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摘要 利用吉首市1982—2013年4月15日—9月20日的日平均气温、降水量、相对湿度、日照时数等气象观测资料，采用线性回归和显著性检验等统计方法，分析了气温、降水量、相对湿度、日照时数与中稻产量的关系，并建立中稻产量的预报模型。结果表明，32年来吉首市中稻产量呈波动上升的趋势，营养生长期和生殖生长期的气温、生殖生长期的降水量、营养生长期的相对湿度以及成熟收获期的日照时数等5个要素与中稻气候产量显著相关，根据这5个要素建立了与中稻产量的多元线性回归模型，并且通过了显著性检验，可以利用中稻产量预报模型指导中稻生产，更好地为当地农业生产服务。
关键词 一季中稻；产量；气候要素；相关关系
中图分类号 S162 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2018）02-0135-02
Abstract Using the daily average temperature， precipitation， relative humidity and sunshine duration in Jishou City from April 15 to September 20 during 1982-2013，the relationship between temperature， precipitation， relative humidity， sunshine hours and the yield of midseason rice was analyzed by using statistical methods such as linear regression and significance test， and the forecasting model of midseason rice yield was established.The results showed that the yield of midseason rice in Jishou City had a trend of rising volatility during the past 32 years，the five factors of temperature in vegetative and reproductive growth periods， precipitation in reproductive growth period， relative humidity in vegetative growth period and sunshine duration in mature harvest period were significantly correlated with the climatic yield of midseason rice.According to the five factors， a multiple linear regression model was established with the yield of midseason rice， and through the test of significance，the midseason rice yield prediction model can be used to guide the midseason rice production and better serve the local agricultural production.
Key words Singleseason Indica rice； Yield； Climatic elements； Correlation
农业作为气候变化最明显的受体，而最直观的影响反映在农作物产量的变化上。农作物产量主要制约因素有气候变化、作物品种更新以及农业技术的变革，作物生长所需的物质、能量条件直接受到气候条件的制约，同时它又限制了农業技术的有效实施[1]。目前，主要从观测试验和模型模拟研究这2个方面来研究全球农业资源变化对农业的影响评价。在观测试验方面，研究的主要内容是农作物的生态、形态组成和化学结构与大气成分变化的关系；而模型模拟研究，则是利用统计回归模拟以及机理性模型模拟的方法评估气候变化对农业生产的影响[2]。我国在研究气候变化与对农业生产的影响方面主要利用统计评估的方法，利用GCM模型模拟一定的气候背景，在这个背景下利用统计回归的方法建立气候和产量模型，以此来评估气候变化对农业生产的影响[3]。国外学者在农业资源变化对农作物的影响方面也进行了大量的研究，如Parry等[4]进行水稻的田间试验，结果发现水稻结实期内日平均气温每升高1～2 ℃，产量也将下降10%～20%；Lobell等[5-6]研究全球范围内最高气温和气温日较差与水稻产量的关系，发现日最高气温偏高和气温日较差较大时均会对水稻生产产生不利的影响，导致水稻减产。
