氣候特征對伊春地區(qū)玉米產(chǎn)量的影響

謝冬穎，鄭雪松

（1.伊春市氣象局，黑龍江伊春153000；2.雞西市氣象局，黑龍江雞西158100）

氣候特征對伊春地區(qū)玉米產(chǎn)量的影響

謝冬穎1，鄭雪松2

（1.伊春市氣象局，黑龍江伊春153000；2.雞西市氣象局，黑龍江雞西158100）

1 引言

伴隨著全球氣候變化的趨勢越來越明顯，我國在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上對農(nóng)作物熱量的特性也得到了進一步的改善。在確保作物熱量的同時，也應(yīng)考慮到水熱組合狀況對作物生長的重要意義。要根據(jù)不同地區(qū)作物生長差異而利用不同的技術(shù)。

東北地區(qū)是我國玉米重點生產(chǎn)基地之一，是世界著名的中國東北玉米帶所在地，該區(qū)域玉米播種面積近2億畝，約占糧食作物總面積的一半。因此，研究氣候變化下東北玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響，對于主動適應(yīng)氣候變化、制定有效應(yīng)對措施、保證農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

2 研究內(nèi)容和研究方法

2.1 研究內(nèi)容

采用數(shù)據(jù)調(diào)查的方式，針對伊春市地區(qū)氣候進行分析，其中包括50 a來氣溫、降雨等多個方面。在調(diào)查研究的基礎(chǔ)之上，通過數(shù)據(jù)分析方法，對氣候變化對玉米產(chǎn)量的影響進行分析。根據(jù)上述分析結(jié)果，就如何降低不利氣候帶來的影響尋找有效的對策。

2.2 研究方法

（1）案例研究法。本文的研究是基于東北地區(qū)氣候特征和玉米產(chǎn)量的影響，確保了研究與分析的可操作性、數(shù)據(jù)獲取的準確性。進而提高了研究的嚴謹性與科學(xué)性。

（2）定量分析法。在對氣候特征與農(nóng)作物產(chǎn)量相關(guān)性分析中，主要通過案例對伊春地區(qū)氣候數(shù)據(jù)構(gòu)建假設(shè)模型，并通過定量分析法進行分析。

（3）定性與定量結(jié)合分析法。在對伊春地區(qū)氣候特征對玉米產(chǎn)量進行研究時，首先采用定量分析法對數(shù)學(xué)模型與伊春地區(qū)氣候特征進行分析；然后在兩者之間的關(guān)系研究上，主要采取定性分析法。

3 伊春地區(qū)氣候特征分析

3.1 伊春地區(qū)氣候特征

伊春市位于黑龍江省東北部，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候。年平均氣溫1℃，氣溫偏低；無霜期比較短只有110-125 d；春夏秋冬四季分明。春季為四、五兩個月，夏季為六、七、八三個月，秋季為九、十兩個月，冬季為十一月至翌年三月。春秋冷暖變化快而且風(fēng)多風(fēng)大；夏天比較濕熱而且雨水多；冬天寒冷下雪天多。年平均降水量750-820 mm，降水豐富。

3.1.1 氣溫變化特征

通過對伊春市1963-2013年的氣溫資料進行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，近50 a來全市平均氣溫呈明顯的上升趨勢，氣溫上升約2.3℃，1963-1987年伊春一直處于偏冷期，1969年達最低點，1988年后進人增暖期，1988-2005年的18 a平均氣溫為1.8℃，比1961-1987年的平均氣溫0.3℃高出了1.5℃，1990年達到極大值2.7℃，可見增暖幅度是十分明顯的。全市年平均氣溫是0.9℃。一年中最低氣溫出現(xiàn)在l月份，年極端最低氣溫-47.7℃，出現(xiàn)在1970年l月嘉蔭；7月份氣溫最高，年極端最高氣溫36.3℃，出現(xiàn)在2010年7月鐵力。

3.1.2 降水的變化特征

通過對伊春市1963-2013年的各個季節(jié)平均降水資料進行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，近50 a來最多的是1962年和1963年。

3.1.3 年代日照時間的變化

太陽光是作物進行光合作用的主要能量來源，太陽輻射變化將在一定程度上影響作物的同化作用，從而影響作物干物質(zhì)積累和產(chǎn)量形成。1955-1985年，年平均日照時數(shù)為186 d，該區(qū)日照時數(shù)呈明顯下降趨勢。在經(jīng)過1985年、1986年的低點后，逐步回升。

