淮安市淮安区气温和降水特征与水稻和小麦产量的相关性研究

王腾飞　乔前东　管晓惠　谢峰

摘要    通过对淮安市淮安区1978—2017年气温、降水、日照等要素的统计，结合淮安区水稻、小麦生长期特点，对水稻、小麦单位面积产量以及气象要素年际变化特征进行分析。结果表明，淮安区40年中平均气温呈现逐年上升趋势，旱涝灾害较为频繁，涝重于旱。水稻、小麦单产与生育期平均气温以及有效积温显著正相关，极端气温、日照时数、降水量相关不显著。

关键词    水稻;小麦;气温;降水;产量;相关系数;江苏淮安;淮安区

中图分类号    S511;S512.1        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2020）03-0004-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）

目前，国内在气象要素对水稻等主要大田作物影响研究方面已经有了较多的开展，朱  珠等[1-2]对于气候变化对水稻的影响、高温的危害已有较多的研究，陈书涛等[3]研究表明，对于江苏南北两地的水稻种植来说，气温与降水的变化对水稻的生长发育影响较小，冬小麦的生长受气温的年际变化影响较大。商兆堂[4]研究表明，气候变暖会引起小麦冬季越冬不明显、生育进程提前，造成冬后冻害。淮安区位于淮河下游，境内大量种植水稻、小麦等大田作物，总耕地面积约8.6万hm2。近年来，随着气候变暖的加剧，高温干旱、低温冻害、暴雨雪等异常天气现象时有发生。为了更好地服务农业生产，笔者对淮安区近40年气温、降水变化特征及其与水稻、小麦产量的相关性[5-6]展开初步分析，以突出气象为农服务的针对性，提高预报服务水平。

1    资料来源与分析方法

1.1    资料来源

利用淮安区农技推广中心1978—2017年共计40年期间的淮安区水稻、小麦产量数据、淮安区气象站气象要素资料进行气温、降水年代际特征分析和产量相关分析，产量数据为历年单位面积的产量（图1、2），气象要素主要为生育期有效积温、平均气温、累计降水量等。

1.2    分析方法

通过对多年气温、降水等气象要素的统计，计算积温、气温、降水、日照等时间序列与产量序列的相关系数，采用皮尔逊简单相关系数，并对计算结果进行显著水平α=0.01下的t检验，以分析讨论相关气象要素与水稻、小麦单产量的相关性。

相关系数计算，衡量任意2个气象要素或变量之间关系的统计量。计算方法如下：

相关系数检验使用t检验法。在样本容量固定的情况下，可以是rc=。计算统一的判别标准相关系数rc，若计算的相关系数r>rc，则通过显著性的t检验。通过上述公式计算的相关系数值有正负相关之分，正值为线性正相關，负值为负相关;数值越大说明线性相关性越密切。

2    结果与分析

2.1    水稻与小麦生长期气象要素年代际特征

淮安区水稻种植主要为镇稻、淮稻系列粳稻，每年种植1季，通过对水稻生育期气温资料分析来看，淮安区近40年来平均气温整体呈上升趋势，平均气温采用7—10月平均气温（图3），其中2000—2012年波动较小，较为稳定。水稻积温统计按7—8月10 ℃以上、9—10月13 ℃以上计算，有效积温（图4）在近40年呈显著上升趋势，1980年为历年最低值（1 227 ℃），2013年达到1 616 ℃，有效积温的日趋增长有利于水稻种植培育。分析产量年际变化情况也可发现，水稻单产也呈逐年增加趋势，其中在1999年达到历年峰值（9 465 kg/hm2），后续水稻单产趋于平稳。

水稻生育期淮安区降水量年代变化特征主要表现为增多趋势，以1999年为界，之后的降水量（图5）显著增加，在2006年达到最高（1 023 mm），按月分布则以7月降水最多。日照时数则在40年里呈下降趋势，1995年水稻生长期期间累计日照时数达到最高（949.8 h），2003年达到最低（523 h），按月分布淮安区日照充足整体均衡，在6—8月较为丰富。

