濮阳市农作物产量对日照时数变化的响应分析

摘要 日照时数作为影响农作物生长最主要的气候因素，它的变化对农业生产有重要意义。以濮阳市1961—2010年的日照时数变化及主要农作物产量的变化为研究对象，采用数理统计和模糊数学的方法，在Excel的支持下建立日照时数变化与农作物产量关系的数据库，分析日照时数对农作物产量的影响，以期使农业气象预报能够更好地帮助政府决策，指导农民生产。

关键词 日照时数；变化；农作物；响应分析；河南濮阳

中图分类号 S161.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）12-0245-02

影响农作物产量的因素中最主要的是气候，由于农作物的生长依靠光合作用，光合作用又依赖于日照时长，因此日照时长是影响农作物产量的重要因素之一。濮阳市位于河南省东北部，该地主要形成于黄河冲击形成的平原，土壤肥沃，灌溉方便，气候上属温带季风气候，适合种植小麦、玉米、棉花等农作物，但受气候过渡带影响，气象灾害频发[1-2]。又有研究表明不同农作物生长期对日照时数的需求不同，因此分析濮阳市日照时数变化对不同农作物产量的影响，对指导濮阳市政府决策、科研、科学种田等都有重要意义。

1 研究方法

研究对象为由市统计局提供的1961—2010年的主要农作物——小麦、玉米、棉花等的产量及种植面积和由市气象局提供的1961—2010年50年濮阳市相应农作物生长期的日照时数。在Excel的支持下，通过5年滑动平均、线性拟合回归、计算相关性等统计学和模糊数学的方法，对农作物产量与相应农作物生长期日照时数的关系进行研究，分析濮阳市农作物产量与其生长期内日照时数变化的相关性，为此还要将日照时数数据与主要农作物产量值进行标准化处理，使其能够将结果显示在同一图表中，且不影响数据的原始性，应用模糊数学的中间状态存在的概念，用农作物生产对日照时数的适宜度和公式计算进行研究，分析光照资源对主要农作物的满足程度。

2 主要农作物产量对日照时数的响应

2.1 日照时数与小麦产量的响应关系

从图1可以看出，1961—2010年的50年间，小麦生长期内的日照时数在某些年份出现上升，但总体趋势依然是下降，小麦的产量在某些极端气候的年份出现产量下降，总体上表现出上升的趋势。虽然在总体上小麦产量与日照时数呈现出负相关的趋势，但局部分析会发现在1964—1967、 1983—1987、2002—2005年，小麦产量与日照时数表现出了同步的变化，即日照时数与小麦产量同步增加或减少在2000—2010年，虽然日照时数一直在下降但小麦产量一直增加。由此表明，小麦产量不是受日照时数单一因素的影响，还受降水，温度及品种和栽培技术的影响，虽然日照时数下降给小麦生长带来了一定的负面影响，但在其他因素的作用下，濮阳地区小麦仍然能够保证增产。从另一方面分析，濮阳市50年间小麦生长期年平均生长期的日照时数为1 479.8 h，根据模糊数学的概念，只要日照时数达到临界点以上就能满足生长需要，经数据分析得小麦生长期日照时数的临界点为1 036.86 h，当前日照时数基本满足，所以在日照时数减少的情况下濮阳市小麦依然在2000—2010年间持续增产。

2.2 玉米产量对日照时数的响应关系

从图2可以看出，1961—2010年玉米产量总体上呈上升趋势，而这段时间玉米生长期内日照时数却呈现出波动下降的趋势，在2000年之后，玉米生长期日照时数呈现较明显的下降趋势，且没有恢复到降低前的水平。分析玉米产量对生长期内日照时数的响应情况发现在1962—1970年二者呈现同步变化，即玉米产量和生长期内日照时数呈正相关，同步升降；1970—1975年，二者之间表现出明显的负相关；在1987—1997的10年时间里，玉米产量快速上升，日照时数一直在波动，未呈现出明显的响应情况；在2003年之后日照时数明显降低，虽有过上升但幅度很小，与此对应的玉米产量却一直在增长，此外还发现1986、2003年玉米产量都很低，但2年的日照时数却相差很大。由此表明，玉米产量与生长期日照时数存在一定程度的响应，但由于影响因素众多，这种响应不能直观地反映在图中，只有在其他诸如降水、积温、栽培管理技术等因素较为稳定的情况下才能较好的反映，因此研究玉米产量与生长期日照时数的响应关系对指导玉米生产，预报农业灾害是很有必要的[3]。在濮阳市近50年玉米生长期平均日照时数为786.1 h，达到550.3 h，根据模糊数学中间状态理论及上述分析可以认为：虽然近些年日照时数出现了不利于玉米生产的变化趋势，但通过改进栽培技术，选择良种仍然能够保证玉米产量。

2.3 棉花产量对日照时数的响应

从图3可以看出，濮阳市日照时数变化与棉花产量呈现双峰或双谷值正相关，即日照时数下降，棉花产量下降或日照时数上升，棉花产量上升。但近50年日照时数与棉花产量的关系总体呈负相关，即日照时数总体趋势在下降，棉花产量的总体趋势在上升。但有研究表明当棉花生长期日照时数大于2 000 h才适宜棉花生长，当日照时数低于1 500 h不利于棉花的生长。近50年来，全市棉花生长期年平均日照时数是1 386.1 h，且自2004年开始，棉花生长期日照时数一直在下降，在2010年出现最低值944.3 h，这已无法保证棉花生长需要，因此濮阳市棉花生长期内日照时数下降，对全市棉花生产弊大于利，虽有增产但主要得益于栽培技术的提高，从气象学的角度而言濮阳市不适合种植优质高产皮棉。

3 建议

3.1 加强农业气象研究

农业是受气象变化影响最明显的产业，随着近些年工业发展导致的全球气候变化，农业生产面临的挑战越来越多，气象灾害越来越频繁，带来的损失越来越大。因此政府应组织专业人员根据各地气候变化情况及主要农作物生产需要研究日照时长、光照强度、降水、积温等变化对农业生产的影响，最终实现能够在气象预报准确的情况下正确判断可能发生的农业气象灾害，以便及早采取措施应对[3-4]。

3.2 加快农作物育种速度，提高栽培技术

根据以上分析，日照时数等其他气候因素正在朝着不利于农作物生产的方向变化，照此趋势，现有的作物品种及栽培技术必将无法保证作物优质高产。因此，农业科研部门应加强主要农作物的品种选育工作，培育抗逆性强，能适应气候变化的新品种[5]。同时，加快新栽培技术的推广应用，利用人为因素干预作物生长期间的日照时数，温度等影响作物生长的因素，最大限度地减少气象灾害带来的损失。

4 参考文献

[1] 薄金涌，姚小英，姚晓红，等.气候变化对甘肃黄土高原苹果物候期及生长的影响[J].中国农业气象，2008，29（2）：181-186.

[2] 王建英，韩相斌，王超，等.豫东北主要农作物对气候变暖的响应[J].气象与环境科学，2009，32（1）：43-45.

[3] 许昌椉，米寿燕，张文明，等.农业气象指标大全[M].北京：气象出版社，2004：12-19.

[4] 张德汴，宋浩，韩劲松，等.开封市主要农作物对日照时数变化的响应分析[C]//创新驱动发展 提高气象灾害防御能力—S7应对气候变化与农业气象防灾减灾[C].北京：中国气象学会，2013：5.

[5] 杜红，杜峰.石河子垦区日照时数变化及对农作物的影响[J].沙漠与绿洲气象，2011（1）：49-52.

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