www caaj org 農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào) 2013 3 10 45 51 JournalofAgriculture 基金項(xiàng)目 十二五 國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與市場(chǎng)流通匹配管理及信息服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范 2012BAH20B04 第 一 作 者 簡(jiǎn) 介 許 世 衛(wèi) 男 1962 年 出 生 江 蘇 如 東 人 研 究 員 博 士 生 導(dǎo) 師 博 士 主 要 從 事 食 物 發(fā) 展 農(nóng) 業(yè) 信 息 分 析 與 預(yù) 警 研 究 通 信 地 址 100081 北京市中關(guān)村南大街12 號(hào) 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所 Tel 010 82109902 E mail xushiwei 收稿日期 2013 02 26 修回日期 2013 04 21 冬小麥單產(chǎn)與氣象因素關(guān)系研究 以山東省微山縣為例 許世衛(wèi) 1 喻 聞 1 劉淑云 2 ScottZhang 3 王 禹 1 1 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所 農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)信息服務(wù)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院智能化農(nóng)業(yè)預(yù)警技術(shù)與系統(tǒng)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室 北京100081 2 山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技信息工程技術(shù)研究中心 濟(jì)南250100 3 康尼斯加學(xué)院工程系 加拿大基辰納爾市 摘 要 為 了 探 討 山 東 微 山 縣 冬 小 麥 生 長(zhǎng) 期 間 的 降 水 量 光 照 氣 溫 等 氣 象 因 素 對(duì) 其 單 產(chǎn) 的 影 響 系 數(shù) 對(duì) 氣 象 因 素 變 量 間 的 相 關(guān) 性 進(jìn) 行 處 理 運(yùn) 用 正 交 多 項(xiàng) 式 方 法 求 解 氣 象 產(chǎn) 量 的Fisher 積 分 回 歸 模 型 求 出 了 氣 象 因 素 對(duì) 產(chǎn) 量 的 影 響 系 數(shù) 結(jié) 果 發(fā) 現(xiàn) 苗 期 降 雨 有 利 于 冬 小 麥 單 產(chǎn) 增 加 降 水 量 每 增 加1mm 單 產(chǎn) 增 加1 65 2 25kg hm 2 較 高 的 氣 溫 有 利 于 單 產(chǎn) 增 加 每 增 加1 單 產(chǎn) 增 加272 4kg hm 2 越 冬 期 優(yōu) 良 的 光 照 有 利 于 高 產(chǎn) 光 照 每 增 加1h 單 產(chǎn) 增 加135 3kg hm 2 至166 5kg hm 2 返 青 拔 節(jié) 期 3 4 月 的 降 水 有 利 于 單 產(chǎn) 的 增 加 每 增 加1mm 單 產(chǎn) 就 增 加4 95kg hm 2 和4 2kg hm 2 通 過 氣 象 要 素 的 產(chǎn) 量 系 數(shù) 解 釋 了 氣 象要素如何影響冬小麥單產(chǎn) 這也為未來進(jìn)行冬小麥產(chǎn)量預(yù)報(bào)與調(diào)控提供了理論基礎(chǔ) 關(guān)鍵詞 冬小麥單產(chǎn) 氣象因素 積分回歸 中圖分類號(hào) S165 27 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 論文編號(hào) 2013 0124 TheImpactofMeteorologicalFactorsontheWinterWheatYield theCaseStudyfromWeishanCounty ShandongProvince Xu Shiwei 1 Yu Wen 1 Liu Shuyun 2 Scott Zhang 3 Wang Yu 1 1 Agricultural Information Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences Key Laboratory of Agricultural Information Service Technology of Ministry of Agriculture Key Laboratory of Intelligent Agricultural Early Warning Technology and System of Chinese Academy of Agricultural Sciences Beijing 100081 China 2 Technology Information Engineering Technology Research Center Shandong Academy of Agricultural Science Jinan 250100 Shandong China 3 