气象因子对湟源种植区蚕豆产量的影响

张世栋 李军 黄晨

摘要    为研究各气象因子对蚕豆年度产量的影响程度，利用1986—2007年、2010—2016年湟源县农业气象观测站蚕豆观测地段产量资料和湟源县气象站的气象资料，分析了各气象因子与蚕豆产量的相关性。结果表明，各种气象因子影响产量波动从大到小依次是6—8月累计降水量、≥0 ℃积温、气温日较差、累计日照时数、日平均地温、日平均气温、日平均空气相对湿度。5—8月累计降水量与产量的相关系数为0.477 0，达到极显著水平;偏相关系数为0.446 0，达到极显著水平。5—8月累计降水量对产量有最大的直接正相关（0.478 0），可导致蚕豆年度间产量波动幅度为33.2%。

关键词    气象因子;蚕豆;产量波动;累计降水量;青海湟源

中图分类号    S529        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）20-0009-02                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

Abstract    In order to study the influence of meteorological factors on the annual yield of broad bean，the correlation between meteorological factors and yield of broad bean was analyzed based on the yield data of the observation area of Huangyuan Agrometeorological Observatory and the meteorological data of Huangyuan Meteorological Station from 1986 to 2007 and 2010 to 2016.The results showed that the order of different meteorological factors was as follows：cumulative precipitation in June-August，≥0 ℃ cumulative temperature，daily temperature difference，cumulative sunshine hours，daily average ground temperature，daily average temperature and daily average air relative humidity. The correlation coefficient between cumulative precipitation from May to August and yield was 0.477 0，reaching a very significant level，and the partial correlation coefficient was 0.446 0，reaching a very significant level.The cumulative precipitation from May to August had the greatest direct positive correlation with yield（0.478 0），which could lead to the fluctuation range of broad bean annual yield of 33.2%.

Key words    meteorological factor;broad bean;yield fluctuation;cumulative precipitation;Huangyuan Qinghai

湟源縣地处日月山脉东麓，湟水河上游，是东部农业区与西部牧业区的结合部，总面积1 509 km2，平均海拔2 690 m。湟源县适宜蚕豆种植的地区在中南部部分地区，其余区域由于海拔较高，热量条件不能满足蚕豆生长发育的要求。蚕豆适宜种植区、可种植区的面积分别为35.87、394.53 km2，分别占湟源总面积的2.4%、26.3%。蚕豆产量高低不仅与品种、栽培技术有关，而且与气候条件关系密切[1-2]。蚕豆年度产量受气候条件的影响出现波动和起伏，分析各气象因子对湟源种植区蚕豆产量的影响，对蚕豆稳产增收及防灾减灾具有一定的实际意义。

1    资料与方法

1.1    资料来源

1986—2007年、2010—2016年蚕豆的产量汇总资料、生育期资料，由湟源县农业气象观测站、湟源县统计局提供;2010—2016年气象资料，由湟源县气象局提供。

1.2    统计分析方法

应用SPSS 22.0中文版软件对数据进行统计分析，计算气象因子间、气象因子与产量间的相关系数、偏相关系数和通径系数[3-4]，并进行顯著性检验，求得回归方程。研究项目包括蚕豆平均单产（Y），湟源县农业气象观测站观测地段和湟源县统计局蚕豆单产汇总后的平均产量;日平均气温（X1），6—8月（蚕豆开花至成熟期）日平均气温;日平均地温（X2），6—8月（蚕豆开花至成熟期）日平均地温;日照时数（X3），6—8月（蚕豆开花至成熟期）累计日照时数;降水量（X4），5—8月（出苗至成熟期）累计降水量;气温日较差（X5），6—8月（蚕豆开花至成熟期）气温日较差;空气相对湿度（X6），6—8月（蚕豆开花至成熟期）日平均空气相对湿度;积温（X7），4—8月（蚕豆播种—成熟整个发育期）≥0 ℃积温。

