李永華 陳立春 倪全明

摘要利用萊陽(yáng)市1951—2015年夏玉米生育期（6月下旬—9月下旬）氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)資料以及產(chǎn)量資料，采用一元線性回歸、積分回歸分析、逐步回歸等方法，分析了萊陽(yáng)市夏玉米全生育期光、溫、水的氣候傾向率，以及夏玉米生育期各旬光、溫、水與玉米產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系，并確定夏玉米的適宜播種時(shí)期。結(jié)果表明，1983—2013年是氣候變化最劇烈的時(shí)段，其氣候特點(diǎn)是氣溫高、降水少、日照少；氣象要素與夏玉米產(chǎn)量有一定的相關(guān)；1980—2015年因雨水減少，大部分年份氣象要素不能滿足夏玉米生長(zhǎng)需求。夏玉米最適播種時(shí)期是6月7—13日。

關(guān)鍵詞氣候變化；夏玉米；生產(chǎn)；影響；萊陽(yáng)市

中圖分類號(hào)S162.5+3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2017）17-0170-04

AbstractUsing the data of temperature， precipitation， sunshine hours and yield data of the summer maize growth period （late June late September） in Laiyang City from 1951 to 2015， a linear regression analysis， integral regression analysis and stepwise regression were used to analyze the climatic tendency of sunshine， temperature and precipitation during the whole growth period of summer maize in Laiyang City，and the relationship between the sunshine，temperature and precipitation and maize yield during the summer maize growth period of each ten days.And the suitable sowing date of summer maize was determined.The results showed that the most severe climate change period was 1983-2013， the climate was characterized by high temperature， less precipitation， less sunshine.Meteorological factors and summer maize yield had a certain correlation.In 1980-2015， due to reduced rainfall，the meteorological elements of most of the year could not meet the growth needs of summer maize.The optimum sowing period of summer maize was June 7 to 13.

Key wordsClimate change；Summer maize；Production；Effect；Laiyang City

作者簡(jiǎn)介李永華（1971—），女，山東萊陽(yáng)人，工程師，從事氣象觀測(cè)服務(wù)研究。

收稿日期2017-02-23

玉米是萊陽(yáng)市主要糧食作物之一，也是畜、禽、水產(chǎn)等養(yǎng)殖飼料的主要組成成分。萊陽(yáng)市地形以山地、丘陵為主，平原及洼地較少，灌溉條件有限，排水容易供水較難，基本是靠天吃飯，氣候條件對(duì)產(chǎn)量的豐欠影響很大，降水量及時(shí)空分布情況是最重要的影響因素。筆者利用萊陽(yáng)市1951—2013年夏玉米生育期逐旬、逐日平均氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)資料，分析了各時(shí)段氣象要素對(duì)玉米產(chǎn)量形成的作用，以及氣候變化對(duì)玉米生產(chǎn)的影響[1-5]，對(duì)認(rèn)識(shí)玉米生產(chǎn)中的主要?dú)庀髥?wèn)題、采取措施減輕災(zāi)害影響有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1資料與方法

1.1資料選取

選用山東萊陽(yáng)市1951—2015年夏玉米生育期（6月下旬—9月下旬）逐旬、逐日平均氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)資料，以及夏玉米產(chǎn)量資料。

1.2分析方法

①采用一元線性回歸，求取夏玉米全生育期和各旬的光、溫、水的氣候傾向率[6]。②對(duì)夏玉米產(chǎn)量采用冪函數(shù)正交多項(xiàng)式擬合趨勢(shì)方程的方法，分離出趨勢(shì)產(chǎn)量（Yt）和氣象產(chǎn)量（Yw）[7]。③用積分回歸分析、逐步回歸分析求得夏玉米生長(zhǎng)期內(nèi)各旬的氣溫、降水、日照與夏玉米氣象產(chǎn)量的回歸系數(shù)，了解每個(gè)氣象因素各個(gè)時(shí)期對(duì)夏玉米產(chǎn)量的影響情況。④計(jì)算各旬的氣溫、降水、日照與夏玉米氣象產(chǎn)量的回歸系數(shù)，獲得因氣候變遷導(dǎo)致的各氣象要素對(duì)夏玉米產(chǎn)量的影響程度的變化。⑤對(duì)夏玉米各發(fā)育階段降水需求量與實(shí)際降水量進(jìn)行比較，統(tǒng)計(jì)不同滿足程度的比例。⑥滑動(dòng)求出整個(gè)發(fā)育期降水供應(yīng)量和需水關(guān)鍵期降水量及降水保證率，確定最佳播種期。

2氣候變化分析

2.1氣溫

從圖1可以看出，近63年來(lái)萊陽(yáng)市夏玉米生育期氣溫變化具有一定的波動(dòng)性、上升性，其線性擬合方程為y=0.015 9 x+22.847；1951—1982、1983—2013年夏玉米生育期間氣溫?cái)M合方程分別為y=-0.006 0x+23.179、y=0028 2x+23.187?？梢?，近63年來(lái)萊陽(yáng)市平均氣溫為逐年上升趨勢(shì)，但前32年變化較平穩(wěn)，后31年上升較明顯。