一季中稻作为吉首市最主要的粮食作物，它从播种到成熟期会受到气温、降水、日照等气象要素的影响。因此研究各气象因子在中稻生长的不同时期的变化和它们对一季中稻在生产中的影响显得尤为重要。笔者利用吉首市1982—2013年4月15日—9月20日的日平均气温、降水量、相对湿度、日照时数等气象观测资料，以及同期一季中稻产量和面积资料，先将中稻各个生长发育期的气象要素与中稻气候产量之间的关系进行逐步分析，再综合分析气象要素对气候产量的整体影响，最终根据分析结果总结气候变化对吉首地区一季中稻生产的影响，并建立中稻产量的预报模型，为指导中稻生产以及预测中稻产量提供科学依据。
1 资料与方法
1.1 资料来源
气象数据包括吉首市1982—2013年逐年的4 月15日—9月20日的日平均气温、降水量、相对湿度、日照时数，这些气象数据来源于吉首市国家基准气候站的历史观测资料。吉首市1982—2013年的一季中稻产量和面积资料来源于吉首市农业局和《吉首统计年鉴》。 1.2 水稻产量资料处理
1.3 研究方法
一季中稻的全生育期分为4个阶段，分别是播种育秧期（4月15日—5月24日，以下简称S1期）、营养生长期（5月25日—7月14日，以下简称S2期）、生殖生长期（7月15日—8月19日，以下简称S3期）、成熟收获期（8月20日—9月20日，以下简称S4期）。
利用SPSS软件分析中稻产量与中稻S1～S4时期的气温、降水量、相对湿度、日照时数之间的相关关系，建立产量与气象要素之间的回归模型，并检验分析模型的显著性。
2 结果与分析
2.1 吉首市一季中稻生产变化分析 从图1可看出，
1982—2013年吉首市一季中稻单产呈波动上升趋势，上升幅度为59.04 kg/（hm2·a），通过了0.01的显著性检验；吉首市一季中稻产量在20世纪80年代较低，基本在4 000～5 000 kg/hm2，而后缓慢上升至6 000 kg/hm2左右，2003年以前呈波动上升趋势，2003年之后单产又有所下降。
2.2 吉首市一季中稻产量与气候要素的关系分析
研究一季中稻生育期内（4月15日—9月20日）的气温、降水、相对湿度、日照时数和水稻气候产量共计16组数据之间的相关性。
由表1可知，在中稻全生育期内S3～S4时期的平均气温、S4时期日照时数、S4时期降水量和S3时期相对湿度这5个气象要素与气候产量的相关系数通过了显著性检验。S3时期平均气温和S4时期降水量与气候产量均呈负相关， S4时期平均气温、S4时期日照时数和S3时期相对湿度与气候产量均呈正相关。对中稻气候产量影响最明显的S3时期和S4时期的气象要素。
S3时期平均气温与中稻气候产量相关系数为-0.411，呈显著的负相关性，用SPSS软件计算它们回归方程为Yw1=-281.3TS3+7 831.5，F=6.08，通过了0.05的显著性检验。由方程可知，S3时期平均气温与气候产量呈负相关关系，随着气温的增加会使得气候产量减少，S3时期气温的历年平均值为27.8 ℃，当气温在这个时期内高于27.8 ℃时会使气候产量为负值，导致产量下降；相反，当温度低于该值时将有利于中稻增产增收。
S4时期平均气温与中稻气候产量相关系数为0.407，呈显著的正相关性，用SPSS软件计算它们回归方程为Yw2=258.6TS4-6 463，F=5.95，通过了0.05的显著性检验。由方程可知，S4时期气温与气候产量呈正相关关系，随着气温的增加气候产量也会随之增长，气温在S4时期的历年平均值为25.0 ℃，当气温在这个时期内高于25.0 ℃时会使气候产量为正值，促使产量增加；相反，当温度低于该值时将不利于中稻生产，导致减产。
S4时期降水量与中稻气候产量相关系数为-0.558，呈显著的负相关性，用SPSS软件计算它们回归方程为Yw3=-4.3RS4+431.7，F=13.55，通过了0.01的显著性检验。由方程可知，S4时期降水量与气候产量呈负相关关系，随着降水量的增加会使得气候产量减少，降水量在S4时期的历年平均值为101.2 mm，当降水量在这个时期内大于101.2 mm时会使气候产量为负值，导致产量下降；相反，当降水量低于该值时将有利于中稻增产增收。
S3时期相对湿度与中稻气候产量相關系数为0.357，呈显著的正相关性，用SPSS软件计算它们回归方程为Yw4=46.8US3-3 677，F=4.37，通过了0.05的显著性检验。由方程可知，S3时期相对湿度与气候产量呈正相关关系，随着相对湿度的增加会使得气候产量减少，平均相对湿度在S3时期的平均值为79%，当相对湿度大于79%时气候产量为正值，促使产量增加；相反，当相对湿度低于该值时将不利于中稻生产，导致减产。
S4时期日照时数与中稻气候产量相关系数为0.533，呈显著的正相关性，用SPSS软件计算它们回归方程为Yw5=6.7HS4-1 133.5，F=11.91，通过了0.01的显著性检验。由方程可知，S4时期日照时数与气候产量呈正相关关系，随着日照的变长气候产量也会随之增长，日照时数在S4时期的平均值为169.2 h，当日照时数大于169.2 h时气候产量为正值，促使产量增加；相反，当日照时数低于该值时将不利于中稻生产，导致减产。
3 结论
