān)性弱或不存在相關(guān)性；與降水的P值為0.015＜0.05，存在相關(guān)性，為負(fù)相關(guān)，說明在油菜成熟期，降水偏多將給油菜成熟帶來不利影響；與日照的P值為0.013＜0.05，呈現(xiàn)顯著性，存在相關(guān)性，為正相關(guān)，說明在油菜成熟期，光照充足對(duì)增加油菜產(chǎn)量更有利。

在油菜全育期，油菜氣象產(chǎn)量與氣溫、日照的P值＞0.05，未呈現(xiàn)顯著性，相關(guān)性弱或不存在相關(guān)性；與降水的P值為0.010＜0.05，呈現(xiàn)顯著性，存在相關(guān)性，為負(fù)相關(guān)。

4 結(jié)論

本研究對(duì)蘆溪縣1991—2020年的氣象資料、油菜產(chǎn)量資料及油菜物候資料進(jìn)行了分析，通過Excel軟件的AVERAGE函數(shù)計(jì)算出蘆溪縣油菜實(shí)際產(chǎn)量的3年滑動(dòng)平均值，然后用得出的數(shù)據(jù)列以時(shí)間t作直線回歸擬合，得出擬合函數(shù)；以函數(shù)方程計(jì)算出趨勢(shì)產(chǎn)量，通過減法得出氣象產(chǎn)量；最后利用SPSSPRO分析平臺(tái)根據(jù)Pearson相關(guān)系數(shù)對(duì)油菜氣象產(chǎn)量與油菜各生長(zhǎng)期關(guān)鍵氣象要素進(jìn)行相關(guān)性統(tǒng)計(jì)分析研究。結(jié)果表明，油菜氣象產(chǎn)量與苗期、蕾薹期、開花期以及成熟期氣溫的P值均＞0.05，未呈現(xiàn)顯著性，相關(guān)性弱或不存在相關(guān)性；與成熟期降水、日照的P值＜0.05，呈現(xiàn)顯著性，存在相關(guān)性。在全育期內(nèi)，油菜氣象產(chǎn)量與氣溫、日照的P值＞0.05，未呈現(xiàn)顯著性，相關(guān)性弱或不存在相關(guān)性；與降水的P值為0.010＜0.05，呈現(xiàn)顯著性，存在相關(guān)性，為負(fù)相關(guān)。

油菜生長(zhǎng)過程中會(huì)受到各種因素的影響，本文就油菜產(chǎn)量與氣溫、日照、降水3個(gè)關(guān)鍵氣象要素的關(guān)系進(jìn)行了初步分析，后續(xù)還需進(jìn)一步研究探討。