气候变化对莱阳玉米生产的影响

李永华 陈立春 倪全明

摘要利用莱阳市1951—2015年夏玉米生育期（6月下旬—9月下旬）气温、降水量、日照时数资料以及产量资料，采用一元线性回归、积分回归分析、逐步回归等方法，分析了莱阳市夏玉米全生育期光、温、水的气候倾向率，以及夏玉米生育期各旬光、温、水与玉米产量的相关关系，并确定夏玉米的适宜播种时期。结果表明，1983—2013年是气候变化最剧烈的时段，其气候特点是气温高、降水少、日照少；气象要素与夏玉米产量有一定的相关；1980—2015年因雨水减少，大部分年份气象要素不能满足夏玉米生长需求。夏玉米最适播种时期是6月7—13日。

关键词气候变化；夏玉米；生产；影响；莱阳市

中图分类号S162.5+3文献标识码A文章编号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

作者簡介李永华（1971—），女，山东莱阳人，工程师，从事气象观测服务研究。

收稿日期2017-02-23

玉米是莱阳市主要粮食作物之一，也是畜、禽、水产等养殖饲料的主要组成成分。莱阳市地形以山地、丘陵为主，平原及洼地较少，灌溉条件有限，排水容易供水较难，基本是靠天吃饭，气候条件对产量的丰欠影响很大，降水量及时空分布情况是最重要的影响因素。笔者利用莱阳市1951—2013年夏玉米生育期逐旬、逐日平均气温、降水量、日照时数资料，分析了各时段气象要素对玉米产量形成的作用，以及气候变化对玉米生产的影响[1-5]，对认识玉米生产中的主要气象问题、采取措施减轻灾害影响有一定的现实意义。

1资料与方法

1.1资料选取

选用山东莱阳市1951—2015年夏玉米生育期（6月下旬—9月下旬）逐旬、逐日平均气温、降水量、日照时数资料，以及夏玉米产量资料。

1.2分析方法

①采用一元线性回归，求取夏玉米全生育期和各旬的光、温、水的气候倾向率[6]。②对夏玉米产量采用幂函数正交多项式拟合趋势方程的方法，分离出趋势产量（Yt）和气象产量（Yw）[7]。③用积分回归分析、逐步回归分析求得夏玉米生长期内各旬的气温、降水、日照与夏玉米气象产量的回归系数，了解每个气象因素各个时期对夏玉米产量的影响情况。④计算各旬的气温、降水、日照与夏玉米气象产量的回归系数，获得因气候变迁导致的各气象要素对夏玉米产量的影响程度的变化。⑤对夏玉米各发育阶段降水需求量与实际降水量进行比较，统计不同满足程度的比例。⑥滑动求出整个发育期降水供应量和需水关键期降水量及降水保证率，确定最佳播种期。

2气候变化分析

2.1气温

從图1可以看出，近63年来莱阳市夏玉米生育期气温变化具有一定的波动性、上升性，其线性拟合方程为y=0.015 9 x+22.847；1951—1982、1983—2013年夏玉米生育期间气温拟合方程分别为y=-0.006 0x+23.179、y=0028 2x+23.187。可见，近63年来莱阳市平均气温为逐年上升趋势，但前32年变化较平稳，后31年上升较明显。

由表1可知，近63年莱阳市夏玉米生育期内各旬平均气温的气候倾向率均大于0，气温均呈上升趋势，各旬增幅不同，其中9月份各旬增幅较大。从前32年各旬气温的气候倾向率来看，有7旬为负值，有3旬为正值；后31年各旬气温的气候倾向率，有1旬为负增长，有9旬为正值，说明从20世纪80年代以后气温上升迅猛。

2.2降水

从图2可以看出，近63年莱阳市夏玉米生育期内总降水量的年际变化具有明显的波动性，最少降水量仅为 182.6 mm，最多降水量为1 130.9 mm，最多年为最少年的6倍以上。线性拟合显示，1951—2013年夏玉米生育期内总降水量的拟合方程为y=-1.984 9x+540.83；1951—1982、1983—2013年夏玉米生育期间降水拟合方程分别为y=-2.942 6x+568.43、y=3.280 2x+380.53。1951—1982、1983—2013年夏玉米生育期间平均降水量分别为521.4、435.4 mm。由此可见，近63年来夏玉米生育期间总降水量呈减少趋势；前32年为下降趋势，后31年为上升趋势；前32年生育期平均降水量较后31年偏多。

从表2可以看出，近63年莱阳市夏玉米生育期内各旬降水量的气候倾向率除9月中下旬为增多趋势外，其他各旬均为下降趋势；前32年有4旬为上升，有6旬为下降；后31年有7旬为上升，有3旬为下降。

2.3日照时数

从图3可以看出，近63年来莱阳市夏玉米生育期间日照时数随时间变化具有一定的波动性、下降性，线性拟合方程为y=-1.814 9x+4 318.5；1951—1982、1983—2013年夏玉米生育期间日照时数拟合方程分别为y=0.535 0x+739.32、y=-4.836 5x+775.31。由此可见，近63年来莱阳市夏玉米生育期间日照时数为逐年下降趋势，但前32年随时间为上升趋势，后31年为下降趋势。