（1）1982—2013年吉首地区的中稻产量随着时间是逐年上升的趋势，但受到气候条件和农业技术发展等因素的影响产量略有波动。
（2）与中稻气候产量显著相关的气候因子有S3～S4时期的平均气温、S4时期的日照时数、S4时期的降水量、S3时期的相对湿度。其中S3时期的平均气温、S4时期的降水量与中稻气候产量呈负相关性；S4时期的平均气温和日照时数以及S3时期的相对湿度与中稻气候产量呈正相关性。
（3）利用各相关性显著的气象因子建立的中稻产量预报的多元线性回归方程与中稻实际产量对比检验，通过了α=0.01的显著性检验，可以应用于实际的业务中。
参考文献
[1]蔡运龙.全球气候变化下中国农业的脆弱性与适应对策[J].地理学报，1996，51（3）：202-212.
[2] 赵海燕，姚凤梅，张勇，等.长江中下游水稻开花灌浆期气象要素与结实率和粒重的相关性分析[J].中国农业科学，2005，39（9）： 1765-1771.
[3] 王馥棠.我国气候变暖对农业影响研究的进展[J].气象科技，1994，22（4）：19-25.
[4] PARRY M，ROSENZWEIG C，IGLESIAS A，et al.Climate change and world food security：A new assessment[J].Global Environ Chnage，1999， 9：51-67.
[5] LOBELL D B，ASNER G P.Climate and management contributions to recent trends in U.S. agricultural yields[J].Scinence，2003，299（5609）：1032.
[6] LOBELL D B.Changes in diurnal temperature range and national cereal yields[J].Agricultural and forest meteorology，2007，145：229-238.
[7] 房世波.分离趋势产量和气候产量的方法探讨[J].自然灾害学报，2011，20（6）：13-18.
关键词 一季中稻；产量；气候要素；相关关系
中图分类号 S162 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2018）02-0135-02
Abstract Using the daily average temperature， precipitation， relative humidity and sunshine duration in Jishou City from April 15 to September 20 during 1982-2013，the relationship between temperature， precipitation， relative humidity， sunshine hours and the yield of midseason rice was analyzed by using statistical methods such as linear regression and significance test， and the forecasting model of midseason rice yield was established.The results showed that the yield of midseason rice in Jishou City had a trend of rising volatility during the past 32 years，the five factors of temperature in vegetative and reproductive growth periods， precipitation in reproductive growth period， relative humidity in vegetative growth period and sunshine duration in mature harvest period were significantly correlated with the climatic yield of midseason rice.According to the five factors， a multiple linear regression model was established with the yield of midseason rice， and through the test of significance，the midseason rice yield prediction model can be used to guide the midseason rice production and better serve the local agricultural production.
