新疆博州气象条件对棉花产量的影响分析

周守华，刘忠礼，韩欢庆，王翔，方雯

（1.荆州农业气象试验站，湖北荆州 434100；2.新疆博州气象局，新疆博州 833400）

新疆博州气象条件对棉花产量的影响分析

周守华1，2，刘忠礼2，韩欢庆2，王翔2，方雯2

（1.荆州农业气象试验站，湖北荆州 434100；2.新疆博州气象局，新疆博州 833400）

气象条件对棉花产量有着明显的影响，分析总结博州棉花生产受气象条件影响的关键因子和关键时段，将为保证博州棉花高产稳产提供科学依据。本文利用新疆博州1997—2012年的棉花产量、生育期、和气象资料，采用直线回归拟合方法分离出气象产量，并与棉花全生育期内各时段的气象要素进行相关分析，总结出博州棉花生产受气象条件影响的关键因子和关键时段。结果表明，4月中、下旬播种出苗期，降水和日照是影响博州棉花产量的主要影响因子；5月幼苗期，降雨日数和日照时数是影响棉花产量的关键因子；6月处于五叶和现蕾期，气温和日照是影响棉花产量的关键因子；7月是博州最热的季节，棉花处于开花期，并开始结铃，降水和气温是影响棉花生长的关键因素；8—9月棉花裂铃和吐絮期，博州出现影响棉铃生长的高温干旱和低温寡照天气不明显。最后针对博州棉花生产提出了气象服务重点工作建议，为搞好气象为农服务，为博州棉花高产稳产提供了科学依据。

博州；气象条件；棉花；产量；分析

我国是产棉大国，新疆是我国最大的棉产区，2012年新疆棉花种植面积达165×104hm2，总产量达到318×104t，同比增长9.7%，连续20年实现棉花面积、单产、总产和调出量全国第一[1]。在全球气候变暖的背景下，新疆棉花生产受霜冻危害的机率在减小，对棉花种植有利[2]。博州已有60多年的植棉史，20世纪80年代以来，棉花一直是本州的最大经济作物。棉花对本州农业发展、农村稳定、农民增收具有举足轻重的地位，因此，搞好棉花气象服务也就成为博州气象工作的重要一环。博州棉花产量序列表现出明显的波动，这与品种、栽培技术、天气气候条件等要素关系密切，而天气气候条件是影响棉花产量波动的重要原因[5]。近几年，随着高密度栽培技术和滴灌技术的推广应用，博州棉花单产也有逐年提高的趋势。及时、准确地掌握气象条件对棉花生长发育和产量形成的利弊关系，可以更好地为地方政府的棉花生产决策提供科学依据。

近年来，我国很多学者对全国各地影响棉花产量的气象条件进行研究和分析[7-13]，探讨各地棉花受气象条件影响的关键因子和关键时段，如严彩虹等[6]采用灰色关联分析表明，年日照时数对新疆棉花产量具有最高的综合关联度；尹忠岭等[7]研究表明焉耆盆地植棉的主要问题是7月热量不足,特别是缺乏高温,影响产量和品质；杨霞等[8]从天气学角度揭示北疆棉花严重障碍型冷害的致灾特点和成因；傅玮东等[9]分析了不同棉区严重气候减产年的地膜棉花中期发育进程、气象条件以及夏季冷害年对新疆棉花产量的影响；杜红等[10]利用石河子气象站日照资料，用最小二乘法进行线性拟合，得出作物单产随日照时数增加而增加的结果；程相儒等[11]评述了不同兵团农六师棉花种植区域影响棉花生产的主要气象要素；邹陈等[12]通过智能人工气候箱实施低温处理试验，研究低温和低温持续时间对花铃期棉花生长的影响。而博州地处准噶尔盆地西南边缘、天山西段北麓，北部为阿拉套山，地理环境和气候条件特殊，本州的棉花生产主要受哪些气象因子影响以及其影响的关键时段是什么，尚无人专门研究报道。本文运用作物与气象平行观测资料，采用数理统计方法[4]探讨了博州棉花产量与各个时段气象要素之间的关系，分析总结出影响棉花产量的各个关键时段的关键气象因子，最终提出应该采取的趋利避害措施，以保证棉花高产稳产。

1 资料与方法

1.1 资料来源

棉花产量取自1997—2012年博州统计局的统计资料；棉花生育期采用博州气象台观测的1981—2010年发育期多年平均资料；气象资料采用1997—2012年的博州气象台地面观测资料，气象因子主要有旬月平均气温、平均最高气温、平均最低气温、降水量、降水日数、日照时数等，时段选择博州棉花生长期4月到9月。

1.2 资料处理和分析方法

棉花是大田种植作物，在自然环境条件下生长发育，影响实际产量（Y）的因素很多[5]，一般分为主要受社会发展、生产技术水平提高等影响的时间趋势产量（Yt）和主要受气象因素影响的气象影响产量（Yw）以及随机产量（Yc），而实际应用中一般将随机产量忽略不计。它们之间的关系是：