2    结果与分析

2.1    气象因子与蚕豆产量间的直线相关关系

从表1可知，各气象因子与蚕豆产量（Y）都存在一定的直线相关关系，但相关系数最大的是5—8月累计降水量（X4），相关系数为0.477;其次是4—8月（≥0 ℃）积温（X7），相关系数为0.416。二者与蚕豆产量均达到极显著正相关，说明5—8月累计降水量大加上4—8月≥0 ℃积温高有利于蚕豆高产。6—8月累计日照时数（X3）与蚕豆产量达显著负相关，相关系数为-0.300，说明6—8月累计日照时数过大不利于高产。6—8月日平均空气相对湿度（X6）、6—8月气温日较差（X5）与蚕豆产量存在正相关关系，但未达到显著水平。6—8月日平均气温（X1）与蚕豆产量存在负相关关系，但也未达到显著水平。上述结果说明，5—8月累计降水量多、4—8月≥0 ℃积温高、6—8月累计日照时数少，6—8月日平均空气相对湿度大、6—8月气温日较差大是5个有利于蚕豆高产的气象因子。

2.2    气象因子与蚕豆产量的偏相关关系

从表2可知，气象因子与蚕豆产量间的偏相关系数最大的是5—8月累计降水量（X4），偏相关系数为0.446，达到极显著水平，说明5—8月累计降水量对于蚕豆增产的贡献最大;其次是4—8月≥0 ℃积温（X7），偏相关系数为0.416;6—8月日平均空气相对湿度（X6），偏相关系数为0.308;6—8月日平均地温（X2），偏回归系数为0.011，三者对蚕豆产量具有正向作用，但未达到显著水平，说明4—8月≥0 ℃积温、6—8月日平均空气相对湿度、6—8月日平均地温对于蚕豆产量也有一定的贡献。6—8月累计日照时数（X3）偏相关系数为-0.174、6—8月气温日较差（X5）偏回归系数是-0.166、6—8月日平均气温（X1）偏相关系数为-0.070，三者与蚕豆产量均为负相关关系，但都未达到显著水平，说明6—8月累计日照时数多、6—8月气温日较差大、6—8月日平均气温高，对蚕豆产量有一定的不利影响。

2.3    气象因子与蚕豆产量的间的通径分析

从表3可知，5—8月累计降水量（X4）对产量（Y）有最大的直接正相关（X4→X4→Y=0.478 0），其间接效应主要是通过6—8月日平均气温（X1）（X4→X1→Y=0.048 8）、6—8月日平均空气相对湿度（X6）（X4→X6→Y=0.036 7）、6—8月日平均地温（X2）（X4→X2→Y=-0.066 5）和6—8月气温日较差（X5）（X4→X5→Y=-0.046 4）共同实现的，前两者为正相关，后者为负相关。4—8月≥0 ℃积温（X7）对Y有较大的直接正相关（X7→X7→Y=0.273 0），其间接效应是通过6—8月日平均地温（X2）（X7→X2→Y=-0.088 2）、6—8月累计日照时数（X3）（X7→X3→Y=-0.062 6）和6—8月气温日较差（X5）（X7→X5→Y=-0.083 5）来共同实现的，前两者为正相关，后者为负相关。6—8月日平均地温（X2）对产量Y有较大的直接正相关（X2→X2→Y=-0.158 0），其间接效应主要是通过4—8月≥0 ℃积温（X7）（X2→X7→Y=0.152 3）和5—8月累计降水量（X4）（X2→X4→Y=-0.201 2）来实现的，前者为正相关，后者为负相关。6—8月日平均空气相对湿度（X6）对产量同样具有较大的直接正相关（X6→X6→Y=-0.149 0），其间接效应主要是通过4—8月≥0 ℃积温（X7）（X6→X7→Y=0.118 5）、5—8月累计降水量X4（X6→X4→Y=0.117 6）和6—8月平均气温日较差（X5）（X6→X5→Y=-0.144 4）来共同实现的，前两者为正相关，后者为负相关。6—8月气温日较差（X5）对产量（Y）有最大的直接负相关（X5→X5→Y=-0.213 0），说明6—8月气温日较差大对产量有不利影响，其间接效应主要是通过4—8月≥0 ℃积温（X7）（X5→X7→Y=0.107 0）、5—8月累计降水量（X4）（X5→X4→Y=0.106 2）和6—8月日平均空气相对湿度（X6）（X5→X6→Y=0.101 0）共同来实现的，三者均为正相关。6—8月累计日照时数（X3）对产量具有一定的直接负相关（X3→X3→Y=-0.062 6），说明6—8月累计日照时数偏大对增产有不利影响，其间接效应主要是通过4—8月≥0 ℃积温（X7）（X3→X7→Y=-0.092 2）实现的，具有较大的间接负相关。6—8月日平均气温（X1）对产量（Y）有较弱的直接负相关（X1→X1→Y=-0.115 0），说明6—8月日平均气温偏大不利于产量的提高，其间接效应主要是通过5—8月累计降水量（X4）（X1→X4→Y=-0.106 2）实现的，具有较大的间接负相关。

