近三十年來重慶玉米氣象產量波動影響分析

單麗靜等

摘 要 為探索導致重慶玉米氣象產量波動的氣象因素，選取重慶渝東北的萬州、渝東南的酉陽、渝中的涪陵和渝西的江津為研究的代表站點，根據1981—2010年四地在玉米生育期的溫度、降雨和日照資料和玉米產量資料，利用線性傾向評估法和多元回歸分析方法，系統分析了三個氣象因素的年度變化特征及其對玉米產量的影響。分析表明：近三十年來，重慶玉米氣象產量整體上呈波動上升趨勢，玉米的氣象產量與生育期內降雨基本呈正相關且影響最為顯著，與生育期內溫度基本呈負相關。因此，提前播種，加強蓄水保水是提高重慶玉米產量的重要措施。

關鍵詞 玉米；產量；氣溫；降雨；日照

中圖分類號：S513；S162.8 文獻標志碼：A 文章編號：1673-890X（2015）16-028-08

知網出版網址：http：//www.cnki.net/kcms/detail/50.1186.S.20150710.1131.017.html 網絡出版時間：2015/7/10 11：31：00

玉米是我國重要的糧食和飼料作物，其種植面積和總產量僅次于水稻和小麥，單產居首位。重慶玉米的種植面積和總產量分別約占全市糧食作物的18%和18.5%，其產量豐歉對全市糧食產量舉足輕重。

重慶市位于四川盆地東南部，屬溫帶、亞熱帶、熱帶濕潤半濕潤氣候，境內地形復雜、地勢起伏，自然條件的立體差異和區域差異都非常明顯。長期以來形成丘陵山坡旱地種植玉米的生產格局，靠天明顯[1-2]。近年來，國內涉及探討氣候變化對玉米產量的影響研究比較多[3-6]，但對重慶氣象因素對玉米氣象產量影響的系統研究還比較少。本文就重慶近30年來玉米生育期平均氣溫、降雨量、日照等氣象因素對氣象產量的影響進行系統論述。

1 資料與方法

1.1 資料

重慶玉米生育期3—8月，本研究所用氣象資料為重慶渝東南的酉陽、渝東北的萬州、渝西的江津、渝中的涪陵4個地區，3—8月的平均氣溫、總降雨量、總日照時數等氣象觀測資料。

玉米產量資料來源于重慶市農技部門，包括1981—2010年對應臺站的玉米生產面積、總產量、單產量等資料。

1.2 方法

采用滑動平均計算玉米趨勢產量；采用線性傾向估計法分析氣象產量和氣象因素的變化趨勢；采用多元回歸分析玉米氣象產量和氣象因素的相關性。

1.2.1 趨勢產量、氣象產量的計算方法

社會因素，諸如政策的強化與弱化、農業投入效益的短期性和長期性、比較經濟效益的行政和市場調節等，從其出臺，經調整至達到相對穩定，需要一個較長的時間過程，因此，玉米的趨勢產量本文采用對實際產量進行5年滑動平均計算的方法得到。由于天氣、氣候的影響，使實際產量在趨勢產量的基礎上產生波動，被稱為氣象產量，可通過實際玉米產量減去趨勢產量獲得，即：

氣象產量=實際產量-趨勢產量

1.2.2 氣象條件影響因素的確定

玉米生長季平均氣溫、降雨量和輻射量計算方法采用上述四地氣象站點1981—2010年每年3—8月逐日值進行平均或求和，平均氣溫采用逐日值進行平均，降雨量、輻射總量采用直接相加求值。

1.2.3 多元回歸分析

通過建立玉米產量和有關氣象因素的多元回歸模型，可反映氣象因素在玉米氣象產量波動變化中的貢獻率。

2 單一氣象因素對玉米氣象產量的影響

2.1 生育期平均氣溫對玉米氣象產量的影響

1981—2010年萬州3—8月的平均氣溫以0.05℃/a的速度呈總體上升趨勢，30年平均值為22.71℃。玉米氣象產量30年間以0.19 kg/a的速度呈總體略下降的趨勢。最高溫度出現在2006年，所對應的氣象產量也為30年間的最低值-65.87 kg。最低溫度出現在1993年，所對應的氣象產量為30年間第四低值。而氣象產量最高出現在1981年，當年的平均氣溫為22.99℃。平均氣溫走向和氣象產量走向呈現正相關的年限區間為1981—1982， 1983—1985， 1989—1991， 1992—1993， 1996—1997， 2002—2005， 2007—2009，趨同年份所占比例為44.83%（圖1）。