Department of Technology Conestoga College 299 DOON VALLEY DR Kitchener ON N 2P 1 B 1 Canada Abstract In this paper using winter wheat yield and meteorological data during 1981 2009 in the Weishan County Shandong Province the purpose is to study the impact of meteorological factors rainfall sunshine temperature on yield Firstly analyzing meteorological data simply and checking the relationship between meteorological factors it was found that there was strong negative correlation between rainfall and sunshine the authors built the meteorological conception model and dealt with the relationship between variables using the orthogonal polynomial method to solve the Fisher integral regression model The results showed that rainfall was conducive to increase the yield in the future the yield increased by 1 65 kg hm 2 to 2 25 kg hm 2 if the rainfall increased 1 mm more than in the normal month Higher temperature was beneficial to the yield the yield increased by 272 4 kg hm 2 if the temperature increased 1 higher In winter period lighting was conducive to the yield the yield increased by 135 3 kg hm 2 to 166 5 kg hm 2 if the lighting increased 1 hour許 世 衛(wèi) 等 冬 小 麥 單 產(chǎn) 與 氣 象 因 素 關(guān) 系 研 究 0 引言 氣象因素對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重要的影響已是不爭(zhēng)的事 實(shí) 利 用 時(shí) 間 序 列 氣 象 數(shù) 據(jù) 研 究 降 水 量 光 照 氣 溫 在 冬 小 麥 不 同 生 命 周 期 內(nèi) 對(duì) 單 產(chǎn) 的 影 響 通 過 正 交 多 項(xiàng) 式 和 積 分 回 歸 技 術(shù) 計(jì) 算 出 氣 象 因 素 對(duì) 單 產(chǎn) 不 同 時(shí) 期 的 影 響 系 數(shù) 通 過 氣 象 要 素 的 產(chǎn) 量 系 數(shù) 解 釋 氣 象 要 素 如 何 在 冬 小 麥 的 生 長(zhǎng) 周 期 內(nèi) 影 響 冬 小 麥 單 產(chǎn) 可 以 對(duì) 作 物 單 產(chǎn) 在 不 同 的 生 命 周 期 內(nèi) 進(jìn) 行 短 期 預(yù) 測(cè) 這 也為未來針對(duì)不同季節(jié)的氣象狀況進(jìn)行冬小麥單產(chǎn)預(yù) 報(bào) 奠 定 了 方 法 論 基 礎(chǔ) 具 有 重 要 的 現(xiàn) 實(shí) 意 義 一 些 學(xué) 者著重于氣候?qū)r(nóng)業(yè)的長(zhǎng)期影響 如楊曉光等 1 2 通過 研 究 認(rèn) 為 氣 候 變 暖 將 使 糧 食 作 物 種 植 北 界 向 東 南 和 西 北 方 向 移 動(dòng) 有 利 于 單 位 面 積 周 年 作 物 產(chǎn) 量 的 增 加 以 寧 夏 地 區(qū) 為 例 該 地 區(qū) 氣 溫 升 高 降 水 減 少 某 些 農(nóng) 作 物 的 適 宜 種 植 面 積 擴(kuò) 大 使 作 物 品 種 的 熟 性 由 早熟向中晚熟發(fā)展 多熟制向北推移和復(fù)種指數(shù)提高 但 氣 候 變 暖 后 病 蟲 害 的 影 響 會(huì) 增 加 3 另 一 方 面 在 考 慮 適 應(yīng) 措 施 的 條 件 下 雨 養(yǎng) 小 麥 在 中 國(guó) 大 部 分 地 區(qū) 將 出 現(xiàn) 增 產(chǎn) 現(xiàn) 象 4 總 體 上 氣 候 變 化 有 利 于 單 位 面 積 周 年作物產(chǎn)量的增加 5 6 還有學(xué)者研究極端氣候或農(nóng)情 對(duì) 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 的 影 響 如 武 艷 娟 等 7 利 用1991 2006 年 西 北 地 區(qū) 寧 夏 水 稻 小 麥 玉 米 馬 鈴 薯 等 糧 食 總 產(chǎn) 量 和 干 旱 冰 雹 冷 凍 害 的 受 災(zāi) 成 災(zāi) 面 積 