上述分析表明，5—8月累计降水量无论是对蚕豆产量的直接效应，还是其他气象因子通过其产生的间接效应都是最大的，说明5—8月累计降水量是引起蚕豆年度间产量波动最主要的气象因子;6—8月日平均地温、6—8月日平均空气相对湿度、4—8月≥0 ℃积温对蚕豆年度间产量波动也有一定的正向作用。6—8月气温日较差对蚕豆年度间产量波动有较大的负向作用。6—8月累计日照时数和6—8月日平均气温对蚕豆年度间产量波动也有一定的负向作用，说明适度的累计日照时数及较低的日平均气温对增产是有利的。

2.4    蚕豆产量与7个主要气象因子的多元线性回归分析

对蚕豆产量与7个主要气象因子进行多元线性回归分析得到回归方程：

Y=-211.48-158.761X1+173.657X2-3.435X3+10.182X4-214.469X5+39.469X6+2.28X7

其中：X1∈（12.2，15.9），X1=13.75（℃）;X2∈（17.3，21.5），X2=19.34（℃）;X3∈（510.9，739.9），X3=636.03（h）;X4∈（182.6，393.6），X4=299.83（mm）;X5∈（11.2，15.4），X5=13.83（℃）;X6∈（64.0，79.0），X6=72.58（%）;X7∈（1 864.4，2 341.6），X7=2 082.62（℃）;Y∈（4 500.00，9 375.00），Y=6 477.66（kg/hm2）。

在每个自变量取值区间内，导致蚕豆产量波动幅度最大的是5—8月累计降水量（X4），为33.2%;其次是4—8月 ≥0 ℃积温（X7），导致蚕豆产量波动幅度为16.7%;6—8月气温日较差（X5）导致蚕豆产量波动幅度为13.9%;6—8月累计日照时数（X3）导致蚕豆产量波动幅度为12.1%;6—8月日平均地温（X2）导致蚕豆产量波动幅度为11.3%;6—8月日平均气温（X1）导致蚕豆产量波动幅度为9.1%;6—8月日平均空气相对湿度（X6）导致蚕豆产量波动幅度为9.1%。说明5—8月累计降水量是导致蚕豆产量波动最重要的气象因子。

3    结论

气象因子对蚕豆产量形成有不同程度的影响[5]，其中：导致蚕豆产量年度间波动最大的是5—8月累计降水量;然后依次是4—8月≥0 ℃积温、6—8月气温日较差、6—8月累计日照时数、6—8月日平均地温、6—8月日平均气温、6—8月日平均空气相对湿度。在蚕豆生长发育期若出现干旱、低温冷害、高温热害、阴雨寡照、大风暴雨、霜冻等气象灾害，会对蚕豆产量的形成产生很大的负面影响，严重时造成减产甚至绝收。为此，气象部门应及时预测、预报和预警，种植户采取相应的农业措施来降低蚕豆产量波动，以达到稳产增产的目的[7]。

4    参考文献

[1] 徐洪琦，郭建华.南通地区蚕豆生产的气候条件分析[J].作物杂志，1986（2）：32-33.

[2] 吴锡武.蚕豆的农业气象条件和产量分析[J].甘肃气象，1985（增刊1）：24-26.

[3] 杜家菊，陈志伟.使用SPSS线性回归实现通径分析的方法[J].生物学通报，2010，45（2）：4-6.

[4] 黄大明，丁宏大，顾见勋，等.杂交中籼稻年度间产量波动与气象要素的相关性分析[J].中国稻米，2018，24（3）：55-57.

[5] 王輝，王鹏云，曾艳，等.昆明蚕豆气候因子适宜性分析[J].农业科学与技术，2014，15（5）：870-873.

[6] 余莉，张时龙，李清超，等.蚕豆产量及主要农艺性状的相关及灰色关联度分析[J].湖北农业科学，2017，56（1）：18-20.

[7] 姜世中.气象学与气候学[M].北京：科学出版社，2019.