基于灰色关联的河曲县糜子产量分析

张莹，裴梓淇

（山西省河曲县气象局，山西河曲 036500）

糜子（Panicum miliaceum），也名黍，是我国“五谷”之一，其生育期较短，具有耐旱、耐贫瘠等特性，因此在干旱、半干旱地区具有明显的地域性生产优势[1]。山西晋西北地区多种植春糜子，是当地居民的主要粮食作物，如何保证产量不断增长是人们最关注的问题。文中运用灰色关联度分析不同气象因子对糜子产量的影响，以期筛选出各个重要阶段关联度高的气象因子，建立产量预报模型，为农民科学合理种植，政府决策提供科学依据。

1 资料与方法

1.1 资料来源

研究中所采用的的气象资料为河曲县地面观测站2001—2015 年共15 年的月平均气温、月平均最高气温、月平均最低气温、降水量、日照等地面观测资料，糜子产量资料来源于河曲县统计局。

1.2 研究方法

灰色关联分析法[2-3]，是对于2 个系统之间的因素，其随时间或不同对象而变化的关联性大小的量度，称为关联度。在系统发展过程中，若2 个因素变化的趋势具有一致性，即同步变化程度较高，即可谓二者关联程度较高；反之则较低。因此，灰色关联分析方法是以因素之间发展趋势的相似或相异程度，亦即“灰色关联度”，作为衡量因素间关联程度的一种方法。具体计算步骤如下：

（1）确定反映系统行为特征的参考序列Xi（k）和影响系统行为的比较序列Xi（k），采用均值法对数据进行无量纲化，公式为：

（2）计算比较序列与参考序列的绝对差值，公式为：

Δi（k）=｜x0（k）-xi（k）｜（2）

（3）计算关联系数，ρ 为分辨系数，通常取ρ=0.5，公式为：

（4）计算灰色关联度，公式为：

运用SPSS 软件，建立糜子产量与筛选出的最优影响气象因子指标集的多元线性回归方程，得到糜子产量预报模型。多元线性回归模型公式：

2 结果与分析

2.1 建立糜子产量与平均气温的灰色关联分析

糜子6 月为出苗期，7 月为拔节、抽穗期，8 月为乳熟期，9 月为成熟期，不同生育期的气象条件对糜子生长发育有不同影响，文中选取6—9 月共4 个月的气象数据进行研究。

总体来看，河曲县历年6—9 月气温总体比较稳定，小范围存在波动，为研究平均气温的波动是否会对产量产生影响，文中根据灰色关联分析方法对糜子产量与月平均气温进行计算，得到关联度如表1 所示。从中可以看出，河曲县糜子产量与各月平均气温有较高的关联性，且关联性基本接近，说明糜子全生育期平均气温对产量都有较大影响。糜子是喜温作物，不耐寒，出苗时最低温度为8℃～10℃，最高为35℃～40℃，以20℃～30℃最适宜[4]，河曲县2001—2015 年6 月平均气温为20.6℃～24.3℃，满足糜子出苗温度要求。糜子抽穗至成熟期温度低于16℃会延迟成熟，能耐38℃～40℃高温，灌浆期适宜温度为20℃左右[5]；河曲县2001—2015 年7 月平均气温为22.8℃～26.0℃之间，8 月平均气温为20.1℃～22.9℃，满足糜子抽穗至成熟期的温度要求。河曲县糜子多数为中熟品种，其整个生育期所需活动积温为1 590℃～2 100℃[6]，河曲县2001—2015 年糜子全生育期≥10℃活动积温为2 479.9℃～2 735.9℃，充分满足其生长需要。河曲县6—9 月的温度条件均满足糜子各个生育期的温度要求，对产量的形成有利。

2.2 建立糜子产量与平均最高、最低气温的灰色关联分析

河曲县历年6—9 月平均最高、最低气温总体比较稳定，小范围存在波动，为研究平均最高、最低气温的波动是否会对产量产生影响，文中根据灰色关联分析方法对糜子产量与月平均最高、最低气温进行计算，得到关联度如表1 所示。从中可以看出，河曲县糜子产量与各月平均最高、最低气度有较高的关联性，且最低气温的关联度整体高于最高气温，这是由于糜子是喜温、耐旱作物，关联度最高的为7 月平均最低气温，最低的为7 月平均最高气温。7 月为糜子拔节期和抽穗期，是生长发育的关键时期，糜子为喜温作物，对低温比较敏感，如果气温偏低，则会造成糜子生长发育减慢，对产量产生不利影响。

表1 河曲县糜子产量与各月平均气温灰色关联分析结果

2.3 建立糜子产量与降水的灰色关联分析

河曲县历年6—9 月降水量总体波动变化比较大，为研究这种波动对糜子产量产生的影响，文中将根据灰色关联分析方法对糜子产量与月降水量进行计算，得到关联度如表2 所示。从中可以看出，河曲县糜子产量与各月降水量有很高的关联性，关联度最高的为7 月降水量，最低的为9 月降水量。7 月是糜子拔节期和抽穗期，该时期水分需求较大，直接影响糜子的最终产量，9 月是糜子成熟期，此时糜子灌浆已经基本完成，并且糜子是耐旱作物，后期需水量不高，所以9 月降水量的变化对糜子的产量影响较小。

2.4 建立糜子产量与日照的灰色关联分析

河曲县历年6—9 月日照时数总体比较稳定，小范围存在波动，为研究这种波动是否会对产量产生影响，文中根据灰色关联分析方法对糜子产量与月日照时数进行计算，得到关联度如表2 所示。从中可以看出，河曲县糜子产量与各月日照有较高的关联性，关联度最高的为9 月日照，其次是8 月日照。糜子为喜光短日照作物，12～14 h光照有利于其生长[7]，8、9 月份正值糜子灌浆成熟期，是产量形成的关键时期，日照过长会延长生育期，影响结实。

表2 河曲县糜子产量与各月降水量、日照时数灰色关联分析结果

2.5 建立河曲县糜子产量预报模型

运用SPSS 软件，构建河曲县糜子产量与筛选出的气象因子进行多元线性回归分析，得到线性方程：y=-7 765.092+14.822 x1+17.879 x2+8.928 x3-154.896 x4-0.797 x5-17.764 x6+39.251 x7+65.132 x8，其中x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7，x8分别为出苗期降水量，出苗期日照时数，拔节抽穗期降水量，拔节抽穗期平均最低气温，乳熟期降水量，乳熟期日照时数，成熟期降水量，成熟期日照时数，y 为糜子产量。

3 结论

（1）糜子产量分析结果表明，糜子生育期月平均最低气温对糜子产量影响较大，糜子是喜温作物，具有较强的抗热性，糜子整个生育期需要较高的温度，相反，低温会导致糜子发育受限，严重会导致减产。

（2）糜子生育期降水量对糜子产量影响很大，尤其是前期，这是由于糜子虽然是耐旱作物，但是前期也需保证一定的降水满足其出苗、拔节和抽雄，后期需水量减少，这也是糜子比其他作物耐旱的特性之一。

（3）糜子生育期日照对糜子产量影响较大，糜子是喜光短日照作物，在满足其生长发育所需光照条件内，充足的日照可以促进糜子生长发育，有利于籽粒的形成，对产量有利。

（4）糜子产量预报结果表明，糜子在拔节抽穗期，气温过低会导致减产，种植户要注意气温变化，必要时采取控温措施。乳熟期降水越多，日照越长也会导致减产，种植户要加强田间管理，做好整渠排水工作。