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 分 析 結(jié) 果 表 明 干 旱 是 影 響 寧 夏 主 要 糧 食 作 物 產(chǎn) 量 和 糧 食 總產(chǎn)量的最主要的災(zāi)害 事 實(shí) 上 與 作 物 產(chǎn) 量 相 關(guān) 的 研 究 很 多 產(chǎn) 量 除 了 與 非 自 然 因 素 如 種 子 化 肥 和 勞 力 的 投 入 有 關(guān) 外 還 與 上 述 氣 象 因 素 相 關(guān) 李 永 華 等 8 選 用 西 南 地 區(qū) 重 慶 4 個(gè) 區(qū) 域 的1960 2001 年 的 氣 象 及 水 稻 產(chǎn) 量 資 料 分 析 結(jié) 果 表 明 重 慶 水 稻 的 氣 象 產(chǎn) 量 下 降 的 主 要 因 素 為 春季低溫陰雨和伏旱等災(zāi)害 許多作者利用氣象數(shù)據(jù) 如 氣 溫 光 照 降 水 量 求 出 產(chǎn) 量 與 這 些 因 素 的 不 同 時(shí) 期 的 偏 相 關(guān) 系 數(shù) 9 13 為 產(chǎn) 量 的 預(yù) 測(cè) 預(yù) 報(bào) 提 供 了 依 據(jù) 由于作物生產(chǎn)周期不同 在作物不同的階段 氣象 條 件 也 是 復(fù) 雜 多 變 的 氣 象 因 素 如 降 水 量 光 照 氣 溫 在不同的作物生長(zhǎng)階段是如何影響產(chǎn)量 而且 氣 象因素中日照與降水量的負(fù)相關(guān)性問題在模型中如何 解 決 為 此 筆 者 對(duì) 降 水 量 和 光 照 之 間 的 相 關(guān) 性 進(jìn) 行 了 替 代 轉(zhuǎn) 化 并 利 用 正 交 多 項(xiàng) 式 對(duì) 氣 象 產(chǎn) 量 的Fisher 積 分 回 歸 模 型 進(jìn) 行 求 解 得 到 了 反 映 氣 象 因 素 與 單 產(chǎn) 之間的關(guān)系系數(shù) 1 材料與方法 采 用1981 2009 年 山 東 微 山 縣 的 氣 象 資 料 及 相 應(yīng)年代的冬小麥單產(chǎn)資料 山東微山土肥站提供冬小 麥 單 產(chǎn) 資 料 所 用 所 有 資 料 經(jīng) 山 東 省 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 院 信 息 中心整理并提供 1 1 氣象因素描述性分析 將氣象資料進(jìn)行簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)整理 如表1 所示 1 1 1 降水量 冬小麥的生長(zhǎng)期間的各月降水量差異較 大 如12 月 平 均 降 水 量 為12 4mm 而6 月 高 達(dá)90 2mm 不 同 年 份 的 相 同 時(shí) 期 降 水 量 差 異 顯 著 12 月 的 平 均 降 水 量 極 差 最 大 值 與 最 小 值 之 間 的 差 為39 4mm 而6 月的極差為249 1mm 為 了 衡 量 各 觀 測(cè) 值 差 異 程 度 不 能 直 接 利 用 標(biāo) 準(zhǔn) 差來比較 因?yàn)楦髟陆邓科骄鶖?shù)不同 故采用標(biāo)準(zhǔn)差 與 平 均 數(shù) 的 比 值 變 異 系 數(shù) 來 比 較 發(fā) 現(xiàn)5 月 和6 月 變異系數(shù)最小為0 6 而1 月變異系數(shù)最大 為1 2 此 外 還 用 相 對(duì) 極 差 相 對(duì) 極 差 極 差 數(shù) 值 平 均 值 表 示 數(shù) 值 的 離 散 集 中 程 度 冬 小 麥 在 生 長(zhǎng) 期 間 降水量的相對(duì)極差在2 5 4 8 之間 1 1 2 光 照 冬 小 麥 生 長(zhǎng) 期 間 的 光 照 差 異 較 大 10 月 至 3 月 平 均 日 光 照 時(shí) 間 在6 h 以 下 而4 月 至6 月 平 均 日 光 照 在7h 以 上 變 異 系 數(shù) 在0 1 0 3 之 間 而 相 對(duì) 極 差 也在0 5 1 1 之間 1 1 3 氣溫 從各月平均氣溫來看 月間絕對(duì)值差異大 1 月 平 均 氣 溫 低 為0 而6 月 平 均 氣 溫 高 達(dá)25 1 但 除1 月 外 各 月 的 變 異 系 數(shù) 范 圍 在0 0 7 之 間 相 對(duì) 極 差也在0 1 2 6 之間 1 2 氣象因素間的相關(guān)性分析 為 了 保 證 以 后 部 分 的 模 型 分 析 將 氣 象 因 素 之 間 的 相 關(guān) 系 數(shù) 進(jìn) 行 了 分 析 表2 發(fā) 現(xiàn) 每 個(gè) 月 降 水 量 與 光 照 之 間 有 很 強(qiáng) 的 相 關(guān) 關(guān) 系 但 相 關(guān) 系 數(shù) 為 負(fù) 說 明 降 水 量 多 的 月 份 光 照 明 顯 下 降 降 水 量 與 氣 溫 之 間 相關(guān)關(guān)系不明顯 只有3 月和5 月 兩者之間的相關(guān)關(guān) 系 為 負(fù) 也 就 是 說 這2 個(gè) 月 里 降 水 量 多 時(shí) 氣 溫 會(huì) more During the turning green period and jointing stage rainfall in March and April promotes the yield