气象要素对杂交中籼稻年度间产量波动的影响

黄大明+郭莉+丁宏大

摘要：为探索各种气象要素对杂交中籼稻年度间产量波动的影响，以1990-2015年湖北省中籼稻区域试验产量资料及武汉、荆州、襄阳气象站的气象资料为依据，分析各种气象要素对杂交中籼稻年度间产量波动的相关性。结果表明，各种气象要素对水稻产量波动都有不同程度的影响，对产量波动影响大小依次为1990-2015年7-8月累计日照时数、累计蒸发量、日平均地温，其他气象要素影响相对较小；1990-2015年7-8月累计日照时数与水稻产量间的直接相关系数为0.597 7，达极显著水平；偏相关系数为0.687 0，达极显著水平；1990-2015年7-8月累计日照时数X7对产量Y有最大的直接正效应（X7→X7→Y=1.087 9），可导致杂交中籼稻年度间产量波动幅度为27.0%。

关键词：气象要素；中籼稻；产量波动；影响；日照时数

中图分类号：S511 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2018）02-0035-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.02.009

Abstract： In order to explore the influence of various meteorological factors on the extent of annual production fluctuations of indica rice，based on the yield data of hybrid midseason indica rice regional area trail in Hubei province from 1990 to 2015 and the data of weather station in Wuhan，Jingzhou and Xiangyang city，the correlation between meteorological elements and the yield fluctuation of hybrid midseason indica rice in different years was analyzed. The results indicated that all meteorological elements had different effects on the yield of hybrid midseason rice in different years. From July to August during 1990-2015，and the meteorological elements from high to low level on the influence of yield fluctuation were accumulative total sunshine time，cumulative evaporation，and mean daily ground temperature， while other meteorological elements had relatively small influence. The direct correlation coefficient between the cumulative sunshine hours and the rices yield was 0.597 7 from July to August during 1990-2015，which reached extremely significant level； And the indirect correlation coefficient was 0.687 0， which reached extremely significant level. From July to August during 1990-2015，the cumulative sunshine X7（X7→X7→Y=1.087 9） showed directly effect on the output Y had the largest，which lead to the intercropping yield fluctuation range of indica rice was 27.0%.

Key words： meteorological element； indica rice； yield fluctuation； effect； sunshine time

農业生产与气象条件有着密不可分的关系[1]。水稻单产会受到气侯的影响而在年度间出现起伏和波动[2]。幼穗分化和抽穗开花期的气候条件是导致年度间水稻单产起伏的关键[3-6]。对1990-2015年湖北省中籼稻区域试验及同期气象资料进行系统分析，以期探索影响水稻产量年度间波动的最主要气象因素和最佳生育时段，为制定杂交中籼稻稳产策略及减灾避灾措施提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 资料来源

1990-2015年气象资料分别由荆州市气象局、襄阳市气象局和武汉市江夏区气象站提供；1990-2015年湖北省中稻区试汇总资料分别由湖北省种子管理站、湖北省种子集团公司、湖北省农业科学院、华中农业大学提供。

1.2 研究项目

①水稻平均单产Y：湖北省中稻区域试验参试品种汇总单产的平均产量；②日平均气温X1：7-8月（中稻幼穗分化至抽穗开花期）日平均气温；③日平均地温X2：7-8月（中稻幼穗分化至抽穗开花期）日平均地温；④空气相对湿度X3：7-9月（中稻幼穗分化至灌浆结实期）日平均空气相对湿度；⑤降雨量X4：8-9月（中稻抽穗至灌浆结实期）累计降雨量；⑥蒸发量X5：7-8月（中稻幼穗分化至抽穗开花期）累计蒸发量；⑦昼夜温差X6：7-8月（中稻幼穗分化至抽穗开花期）日平均昼夜温差；⑧日照时数X7：7-8月（中稻幼穗分化至抽穗开花期）累计日照时数。endprint

1.3 统计方法

应用DPS 6.55专业版数据处理系统软件对数据进行统计分析，计算气象要素间、气象要素与产量间的直线相关系数、偏相关系数[7]和通径系数[8]，并进行显著性测验，求得回归系数方程。