3.2 伊春地區(qū)玉米生產(chǎn)現(xiàn)狀

在黑龍江東北部的伊春市，縱貫小興安嶺全境，屬北溫帶大陸性氣候，天氣比較冷涼，全年≥10℃的活動積溫為1900－2550℃，無霜期90－125 d，年降水量550－670 mm，耕地較少，草多，土肥，一般種植玉米，水稻，大豆等糧食作物。

3.2.1 播種面積

伊春市轄區(qū)耕地地處第三、四、五積溫帶，種植的玉米品種大都早熟，主要有綏玉7、德美亞1號、克單9、克單12、合玉19、利合16、綠單2號等。重點推廣玉米標準化栽培技術(shù)規(guī)程和玉米通透密植栽培技術(shù)，在2012年推廣玉米標準化技術(shù)規(guī)程達40萬畝。玉米通透密植栽培技術(shù)達20萬畝。

3.2.2 玉米單產(chǎn)

自2008年以來，伊春地區(qū)玉米產(chǎn)量總體上是波動上漲趨勢。2008－2012年四年內(nèi)伊春的玉米單產(chǎn)為4150.83 kg/hm2，最高和最低的產(chǎn)量分別達到了5731 kg和2175 kg。本省平均單產(chǎn)都要比伊春地區(qū)低6.7%。

4 研究方法

根據(jù)對伊春市近50 a的氣象資料分析結(jié)果顯示，氣候變化背景下伊春市各氣象要素已經(jīng)發(fā)生的明顯變化。總體上表現(xiàn)為溫度升高，熱量資源豐富，降水減少，太陽輻射減少。這一系列與玉米生產(chǎn)密切相關(guān)的氣象因子的變化必將影響到該地區(qū)的玉米生產(chǎn)。

（1）自變量。伊春市氣候特征的指標主要選取了平均降水、平均氣溫以及平均日照時間三個指標作為自變量。

作物在一個較長時期能夠維持正常生長。透雨要求較大的降水量并能滲入足夠的深度。前期土壤越干旱，下透雨所需的雨量就越大；降水強度越大，徑流損失大，其有效性下降[1]，下透雨所需雨量也越大，但雨量太小時蒸發(fā)損失也越大。降水時間對作物生長發(fā)育也有很大的影響，作物吸收水分能力弱及需水量最大的時期降水的效果最好[2]。

平均氣溫。植物的生長受溫度的影響很大，所有植物都需要在符合自身生長規(guī)律的基礎(chǔ)上才能夠生長發(fā)育，當溫度升高的時候，植物的生長活動會加速，當溫度變低的時候，植物的生長反應(yīng)會變低，但是如果溫度變得過高或者過低，高于或者低于植物的生長范圍的時候，植物就會發(fā)生生長停滯，影響植物的生長。而且溫度的變化，也會直接的影響到植物賴以生存的土壤、水分等因素，這些因素的變化也會對植物的生長產(chǎn)生很大的影響，直接影響了植物的生長。

日照時數(shù)，農(nóng)作物的生長會受到日照時數(shù)變化的影響，當日照時數(shù)不足或者是光照不足的時候，農(nóng)作物體內(nèi)的光合作用就會變少，農(nóng)作物不能積累更多的淀粉，從而容易得病，會死亡或者減產(chǎn)，玉米喜歡強光照，光照少，雨水多的情況下，就會出現(xiàn)減產(chǎn)等情況。

（2）因變量。本文主要以伊春市玉米畝產(chǎn)量作為因變量，通過分析自變量對因變量的影響，來研究氣候特征，降水、溫度、光照時間（自變量）與玉米產(chǎn)量（因變量）之間的關(guān)系。

4.1 研究假設(shè)

根據(jù)前文的分析，伊春地區(qū)氣候特征包括年均降水（代碼M1）、平均氣溫（代碼M2）、光照時數(shù)（代碼M3）幾個指標。農(nóng)作物的影響則主要根據(jù)玉米的畝產(chǎn)量（代碼X）作為衡量的主要指標。有鑒于此，本文在結(jié)合我國玉米種植發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出以下幾點伊春地區(qū)氣候特征與玉米產(chǎn)量之間的關(guān)系假設(shè)。

W1:伊春市年均降水越多，玉米產(chǎn)量X越高。W2:伊春市平均氣溫越高，玉米產(chǎn)量X越高。

W3:伊春市平均光照時間越長，玉米產(chǎn)量X越高。W4:伊春市年均降水越少，玉米產(chǎn)量X越高。W5:伊春市平均氣溫越低，玉米產(chǎn)量X越高。