increasing the yield increased by 4 95 kg hm 2 and 4 2 kg hm 2 if the rainfall increased 1 mm In this paper the meteorological yield coefficient could explain how meteorological factors influence the yield of winter wheat This laid the foundation of methodology for the forecasting winter wheat yield in the future Keywords Winter Wheat Yield Meteorological Factors Integral Regression 46明 顯 下 降 光 照 與 氣 溫 之 間 的 相 關(guān) 關(guān) 系 部 分 月 份 相 關(guān) 且 相 關(guān) 系 數(shù) 符 號(hào) 不 一 致 12 月 里 光 照 越 多 氣 溫 反而更低 而在3 月 5 月 6 月 光照越高 氣溫越高 綜 上 所 述 氣 象 因 素 中 降 水 量 差 異 顯 著 有 可 能 成為決定產(chǎn)量的主要因素 由于小麥的生產(chǎn)周期長(zhǎng) 在 不同的生長(zhǎng)階段 對(duì)光溫的敏感程度不同 所以光照和 氣 溫 也 可 能 對(duì) 單 產(chǎn) 的 影 響 顯 著 但 不 容 忽 視 的 事 實(shí) 是 在模型中有可能不能同時(shí)出現(xiàn)降水量和光照 因?yàn)?這2 個(gè)因素高度負(fù)相關(guān) 出現(xiàn)多重共線性現(xiàn)象 1 3 氣象產(chǎn)量分析 冬 小 麥 單 產(chǎn) 的 數(shù) 據(jù) 未 列 出 在1981 2009 年 中 最 高 產(chǎn) 量 與 最 低 產(chǎn) 量 分 別 為3394 5 kg hm 2 和6183 0 kg hm 2 有 關(guān) 產(chǎn) 量 與 氣 象 因 素 的 關(guān) 系 將 在 本 部 分 以 后 分 析 說 明 在 對(duì) 氣 象 因 素 與 產(chǎn) 量 關(guān) 系 分 析 以 前 將 產(chǎn) 量 分 為 趨勢(shì)產(chǎn)量和氣象產(chǎn)量 趨勢(shì)產(chǎn)量反映農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步和 經(jīng) 營(yíng) 管 理 改 進(jìn) 與 發(fā) 展 所 形 成 的 變 化 代 表 所 有 非 自 然 因素對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)的總和 將通過滑動(dòng)平均法求出趨勢(shì) 產(chǎn) 量 而 實(shí) 際 單 產(chǎn) 與 趨 勢(shì) 產(chǎn) 量 的 差 就 是 氣 象 產(chǎn) 量 將 氣象產(chǎn)量看成是氣象因素的函數(shù) 趨 勢(shì) 產(chǎn) 量 常 以 時(shí) 間 參 數(shù) 作 自 變 量 以 滑 動(dòng) 平 均 模 擬 法 去 模 擬 即 平 滑 去 產(chǎn) 量 曲 線 上 降 水 量 光 照 氣 溫 等 氣 象 因 素 變 化 而 造 成 的 短 周 期 波 動(dòng) 保 持 較 多 的 非 自然因素 即技術(shù)進(jìn)步與經(jīng)營(yíng)管理水平的提高 造成的 項(xiàng)目 降水量 光照 氣溫 均值 mm 標(biāo)準(zhǔn)差 變異系數(shù) 最大值 mm 最小值 mm 極差 mm 相對(duì)極差 mm 均值 h d 標(biāo)準(zhǔn)差 變異系數(shù) 最大值 h d 最小值 h d 極差 h d 相對(duì)極差 h d 均值 標(biāo)準(zhǔn)差 變異系數(shù) 最大值 最小值 極差 相對(duì)極差 10 月 38 6 38 0 1 0 151 5 0 0 151 5 3 9 5 9 1 1 0 2 3 6 7 5 3 8 0 7 15 8 1 4 0 1 19 9 13 1 6 8 0 4 11 月 23 0 24 0 1 0 111 6 0 0 111 6 4 8 5 2 1 3 0 3 2 5 8 2 5 8 1 1 8 3 1 4 0 2 11 2 5 7 5 5 0 7 12 月 12 4 10 6 0 9 39 4 0 0 39 4 3 2 4 6 1 3 0 3 2 1 7 0 5 0 1 1 1 9 1 2 0 7 4 0 0 9 4 9 2 6 1 月 12 5 14 6 1 2 54 5 0 0 54 5 4 4 4 6 1 1 0 2 2 6 6 1 3 5 0 8 0 0 1 1 2 8 2 8 5 7 2 月 16 9 13 2 0 8 45 6 0 2 45 4 2 7 5 1 1 2 0 2 2 5 7 0 4 5 0 9 2 9 1 9 0 7 7 0 0 2 7 1 2 5 3 月 26 7 25 4 0 9 104 8 0 0 104 8 3 9 5 9 0 9 0 1 3 9 7 3 3 3 0 6 8 0 1 5 0 2 11 1 5 4 5 6 0 7 4 月 31 3 21 8 0 7 84 1 4 6 79 5 2 5 7 2 0 9 0 1 5 5 9 2 3 7 0 5 15 0 1 0 0 1 17 3 13 3 4 0 0 3 5 月 67 7 42 8 0 