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中卫市沙坡头区玉米产量丰欠气象指标研究

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  摘要    本文利用中卫市1999—2018年旬平均气温、旬降水量、旬日照时数等气象要素及沙坡头区玉米单产资料,采用5年滑动平均法、气候倾向率法、SPSS软件等,分析影响沙坡头区玉米产量丰欠的气象要素,确定能综合评判玉米产量丰欠的气象因子,并对气象因子进行标准化处理和组合,得出影响玉米产量丰欠气象指标。结果表明,影响玉米产量1旬的气象因子有4月下旬气温、9月上旬气温、6月上旬日照;影响玉米产量连续2旬的气象因子有8月下旬至9月上旬气温;影响玉米产量连续3旬的气象因子有8月中旬至9月上旬气温。建立的1级、2级、3级评判玉米产量的气象指标准确率分别为75%、65%、55%。根据叠加原则,最终研究确定的评判沙坡头区玉米产量的丰欠指标,在判断气象条件对玉米生育利弊方面,其准确率可达80%。
  关键词    玉米;气象因子;丰欠指标;产量;宁夏中卫;沙坡头区
  中图分类号    S513;S162.5        文献标识码    A
  文章编号   1007-5739(2020)05-0022-02
  玉米属于禾本科玉米属作物,是一种喜温、喜光、高光效的C4作物[1]。近年来,灌区玉米种植面积不断扩大,尤其是沙坡头区玉米种植面积每年达到1.2万hm2左右。玉米作为沙坡头区主要粮食作物之一,其丰欠直接关系到当地国民经济收入与年景好坏。为此,本文在分析不同气候条件对玉米产量影响的基础上,研究能综合评判玉米产量丰欠的气象指标,以期为玉米生产趋利避害、创丰收提供气象依据。
  1    资料与方法
  1.1    数据来源
  本文所用的气象资料来源于中卫国家基本气象站1999—2018年的旬平均气温、旬降水量、旬日照时数及其2~3旬的组合。所用的产量资料为1999—2018年沙坡头区玉米单位面积产量,由中卫市统计局提供。
  1.2    分析方法
  利用5年滑动平均法求得沙坡头区1999—2018年玉米逐年趋势产量[2],即:
  2    结果与分析
  2.1    产量分析
  由表1可知,1999年、2001年、2005年、2006年、2013年、2014年、2015年及2016年均为欠产年,20年中出现了8次,占40%;其余的年份均为丰产年,占60%。
  2.2    气象因子筛选
  由于玉米的整个生育期在4—9月,在此利用4—9月的平均气象要素与气象产量Ym(i)进行相关性分析和检验[3],分别筛选出1旬、连续2旬、连续3旬条件下产量相关系数通过0.05显著性水平检验的气象因子(表2、图1~5)。可以看出,影响玉米产量1旬的气象因子有4月下旬气温、9月上旬气温、6月上旬日照;影响玉米产量连续2旬的气象因子有8月下旬至9月上旬气温;影响玉米产量连续3旬的气象因子有8月中旬至9月上旬气温。
  2.3    玉米丰欠气象指标的确定
  利用标准化后的数据进行分析。数据标准化的方法有很多种,这里选用“Z-score标准化”法进行标准化处理[4]。
  Aij=(Xij-Xi)/Si            (3)
  式中,Xij为实际变量值,Aij为标注化后的变量值,Xi为各变量的算术平均值,Si为标准差。
  标准化处理过程中,将逆指标前的正负号对调。标准化后的变量值围绕0上下波动,小于0说明低于平均水平,大于0说明高于平均水平。
  2.3.1    玉米丰欠1级气象指标的确定。利用公式(3)对影响沙坡头区玉米产量的1旬气象因子进行标准化处理,将处理后的各因子相加得出影响产量丰欠的1级气象指标为
  当Q1(i)>0时,说明气象条件对玉米生长有利,为丰产年;当Q1(i)=0时,为平年;当Q1(i)<0时,说明气象条件对玉米生长不利,为欠产年。
  利用公式(4)对沙坡头区1999—2018年的气象条件进行计算,结果见表3。其中,Ym表示玉米气象产量,反映玉米产量的丰欠;Q1表示影响玉米产量的1级气象指标;A1、A2、A3分别表示标准化处理后沙坡头区4月下旬气温、9月上旬气温、6月上旬日照。对比Q1与Ym,准确率达75%。
  2.3.2    小麦丰欠2级和3级气象指标的确定。利用同样的方法,对影响沙坡头区玉米产量的连续2旬和连续3旬的气象因子进行标准化处理,分别确定小麦丰欠2级指标Q2和3级指标Q3,计算结果见表4。对比Q2与Ym,准确率为65%;对比Q3与Ym,准确率为55%。
  2.3.3    沙坡頭区玉米丰欠指标的确定。在以上建立的1级、2级、3级气象评判指标的基础上,根据以下叠加原则,确定沙坡头区玉米产量丰欠指标Q(表5)。叠加原则:当Q1、Q2、Q3符号不全相同时,Q的符号取其中2项相同的符号;当Q1、Q2、Q3符号均相同,此符号即为Q的符号。
  综合分析可知,对比Q1与Ym,准确率达75%;对比Q2与Ym,准确率为65%;对比Q3与Ym准确率为55%;对比Q与Ym,准确率为80%。
  3    结论与讨论
  分析结果表明,1999—2018年20年来,影响沙坡头区玉米产量1旬的气象因子有4月下旬气温、9月上旬气温、6月上旬日照;影响玉米产量连续2旬的气象因子有8月下旬至9月上旬气温;影响玉米产量连续3旬的气象因子有8月中旬至9月上旬气温。建立的1级、2级、3级评判玉米产量的气象指标准确率分别为75%、65%、55%。根据叠加原则,最终研究确定的评判沙坡头区玉米产量的丰欠指标,在判断气象条件对玉米生育利弊方面,其准确率可达80%。   利用沙坡头区20年的旬平均气温、旬降水量、旬日照时数等气象要素,并对气象要素进行标准化处理再分析,准确率较高,对提高农业气象预报和情报的业务水平有利[5]。本文的方法只能定性表述气象条件对玉米产量丰欠的影响,还不能定量表述气象条件对玉米产量丰欠的影响程度,这有待于今后进一步研究。另外,降水、光照也是影响玉米产量的重要气象因素[6-9],但文中所用的降水、光照及其2~3旬的组合数据与产量相关系数均未通过0.05显著性水平检验,在今后的研究中,还需对方法进行改进和完善,提高指标准确率[10-12]。
  4    参考文献
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  [3] 吴瑞芬,魏学占,王鹏飞,等.呼和浩特市春小麦产量丰欠气象评判指标研究[J].内蒙古气象,2006,27(4):27-29.
  [4] 姜浩,韩颖娟,杨正兴,等.平罗县春小麦产量丰欠气象指标研究[J].宁夏农林科技,2017,58(7):18-20.
  [5] 冯定原.农业气象预报和情报方法[M].北京:气象出版社,1985.
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  [11] 林晓梅.我国玉米霜冻灾害致灾因子危险度评价:基于作物生育阶段气象指标[C]//中国地理学会.中国地理学会百年庆典学术论文摘要集,2009:138.
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