4.2 多元線性回歸理論模型

根據(jù)研究假設(shè)，對因變量X和各個自變量M1－3進行描述性的統(tǒng)計，然后對自變量進行相關(guān)分析，以判斷兩者的共線性關(guān)系。最后采用多元回歸分析對因變量和自變量之間的關(guān)系進行檢驗。因此本文多元線性回歸理論模型為：

Y=α0+α1M1+α2M2+α3M3+ε

其中α0為常數(shù)項，α1至α3表示自變量的系數(shù)，ε為誤差項。

5 結(jié)果與分析

5.1 伊春市氣候特征與玉米產(chǎn)量相關(guān)性分析

對伊春市2011年和2012年的氣候特征與玉米產(chǎn)量之間的相關(guān)性進行分析，伊春市氣候特征的3項指標與玉米產(chǎn)量的相關(guān)性系數(shù)絕對值均＞0.4，而且P＜0.05說明兩者之間具有顯著性意義。氣溫、光照時間與玉米產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系；降水與玉米產(chǎn)量呈負相關(guān)關(guān)系。

最大的是光照時間與玉米產(chǎn)量之間的系數(shù)為－0.418，且兩者之間的相關(guān)性較為顯著（P＜0.05）。根據(jù)多重共線性問題判斷，伊春市氣候特征指標之間不存在多重共線性問題，可以進行更加深入的研究。

5.2 研究假設(shè)的檢驗

2011年和2012年伊春市氣候特征對玉米產(chǎn)量的多元線性回歸模型是十分顯著的（即F模型2014 =8.537，Sig.模型2014=0.002＜0.01；F模型2015= 7.126，Sig.模型2015=0.006＜0.01），擬合效果良好。2011年和2012年伊春市氣候特征對玉米產(chǎn)量影響的多元回歸模型可決系數(shù)分別為0.887和0.812，調(diào)整后的可決系數(shù)分別為0.715和0.693，均在理想數(shù)值范圍內(nèi)。由此可見，2011年伊春市玉米產(chǎn)量變動中有88.7%的變動是由氣候特征引發(fā)的。2012年伊春市玉米產(chǎn)量變動中81.2%的變動是由氣候特征引發(fā)的。

共線性問題檢測結(jié)果VIF模型2014=1.493、VIF模型2015=1.293，表明氣候特征中的光照時間與其他自變量相比，不存在共線性問題。2011年和2012年光照時間與玉米產(chǎn)量呈正相關(guān)（B模型2014= 0.435，B模型2015=0.456），所以增加玉米的光照時間能夠促進玉米產(chǎn)量正向的發(fā)展，因此假設(shè)的W1，即“光照時間越長，玉米產(chǎn)量X越高”的假設(shè)是成立的。

在降水越多的共線性檢測中，VIF模型2014= 1.178、VIF模型2015=1.374，說明降水越多與其他自變量沒有共線性問題。而B模型2014=－0.423、Sig.= 0.021＜0.05；B模型2015=－0.419、Sig.=0.005＜0.05；表明2011年和2012年伊春市降水與玉米產(chǎn)量之間存在顯著的負相關(guān)關(guān)系。因此在玉米生長過程中，如果降水量較高，將會影響到玉米產(chǎn)量的提高。即降水量過大，玉米畝產(chǎn)量就會越低。所以W2“降水越多，玉米產(chǎn)量X越高”的假設(shè)不成立。

在氣溫越高的共線性檢測中，VIF模型2014= 1.253、VIF模型2015=1.357，說明氣溫越高與其他自變量之間不存在嚴重的共線性問題。而B模型2014=－0.021、Sig.=0.025＜0.05；B模型2015=－0.017、Sig.=0.021＜0.05，氣溫與玉米產(chǎn)量呈顯著的負相關(guān)關(guān)系。說明在氣溫越高的情況下，玉米產(chǎn)量不一定越好。也就是說氣溫越高，玉米產(chǎn)量就會越差。所以W3“氣溫越高，玉米產(chǎn)量X越高。”的假設(shè)不成立。

在降水越少的共線性檢測中，VIF模型2014= 1.352、VIF模型2015=1.551，說明降水與其他指標沒有共線性問題。而B模型2014=0.058、Sig.=0.087＞0.05；B模型2015=0.012、Sig.=0.537＞0.05，表明降水與玉米產(chǎn)量呈正相關(guān)，但是這種相關(guān)性并不顯著。所以W4“降水越少，玉米產(chǎn)量X越高”的假設(shè)不成立。

在氣溫越小與其他自變量的共線性檢測中，VIF模型2014=1.917、VIF模型2015=1.875，表明氣溫與其他自變量不存在共線性問題。但2011年和2012年氣溫指標與玉米產(chǎn)量相關(guān)性不明顯，B模型2014= 0.092、Sig.=0.026＜0.05；B模型2015=0.073、Sig.= 0.027＜0.05。因此W5“氣溫越小，玉米產(chǎn)量X越高”的假設(shè)不成立。