6 207 6 1 9 205 7 3 0 7 5 1 1 0 1 4 9 9 5 4 6 0 6 20 4 1 1 0 1 22 9 18 2 4 7 0 2 6 月 90 2 56 7 0 6 257 6 8 5 249 1 2 8 7 0 1 0 0 2 5 2 9 2 3 9 0 6 25 1 1 0 0 0 27 2 23 6 3 6 0 1 表1 1981 2009 年山東微山縣站點(diǎn)氣象因素描述性分析 注 表示99 顯著水平相關(guān) 表示95 顯著水平相關(guān) 表示90 顯著水平相關(guān) 降水量與光照 降水量與氣溫 光照與氣溫 10 月 0 46 0 12 0 03 11 月 0 63 0 02 0 03 12 月 0 63 0 04 0 43 1 月 0 78 0 02 0 00 2 月 0 33 0 25 0 08 3 月 0 63 0 31 0 49 4 月 0 39 0 20 0 10 5 月 0 51 0 42 0 72 6 月 0 42 0 06 0 32 表2 1981 2009 年山東微山縣站點(diǎn)氣象因素之間相關(guān)系數(shù)分析 47許 世 衛(wèi) 等 冬 小 麥 單 產(chǎn) 與 氣 象 因 素 關(guān) 系 研 究 趨勢(shì)產(chǎn)量 筆者發(fā)現(xiàn)從1981 2009 年的29 個(gè)樣本中 用11 年 平 滑 基 本 可 以 消 除 短 周 期 并 反 映 技 術(shù) 進(jìn) 步 等因素對(duì)單產(chǎn)的貢獻(xiàn) 圖1 采 用11 年 滑 動(dòng) 平 均 產(chǎn) 量 作 為 某 一 年 的 趨 勢(shì) 產(chǎn) 量 其式見式 1 式 中 表 示 序 列 年 號(hào) 中 第t 年 的 趨 勢(shì) 產(chǎn) 量 yt 表 示第t 年的產(chǎn)量 則氣象產(chǎn)量 yw yt 1 2 模型 首 先 建 立 氣 象 產(chǎn) 量 模 型 并 根 據(jù) 上 節(jié) 中 氣 象 因 素 之間的相關(guān)性 對(duì)模型變量進(jìn)行分解與重整 使因素間 的 相 關(guān) 性 消 除 保 證 各 重 要 的 氣 象 因 素 對(duì) 產(chǎn) 量 的 影 響 能夠體現(xiàn)出來 2 1 氣象產(chǎn)量模型 氣 象 產(chǎn) 量 是 由 光 照 降 水 量 和 氣 溫 等 決 定 7 11 如 式 2 所示 yw ss rf tr 2 其中 yw 為冬小麥 氣象產(chǎn)量 ss 為月均光 照向量 rf 為 降 水 量 向 量 tr 為 月 日 均 氣 溫 向 量 為 誤 差 項(xiàng) 向 量 a b g 分 別 為 光 照 降 水 量 和 氣 溫 的 待 求 產(chǎn) 量 系 數(shù) 向 量 由 于 光 照 與 降 水 量 間 存 在 顯 著 的 負(fù) 的 相 關(guān) 關(guān) 系 因 此 這 些 變 量 在 同 一 方 程 中 就 有 多 重 共 線 性 故 有 必 要對(duì)方程進(jìn)行處理 消除變量間的相關(guān)性 2 1 1 氣 象 因 素 之 間 的 相 關(guān) 關(guān) 系 由 于ss 與rf 之 間 有 相 關(guān)關(guān)系 假設(shè)它們之間有線性關(guān)系見式 3 ss a0 a1rf 3 通過估計(jì)式 3 可以得到a0 和a1 2 1 2 相 關(guān) 影 響 因 素 進(jìn) 行 分 解 與 合 并 將 式 3 代 入 式 2 得到式 4 yw a0 a1rf rf tr 4 展開式 4 并合并同類項(xiàng) 得到式 5 yw a0 a1 rf tr 5 將 式 5 進(jìn) 行 整 理 定 變 化 后 的 光 照 向 量 為nss a0 變 化 后 的 降 水 量 產(chǎn) 量 系 數(shù) 向 量B b a1 并 將nss 和B 代入 5 得到式 6 yw nss Brf tr 6 這 樣 就 可 以 通 過 式 6 估 計(jì) 出 a B 和 g 的 值 即 也 就導(dǎo)出氣象因素的產(chǎn)量向量系數(shù) 2 2 氣象產(chǎn)量的積分回歸模型與正交多項(xiàng)式求解 趨勢(shì)產(chǎn)量表示在正常年份 氣候變化無差異的 情 況 下 單 產(chǎn) 的 總 體 趨 勢(shì) 曲 線 所 對(duì) 應(yīng) 的 產(chǎn) 量 它 與 實(shí) 際 單 產(chǎn) 是 有 差 異 的 其 差 可 以 看 作 是 天 氣 變 化 的 結(jié) 果 也 就 是 說 氣 象 產(chǎn) 量 等 于 實(shí) 際 產(chǎn) 量 減 去 趨 勢(shì) 產(chǎn) 量 氣 象 產(chǎn) 量 可 以 大 于 或 小 于0 如 果T 年 的 氣 象 產(chǎn) 量 大 于 0 其含義是 與正常年份相比 該年的氣候有利于產(chǎn)量 的增加 反之氣象產(chǎn)量小于0 2 2 1 Fisher 積 分 回 歸 模 型 氣 象 產(chǎn) 量 是 光 照 降 水 量 和 氣 溫 函 數(shù) 英 國(guó)Fisher 14 提 出 作 物 從 播 種 到 成 熟 整 個(gè)生育期間各時(shí)期氣象要素對(duì)產(chǎn)量的影響可以用積分 回 歸 的 形 式 表 示 將 氣 象 產(chǎn) 量 的 概 念 模 型 式 6 表 示 為擴(kuò)展的費(fèi)希爾積分回歸模式形式 年 份 產(chǎn) 量 實(shí) 際單 產(chǎn) 