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比較水稻總產與平均單產年際變化,1993年之前二者均為持續波動增加,1993年達到最高水平;1994年二者同時巨幅減少,1994年后二者趨勢一致,總體呈現增—減—增趨勢。1994年是個十分特殊的年份,與1993年相比,水稻面積、技術水平沒有較大變化的情況下,氣象條件是影響產量的最大因素。

水稻氣候產量特征依據產量和氣候要素的特點和時間尺度,將作物的單產劃分為兩部分,即時間趨勢產量(主要受長期要素如耕作技術、管理標準影響)和氣候產量(主要受短期氣候要素的影響),其表達式為[3]YAi=YTi+YCi,(1)YAi為單位面積作物的實際產量,YTi為產量的時間趨勢項即趨勢產量,YCi為產量的波動項(氣候產量),i為年份。氣候產量YCi用來分析作物產量隨時間波動的影響,可表達為YCi=YAi-YTi。計算漢中市逐年水稻氣候產量(圖2),可以看出,1970—1993年氣候產量多為正值,說明氣象條件對形成產量有利,為正影響;1993年后負值年份明顯增多,正負影響交替出現,氣象條件對水稻產量的影響變得復雜。尤其是1981年、1994年影響分別達到-1540.5kg/hm2和-1986kg/hm2。

氣候要素與水稻氣候產量的相關性分析

作物單產主要受土壤類型、品種、農業投入、環境氣象因子等因素的影響,其中土壤類型、品種、農業投入在一定區域內相對較穩定。大量研究表明[4-10],一定區域內,年際間單位面積產量的波動主要是由氣象因素引起的,因此在研究氣象條件對糧食作物產量的影響時,主要研究氣象條件對糧食作物平均單產的影響。漢中市水稻種植模式為一季稻,4月播種,9月成熟收獲,影響作物生長進程的主要氣象因子是4—9月的光、溫、水條件,而4—9月分別對應的物候期為:4月為幼苗期,5月為分蘗期,6月為分蘗期,7月為孕穗期,8月為抽穗灌漿期,9月為收獲期。選取1971—2010年漢中盆地年降水量、年平均氣溫、年日照時數,水稻全生育期4—9月的月氣溫、月降水量、月日照時數、農業氣象災害進行相關分析,研究影響水稻產量的主要氣侯因素。

光照與水稻氣候產量的相關性水稻屬于熱帶喜光植物,漢中市水稻在4月上旬到中旬播種,9月中旬到下旬成熟收獲,這一階段光照總體充足,但有年際、月際變化。分析氣候產量與全生育期日照時數、各月日照時數的相關性,發現4、8、9月及4—9月總日照時數與氣候產量呈正相關,5、6、7月日照時數與氣候產量呈負相關。回歸分析可得方程YC=42.03-0.31S5-0.05S6-0.41S7+0.53S8+0.08S9,(2)式中S5、S6、S7、S8、S9分別為5、6、7、8、9月日照時數。5、6、7月日照時數每增加1h,每公頃氣候產量將分別減少4.65、0.75、6.15kg;8、9月日照時數每增加1h,每公頃氣候產量將分別增加7.95、0.4kg,且8月日照增產效應較明顯。說明水稻抽穗—灌漿期光照充足利于增產。

降水與水稻產氣候產量的相關性分析各時段降水量與水稻氣候產量的相關系數,4、5、6、7、9月降水量和4—9月總降水量與氣候產量均呈正相關,8月降水量與氣候產量呈負相關,5月、8月降水與氣候產量相關顯著,且8月降水對水稻氣候產量的影響極其顯著。回歸方程為YC=-19.724+0.41R5+0.01R6+0.14R7-0.25R8,(3)式中R5、R6、R7、R8分別為5、6、7、8月降水量,5、6、7月降水量各增加1mm,氣候產量每公頃分別增加6.15、0.15、2.1kg,并且有5月降水量對水稻增產貢獻最大,即說明水稻分蘗和移栽需水量大,降水充足利于水稻分蘗、移栽成活和苗期營養生長積累干物質。而8月降水量增加1mm,氣候產量每公頃減產3.75kg,即說明水稻抽穗揚花、結實灌漿期降水天氣對產量產生不利影響。

溫度與水稻氣候產量的相關性分析各時段氣溫與水稻氣候產量的相關系數,所有時段的氣溫與氣候產量呈負相關。回歸方程為YC=487.5-8.81T5-4.03T6-9.04T7,(4)式中T5、T6、T7分別為5、6、7月氣溫,5、6、7月溫度每升高1oC,每公頃氣候產量分別減少132.15、60.45、135.6kg,說明營養生長期溫度增高,發育期提前,對營養積累和產量產生不利影響。

旱澇災害對氣候產量的影響漢中市水稻主要生長期在5—9月,旱澇災害對其正常生長和產量影響較大。將逐年的旱、澇程度與氣候產量做相關分析,相關系數分別為-0.2461、-0.2549,均呈較明顯的負相關,即旱、澇程度越重,產量減產越嚴重。經普查氣候減產每公頃300kg以上的年份有1976、1981、1994、1995、2001和2003年,都發生嚴重的農業氣象災害,尤其是1981年和1994年,特澇特旱年水稻減產特別嚴重。

氣候對水稻產量的影響

水稻氣候產量是光、溫、水氣候因子綜合影響的結果,而不是單一的光照、降水或者溫度影響的結果。選擇與氣候產量相關性較強的7、8月日照時數、5、8月降水量,5、7月溫度做回歸分析,得到回歸方程YC=167.33-0.31S7+0.23S8+0.33R5-0.18R8-6.44T5-1.11T7。(5)回歸方程的判定系數為0.6289,明顯高于單獨用日照、降水和氣溫的回歸效果。方程表明:增溫對產量的影響是減產,5月降水增加可增產,8月降水減少、光照增加可增產。

結論與討論

漢中市水稻單產年際變化呈增—減—增趨勢,但年際氣候產量波動較大。1970—1993年氣候產量多為正值,1993年以后負值年份明顯增多,氣候條件對水稻產量的影響變得復雜。水稻生育期7月日照、8月降水、5月溫度、7月溫度對產量的影響為負效應,5月降水、8月日照為正效應。即有增溫對產量的影響是減產,5月增加降水可以增產,8月減少降水增加光照時間可以增產。5—9月的旱、澇程度與氣候產量呈明顯的負相關,即旱、澇程度越重,產量減產越嚴重。1981年和1994年,特澇特旱年水稻減產特別嚴重每公頃減產1500kg以上。氣候異常是導致大幅減產的直接原因。水稻生育關鍵期內的天氣氣候條件、積溫對產量的影響有待于今后深入研究。

作者：楊利霞袁再勤孟茹周曉麗單位：漢中市氣象局銅川市氣象局