2 结果与分析

经过分析直线相关关系、偏相关关系和通径关系，发现1990-2015年26年在杂交中籼稻生殖期间的气象要素与杂交中籼稻产量之间的相关程度较高，具体分析如下。

2.1 气象要素与水稻产量间的直线相关关系

1990-2015年气象要素与水稻产量的直接相关系数见表1。从表1可以看出，各种气象要素与水稻产量都存在一定的直线相关关系；但直线相关系数最大的是7-8月日平均昼夜温差X6，其相关系数为0.611 3；其次是7-8月累计日照时数X7，其相关系数为0.597 7；二者与水稻产量间均达到极显著的正相关水平，说明日平均昼夜温差大加上累计日照时数多有利于水稻高产。第三是7-9月日平均空气相对湿度X3，其相关系数为-0.542 9，与水稻产量间达到极显著的负相关水平，说明空气相对湿度大不利于高产。7-8月日平均气温X1和日平均地温X2虽与水稻产量间存在正相关关系，但均未达到显著水平，7-8月累计蒸发量X5和8-9月累计降雨量X4与水稻产量间存在负相关关系，但同样未达到显著水平。上述结果说明7-8月日平均昼夜温差大、累计日照时数多和7-9月空气相对湿度较低是3个有利于水稻高产的主要气象要素。较高气温和地温条件对水稻高产也是必要的。生殖期间累计降雨量过大不利于水稻高产。蒸发量过大对高产也有微弱的不利影响。

2.2 气象要素与水稻产量间的偏相关关系

气象要素与水稻产量间偏相关系数显著性分析结果见表2。从表2可以看出，气象要素与水稻产量间的偏相关系数最大的是7-8月累计日照时数X7，其偏相关系数为0.687 0，达到极显著的正相关水平，说明7-8月累计日照时数对于水稻增产的直接贡献率最大；其次7-8月日平均昼夜温差X6，其偏相关系数为0.142 4，具有正相关关系，但未达到显著相关水平，说明7-8月日平均昼夜温差对于水稻增产也有一定的贡献率；7-8月累计蒸发量X5，偏相关系数为-0.619 9，达到极显著的负相关水平，说明7-8月累计蒸发量过大对水稻增产不利。7-9月日平均空气相对湿度X3偏相关系数为-0.102 2，说明7-9月日平均空气相对湿度高对水稻增产不利；8-9月累计降雨量X4偏相关系数为-0.315 8、7-8月日平均地溫X2偏相关系数为-0.185 5、7-8月日平均气温X1偏相关系数为-0.070 9，上述三要素与产量均为负相关关系，但均未达到显著水平，对于产量的直接贡献率均为负效应。

2.3 气象要素与水稻产量间的通径分析

气象要素与水稻产量间通径系数分析结果见表3。从表3可以看出，7-8月累计日照时数X7对产量Y有最大的直接正效应（X7→X7→Y=1.087 9），其间接效应主要是通过7-8月日平均昼夜温差X6（X7→X6→Y=0.126 1）、7-8月累计蒸发量X5（X7→X5→Y= -0.430 9）和日平均地温X2（X7→X2→Y=-0.261 3）共同来实现的，前者为正效应，后二者为负效应；其他气象要素还通过7-8月累计日照时数X7对产量Y产生较大的间接效应。7-8月日平均昼夜温差X6对产量Y有一定程度的直接正效应（X6→X6→Y=0.150 7），其间接效应也是通过7-8月累计日照时数X7（X6→X7→Y=0.910 3）来实现的，具有较大的间接正效应。7-8月累计蒸发量X5对产量Y有较大的直接负效应（X5→X5→Y=-0.664 9），其间接效应主要是通过7-8月累计日照时数X7（X5→X7→Y=0.705 1）来实现的，同样具有较大的间接正效应。7-9月日平均空气相对湿度X3对产量Y有微弱的直接负相应（X3→X3→Y=-0.087 9），其间接效应同样是通过7-8月累计日照时数X7（X3→X7→Y=-0.785 2）来实现的，具有较大的间接负效应。7-8月日平均气温X1对产量Y同样有微弱的直接负效应（X1→X1→Y=-0.084 5），说明日平均气温偏高对增产有不利影响，其间接效应主要是通过7-8月累计日照时数X7（X1→X7→Y=0.724 6）来实现的，具有较大的间接正效应。7-8月日平均地温X2对产量Y有一定的直接负效应（X2→X2→Y=-0.321 9），说明日平均地温偏高不仅不利于增产反而极易导致减产，其间接效应主要是通过7-8月累计日照时数X7（X2→X7→Y=0.883 3）来实现的，具有较大的间接正效应。8-9月累计降雨量X4对产量Y有一定的直接负效应（X4→X4→Y=-0.170 6），说明累计降雨量过大不仅不利于增产反而极易导致减产，其间接效应主要是通过7-8月累计日照时数X7（X4→X7→Y=-0.438 5）来实现的，具有一定的间接负效应。