淮安区小麦种植主要为扬麦、皖麦等，属于越冬一季作物。11月初播种，翌年6月初收割。小麦分蘖越冬期以连续5 d气温在5 ℃以下为始，抽穗生长期主要在于春季，小麦产量易受到极端低温冻害、连阴雨天气以及相应气候条件下易发生的赤霉病影响。

近40年来，小麦生育期10 ℃以上的有效积温（图6）呈逐年上升趋势。小麦越冬期间平均气温整体不断上升，2000年后较之前显著升高，加快了小麦生长发育。但各年温度高低存在波动，在40年中1989—1991年越冬期最低温度在-10 ℃以下，最低达到了-13.7 ℃，对应年份中有严重的冻害发生;此外，时有发生的倒春寒现象也使得部分耐寒差的小麦品种减产。小麦单产量整体呈上升趋势，除在1989—1991年以及2002年、2003年出现单产低值外，降水、日照年代际分布呈高低波动趋势。

2.2    水稻和小麦产量与气象要素的相关性分析

通过对40年水稻产量与多个气象要素相关分析[1]可知，水稻产量受各要素影响程度不一。在0.01水平上，水稻单产与生育期平均气温以及有效积温显著正相关（表1），说明气温条件对水稻种植生产影响较大，在水稻生长期间对于农业气象服务需要加深加密气温变化的分析预报，使农户及时根据水稻生长特点安排农事进度。对水稻生长期间可能遭受的极端高温影响分析则显示正相关性偏低，显著水平为0.1。日照时数为不显著的负相关性，降水量与产量相关性较差，考虑到淮安区河流沟渠纵横，人工灌溉发达，因而结果显示相关性不显著。

小麦产量的相关性表明，小麦单产与生育期有效积温在0.01水平上显著正相关，对于小麦的播种需要加强气候统计预报，对于可能的连阴雨、倒春寒天气加强研判，提早对小麦种植提供积温相关预报。小麦单产与极端低温、日照时数、累计降水量相关性不显著。

3    结论与讨论

分析结果表明，在0.01水平上，水稻单产与生育期平均气温以及有效积温显著正相关，水稻生长期极端高温显示正相关性偏低，日照时数、降水量相关性较差。小麦单产与有效积温、生育期平均气温在0.01水平上显著正相关，与极端低温、日照时数、降水量相关不显著。据此应对气候变化，促进作物产量提高可加强服务，适时调整播种时间、方式。

近40年中，淮安区降水量总体呈现上升趋势，前期降水偏少，后期降水增多，降水量波动振幅变大。淮安区旱涝灾害较为频繁，涝重于旱。年平均气温呈现逐年上升趋势。对水稻、小麦分蘖、灌浆等生长关键时期的极端高温、低温危害需要进一步细化分析，本文受限于数据来源单一有限，统计及相关性分析结果并不显著。

4    参考文献

[1] 朱珠，陶福禄，娄运生.1980—2009年江苏省气温变化特征及水稻高温热害变化规律[J].江苏农业科学，2013，41（6）：311-315.

[2] 朱珠，陶福禄，娄运生，等.1981—2009年江苏省气候变化趋势及其对水稻产量的影响[J].中国农业气象，2012，33（4）：567-572.

[3] 陈书涛，王让会，许遐祯，等.气温及降水变化对江苏省典型农业区冬小麦、水稻生育期的影响[J].中国农业气象，2011，32（2）：235-239.

[4] 商兆堂.江苏气候变化及其对小麦单产的影响分析[J].中国农业气象，2009，30（增刊2）：185-188.

[5] 孔祥萍，聂永喜，张晓云，等.贵南县气候变化对春小麦生长发育及产量的影响评价[J].农业灾害研究，2019，9（4）：45-48.

[6] 马凯，徐玉霞，何文鑫，等.气候变化对汉中市主要粮食作物产量的影响[J].江西农业学报，2019，31（7）：98-103.