油菜產量與關鍵氣象要素關系統計分析研究
——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 337200）

0 引言

油菜是喜陽、喜涼作物，其產量除了與品種及不斷優化的農藝措施等相關，還需要適宜的氣候條件[1-5]。近年來，很多學者對影響油菜生長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氣象條件所產生的影響，張書偉等[7]分析了如皋市油菜生長與氣象因素的關系，董芹等[8]對油菜各生育期內的氣象指數等級及災害指標進行了相關分析研究，王璐等[9]對成都市油菜產業發展的適宜性氣候條件進行了分析，郭水連等[10]對影響袁州區冬種油菜的氣候原因進行了分析，李祥[11]研究了播期不同的情況下氣象因素對不同油菜品種生長發育產生的影響。

蘆溪縣油菜年種植面積近3 000 hm2，種植區域大，很早便有了種植油菜的歷史，現大面積種植區主要分布在銀河、宣風等鄉鎮。隨著我國農業科技水平的不斷提高，種植技術、培育技術都逐漸走向成熟，其對油菜生產的影響是趨于穩定的，而不穩定的氣象條件則對油菜產量影響越來越大。為研究關鍵氣象要素對油菜的影響，以期為蘆溪本地油菜生產、油菜氣象服務等提供科學指導，本文對降水、氣溫、日照3個關鍵氣象要素與蘆溪縣油菜產量的關系進行了統計分析研究。

1 資料來源

本研究采用了蘆溪縣1991—2020年的氣象資料、油菜產量資料、油菜物候資料。相關數據來源于蘆溪國家氣象觀測站、萍鄉國家氣象觀測站、蘆溪縣1991—2020年的統計年鑒、蘆溪縣銀河鎮農業技術推廣綜合服務站。

2 油菜產量的計算

2.1 油菜氣象產量計算方法

農技措施、種植技術、培育技術、土壤環境等是隨著時間緩慢變化的，本文將其看作較穩定因素，其對農作物產生的影響有規律可循。現將時間t作為自變量，時間單位為年，其所決定的產量定為因變量，稱為趨勢產量。

油菜氣象產量則是指去除了農技措施、種植技術、培育技術、土壤環境等穩定的非自然因素所決定的油菜產量，只保留氣象相關因子對產量有影響的部分。

本研究首先利用Excel軟件的AVERAGE函數計算出蘆溪縣油菜實際產量的3年滑動平均值，然后用得出的數據列以時間t作直線回歸擬合，得出擬合函數，如式（1）。通過函數方程計算出趨勢產量Yt，氣象產量等于實際產量減趨勢產量，如式（2）。

式（1）中，Yt表示油菜趨勢產量，a是常數項，b為相關系數；式（2）中，Y表示實際產量，Yq表示氣象產量。

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

2.2 油菜氣象產量計算結果分析

為消除隨機性影響，本研究利用Excel軟件的AVERAGE函數計算出蘆溪縣1991—2020年油菜產量的3年滑動平均值，然后用得出的數據列以時間t作直線回歸擬合，得出擬合函數，代入常數和相關系數，如式（3）。根據實際產量數據、3年滑動平均值及趨勢產量數據得出產量趨勢圖，如圖1所示。

圖1 蘆溪縣1991—2020年油菜產量趨勢圖

最后根據公式（2）算出油菜氣象產量Yq。當Yq＞0時，氣象條件利于油菜生長；Yq＜0時，氣象條件不利于油菜生長。油菜實際產量、趨勢產量和氣象產量如表1所示。

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

表1 蘆溪縣1991—2020年油菜實際產量、趨勢產量和氣象產量 單位：kg/hm2

3 油菜產量與關鍵氣象要素的相關性統計分析

3.1 相關系數的計算方法

本研究利用Pearson相關系數[12-13]對油菜氣象產量與關鍵氣象要素進行相關性統計分析，如式（4）。相關系數r反映了兩個變量（x與y）之間相關程度的強弱，其取值在[-1,1]區間內。r的絕對值越接近于0，相關性越弱；r的絕對值越接近于1，相關性越強。

3.2 相關性統計分析

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。油菜整個生育期分為四個階段，如表2所示。

表2 油菜生長周期

本研究利用Excel軟件，將蘆溪縣1991—2020年油菜氣象產量分別與油菜全育期的氣溫、降水、日照3個關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，油菜氣象產量的變化趨勢與溫度變化曲線相擬合；從圖3中可以看出，1993—2007年，油菜氣象產量的變化趨勢與降水量變化曲線相擬合；從圖4中可以看出，油菜氣象產量的變化趨勢在大部分年份與日照時數變化曲線相擬合。

圖2 油菜氣象產量與氣溫歷年變化圖

圖3 油菜氣象產量與降水量歷年變化圖

圖4 油菜氣象產量與日照歷年變化圖

為進一步研究分析出油菜氣象產量與氣溫、日照、降水3個關鍵氣象要素的關系，本研究先利用SPSSPRO分析平臺對數據進行3sigma異常值識別，對異常值進行處理，再用SPSSPRO分析平臺根據Pearson相關系數計算出油菜氣象產量與油菜各生長周期關鍵氣象要素的相關系數r，計算結果如表3所示。

表3 蘆溪縣油菜氣象產量與各生長周期關鍵氣象要素的相關系數

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

在油菜成熟期，油菜氣象產量與氣溫的P值＞0.05，未呈現顯著性，相關性弱或不存在相關性；與降水的P值為0.015＜0.05，存在相關性，為負相關，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，呈現顯著性，存在相關性，為正相關，說明在油菜成熟期，光照充足對增加油菜產量更有利。

在油菜全育期，油菜氣象產量與氣溫、日照的P值＞0.05，未呈現顯著性，相關性弱或不存在相關性；與降水的P值為0.010＜0.05，呈現顯著性，存在相關性，為負相關。

4 結論

本研究對蘆溪縣1991—2020年的氣象資料、油菜產量資料及油菜物候資料進行了分析，通過Excel軟件的AVERAGE函數計算出蘆溪縣油菜實際產量的3年滑動平均值，然后用得出的數據列以時間t作直線回歸擬合，得出擬合函數；以函數方程計算出趨勢產量，通過減法得出氣象產量；最后利用SPSSPRO分析平臺根據Pearson相關系數對油菜氣象產量與油菜各生長期關鍵氣象要素進行相關性統計分析研究。結果表明，油菜氣象產量與苗期、蕾薹期、開花期以及成熟期氣溫的P值均＞0.05，未呈現顯著性，相關性弱或不存在相關性；與成熟期降水、日照的P值＜0.05，呈現顯著性，存在相關性。在全育期內，油菜氣象產量與氣溫、日照的P值＞0.05，未呈現顯著性，相關性弱或不存在相關性；與降水的P值為0.010＜0.05，呈現顯著性，存在相關性，為負相關。

油菜生長過程中會受到各種因素的影響，本文就油菜產量與氣溫、日照、降水3個關鍵氣象要素的關系進行了初步分析，后續還需進一步研究探討。