从表3可以看出，近63年莱阳市夏玉米生育期内各旬日照时数均为下降趋势；前32年有7旬为上升趋势，有3旬为下降趋势；后31年有1旬为上升趋势，有9旬為下降趋势。

3气候因素和夏玉米产量的关系

为定量探讨夏玉米产量与气候条件的基本关系和规律[8]，了解产量变化的气候原因以及气候因素对产量的影响程度和夏玉米生长的气候关键期，进一步明确夏玉米栽培中的某些问题，采用积分回归分析、相关和偏相关统计方法，对夏玉米气象产量与各旬气温、降水、日照进行统计分析。

夏玉米逐年产量（Yt）大体可以认为是由气候波动原因所影响的产量即气象产量（Yw），和由于水、肥、种子、技术进步、管理水平等人为因素所影响的产量即趋势产量（Yt′）所组成的，即Yw=Yt-Yt′，应用一种幂函数正交多项式求得趋势产量，根据上式求取逐年气象产量。

利用积分回归分析，将气象产量与夏玉米生长期内各旬气温、降水、日照时数进行统计计算，得出生育期内各旬日照、气温、降水的回归系数（表4～6），其数值表示某旬某一气象要数每增加一个单位值，夏玉米可增加该数值的产量（kg/hm2），如1951—2013年计算的回归系数，7月下旬日照时数每增加1 h，夏玉米可增产1.49 kg/hm2。

从表4～6可以看出，近63年来莱阳市夏玉米生育期光照时数过量的旬较多，生育前期日照过量，生育后期日照不足。生育前期气温过高，超过适宜温度，生育后期气温过低，低于适宜温度；特别是最近31年来，增温后，夏季的高温更不适宜玉米的生长。夏玉米生育期降水过量的时段（旬）偏多，降水不足的时段偏少；在前32年，因降水量偏多，降水超过适宜量的时段更多；后31年因降水量减少，降水量超过适宜量的时段较少，低于适宜量的时段较多。说明气候的干暖型变化引起了夏玉米减产。

计算气象产量与夏玉米生育期各旬气温、降水、日照的相关系数发现，近63年来莱阳市夏玉米生育期各旬光、温、水与产量的相关性较差，仅2个旬的日照、2个旬的降水量达到α=0.1的显著性检验，说明气象要素与夏玉米产量之间的相关性较差。采用近31年夏玉米生长期内各旬光温水的气候倾向率乘以各旬光温水与玉米产量的积分回归系数，然后累加，得到夏玉米年减产率为7.185 kg/hm2。

4不同生育期降水量供应状况分析

根据1980—2015年夏玉米生育期资料和产量6 000 kg/hm2左右时的需水要求，统计近36年夏玉米各发育阶段降水供应情况（表7）。从表7可以看出，近36年莱阳市夏玉米生育期內，除出苗—拔节期降水供给较足外，其他生育时段大多供不应求，如抽雄前后的水分临界期，50%以上的年份降水量满足不了生长需求的80%，这也是莱阳夏玉米产量年际变化较大、无法实现高产稳产的主要原因。统计发现，近36年来莱阳市夏玉米生育期内干旱日数有逐年增加的趋势，干旱日数年增加率约为1.5 d。

5玉米最佳播期的确定

降水量是制约莱阳市玉米产量的关键因素，在光照、温度条件基本满足的前提下，可依据玉米在不同播期相应的生长期内总降水量和降水分布，来确定最佳播种时段。

利用1983—2013年降水资料，以5月1日—6月22日每一天作为播种日，计算对应的生育期总降水量和水分临界期降水量，统计出满足降水需求量80%的概率，将概率较大的播种时段作为最佳播期。统计发现，由总降水量和临界期降水量求得的播期不完全重合，即两者不能同时满足，为了两者的统一，采取总降水量满足需求量80%的概率值下

调10%，与临界期降水需求量80%的概率；或临界期降水量满足需求量80%的概率值下调10%，与总降水需

求量80%的概率，作为选取播期的条件。统计得出，玉米适宜的播期为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，考虑到降水及后期气温和下茬小麦播种等问题，麦收后应及时播种夏玉米。

6小结与讨论

分析了莱阳市主要粮食作物夏玉米全生育期光、温、水变化及其对玉米生产的影响发现，近31年（1983—2013年）是气候变化最剧烈的时段，其气候特点是气温高、降水少、日照少；气象要素与夏玉米产量之间的相关性较差；1980—2015年因雨水减少，大部分年份不能满足生长需求；玉米最适播种时期是6月7—13日。

研究表明，气溶胶增加，温室气体的排放，日照时数趋于减少，气温升高，干旱加重，气候急剧变化主要是由于人为因素所造成[4]。气候变化威胁了粮食安全，为减缓气候变化，促进可持续发展，首先应调整能源结构，加大风能、太阳能（光伏发电、熔盐发电）、核能、潮汐、水利能源等的开发利用，减少能源中煤炭、石油等化石类燃料的比重。随着气候的变化，适当调节玉米播期，充分利用气候资源；培育和引进耐旱抗高温夏玉米品种；大力发展水利工程，扩大灌溉面积。总之，气候变化不利于夏玉米生长，适应与减缓气候变化是一项紧迫而艰巨的任务。

参考文献

[1] 陈立春，郭磊，宋波，等.气候变化对小麦生产的影响与对策[J].安徽农业科学，2009，37（32）：15779-15782.

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[3] 张翠英.气候变暖对鲁西南冬小麦播种期的影响[J].气象科技，2008，36（5）：609-611.

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