结果表明，7-8月累计日照时数，无论是对水稻产量的直接效应，还是其他气象要素通过其产生的间接效应都是最大的，说明7-8月累计日照时数是引起杂交中籼稻年度间产量波动最主要的气象要素；7-8月日平均昼夜温差对杂交中籼稻年度间产量波动有一定的正向作用。7-8月累计蒸发量过大对杂交中籼稻年度间产量波动有较大的负面作用。日平均地温较高，降雨量过大对杂交中籼稻年度间产量波动有一定的负面作用。气温较高，空气相对湿度较大对杂交中籼稻年度间产量波动只有微弱的负面作用，说明适度的高温及较低的空气相对湿度对增产是有利的。

2.4 水稻产量与七个主要气象要素的多元线性回归分析

对水稻产量与7个主要气象要素进行多元线性回归分析得到回归方程为：Y=13 526.38-60.00X1-129.14X2-14.41X3-1.136X4-4.64X5+107.22X6+7.71X7endprint

其中，X1∈（25.7，29.0），（X1=27.20 ℃）；X2∈（27.8，32.9），（X2=30.24 ℃）；X3∈（72.7，85.7），（X3=79.25%）；X4∈（57.4，466.9），（X4=213.84 mm）；X5∈（155.2，464.7），（X5=304.87 mm）； X6∈（5.9，9.2），（X6=7.63 ℃）；X7∈（188.9，493.8），（X7=366.95 h）；Y∈（7 723.5，10 137.4），（Y=8 838.38 kg/hm2）。

在每个自变量取值区间范围内，导致水稻产量波动幅度最大的是7-8月累计日照时数X7，为27.0%；其次是7-8月累计蒸发量X5，导致水稻产量波动幅度为16.25%；第三是7-8月日平均地温X2，波动幅度为7.45%；其他为8-9月累计降雨量X4，导致水稻产量波动幅度为5.26%；7-8月日平均昼夜温差X6，波动幅度为4.06%；7-8月日平均气温X1，波动幅度为2.24%；7-9月日平均空气相对湿度X3，导致水稻产量波动幅度为2.12%，最低。这说明7-8月累计日照时数和累计蒸发量是各要素中导致水稻产量波动最重要的气象要素。

3 小结与讨论

各种气象要素对杂交中籼稻年度间产量波动都有不同程度的影响[9-11]，但导致水稻年度间产量波动幅度最大的是7-8月累计日照时数；其次是7-8月累计蒸发量和7-8月日平均地温。其他气象要素对水稻产量波动影响较小，波动幅度不大。但也不能轻视这些气象要素的影响，特别是近十多年来杂交中籼稻生育中后期遭受中温湿害、低温冷害、低温阴雨寡照、大气干旱、干热风和狂风暴雨等气象灾害的影响程度越来越重，这些偶然事件、突发事件发生频率越来越高，造成的损失越来越大，这都有待于专业部门的及时预测预报和预警，与此同时农业部门和水稻种植户要充分利用气候资源及农业措施来降低中籼稻年度间的产量波动，以利于达到防灾减灾和稳产中产的目的。

参考文献：

[1] 李健陵，霍治国，吴丽姬，等.孕穗期低温对水稻产量的影响及其生理机制[J].中国水稻科学，2014，28（3）：277-288.

[2] 陈淡芳，丁丽佳，陈清辉.潮州市近年来气候变化特征及水稻生产对策[J].广东气象，2001（4）：47-48.

[3] 叶昌荣，戴陆园，王建军，等.低温冷害影响水稻结实率的要因分析[J].西南农业大学学报，2000，22（4）：307-309.

[4] 吴海宝.气候变化与我国稻谷生产[J].农业环境保护，1995（1）：21-24.

[5] 朱 勇.云南杂交水稻种植的气候条件及区划[J].云南农业大学学报（自然科学），2000，15（1）：34-37.

[6] 傅信玉，邰庆国.影响临沂市水稻空壳率的农业气象条件分析[J].山东气象，2000，20（2）：37-39.

[7] 蓋钧镒.试验统计方法[M].北京：中国农业出版社，2000.

[8] 高之仁.数量遗传学[M].成都：四川大学出版社，1986.

[9] 曹国长，余华强，吴和明，等.气象要素对杂交中籼稻年度间产量波动的影响[J].湖北农业科学，2008，47（11）：1251-1253.

[10] 曹国长，余华强，董新国，等.杂交中籼稻生殖期间气象要素与结实率的相关性分析[J].湖北农业科学，2009，48（11）：2660-2662.

[11] 丁宏大，余华强，彭贤力，等.杂交中籼稻年度间产量与气象要素的相关性分析[J].湖北农业科学，2016，55（9）：2222-2226.endprint