气候特征对伊春地区玉米产量的影响

谢冬颖，郑雪松

（1.伊春市气象局，黑龙江伊春153000；2.鸡西市气象局，黑龙江鸡西158100）

气候特征对伊春地区玉米产量的影响

谢冬颖1，郑雪松2

（1.伊春市气象局，黑龙江伊春153000；2.鸡西市气象局，黑龙江鸡西158100）

1 引言

伴随着全球气候变化的趋势越来越明显，我国在农业生产上对农作物热量的特性也得到了进一步的改善。在确保作物热量的同时，也应考虑到水热组合状况对作物生长的重要意义。要根据不同地区作物生长差异而利用不同的技术。

东北地区是我国玉米重点生产基地之一，是世界著名的中国东北玉米带所在地，该区域玉米播种面积近2亿亩，约占粮食作物总面积的一半。因此，研究气候变化下东北玉米生长发育及产量的影响，对于主动适应气候变化、制定有效应对措施、保证农业的可持续发展具有重要意义。

2 研究内容和研究方法

2.1 研究内容

采用数据调查的方式，针对伊春市地区气候进行分析，其中包括50 a来气温、降雨等多个方面。在调查研究的基础之上，通过数据分析方法，对气候变化对玉米产量的影响进行分析。根据上述分析结果，就如何降低不利气候带来的影响寻找有效的对策。

2.2 研究方法

（1）案例研究法。本文的研究是基于东北地区气候特征和玉米产量的影响，确保了研究与分析的可操作性、数据获取的准确性。进而提高了研究的严谨性与科学性。

（2）定量分析法。在对气候特征与农作物产量相关性分析中，主要通过案例对伊春地区气候数据构建假设模型，并通过定量分析法进行分析。

（3）定性与定量结合分析法。在对伊春地区气候特征对玉米产量进行研究时，首先采用定量分析法对数学模型与伊春地区气候特征进行分析；然后在两者之间的关系研究上，主要采取定性分析法。

3 伊春地区气候特征分析

3.1 伊春地区气候特征

伊春市位于黑龙江省东北部，属中温带大陆性季风气候。年平均气温1℃，气温偏低；无霜期比较短只有110-125 d；春夏秋冬四季分明。春季为四、五两个月，夏季为六、七、八三个月，秋季为九、十两个月，冬季为十一月至翌年三月。春秋冷暖变化快而且风多风大；夏天比较湿热而且雨水多；冬天寒冷下雪天多。年平均降水量750-820 mm，降水丰富。

3.1.1 气温变化特征

通过对伊春市1963-2013年的气温资料进行统计分析发现，近50 a来全市平均气温呈明显的上升趋势，气温上升约2.3℃，1963-1987年伊春一直处于偏冷期，1969年达最低点，1988年后进人增暖期，1988-2005年的18 a平均气温为1.8℃，比1961-1987年的平均气温0.3℃高出了1.5℃，1990年达到极大值2.7℃，可见增暖幅度是十分明显的。全市年平均气温是0.9℃。一年中最低气温出现在l月份，年极端最低气温-47.7℃，出现在1970年l月嘉荫；7月份气温最高，年极端最高气温36.3℃，出现在2010年7月铁力。

3.1.2 降水的变化特征

通过对伊春市1963-2013年的各个季节平均降水资料进行统计分析发现，近50 a来最多的是1962年和1963年。

3.1.3 年代日照时间的变化

太阳光是作物进行光合作用的主要能量来源，太阳辐射变化将在一定程度上影响作物的同化作用，从而影响作物干物质积累和产量形成。1955-1985年，年平均日照时数为186 d，该区日照时数呈明显下降趋势。在经过1985年、1986年的低点后，逐步回升。

3.2 伊春地区玉米生产现状

在黑龙江东北部的伊春市，纵贯小兴安岭全境，属北温带大陆性气候，天气比较冷凉，全年≥10℃的活动积温为1900－2550℃，无霜期90－125 d，年降水量550－670 mm，耕地较少，草多，土肥，一般种植玉米，水稻，大豆等粮食作物。

3.2.1 播种面积

伊春市辖区耕地地处第三、四、五积温带，种植的玉米品种大都早熟，主要有绥玉7、德美亚1号、克单9、克单12、合玉19、利合16、绿单2号等。重点推广玉米标准化栽培技术规程和玉米通透密植栽培技术，在2012年推广玉米标准化技术规程达40万亩。玉米通透密植栽培技术达20万亩。

3.2.2 玉米单产

自2008年以来，伊春地区玉米产量总体上是波动上涨趋势。2008－2012年四年内伊春的玉米单产为4150.83 kg/hm2，最高和最低的产量分别达到了5731 kg和2175 kg。本省平均单产都要比伊春地区低6.7%。

4 研究方法

根据对伊春市近50 a的气象资料分析结果显示，气候变化背景下伊春市各气象要素已经发生的明显变化。总体上表现为温度升高，热量资源丰富，降水减少，太阳辐射减少。这一系列与玉米生产密切相关的气象因子的变化必将影响到该地区的玉米生产。