Key words Singleseason Indica rice； Yield； Climatic elements； Correlation
农业作为气候变化最明显的受体，而最直观的影响反映在农作物产量的变化上。农作物产量主要制约因素有气候变化、作物品种更新以及农业技术的变革，作物生长所需的物质、能量条件直接受到气候条件的制约，同时它又限制了农業技术的有效实施[1]。目前，主要从观测试验和模型模拟研究这2个方面来研究全球农业资源变化对农业的影响评价。在观测试验方面，研究的主要内容是农作物的生态、形态组成和化学结构与大气成分变化的关系；而模型模拟研究，则是利用统计回归模拟以及机理性模型模拟的方法评估气候变化对农业生产的影响[2]。我国在研究气候变化与对农业生产的影响方面主要利用统计评估的方法，利用GCM模型模拟一定的气候背景，在这个背景下利用统计回归的方法建立气候和产量模型，以此来评估气候变化对农业生产的影响[3]。国外学者在农业资源变化对农作物的影响方面也进行了大量的研究，如Parry等[4]进行水稻的田间试验，结果发现水稻结实期内日平均气温每升高1～2 ℃，产量也将下降10%～20%；Lobell等[5-6]研究全球范围内最高气温和气温日较差与水稻产量的关系，发现日最高气温偏高和气温日较差较大时均会对水稻生产产生不利的影响，导致水稻减产。
一季中稻作为吉首市最主要的粮食作物，它从播种到成熟期会受到气温、降水、日照等气象要素的影响。因此研究各气象因子在中稻生长的不同时期的变化和它们对一季中稻在生产中的影响显得尤为重要。笔者利用吉首市1982—2013年4月15日—9月20日的日平均气温、降水量、相对湿度、日照时数等气象观测资料，以及同期一季中稻产量和面积资料，先将中稻各个生长发育期的气象要素与中稻气候产量之间的关系进行逐步分析，再综合分析气象要素对气候产量的整体影响，最终根据分析结果总结气候变化对吉首地区一季中稻生产的影响，并建立中稻产量的预报模型，为指导中稻生产以及预测中稻产量提供科学依据。
1 资料与方法
1.1 资料来源
气象数据包括吉首市1982—2013年逐年的4 月15日—9月20日的日平均气温、降水量、相对湿度、日照时数，这些气象数据来源于吉首市国家基准气候站的历史观测资料。吉首市1982—2013年的一季中稻产量和面积资料来源于吉首市农业局和《吉首统计年鉴》。 1.2 水稻产量资料处理
1.3 研究方法
一季中稻的全生育期分为4个阶段，分别是播种育秧期（4月15日—5月24日，以下简称S1期）、营养生长期（5月25日—7月14日，以下简称S2期）、生殖生长期（7月15日—8月19日，以下简称S3期）、成熟收获期（8月20日—9月20日，以下简称S4期）。
利用SPSS软件分析中稻产量与中稻S1～S4时期的气温、降水量、相对湿度、日照时数之间的相关关系，建立产量与气象要素之间的回归模型，并检验分析模型的显著性。
2 结果与分析
2.1 吉首市一季中稻生产变化分析 从图1可看出，
1982—2013年吉首市一季中稻单产呈波动上升趋势，上升幅度为59.04 kg/（hm2·a），通过了0.01的显著性检验；吉首市一季中稻产量在20世纪80年代较低，基本在4 000～5 000 kg/hm2，而后缓慢上升至6 000 kg/hm2左右，2003年以前呈波动上升趋势，2003年之后单产又有所下降。
2.2 吉首市一季中稻产量与气候要素的关系分析
研究一季中稻生育期内（4月15日—9月20日）的气温、降水、相对湿度、日照时数和水稻气候产量共计16组数据之间的相关性。
由表1可知，在中稻全生育期内S3～S4时期的平均气温、S4时期日照时数、S4时期降水量和S3时期相对湿度这5个气象要素与气候产量的相关系数通过了显著性检验。S3时期平均气温和S4时期降水量与气候产量均呈负相关， S4时期平均气温、S4时期日照时数和S3时期相对湿度与气候产量均呈正相关。对中稻气候产量影响最明显的S3时期和S4时期的气象要素。
S3时期平均气温与中稻气候产量相关系数为-0.411，呈显著的负相关性，用SPSS软件计算它们回归方程为Yw1=-281.3TS3+7 831.5，F=6.08，通过了0.05的显著性检验。由方程可知，S3时期平均气温与气候产量呈负相关关系，随着气温的增加会使得气候产量减少，S3时期气温的历年平均值为27.8 ℃，当气温在这个时期内高于27.8 ℃时会使气候产量为负值，导致产量下降；相反，当温度低于该值时将有利于中稻增产增收。