Y=Yt+Yw。（1）

要研究棉花产量受气象因素的影响情况，就要从实际产量中分离出气象影响产量，分离的方法有很多种，考虑到博州1997—2012年棉花实际产量呈现逐年上升的趋势（图1），采用一元回归的方法来模拟时间趋势产量，再将实际产量减去趋势产量，得出受气象因素影响的气象影响产量，其统计结果见表1和图1、图2。然后统计分析棉花生育期内各月及旬气象要素与气象产量之间的相关关系，结果见表2、表3，为分析各时段各气象要素对棉花产量的影响提供基础数据。博州棉花生育期多年平均资料见表4。

图1 实际产量与趋势产量折线图

图2 气象产量折线图

表1 棉花实际产量分解为时间趋势项和气象产量（kg/hm2）

表2 气象影响产量与各月气象要素之间的相关系数

2 结果与分析

从表2和表3可以看到，气象影响产量与4月份雨量及雨日呈正相关，特别是与4月中下旬的雨量及雨日有着显著的正相关，同时与4月下旬的日照时数有着显著的负相关；而从表4可看出，4月中下旬博州的棉花正处于播种出苗期，此期平均气温达到10～12℃即可开始发芽出苗[3]，而博州4月下旬的旬平均气温在这16 a中有14 a都远高于此界限温度，即使在4月上旬播种，大多数年份旬平均温度也都在10℃以上（表5），加之博州棉花现在都采用了地膜覆盖技术，因此，温度条件基本是满足棉花发芽出苗的要求的，而土壤湿度就成了影响棉花发芽出苗的主要影响因子了，土壤湿度达60%～65%是棉花发芽出苗的最低要求，盐碱地则要求70%～95%为宜[3]，虽然博州棉花在播种后必须灌溉以保证棉花发芽的水份供应，但降水的多少仍然会对出苗造成很大的影响，降水多，晴天少，则土壤湿度大，种子可以充分地吸收土壤中的水份，有利于顺利出苗，反之，降水少，日照长，土壤易干旱，水分不足成为影响棉花出苗的主要问题，会造成出苗不齐、苗不壮，不能形成丰产苗架，特别是无灌溉条件的棉田干旱时将无法播种或造成播种推迟导致生育期缩短，严重影响产量。

表3 气象影响产量与各旬气象要素之间的相关系数

表4 博州棉花生育期多年平均出现日期（1981—2010年）（单位：月.日）

气象影响产量与5月雨日呈显著的负相关，与5月中旬的雨日呈显著的负相关，而与5月中旬日照时数则呈显著的正相关；博州棉花在5月中下旬是处于出苗—五叶的营养生长期，幼苗的需水量较小，雨日过多，日照偏少易造成土壤板结[3]，减缓其苗期的营养生长，不利于形成壮苗，从而影响早发。

表5 博州4月中下旬旬平均气温（单位：℃）

气象影响产量与6月上旬的平均气温和平均最高气温呈显著的负相关，博州棉花在6月处于五叶和现蕾期，即营养生长与生殖生长并进期，博州棉农一般在此期灌第一水，因此水份已经不是主要矛盾，气温过高导致棉花疯长而影响产量。

气象影响产量与7月平均气温、平均最高气温呈负相关，而与7月降水量呈正相关，特别是与7月上旬的降水量呈显著的正相关，此时是博州最热的季节，棉花处于开花期，并开始结铃，高温干旱容易导致棉花蕾铃脱落，花铃期是棉花生理活动最强的时期，耗水量也处于全生育期高峰，适量降水不仅能满足其生理需求，而且能使棉田高温得以缓和，从而减少高温干旱的危害。

气象影响产量与8月和9月的各个气象要素没有达到显著相关。此时棉花处于铃期和吐絮期，说明博州出现影响棉铃生长的高温干旱和低温寡照天气不明显。

选择与气象影响产量达到显著相关水平的有代表性的3个关键因子：4月下旬雨量，6月平均气温，7月降水量建立多元回归方程：

式中x1为4月下旬雨量，x2为6月平均气温，x3为7月降水量。

F检验达到极显著水平（拟合结果见图3），这表明这3个因子的确是影响棉花产量的关键因子。

图3 气象影响产量模拟图

3 结论与讨论

4月博州棉花处于苗期，降水及雨日增加、日照减少将提高土壤湿度有利于顺利出苗，此期的温度条件基本是满足棉花发芽出苗的要求的，而土壤湿度是影响棉花发芽出苗的关键，因此，此期间降水和日照是影响棉花产量的主要影响因子；5月幼苗期，降雨日数和日照时数是影响棉花产量的关键因素，雨日减少、日照增加和利于棉苗生长；6月处于五叶和现蕾期，需水量增加，博州棉农一般在此期灌第一水，因此水份已经不是主要矛盾，气温和日照是影响棉花产量的关键因素；7月是博州最热的季节，棉花处于开花期，并开始结铃，降水和气温是影响棉花生长的关键因素，高温干旱及日照不足会导致花铃脱落而减产；8—9月棉花裂铃和吐絮期，博州出现影响棉铃生长的高温干旱和低温寡照天气不明显，日照充裕，最低气温较低，昼夜温差较大，利于光合积累，促进棉花裂铃、吐絮和收晒。

