昌吉市冬小麦产量与气象条件的关系研究

刘海红

摘要 采用1988—2015年昌吉市台站气候观测资料与冬小麦产量数据，运用直线滑动平均法、调和权重法等对产量趋势模拟预测，运用SPSS2.0软件对冬小麦气象产量进行回归分析，得到昌吉市冬小麦趋势产量、预报产量方程，得出冬小麦年景产量趋势预报准确率较高，可为合理浇灌、精确估产、科学评价及人工增雨服务提供可靠技术依据。

关键词 冬小麦；直线滑动平均模拟；调和权重；趋势产量；气象产量；模型检验；新疆昌吉

中图分类号 S16；S512 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）22-0202-01

1 资料概况与研究方法

气象条件变化可引起粮食单产出现年际波动。冬小麦是昌吉市主要粮食作物之一，通常9月下旬至10月上旬播种，次年7月底至8月初收获，全生育期202 d。选取1981—2010年新疆气象信息中心地面气象资料、1993—2015年小麦生育期资料、1993—2011年昌吉市冬小麦产量资料。将粮食单产分解为3个部分，即y=yt+yw+ε，y为粮食实际单产，yt为趋势产量，yw气象产量，ε为随机误差（可忽略）；利用年直线滑动平均模拟法计算趋势产量yt，用实际产量y减去趋势产量yt可得气象产量yw，滑动时段值取18年，利用回归方程剔除变量并检验。

2 结果与分析

2.1 气象产量与气象因子相关性

2.1.1 冬小麥产量与日照条件关系。冬小麦喜温凉，属长日照作物，昌吉市冬小麦生长期内有较强的太阳辐射和充足的光照，有利于冬小麦生长发育及产量形成[1-2]。冬小麦气候产量与11月上旬日照时数相关系数为-0.37（可信度为0.10），成负相关，昌吉市光能资源丰富，可充分利用光能资源发掘冬小麦单位面积高产潜力。

2.1.2 冬小麦产量与温度条件关系。秋季日平均气温17～18 ℃开始播种冬小麦，6 d出苗，8 d齐苗。昌吉市9月上旬到下旬中为冬小麦的适播期，个别年份秋季降温早，提前入冬，导致积温不足，难以形成壮苗；若有秋旱或夏秋连旱，会延迟播期，未形成壮苗即进入越冬期。因此，秋季气候条件适宜与否直接影响冬小麦产量[3-4]。

冬小麦在3月中旬到5月上旬进入返青拔节期，此时幼穗分化，是有效穗数和穗粒数形成期，春旱不利于冬小麦生长；冬小麦5月中旬到6月上旬为开花灌浆期，气候对穗粒数、穗粒重影响较大，水分充足、温暖湿润、日照充足有利于冬小麦高产[5-7]。个别年份遇高温干旱，若极端最高气温 >35 ℃，出现干热风天气会导致大幅减产。

2.1.3 冬小麦产量与水分条件。昌吉市冬小麦生育期内降水量129.8 mm，且降水时空分布不均，冬小麦主要靠河水与井水灌溉，较大降水能增加土壤含水量，促使冬小麦增产[8]。用各月降水量与产量作计算，冬小麦气候产量与4月降水量相关系数达0.625，5月达0.437（信度>0.05），显著相关。昌吉市冬季寒冷漫长，有5 cm以上雪层覆盖对冬小麦越冬有利。最大积雪深度与冬小麦气候产量相关系数为0.432（可信度0.05）。

2.2 气象产量与气象因子回归方程

运用SPSS统计软件，选择冬小麦生育期所有气象要素与气象产量，用逐步回归方法挑选对气象产量贡献最大的因子建立昌吉市冬小麦气象产量多元回归方程：

y=-90.122 7+2.514 3x-2.161 0x1（1）

R=0.75，F=13.41>F（0.01）=5.72。其中y为气象产量，x为当年4月相对湿度；x1为当年3月极端最高气温。

2.3 产量模拟

冬小麦实际产量分解为趋势产量、气象产量和随机产量（可忽略），表示为：

y=yt+yw（2）

式中，y为实际产量，yt为趋势产量，yw为气象产量。

设A为趋势产量，B为气象产量，C为订正系数，模式预报方程为y=A+B+C。

2.3.1 趋势产量模拟。采用直线滑动平均结合调和权重法进行趋势产量模拟和预报。设某阶段线性趋势方程为：

yi（t）=ai+bit（3）

式中，i为方程个数，i=n-k+1，n为样本序列个数；t为时间序号；k为步长。利用昌吉市1988—2015年冬小麦产量数据，取滑动步长18年，求得5个线性方程，计算各方程在t点的函数值y（t），求出各t点上多个函数值平均值得到趋势产量yt，分离出气象产量yw，依次求算出趋势产量年增长量。

2.3.2 趋势产量预报模拟方程订正及2015年产量预报。使用处理后的相对平均公顷产量，结合实际产量和处理后产量差值922.5 kg/hm2，订正系数922.5 kg/hm2。设A为趋势产量，B为气象产量，C为订正系数，则模式预报方程为y=A+B+C。

用调和权重法计算2015年趋势产量预报值y（t+1）=yt+w。

式中y（t+1）为趋势产量预报值，yt为前一年趋势产量，w为平均增长量。

昌吉市2015年趋势产量预报5 940 kg/hm2，将2015年气象实况值代入方程（1），得气象产量预报值29.8，把A、B、C值代入方程（2），得冬小麦2015年平均产量6 000 kg/hm2，预报结果较实况偏少60 kg/hm2，可见昌吉市趋势产量模拟预报较成功。

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（上接第202页）

2.3.3 预报2016年昌吉市冬小麦平均产量。根据趋势产量

模拟步骤，得到昌吉市2016年趋势产量为A=4 098 kg/hm2。将2016年气象实况值代入（1）得气象产量为B=112.5 kg/hm2，最后得出2016 年冬小麦平均产量预报值y=4 098 kg/hm2+112.5 kg/hm2+922.5 kg/hm2=5 133 kg/hm2，实况6 045 kg/hm2，误差15.1%，达到作物产量预报准确级标准。

3 结论

（1）采用直线滑动平均结合调和权重法作趋势产量模拟和预报，该方法成功应用于昌吉市冬小麦产量预报预测，可为其他农作物产量预测提供参考。

（2）根据冬小麦生育时段选取气象因子作回归分析，获取到拟合度较高的气象产量预测方程，回归显著，预测结果准确率高。

4 参考文献

[1] 王琼.沧州地区冬小麦产量趋势分析及其预测[C]//中国气象学会农业气象与生态学委员会.全国农业气象与生态环境学术年会论文集.南昌：江西省气象学会，2006.

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