6 降低不利氣候變化對伊春糧食產(chǎn)量影響的對策

6.1 注重防災(zāi)減災(zāi)，確保農(nóng)作物穩(wěn)產(chǎn)

伊春市生態(tài)環(huán)境復(fù)雜，自然災(zāi)害種類多樣，干旱、洪澇、冰雹、低溫霜凍、大風(fēng)、秋淋均有，尤其是干旱幾乎年年發(fā)生，這些都影響了伊春市農(nóng)作物的生長。加之經(jīng)濟落后，在農(nóng)業(yè)上的投入比較少，農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施非常落后，也沒有專業(yè)的農(nóng)業(yè)服務(wù)，這些都使得農(nóng)作物受自然災(zāi)害影響比較大，所以，要想伊春市提高農(nóng)作物產(chǎn)量，就需要改進農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，提前做好天氣的預(yù)報，對大風(fēng)降溫，風(fēng)雪天氣進行及時的預(yù)報，并做好惡劣天氣的準備工作，加強群眾的災(zāi)害意識，并且宣傳如何進行防災(zāi)減災(zāi)的措施，將災(zāi)害造成的損失降到最低,從而提高伊春市的糧食產(chǎn)量。

6.2 加強水利建設(shè)，促進農(nóng)業(yè)發(fā)展

水利調(diào)節(jié)的關(guān)鍵是水利設(shè)施的建設(shè)，只有進行大規(guī)模的水利建設(shè)，將所有的農(nóng)田都能夠在水利設(shè)施的范圍之內(nèi)，就能夠解決農(nóng)作物的需水問題，伊春市降水偏少，又連年干旱，氣候條件非常差，只有進行水利建設(shè)，從根本上改變水利的條件，才能夠改變伊春市的整體環(huán)境，增加伊春市農(nóng)作物的產(chǎn)量。

6.3 加強作物應(yīng)對氣候變化的研究，培育和選用適應(yīng)性強的作物品種

伊春市少雨，干旱，而且光照少，是非常不適合農(nóng)作物玉米的生長的，因此，在伊春市的農(nóng)作物種植中，要減少對于玉米的種植面積，或進行培育和選用適應(yīng)性比較強的玉米品種，在進行玉米選種的時候，加強對于抗旱抗寒等的玉米品種的選擇，并且選擇合適的播種期，在玉米適宜的溫度下種，同時做好防寒工作。并且在玉米的成長期及時的進行一些低溫的防護，保護玉米的成長。

7 結(jié)論

（1）近50 a伊春市平均氣溫上升了2.3℃，伊春市氣候特征的3項指標與玉米產(chǎn)量的相關(guān)性系數(shù)絕對值均＞0.4，而且P＜0.05說明兩者之間具有顯著性意義。氣溫、光照時間與玉米產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系。

（2）在降水越多的共線性檢測中，VIF模型2014= 1.178、VIF模型2015=1.374，說明降水越多與其他自變量沒有共線性問題。而B模型2014=－0.423、Sig.= 0.021＜0.05；B模型2015=－0.419、Sig.=0.005＜0.05；表明2011年和2012年伊春市降水越多與玉米產(chǎn)量之間存在顯著的負相關(guān)關(guān)系。因此在玉米生長過程中，如果降水量較高，將會影響到玉米產(chǎn)量的提高。即降水量過大，玉米畝產(chǎn)量就會越低。

（3）玉米產(chǎn)量與氣候變化之間存在著顯著相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)伊春市玉米產(chǎn)量變動中有88.7%的變動是由氣候特征引發(fā)的。

（4）在伊春市實現(xiàn)玉米產(chǎn)量的提升，應(yīng)加強水利工程建設(shè)，有效減少降水對玉米作物所產(chǎn)生的負面影響。加強對農(nóng)作物新品種的研究工作，培育抗災(zāi)能力更強的農(nóng)作物品種。

[1]王柳，熊偉，溫小樂，馮靈芝．溫度降水等氣候因子變化對中國玉米產(chǎn)量的影響[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2014，21:138-146.

[2]馬玉平，孫琳麗，俄有浩，吳瑋．預(yù)測未來40年氣候變化對我國玉米產(chǎn)量的影響[J]．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2015，01:224-232.

1002－252X（2017）02－0016－04

2017－3－1

謝冬穎（1985-），女，河北省辛集縣人，黑龍江科技學(xué)院，碩士生，助理工程師.