根据以上分析，博州针对棉花生产要做好的气象服务重点：一是做好4月温度预报，特别是在预报出4月回暖较早时，应该建议农业生产部门适当早播，有利于棉花延长生育期，提高产量。就博州目前气象资料统计结果看，博州棉花近9成的年份可以将播种期提前到4月上旬。二是做好6月的气温预报，并借鉴土壤湿度观测资料，指导棉农适时适量灌第一水，气温较高时可以适当早浇水，相反气温低时浇水要推迟，采取隔沟灌溉或控制灌水量来实现轻灌，防止棉株疯长，并适时中耕，避免棉田龟裂，损害根系，保证蕾期稳长。三是做好7月的高温和降水预报，在高温干旱年份，要提醒农业生产部门增加灌水次数，同时注意中耕，促进棉花根系生长，增加抗旱能力，而在没有高温危害的年份，应建议农业生产部门早打顶，适当减少灌水次数和水量，多中耕，控制株高、封垄程度，争取早熟。

总之，博州棉区日照时数多、气温日较差大，光合产物生产与累积多，既有利于棉株个体发育，又有利于光合产物在棉铃中的积累，有了这些棉花获得高产的重要生理生态基础，现在又逐步推广了先进的滴灌技术，加上气象部门在以上所述的几个关键生育期进行认真的农业气象服务，多数年份都将夺取高产。

[1]申孝军，张寄阳，刘祖贵，等.膜下滴灌条件下不同水分处理对棉花产量和水分利用效率的影响[J].干旱地区农业研究，2012，30（2）：118-124.

[2]黄玖君，师国强，邓小霞.且末绿洲1961—2010年霜冻的变化特征及其对主要农作物的影响[J].沙漠与绿洲气象，2013，7（2）：47-50.

[3]郑维，林修碧.新疆棉花生产与气象[M].乌鲁木齐：新疆科技卫生出版社，1993：7-121.

[4]杨永岐.农业气象中的统计方法[M].北京：气象出版社，1983：2-105.

[5]姜逢清，杨德刚.新疆棉花产量构成要素分析[J].干旱区研究，2003，20（2）：104-109.

[6]严彩虹，李晓明.基于灰色关联分析的新疆棉花产量气象影响因素研究[J].沙漠与绿洲气象，2012，6（5）：51-53.

[7]尹忠岭，张克云，张仕明.气候条件及其变化对焉耆盆地植棉影响分析[J].安徽农业科学，2009，37（27）：13073-13075.

[8]杨霞，黄镇，李新建，肉孜·阿基.北疆棉花一次严重障碍型冷害天气过程的诊断分析[J].新疆农业科学，2010，47（3）：527-533.

[9]傅玮东，李新建，姚艳丽.新疆棉花生长中期低温冷害指标的初步研究[J].干旱区研究，2007，24（4）：495-498.

[10]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，2011，5（1）：49-52.

[11]程相儒，李彦斌，谢向阳，等.准噶尔盆地南缘不同区域棉花气候条件对比分析[J].沙漠与绿洲气象，2009，3（5）：44-46.

[12]邹陈，李新建，杨举芳，等.低温对石河子棉区花铃期棉花生长的影响[J].沙漠与绿洲气象，2009，3（2）：42-45.

Influence Analysis of Meteorological Condition on Cotton Yield in Bortala Mongol Autonomous Prefecture of Xinjiang

ZHOU Shouhua1，2，LIU Zhongli2，HAN Huanqing2，WANG Xiang2，FANG Wen2
（1.Jingzhou Agrometeorological Experiment Station of Hubei Province,Jingzhou，434100 China；2.Bortala Mongol Autonomous Prefecture Meteorological Bureau,Bortala，833400 China）

The relationship between cotton yield,cotton growth period and meteorological data from 1997 to 2012 were statistically analyzed in Bortala,and screened out several kinds of critical periods and the key factors of meteorological conditions which were significantly impacted on cotton yield.The results show that，at the sowing stage-from middle to late April-rainfall and sunshine played a decisive role in high cotton yield；in May,the seedling stage,the number of rainy days and the hours of sunshine were key factors of yield formation；June was the 5-leaf stage to squaring stage of cotton,cotton growth was more affected by air temperature and sunshine；in July and August,hot and dry weather or low temperature and weak light were common,though cotton boll split and open were not obviously affected.Furthermore,4 key factors inclnding rainfall of late April,number of rainy days in May,monthly mean temperature of June and rainfall in July,which were significantly influenced on meteorological yield,were found out,and could be described with the multivariate linear regression equation.

Bortala；meteorological conditions；cotton；yield；anglysis

S162.5

B

1002-0799（2014）02-0070-05

10.3969/j.issn.1002-0799.2014.02.010

2013-07- 12；

2014-02-07

周守华（1961-），男，高级工程师，现从事农业气象研究工作。

周守华，刘忠礼，韩欢庆，等.新疆博州气象条件对棉花产量的影响分析[J].沙漠与绿洲气象，2014，8（2）：70-74.