趨勢(shì) 單 產(chǎn) 圖1 1981 2009 年山東微山縣冬小麥實(shí)際單產(chǎn)與趨勢(shì)產(chǎn)量 48 7 為 氣 象 產(chǎn) 量 0 為 常 數(shù) xi t 為 氣 象 因 素 i 1 表 示 修 正 后 的 光 照nss i 2 表 示 降 水 量rf i 3 表 示 氣 溫 tr ai t 為xi t 對(duì) 氣 象 產(chǎn) 量 的 影 響 系 數(shù) t 為 時(shí) 間 t 為 冬 小 麥 生 長(zhǎng) 期 j 表 示 自 變 量 時(shí) 段 數(shù) ai t 與xi t 分 別 為 回歸系數(shù)與氣象因素隨時(shí)間t 變化的函數(shù) 2 2 2 切比雪夫正交多項(xiàng)式 用正交多項(xiàng)式來逼近積分 回 歸 模 型 15 將ai t 表 示 為 時(shí) 間t 的 正 交 多 項(xiàng) 式 線 性 函數(shù) 即 8 式 中 ji 為 j 次 多 項(xiàng) 式 將 式 8 代 入 式 7 得 經(jīng)整理得 9 9 式中 10 j 可以從切化雪夫 正交多項(xiàng)式中推導(dǎo) 如式 11 11 考 慮 到 生 產(chǎn) 實(shí) 際 生 產(chǎn) 情 況 確 定 了 上 年10 月 到 當(dāng) 年6 月 為 山 東 微 山 縣 的 冬 小 麥 生 育 周 期 因 此 根 據(jù) 式 11 經(jīng)過推導(dǎo) 可得到切比雪夫正交表 如表3 所示 3 結(jié)果與分析 3 1 正交多項(xiàng)式的逐步回歸 經(jīng) 上 述 變 化 式 9 就 是 一 個(gè) 典 型 的 多 元 線 性 回 歸 方程 采用逐步回歸的辦法求解方程得式 12 表4 列 出 了 正 交 多 項(xiàng) 式 進(jìn) 行 逐 步 回 歸 后 的 系 數(shù) 檢 驗(yàn) 值 和 方 程 檢 驗(yàn) 值 結(jié) 果 表 明 冬 小 麥 生 育 期 內(nèi) 各 階 段的光照 降 水量 氣溫對(duì)氣象產(chǎn)量有顯著的效果 3 2 氣象要素對(duì)氣象產(chǎn)量的系數(shù) 根據(jù)式 12 中的系數(shù)和式 8 可以得出 光 照 產(chǎn) 量 的 影 響 系 數(shù) 為 a ss 1 0576 j 1 0 5889 j 3 0 2170 j 5 13 降 水 量 對(duì) 產(chǎn) 量 的 影 響 系 數(shù) 為 a rf 0 0183 j 3 0 0059 j 5 14 氣 溫 對(duì) 產(chǎn) 量 的 影 響 系 數(shù) 為 a tr 1 6411 j 0 0 1087 j 2 0 2731 j 3 0 1254 j 4 0 1661 j 5 15 氣象要素對(duì)單產(chǎn)的影響見表5 3 3 氣象要素對(duì)氣象產(chǎn)量影響的機(jī)理分析 3 3 1 苗 期 10 月 上 旬 或 中 旬 播 種 到12 月 的 越 冬 前 10 月 降 雨 有 利 于 未 來 產(chǎn) 量 增 加 降 水 量 每 增 加1mm 單 產(chǎn) 增 加1 65kg hm 2 但 氣 溫 過 高 不 利 單 產(chǎn) 增 加 每 增 加1 單 產(chǎn) 下 降207 kg hm 2 10 月 降 雨 對(duì) 保 證 齊 苗 和 苗 期 生 長(zhǎng) 有 利 若 播 種 后 長(zhǎng) 時(shí) 間 氣 溫 過 高 則 容 易 形成旺苗 遭遇冬季低溫造成凍苗 死苗 11 月 降 雨 有 利 于 未 來 產(chǎn) 量 增 加 每 增 加1mm 單 產(chǎn) 增 加2 25kg hm 2 同 時(shí) 相 對(duì) 較 高 的 氣 溫 有 利 于 單 產(chǎn) 增 加 每 增 加1 單 產(chǎn) 增 加272 4kg hm 2 冬 前3 葉1 心 的 壯 苗 是 保 證 冬 小 麥 安 全 越 冬 的 前 提 產(chǎn) 量 形 成 的 關(guān) 鍵 是 群 體 分 蘗 而 群 體 形 成 的 關(guān) 鍵 時(shí) 期 是 越 冬 前 11 月 一 定 的 降 水 和 適 宜 的 高 溫 有 利 于 冬 前 蘗 的 形成 進(jìn)而保證高產(chǎn)群體的形成 有利于獲得高產(chǎn) 3 3 2 越冬期 1 2 月 12 月和1 月降水對(duì)產(chǎn)量的影響 不 明 顯 良 好 的 光 照 有 利 于 高 產(chǎn) 光 照 每 增 加1h 單 產(chǎn) 增 加135 3 kg hm 2 至166 5 kg hm 2 光 照 對(duì) 產(chǎn) 量 的 影 響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水分和溫度 溫度過低不利于小麥的越冬 月份 10 11 12 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 4 3 2 1 0 1 2 3 4 3 28 7 8 17 20 17 8 7 28 4 14 7 13 9 0 9 13 7 14 5 14 21 11 9 18 9 11 21 14 表3 n 9 時(shí) 不同時(shí)期x 對(duì)應(yīng)的正交表 12 49許 世 衛(wèi) 等 冬 小 麥 單 產(chǎn) 與 氣 象 因 素 關(guān) 系 研 究 這主要與該地區(qū)的生態(tài)區(qū)域特點(diǎn)和品種選擇有關(guān) 3 3 3 