由表1可知，近63年萊陽(yáng)市夏玉米生育期內(nèi)各旬平均氣溫的氣候傾向率均大于0，氣溫均呈上升趨勢(shì)，各旬增幅不同，其中9月份各旬增幅較大。從前32年各旬氣溫的氣候傾向率來(lái)看，有7旬為負(fù)值，有3旬為正值；后31年各旬氣溫的氣候傾向率，有1旬為負(fù)增長(zhǎng)，有9旬為正值，說(shuō)明從20世紀(jì)80年代以后氣溫上升迅猛。

2.2降水

從圖2可以看出，近63年萊陽(yáng)市夏玉米生育期內(nèi)總降水量的年際變化具有明顯的波動(dòng)性，最少降水量?jī)H為 182.6 mm，最多降水量為1 130.9 mm，最多年為最少年的6倍以上。線性擬合顯示，1951—2013年夏玉米生育期內(nèi)總降水量的擬合方程為y=-1.984 9x+540.83；1951—1982、1983—2013年夏玉米生育期間降水?dāng)M合方程分別為y=-2.942 6x+568.43、y=3.280 2x+380.53。1951—1982、1983—2013年夏玉米生育期間平均降水量分別為521.4、435.4 mm。由此可見，近63年來(lái)夏玉米生育期間總降水量呈減少趨勢(shì)；前32年為下降趨勢(shì)，后31年為上升趨勢(shì)；前32年生育期平均降水量較后31年偏多。

從表2可以看出，近63年萊陽(yáng)市夏玉米生育期內(nèi)各旬降水量的氣候傾向率除9月中下旬為增多趨勢(shì)外，其他各旬均為下降趨勢(shì)；前32年有4旬為上升，有6旬為下降；后31年有7旬為上升，有3旬為下降。

2.3日照時(shí)數(shù)

從圖3可以看出，近63年來(lái)萊陽(yáng)市夏玉米生育期間日照時(shí)數(shù)隨時(shí)間變化具有一定的波動(dòng)性、下降性，線性擬合方程為y=-1.814 9x+4 318.5；1951—1982、1983—2013年夏玉米生育期間日照時(shí)數(shù)擬合方程分別為y=0.535 0x+739.32、y=-4.836 5x+775.31。由此可見，近63年來(lái)萊陽(yáng)市夏玉米生育期間日照時(shí)數(shù)為逐年下降趨勢(shì)，但前32年隨時(shí)間為上升趨勢(shì)，后31年為下降趨勢(shì)。

從表3可以看出，近63年萊陽(yáng)市夏玉米生育期內(nèi)各旬日照時(shí)數(shù)均為下降趨勢(shì)；前32年有7旬為上升趨勢(shì)，有3旬為下降趨勢(shì)；后31年有1旬為上升趨勢(shì)，有9旬為下降趨勢(shì)。

3氣候因素和夏玉米產(chǎn)量的關(guān)系

為定量探討夏玉米產(chǎn)量與氣候條件的基本關(guān)系和規(guī)律[8]，了解產(chǎn)量變化的氣候原因以及氣候因素對(duì)產(chǎn)量的影響程度和夏玉米生長(zhǎng)的氣候關(guān)鍵期，進(jìn)一步明確夏玉米栽培中的某些問(wèn)題，采用積分回歸分析、相關(guān)和偏相關(guān)統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)夏玉米氣象產(chǎn)量與各旬氣溫、降水、日照進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

夏玉米逐年產(chǎn)量（Yt）大體可以認(rèn)為是由氣候波動(dòng)原因所影響的產(chǎn)量即氣象產(chǎn)量（Yw），和由于水、肥、種子、技術(shù)進(jìn)步、管理水平等人為因素所影響的產(chǎn)量即趨勢(shì)產(chǎn)量（Yt′）所組成的，即Yw=Yt-Yt′，應(yīng)用一種冪函數(shù)正交多項(xiàng)式求得趨勢(shì)產(chǎn)量，根據(jù)上式求取逐年氣象產(chǎn)量。

利用積分回歸分析，將氣象產(chǎn)量與夏玉米生長(zhǎng)期內(nèi)各旬氣溫、降水、日照時(shí)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，得出生育期內(nèi)各旬日照、氣溫、降水的回歸系數(shù)（表4～6），其數(shù)值表示某旬某一氣象要數(shù)每增加一個(gè)單位值，夏玉米可增加該數(shù)值的產(chǎn)量（kg/hm2），如1951—2013年計(jì)算的回歸系數(shù)，7月下旬日照時(shí)數(shù)每增加1 h，夏玉米可增產(chǎn)1.49 kg/hm2。