S4时期平均气温与中稻气候产量相关系数为0.407，呈显著的正相关性，用SPSS软件计算它们回归方程为Yw2=258.6TS4-6 463，F=5.95，通过了0.05的显著性检验。由方程可知，S4时期气温与气候产量呈正相关关系，随着气温的增加气候产量也会随之增长，气温在S4时期的历年平均值为25.0 ℃，当气温在这个时期内高于25.0 ℃时会使气候产量为正值，促使产量增加；相反，当温度低于该值时将不利于中稻生产，导致减产。
S4时期降水量与中稻气候产量相关系数为-0.558，呈显著的负相关性，用SPSS软件计算它们回归方程为Yw3=-4.3RS4+431.7，F=13.55，通过了0.01的显著性检验。由方程可知，S4时期降水量与气候产量呈负相关关系，随着降水量的增加会使得气候产量减少，降水量在S4时期的历年平均值为101.2 mm，当降水量在这个时期内大于101.2 mm时会使气候产量为负值，导致产量下降；相反，当降水量低于该值时将有利于中稻增产增收。
S3时期相对湿度与中稻气候产量相關系数为0.357，呈显著的正相关性，用SPSS软件计算它们回归方程为Yw4=46.8US3-3 677，F=4.37，通过了0.05的显著性检验。由方程可知，S3时期相对湿度与气候产量呈正相关关系，随着相对湿度的增加会使得气候产量减少，平均相对湿度在S3时期的平均值为79%，当相对湿度大于79%时气候产量为正值，促使产量增加；相反，当相对湿度低于该值时将不利于中稻生产，导致减产。
S4时期日照时数与中稻气候产量相关系数为0.533，呈显著的正相关性，用SPSS软件计算它们回归方程为Yw5=6.7HS4-1 133.5，F=11.91，通过了0.01的显著性检验。由方程可知，S4时期日照时数与气候产量呈正相关关系，随着日照的变长气候产量也会随之增长，日照时数在S4时期的平均值为169.2 h，当日照时数大于169.2 h时气候产量为正值，促使产量增加；相反，当日照时数低于该值时将不利于中稻生产，导致减产。
3 结论
（1）1982—2013年吉首地区的中稻产量随着时间是逐年上升的趋势，但受到气候条件和农业技术发展等因素的影响产量略有波动。
（2）与中稻气候产量显著相关的气候因子有S3～S4时期的平均气温、S4时期的日照时数、S4时期的降水量、S3时期的相对湿度。其中S3时期的平均气温、S4时期的降水量与中稻气候产量呈负相关性；S4时期的平均气温和日照时数以及S3时期的相对湿度与中稻气候产量呈正相关性。
（3）利用各相关性显著的气象因子建立的中稻产量预报的多元线性回归方程与中稻实际产量对比检验，通过了α=0.01的显著性检验，可以应用于实际的业务中。
参考文献
[1]蔡运龙.全球气候变化下中国农业的脆弱性与适应对策[J].地理学报，1996，51（3）：202-212.
[2] 赵海燕，姚凤梅，张勇，等.长江中下游水稻开花灌浆期气象要素与结实率和粒重的相关性分析[J].中国农业科学，2005，39（9）： 1765-1771.
[3] 王馥棠.我国气候变暖对农业影响研究的进展[J].气象科技，1994，22（4）：19-25.
[4] PARRY M，ROSENZWEIG C，IGLESIAS A，et al.Climate change and world food security：A new assessment[J].Global Environ Chnage，1999， 9：51-67.
[5] LOBELL D B，ASNER G P.Climate and management contributions to recent trends in U.S. agricultural yields[J].Scinence，2003，299（5609）：1032.
[6] LOBELL D B.Changes in diurnal temperature range and national cereal yields[J].Agricultural and forest meteorology，2007，145：229-238.
[7] 房世波.分离趋势产量和气候产量的方法探讨[J].自然灾害学报，2011，20（6）：13-18.