（1）自变量。伊春市气候特征的指标主要选取了平均降水、平均气温以及平均日照时间三个指标作为自变量。

作物在一个较长时期能够维持正常生长。透雨要求较大的降水量并能渗入足够的深度。前期土壤越干旱，下透雨所需的雨量就越大；降水强度越大，径流损失大，其有效性下降[1]，下透雨所需雨量也越大，但雨量太小时蒸发损失也越大。降水时间对作物生长发育也有很大的影响，作物吸收水分能力弱及需水量最大的时期降水的效果最好[2]。

平均气温。植物的生长受温度的影响很大，所有植物都需要在符合自身生长规律的基础上才能够生长发育，当温度升高的时候，植物的生长活动会加速，当温度变低的时候，植物的生长反应会变低，但是如果温度变得过高或者过低，高于或者低于植物的生长范围的时候，植物就会发生生长停滞，影响植物的生长。而且温度的变化，也会直接的影响到植物赖以生存的土壤、水分等因素，这些因素的变化也会对植物的生长产生很大的影响，直接影响了植物的生长。

日照时数，农作物的生长会受到日照时数变化的影响，当日照时数不足或者是光照不足的时候，农作物体内的光合作用就会变少，农作物不能积累更多的淀粉，从而容易得病，会死亡或者减产，玉米喜欢强光照，光照少，雨水多的情况下，就会出现减产等情况。

（2）因变量。本文主要以伊春市玉米亩产量作为因变量，通过分析自变量对因变量的影响，来研究气候特征，降水、温度、光照时间（自变量）与玉米产量（因变量）之间的关系。

4.1 研究假设

根据前文的分析，伊春地区气候特征包括年均降水（代码M1）、平均气温（代码M2）、光照时数（代码M3）几个指标。农作物的影响则主要根据玉米的亩产量（代码X）作为衡量的主要指标。有鉴于此，本文在结合我国玉米种植发展现状的基础上，提出以下几点伊春地区气候特征与玉米产量之间的关系假设。

W1:伊春市年均降水越多，玉米产量X越高。W2:伊春市平均气温越高，玉米产量X越高。

W3:伊春市平均光照时间越长，玉米产量X越高。W4:伊春市年均降水越少，玉米产量X越高。W5:伊春市平均气温越低，玉米产量X越高。

4.2 多元线性回归理论模型

根据研究假设，对因变量X和各个自变量M1－3进行描述性的统计，然后对自变量进行相关分析，以判断两者的共线性关系。最后采用多元回归分析对因变量和自变量之间的关系进行检验。因此本文多元线性回归理论模型为：

Y=α0+α1M1+α2M2+α3M3+ε

其中α0为常数项，α1至α3表示自变量的系数，ε为误差项。

5 结果与分析

5.1 伊春市气候特征与玉米产量相关性分析

对伊春市2011年和2012年的气候特征与玉米产量之间的相关性进行分析，伊春市气候特征的3项指标与玉米产量的相关性系数绝对值均＞0.4，而且P＜0.05说明两者之间具有显著性意义。气温、光照时间与玉米产量呈正相关关系；降水与玉米产量呈负相关关系。

最大的是光照时间与玉米产量之间的系数为－0.418，且两者之间的相关性较为显著（P＜0.05）。根据多重共线性问题判断，伊春市气候特征指标之间不存在多重共线性问题，可以进行更加深入的研究。

5.2 研究假设的检验

2011年和2012年伊春市气候特征对玉米产量的多元线性回归模型是十分显著的（即F模型2014 =8.537，Sig.模型2014=0.002＜0.01；F模型2015= 7.126，Sig.模型2015=0.006＜0.01），拟合效果良好。2011年和2012年伊春市气候特征对玉米产量影响的多元回归模型可决系数分别为0.887和0.812，调整后的可决系数分别为0.715和0.693，均在理想数值范围内。由此可见，2011年伊春市玉米产量变动中有88.7%的变动是由气候特征引发的。2012年伊春市玉米产量变动中81.2%的变动是由气候特征引发的。

共线性问题检测结果VIF模型2014=1.493、VIF模型2015=1.293，表明气候特征中的光照时间与其他自变量相比，不存在共线性问题。2011年和2012年光照时间与玉米产量呈正相关（B模型2014= 0.435，B模型2015=0.456），所以增加玉米的光照时间能够促进玉米产量正向的发展，因此假设的W1，即“光照时间越长，玉米产量X越高”的假设是成立的。

在降水越多的共线性检测中，VIF模型2014= 1.178、VIF模型2015=1.374，说明降水越多与其他自变量没有共线性问题。而B模型2014=－0.423、Sig.= 0.021＜0.05；B模型2015=－0.419、Sig.=0.005＜0.05；表明2011年和2012年伊春市降水与玉米产量之间存在显著的负相关关系。因此在玉米生长过程中，如果降水量较高，将会影响到玉米产量的提高。即降水量过大，玉米亩产量就会越低。所以W2“降水越多，玉米产量X越高”的假设不成立。