從表4～6可以看出，近63年來(lái)萊陽(yáng)市夏玉米生育期光照時(shí)數(shù)過(guò)量的旬較多，生育前期日照過(guò)量，生育后期日照不足。生育前期氣溫過(guò)高，超過(guò)適宜溫度，生育后期氣溫過(guò)低，低于適宜溫度；特別是最近31年來(lái)，增溫后，夏季的高溫更不適宜玉米的生長(zhǎng)。夏玉米生育期降水過(guò)量的時(shí)段（旬）偏多，降水不足的時(shí)段偏少；在前32年，因降水量偏多，降水超過(guò)適宜量的時(shí)段更多；后31年因降水量減少，降水量超過(guò)適宜量的時(shí)段較少，低于適宜量的時(shí)段較多。說(shuō)明氣候的干暖型變化引起了夏玉米減產(chǎn)。

計(jì)算氣象產(chǎn)量與夏玉米生育期各旬氣溫、降水、日照的相關(guān)系數(shù)發(fā)現(xiàn)，近63年來(lái)萊陽(yáng)市夏玉米生育期各旬光、溫、水與產(chǎn)量的相關(guān)性較差，僅2個(gè)旬的日照、2個(gè)旬的降水量達(dá)到α=0.1的顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明氣象要素與夏玉米產(chǎn)量之間的相關(guān)性較差。采用近31年夏玉米生長(zhǎng)期內(nèi)各旬光溫水的氣候傾向率乘以各旬光溫水與玉米產(chǎn)量的積分回歸系數(shù)，然后累加，得到夏玉米年減產(chǎn)率為7.185 kg/hm2。

4不同生育期降水量供應(yīng)狀況分析

根據(jù)1980—2015年夏玉米生育期資料和產(chǎn)量6 000 kg/hm2左右時(shí)的需水要求，統(tǒng)計(jì)近36年夏玉米各發(fā)育階段降水供應(yīng)情況（表7）。從表7可以看出，近36年萊陽(yáng)市夏玉米生育期內(nèi)，除出苗—拔節(jié)期降水供給較足外，其他生育時(shí)段大多供不應(yīng)求，如抽雄前后的水分臨界期，50%以上的年份降水量滿足不了生長(zhǎng)需求的80%，這也是萊陽(yáng)夏玉米產(chǎn)量年際變化較大、無(wú)法實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要原因。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，近36年來(lái)萊陽(yáng)市夏玉米生育期內(nèi)干旱日數(shù)有逐年增加的趨勢(shì)，干旱日數(shù)年增加率約為1.5 d。

5玉米最佳播期的確定

降水量是制約萊陽(yáng)市玉米產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，在光照、溫度條件基本滿足的前提下，可依據(jù)玉米在不同播期相應(yīng)的生長(zhǎng)期內(nèi)總降水量和降水分布，來(lái)確定最佳播種時(shí)段。

利用1983—2013年降水資料，以5月1日—6月22日每一天作為播種日，計(jì)算對(duì)應(yīng)的生育期總降水量和水分臨界期降水量，統(tǒng)計(jì)出滿足降水需求量80%的概率，將概率較大的播種時(shí)段作為最佳播期。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，由總降水量和臨界期降水量求得的播期不完全重合，即兩者不能同時(shí)滿足，為了兩者的統(tǒng)一，采取總降水量滿足需求量80%的概率值下

調(diào)10%，與臨界期降水需求量80%的概率；或臨界期降水量滿足需求量80%的概率值下調(diào)10%，與總降水需

求量80%的概率，作為選取播期的條件。統(tǒng)計(jì)得出，玉米適宜的播期為5月5—9、10—14、15—28日以及6月7—13日，其中6月7—13日是夏玉米的最佳播期，考慮到降水及后期氣溫和下茬小麥播種等問(wèn)題，麥?zhǔn)蘸髴?yīng)及時(shí)播種夏玉米。

6小結(jié)與討論

分析了萊陽(yáng)市主要糧食作物夏玉米全生育期光、溫、水變化及其對(duì)玉米生產(chǎn)的影響發(fā)現(xiàn)，近31年（1983—2013年）是氣候變化最劇烈的時(shí)段，其氣候特點(diǎn)是氣溫高、降水少、日照少；氣象要素與夏玉米產(chǎn)量之間的相關(guān)性較差；1980—2015年因雨水減少，大部分年份不能滿足生長(zhǎng)需求；玉米最適播種時(shí)期是6月7—13日。

研究表明，氣溶膠增加，溫室氣體的排放，日照時(shí)數(shù)趨于減少，氣溫升高，干旱加重，氣候急劇變化主要是由于人為因素所造成[4]。氣候變化威脅了糧食安全，為減緩氣候變化，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，首先應(yīng)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，加大風(fēng)能、太陽(yáng)能（光伏發(fā)電、熔鹽發(fā)電）、核能、潮汐、水利能源等的開發(fā)利用，減少能源中煤炭、石油等化石類燃料的比重。隨著氣候的變化，適當(dāng)調(diào)節(jié)玉米播期，充分利用氣候資源；培育和引進(jìn)耐旱抗高溫夏玉米品種；大力發(fā)展水利工程，擴(kuò)大灌溉面積?？傊瑲夂蜃兓焕谙挠衩咨L(zhǎng)，適應(yīng)與減緩氣候變化是一項(xiàng)緊迫而艱巨的任務(wù)。

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