1981—2010年涪陵玉米生育期的平均氣溫以0.03℃/a的速度呈總體上升趨勢，30年平均值為22.54℃。玉米產量30年間以0.04kg/a的速度呈現總體略下降趨勢。最高平均氣溫出現在2006年，所對應的氣象產量也為30年間的最低值-92.74kg，而氣象產量最高出現在1990年，當年的平均氣溫為23.07℃。平均氣溫走向和氣象產量走向呈正相關的年限區間為1981—1982， 1983—1985， 1989—1991， 1992—1995， 1996—1997， 1999—2000， 2002—2003， 2004—2005， 2008—2010，趨同年份所占比例為48.28%（圖2）。

1981—2010年酉陽玉米生育期的平均氣溫以0.04℃/a的速度呈總體上升趨勢，30年平均值為19.46℃。玉米產量30年間以0.09kg/a的速度略微上升。最高溫度出現在2006年，所對應的氣象產量也為30年間的最低值-37.78kg，而氣象產量最高出現在2008年，當年的平均氣溫為20.27℃。平均氣溫走向和氣象產量走向呈正相關的年限區間為1983—1997， 1999—2005， 2007—2009，趨同年份所占比例為75.86%（圖3）。

1981—2010年江津玉米生育期的平均氣溫以0.03℃/a的速度呈總體上升趨勢，30年平均值為22.69℃。玉米產量以0.06 kg/a的速度呈略下降趨勢。最高溫度出現在2006年，所對應的氣象產量也為30年間的最低值-47.49 kg。而氣象產量最高出現在1986年，當年的平均氣溫為22.25℃。平均氣溫走向和氣象產量走向呈正相關的年限區間為1983—1986， 1989—1990， 1991—1992， 1994—1995， 1999—2000， 2001—2002， 2008—2010，趨同年份所占比例為34.48%（圖4）。

綜上，平均氣溫四地均呈穩中有升的態勢，其中以萬州的增速最快為0.05℃/a，涪陵最慢為0.03℃/a。從30年平均來看，萬州最高為22.71℃，以酉陽最低為19.46℃，呈現出了北高南低的總體態勢，四地氣象產量出現最高值年份的平均氣溫均極為接近各地30年平均值。從以上分析中的趨同性來看，只有酉陽趨同年份比例大于50%，可視作與玉米氣象產量正相關且相關性也最為明顯。

有研究表明，重慶高溫年的發生頻率為77.5%，盛夏期間（7—8月）天氣炎熱，農作物生長發育旺盛，需水量大，是影響我市工農業生產和人民生活最主要的氣象災害[7]，這也和趨同性分析相互印證，平均氣溫和玉米氣象產量呈負相關關系，過高溫度對玉米氣象產量產生了不利影響，因此可以采取提前播種等措施，以減少玉米成熟期期間高溫伏旱對其的不利影響。

2.2 生育期總降雨量對玉米氣象產量的影響

1981—2010年萬州3—8月的總降雨量以6.03 mm/a的速度呈總體下降趨勢，總降雨量平均值為842.34 mm。最大降雨量出現在1982年，所對應的氣象產量為30年間第四低值。最小降雨量出現在2006年所對應的氣象產量為30年最低值。降雨量走向和氣象產量走向呈現正相關的年限區間為1981—1982， 1984—1985， 1986—1989， 1991—1992， 1993—1995， 2000—2003， 2004—2007， 2009—2010，趨同年份所占比例為51.72%（圖5）。

1981—2010年涪陵玉米生育期的總降雨量以0.59 mm/a的速度呈總體略下降趨勢，30年平均值為790.78 mm。最大降雨量出現在1998年，最小降雨量出現在2006年所對應的氣象產量為30年最低值。降雨量走向和氣象產量走向呈現正相關的年限區間為1982—1989， 1991—1992， 1995—1996， 2000—2003， 2004—2008， 2009—2010，趨同年份所占比例為58.62%（圖6）。

1981—2010年酉陽玉米生育期的總降雨量以3.49 mm/a的速度呈總體上升趨勢，30年平均值為947.53 mm。最大降雨量出現在2004年，最小降雨量出現在1988年。降雨量走向和氣象產量走向呈現正相關的年限區間為1981—1982， 1984—1986， 1991—1992， 2000—2001， 2003—2007， 2008—2009，趨同年份所占比例為34.48%（圖7）。

1981—2010年江津玉米生育期的總降雨量以1.48 mm/a的速度呈總體上升趨勢，30年平均值為716.21 mm。最大降雨量出現在1998年，最小降雨量出現在2006年所對應的氣象產量也為30年最低。降雨量走向和氣象產量走向呈現正相關的年限區間為1983—1985， 1986—1988， 1989—1990， 1994—1995， 1997—1998， 2001—2003， 2004—2005， 2007—2010，趨同年份所占比例為44.83%（圖8）。