在气温越高的共线性检测中，VIF模型2014= 1.253、VIF模型2015=1.357，说明气温越高与其他自变量之间不存在严重的共线性问题。而B模型2014=－0.021、Sig.=0.025＜0.05；B模型2015=－0.017、Sig.=0.021＜0.05，气温与玉米产量呈显著的负相关关系。说明在气温越高的情况下，玉米产量不一定越好。也就是说气温越高，玉米产量就会越差。所以W3“气温越高，玉米产量X越高。”的假设不成立。

在降水越少的共线性检测中，VIF模型2014= 1.352、VIF模型2015=1.551，说明降水与其他指标没有共线性问题。而B模型2014=0.058、Sig.=0.087＞0.05；B模型2015=0.012、Sig.=0.537＞0.05，表明降水与玉米产量呈正相关，但是这种相关性并不显著。所以W4“降水越少，玉米产量X越高”的假设不成立。

在气温越小与其他自变量的共线性检测中，VIF模型2014=1.917、VIF模型2015=1.875，表明气温与其他自变量不存在共线性问题。但2011年和2012年气温指标与玉米产量相关性不明显，B模型2014= 0.092、Sig.=0.026＜0.05；B模型2015=0.073、Sig.= 0.027＜0.05。因此W5“气温越小，玉米产量X越高”的假设不成立。

6 降低不利气候变化对伊春粮食产量影响的对策

6.1 注重防灾减灾，确保农作物稳产

伊春市生态环境复杂，自然灾害种类多样，干旱、洪涝、冰雹、低温霜冻、大风、秋淋均有，尤其是干旱几乎年年发生，这些都影响了伊春市农作物的生长。加之经济落后，在农业上的投入比较少，农业的基础设施非常落后，也没有专业的农业服务，这些都使得农作物受自然灾害影响比较大，所以，要想伊春市提高农作物产量，就需要改进农业基础设施，提前做好天气的预报，对大风降温，风雪天气进行及时的预报，并做好恶劣天气的准备工作，加强群众的灾害意识，并且宣传如何进行防灾减灾的措施，将灾害造成的损失降到最低,从而提高伊春市的粮食产量。

6.2 加强水利建设，促进农业发展

水利调节的关键是水利设施的建设，只有进行大规模的水利建设，将所有的农田都能够在水利设施的范围之内，就能够解决农作物的需水问题，伊春市降水偏少，又连年干旱，气候条件非常差，只有进行水利建设，从根本上改变水利的条件，才能够改变伊春市的整体环境，增加伊春市农作物的产量。

6.3 加强作物应对气候变化的研究，培育和选用适应性强的作物品种

伊春市少雨，干旱，而且光照少，是非常不适合农作物玉米的生长的，因此，在伊春市的农作物种植中，要减少对于玉米的种植面积，或进行培育和选用适应性比较强的玉米品种，在进行玉米选种的时候，加强对于抗旱抗寒等的玉米品种的选择，并且选择合适的播种期，在玉米适宜的温度下种，同时做好防寒工作。并且在玉米的成长期及时的进行一些低温的防护，保护玉米的成长。

7 结论

（1）近50 a伊春市平均气温上升了2.3℃，伊春市气候特征的3项指标与玉米产量的相关性系数绝对值均＞0.4，而且P＜0.05说明两者之间具有显著性意义。气温、光照时间与玉米产量呈正相关关系。

（2）在降水越多的共线性检测中，VIF模型2014= 1.178、VIF模型2015=1.374，说明降水越多与其他自变量没有共线性问题。而B模型2014=－0.423、Sig.= 0.021＜0.05；B模型2015=－0.419、Sig.=0.005＜0.05；表明2011年和2012年伊春市降水越多与玉米产量之间存在显著的负相关关系。因此在玉米生长过程中，如果降水量较高，将会影响到玉米产量的提高。即降水量过大，玉米亩产量就会越低。

（3）玉米产量与气候变化之间存在着显著相关性，发现伊春市玉米产量变动中有88.7%的变动是由气候特征引发的。

（4）在伊春市实现玉米产量的提升，应加强水利工程建设，有效减少降水对玉米作物所产生的负面影响。加强对农作物新品种的研究工作，培育抗灾能力更强的农作物品种。

[1]王柳，熊伟，温小乐，冯灵芝．温度降水等气候因子变化对中国玉米产量的影响[J]．农业工程学报，2014，21:138-146.

[2]马玉平，孙琳丽，俄有浩，吴玮．预测未来40年气候变化对我国玉米产量的影响[J]．应用生态学报，2015，01:224-232.

1002－252X（2017）02－0016－04

2017－3－1

谢冬颖（1985-），女，河北省辛集县人，黑龙江科技学院，硕士生，助理工程师.