返 青 拔 節(jié) 期 3 4 月 3 月 上 旬 為 返 青 期 3 月 中 下 旬 至4 月 為 拔 節(jié) 期 有 上 述 曲 線 圖 可 知 2 3 4 月 降 水 尤 其 是3 4 月 的 降 水 有 利 于 單 產(chǎn) 的 增 加 每 增 加1mm 單 產(chǎn) 就 增 加4 95 kg hm 2 和4 2 kg hm 2 3 4 月 的 冬 小 麥 處 于 返 青 拔 節(jié) 期 是 小 麥 一 生 中 需 水 最 多 也 是 最 關(guān) 鍵 的 時(shí) 期 良 好 的 光 照 對(duì) 應(yīng) 降 水 的 減 少 但 降 水 不 足 將嚴(yán)重影響小麥小穗分化和穗粒數(shù) 不利于高產(chǎn)大 穗 的 形 成 影 響 產(chǎn) 量 該 時(shí) 期 降 水 作 用 表 現(xiàn) 為 遲 鈍 型 與 小 麥 的 需 水 特 征 一 致 性 較 差 這 可 能 與 數(shù) 據(jù) 源 的 生 態(tài) 氣 候 因 素 有 關(guān) 返 青 拔 節(jié) 期 氣 溫 每 升 高1 單 產(chǎn) 就 增 加44 85 kg hm 2 和75 15 kg hm 2 溫 度 增 加 對(duì) 產(chǎn) 量 形 成 的 影 響 表 現(xiàn) 較 為 突 出 這 與 該 時(shí) 期 小 麥 的 生 長(zhǎng) 發(fā) 育特性有關(guān) 3 3 4 開 花 灌 漿 期 5 6 月 5 月 小 麥 處 于 開 花 灌 漿 期 平 均 降 水 量 為67 7mm 表1 過 多 的 降 水 不 利 于 授 粉 和 灌 漿 在 此 時(shí) 期 每 增 加1 mm 的 降 水 量 氣 象 產(chǎn) 量 會(huì) 下 降2 25kg hm 2 和1 65kg hm 2 對(duì) 于 光 照 可 能 與數(shù)據(jù)源的所在生態(tài)區(qū)有關(guān) 良好的光照條件 在一定 情 況 下 即 伴 隨 一 定 的 高 溫 5 月 氣 溫 過 高 容 易 造 成 干 熱 風(fēng) 高 溫 低 濕 型 即 高 溫 催 熟 逼 熟 現(xiàn) 象 造 成 減 產(chǎn) 從 氣 候 特 征 來 看 6 月 的 降 水 一 般 分 布 在6 月 中 下 旬 因 此 對(duì) 于 冬 小 麥 而 言 已 是 收 獲 季 節(jié) 分 析 的 意 義 不大 4 結(jié)論與討論 1 本 研 究 是 用 切 比 雪 夫 正 交 多 項(xiàng) 式 來 擬 合 Fisher 積 分 回 歸 模 型 所 得 氣 象 因 素 的 產(chǎn) 量 系 數(shù) 能 夠 結(jié)合作物生長(zhǎng)特征 從機(jī)理上進(jìn)行解釋 2 許 多 學(xué) 者 用 正 交 多 項(xiàng) 式 擬 合Fisher 氣 象 單 產(chǎn) 模 型 求 出 了 氣 象 因 素 的 單 產(chǎn) 系 數(shù) 9 11 但 在 氣 象 因 素 的相關(guān)問題上 沒有進(jìn)行合理的處理 本研究中 筆者 根據(jù)氣象因素降水量和光照的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行了替代轉(zhuǎn) 化 使各氣象因素能夠較為全面地反映單產(chǎn)系數(shù) 3 如果氣象因素降水量和光照之間是完全相關(guān) 則 在 方 程 中 將 剔 除 一 個(gè) 氣 象 因 素 也 就 是 說 知 道 降 水 量 或 光 照 任 一 變 量 就 可 以 知 道 另 一 個(gè) 變 量 但 對(duì) 結(jié) 果并沒有影響 4 由 于 在 進(jìn) 行 氣 象 因 素 對(duì) 冬 小 麥 單 產(chǎn) 影 響 研 究 的 過 程 中 只 考 慮 了3 個(gè) 主 要 氣 象 因 素 但 在 不 同 的 地 區(qū)可能氣象因素不同 如沿海地區(qū) 作物單產(chǎn)可能受臺(tái) 風(fēng)或風(fēng)速的影響較為嚴(yán)重 在干旱熱帶地區(qū) 可能降水 量 是 唯 一 影 響 單 產(chǎn) 的 因 子 因 此 今 后 的 模 型 實(shí) 證 分 析應(yīng)該考慮更多的氣象因素 5 總之 筆者的研究是基于氣象因素和冬小麥單 產(chǎn) 的 時(shí) 間 序 列 數(shù) 據(jù) 在 對(duì) 相 關(guān) 的 氣 象 因 素 進(jìn) 行 替 代 轉(zhuǎn) 化 后 利 用 正 交 多 項(xiàng) 式 來 擬 合Fisher 氣 象 產(chǎn) 量 模 型 求 得 能 夠 反 映 氣 象 因 素 的 單 產(chǎn) 系 數(shù) 在 實(shí) 際 應(yīng) 用 工 作 中 可 以 根 據(jù) 降 水 量 光 照 和 氣 溫 等 氣 候 要 素 指 標(biāo) 可 以 作 出 氣 象 產(chǎn) 量 預(yù) 報(bào) 然 后 再 根 據(jù) 所 擬 定 的 趨 勢(shì) 產(chǎn) 量 作出產(chǎn)量預(yù)測(cè) 同時(shí)還可以根據(jù)產(chǎn)量系數(shù) 采用灌溉或 蓋膜增溫措施提高小麥產(chǎn)量 此方法為農(nóng)作物單產(chǎn)短 期預(yù)測(cè)和提高單產(chǎn)方法提供了理論基礎(chǔ) 參考文獻(xiàn) 1 楊 曉 光 劉 志 娟 陳 阜 全 球 氣 候 變 暖 對(duì) 中 國(guó) 種 植 制 度 可 能 影 響 氣 候 變 暖 對(duì) 中 