綜上，30年來降雨萬州涪陵兩地為負增長，其中萬州降雨量下降幅度較大為-6.02 mm/a，酉陽和江津穩中有升。從30年平均降雨量來看，酉陽最為充沛為947.53 mm，江津最少716.21 mm，呈現南高西低的態勢。從以上分析中的趨同年份比例來看，萬州和涪陵兩地趨同年份大于50%，可初步視作與玉米氣象產量呈正相關關系，也就是說，要滿足玉米增產的需求兩地的降雨還稍顯不足，需要采取相關蓄水和保水措施。

2.3 生育期總日照時數對玉米氣象產量的影響

1981—2010年萬州3—8月總日照時數以1.72 h/a的速度呈總體下降趨勢，30年平均值為816.59 h。日照時數走向和氣象產量走向呈現正相關的年限區間為1981—1982， 1983—1985， 1986—1987， 1989—1991， 1992—1993， 1998—2000， 2001—2002， 2004—2005， 2007—2010，趨同年份所占比例為48.27%（圖9）。

1981—2010年涪陵玉米生育期總日照時數以0.48 h/a的速度呈現略上升趨勢，30年平均值為772.29 h，最高日照時數出現在1990年，所對應的氣象產量為30年最高。日照時數走向和氣象產量走向呈現正相關的年限區間為1981—1982， 1983—1985， 1986—1987， 1989—1995， 1996—2000， 2001—2002， 2003—2004， 2008—2010，趨同年份所占比例為62.07%（圖10）。

1981—2010年酉陽玉米生育期的總日照時數以0.21 h/a的速度呈總體下降趨勢，30年平均值為654.24 h。日照時數走向和氣象產量走向呈現正相關的年限區間為1983—1984， 1986—1991， 1992—2000， 2001—2002， 2003—2005， 2009—2010，趨同年份所占比例為62.07%（圖11）。

1981—2010年江津玉米生育期的總日照時數以5.43 h/a的速度下降，下降趨勢明顯，30年平均值為821.73 h。日照時數走向和氣象產量走向呈現正相關的年限區間為1983—1985， 1986—1988， 1989—1990， 1994—1995， 1997—1998， 2001—2003， 2004—2005， 2008—2010，趨同年份所占比例為41.38%（圖12）。

綜上，日照四地除涪陵外均為下降態勢，其中江津的日照減少最為明顯（-5.43 h/a），從30年平均來看，以江津日照最為充足（821.73 h），酉陽最少（652.24 h），呈現西高南低的態勢。從趨同年份所占比例來看，涪陵和酉陽大于50%，可視作與玉米氣象產量正相關。

3 綜合氣象因素對玉米氣象產量的影響

本文對玉米氣象產量與各氣象因素進行多元回歸，將常數項設為0，得出表1的標準系數。

從表1可看出，氣象因素在不同區域對玉米氣象產量的影響均存在較大差異。橫向來看：萬州在生育期內氣象因素的影響大小依次為降雨、平均氣溫和日照，其中，平均氣溫和總日照時數均為負相關；涪陵在生育期內氣象因素的影響大小依次為降雨、日照和平均氣溫，其中平均氣溫為負相關；酉陽在生育期內氣象因素的影響大小依次為日照、平均氣溫和降雨，三因素均為正相關；江津在生育期內氣象因素的影響大小依次為平均氣溫、日照和降雨，三因素均為負相關。縱向來看：四地的溫度對玉米增產的貢獻基本是負效應，有溫度過高帶來的不利影響；四地的降雨對玉米增產的貢獻基本是正效應，有降雨不足帶來的不利影響。

4 結論

（1）綜合來看，較低溫度、較少日照和較多降雨有利于萬州地區玉米產量增產；較低溫度、較多日照和較多降雨有利于涪陵地區玉米產量增產；較高溫度、較多日照和較多降雨有利于酉陽地區玉米產量增產；較低溫度、較少日照和較少降雨有利于江津地區玉米產量增產。

（2）不同氣象因素對不同區域的影響也不盡相同。當平均氣溫增加時只有酉陽會出現增產，其余三地均是減產；當總降雨量增加時，涪陵和酉陽地區會出現增產，其余兩地為減產；當總日照時數增加時，除江津出現減產外，其余三地為增產，其中涪陵的玉米氣象產量反應最為明顯。

（3）平均氣溫、降雨和日照相互作用又相互影響。在三者的共同影響下，不同時期、不同區域，氣象因素對氣象產量正相關和負相關關系更替出現，說明氣象產量和氣象因素絕非簡單的正相關和負相關關系，而是多種氣象因素相互影響共同作用的結果。

（4）通過比較，第二部分的趨同年份比例分析和第三部分SAS多元回歸系數結果基本吻合，兩種方法相互印證，說明氣象因素與玉米氣象產量相關性結論較為真實、可靠，可作為利用氣象條件提高玉米產量的有效參考。該結論表明：我們可以采取提前播種避開成熟期高溫伏旱災害，加強蓄水保水措施，達到趨利避害、提高玉米產量的目的。

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（責任編輯：丁志祥）