國(guó) 種 植 制 度 北 界 和 糧 食 產(chǎn) 量 可 能 影 響 的 分 析 J 中 國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué) 2010 43 2 329 336 2 楊 曉 光 劉 志 娟 陳 阜 全 球 氣 候 變 暖 對(duì) 中 國(guó) 種 植 制 度 可 能 影 響 未來氣候 變化對(duì)中 國(guó)種植制 度北界的 可能影響 J 中國(guó)農(nóng)業(yè) 科學(xué) 2010 43 11 2280 2291 3 王 連 喜 李 菁 李 劍 萍 等 氣 候 變 化 對(duì) 寧 夏 農(nóng) 業(yè) 的 影 響 綜 述 J 中 國(guó) 農(nóng)業(yè)氣象 2011 32 2 155 160 4 孫 芳 楊 修 林 而 達(dá) 等 中 國(guó) 小 麥 對(duì) 氣 候 變 化 的 敏 感 性 和 脆 弱 性 研 究 J 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué) 2005 38 4 692 696 表4 正交多項(xiàng)式逐步回歸檢驗(yàn)值 變量系數(shù) T 檢驗(yàn)值 方程檢驗(yàn)F 10 18 3 78 R 2 0 6774 AdjR 2 0 4982 p nss1 1 0576 2 03 p nss3 0 5889 3 09 p nss5 0 2170 2 92 p rf3 0 0183 4 10 p rf5 0 0059 3 49 p tr0 1 6411 3 10 p tr2 0 1087 1 82 p tr3 0 2731 2 27 p tr4 0 1254 3 62 p tr5 0 1661 3 35 cons 3 22 0 04 表5 氣象因素對(duì)單產(chǎn)的影響系數(shù) 指標(biāo) 降水量 kg hm 2 mm 光照時(shí)數(shù) kg hm 2 h 氣溫 kg hm 2 10 月 1 65 57 00 207 00 11 月 2 25 63 15 272 40 12 月 4 20 135 30 124 35 1 月 4 95 166 50 41 85 2 月 0 00 0 00 44 40 3 月 4 95 166 50 44 85 4 月 4 20 135 30 75 15 5 月 2 25 63 15 9 00 6 月 1 65 57 00 6 90 50 上接第28 頁 害 為植株成活和速生快長(zhǎng)創(chuàng)造條件 3 結(jié)語 筆 者 對(duì) 龍 眼 大 樹 移 栽 成 活 率 不 高 成 因 的 探 討 提 出移栽季節(jié)不適宜 植株樹況不佳 植后管理粗放等影 響因素 與王大興等 10 14 研究結(jié)果相似 試驗(yàn)針對(duì)大樹 移 栽 挖 掘 斷 根 時(shí) 易 留 樁 茬 搬 運(yùn) 栽 植 時(shí) 土 球 易 破 損 而 出現(xiàn)移栽樹被騰空 主側(cè)根被架空等現(xiàn)象 提出回填壓 實(shí) 和 細(xì) 土 填 塞 的 栽 植 方 法 有 助 于 解 決 當(dāng) 今 科 研 生 產(chǎn) 較易忽視的問題 試驗(yàn)針對(duì)性地提出采用合理的起苗 方法 選擇適宜的移栽季節(jié) 實(shí)施得當(dāng)?shù)亩ㄖ补芾淼三?眼大樹移綜合技術(shù) 移栽成活率可達(dá)95 以上 參考文獻(xiàn) 1 中 國(guó) 農(nóng) 業(yè) 百 科 全 書 編 委 會(huì) 中 國(guó) 農(nóng) 業(yè) 百 科 全 書 果 樹 卷 M 北 京 農(nóng)業(yè)出版社 1993 54 55 2 農(nóng) 業(yè) 部 發(fā) 展 亞 熱 帶 果 樹 辦 公 室 中 國(guó) 熱 帶 亞 熱 帶 果 樹 M 北 京 中 國(guó)農(nóng)業(yè)出版社 1998 91 92 94 98 3 蘇 木 蘭 張 經(jīng) 賢 泉 州 龍 眼 生 產(chǎn) 五 十 年 及 產(chǎn) 業(yè) 化 經(jīng) 營(yíng) 對(duì) 策 J 福 建 果樹 2000 4 46 4 泉 州 市 科 學(xué) 技 術(shù) 編 纂 委 員 會(huì) 泉 州 科 學(xué) 技 術(shù) 志 M 北 京 中 國(guó) 科 學(xué) 技術(shù)出版社 1994 24 5 泉 州 市 地 方 志 編 纂 委 員 會(huì) 泉 州 年 鑒 2002 年 M 方 志 出 版 社 2003 32 6 泉 州 市 區(qū) 劃 辦 泉 州 市 農(nóng) 業(yè) 局 泉 州 龍 眼 種 質(zhì) 資 源 調(diào) 查 區(qū) 劃 報(bào) 告 R 1984 21 23 7 華中農(nóng)學(xué)院 果樹研究法 M 北京 農(nóng)業(yè)出版社 1979 245 248 8 邱 武 陵 福 建 果 樹50 年 M 北 京 福 建 教 育 出 版 社 2000 62 63 68 70 261 264 9 柯 冠 武 我 國(guó) 龍 眼 科 技 工 作 的 進(jìn) 展 與 成 就 J 中 國(guó) 果 樹 1989 4 6 8 10 劉賢團(tuán) 龍眼大樹搬遷移栽技術(shù) J 福建果樹 1996 4 45 47 11 吳 文 星 成 年 龍 眼 樹 移 栽 成 活 率 低 的 原 因 及 解 決 途 徑 J 福 建 果 樹 2002 1 54 55 12 曾