油菜产量与关键气象要素关系统计分析研究——以芦溪县为例

熊顺龙 ， 胡竹婷 ， 刘俊贤

（江西省芦溪县气象局，江西 萍乡 337200）

0 引言

油菜是喜阳、喜凉作物，其产量除了与品种及不断优化的农艺措施等相关，还需要适宜的气候条件[1-5]。近年来，很多学者对影响油菜生长的气象因素展开了研究，如辛玮琦等[6]分析了油菜生育期内气象条件所产生的影响，张书伟等[7]分析了如皋市油菜生长与气象因素的关系，董芹等[8]对油菜各生育期内的气象指数等级及灾害指标进行了相关分析研究，王璐等[9]对成都市油菜产业发展的适宜性气候条件进行了分析，郭水连等[10]对影响袁州区冬种油菜的气候原因进行了分析，李祥[11]研究了播期不同的情况下气象因素对不同油菜品种生长发育产生的影响。

芦溪县油菜年种植面积近3 000 hm2，种植区域大，很早便有了种植油菜的历史，现大面积种植区主要分布在银河、宣风等乡镇。随着我国农业科技水平的不断提高，种植技术、培育技术都逐渐走向成熟，其对油菜生产的影响是趋于稳定的，而不稳定的气象条件则对油菜产量影响越来越大。为研究关键气象要素对油菜的影响，以期为芦溪本地油菜生产、油菜气象服务等提供科学指导，本文对降水、气温、日照3个关键气象要素与芦溪县油菜产量的关系进行了统计分析研究。

1 资料来源

本研究采用了芦溪县1991—2020年的气象资料、油菜产量资料、油菜物候资料。相关数据来源于芦溪国家气象观测站、萍乡国家气象观测站、芦溪县1991—2020年的统计年鉴、芦溪县银河镇农业技术推广综合服务站。

2 油菜产量的计算

2.1 油菜气象产量计算方法

农技措施、种植技术、培育技术、土壤环境等是随着时间缓慢变化的，本文将其看作较稳定因素，其对农作物产生的影响有规律可循。现将时间t作为自变量，时间单位为年，其所决定的产量定为因变量，称为趋势产量。

油菜气象产量则是指去除了农技措施、种植技术、培育技术、土壤环境等稳定的非自然因素所决定的油菜产量，只保留气象相关因子对产量有影响的部分。

本研究首先利用Excel软件的AVERAGE函数计算出芦溪县油菜实际产量的3年滑动平均值，然后用得出的数据列以时间t作直线回归拟合，得出拟合函数，如式（1）。通过函数方程计算出趋势产量Yt，气象产量等于实际产量减趋势产量，如式（2）。

式（1）中，Yt表示油菜趋势产量，a是常数项，b为相关系数；式（2）中，Y表示实际产量，Yq表示气象产量。

式中的油菜产量，为避免油菜收割、种植面积影响，采用公顷产量（kg/hm2）。

2.2 油菜气象产量计算结果分析

为消除随机性影响，本研究利用Excel软件的AVERAGE函数计算出芦溪县1991—2020年油菜产量的3年滑动平均值，然后用得出的数据列以时间t作直线回归拟合，得出拟合函数，代入常数和相关系数，如式（3）。根据实际产量数据、3年滑动平均值及趋势产量数据得出产量趋势图，如图1所示。

图1 芦溪县1991—2020年油菜产量趋势图

最后根据公式（2）算出油菜气象产量Yq。当Yq＞0时，气象条件利于油菜生长；Yq＜0时，气象条件不利于油菜生长。油菜实际产量、趋势产量和气象产量如表1所示。

由图1和表1可以看出，近30年来芦溪县油菜实际产量总体呈上升趋势，油菜气象产量则基于年际气象因素在不断波动。

表1 芦溪县1991—2020年油菜实际产量、趋势产量和气象产量 单位：kg/hm2

3 油菜产量与关键气象要素的相关性统计分析

3.1 相关系数的计算方法

本研究利用Pearson相关系数[12-13]对油菜气象产量与关键气象要素进行相关性统计分析，如式（4）。相关系数r反映了两个变量（x与y）之间相关程度的强弱，其取值在[-1,1]区间内。r的绝对值越接近于0，相关性越弱；r的绝对值越接近于1，相关性越强。

3.2 相关性统计分析

芦溪县油菜一般于10月上中旬播种，次年的5月上中旬成熟收割。油菜整个生育期分为四个阶段，如表2所示。

表2 油菜生长周期

本研究利用Excel软件，将芦溪县1991—2020年油菜气象产量分别与油菜全育期的气温、降水、日照3个关键气象要素作出历年变化图，如图2、图3、图4所示。

从图2中可以看出，1996—2004年和2016—2020年，油菜气象产量的变化趋势与温度变化曲线相拟合；从图3中可以看出，1993—2007年，油菜气象产量的变化趋势与降水量变化曲线相拟合；从图4中可以看出，油菜气象产量的变化趋势在大部分年份与日照时数变化曲线相拟合。

图2 油菜气象产量与气温历年变化图

图3 油菜气象产量与降水量历年变化图

图4 油菜气象产量与日照历年变化图

为进一步研究分析出油菜气象产量与气温、日照、降水3个关键气象要素的关系，本研究先利用SPSSPRO分析平台对数据进行3sigma异常值识别，对异常值进行处理，再用SPSSPRO分析平台根据Pearson相关系数计算出油菜气象产量与油菜各生长周期关键气象要素的相关系数r，计算结果如表3所示。

表3 芦溪县油菜气象产量与各生长周期关键气象要素的相关系数

从表3可以看出，苗期、蕾薹期及开花期气温、降水、日照与油菜气象产量的P值均＞0.05，未呈现显著性，相关性弱或不存在相关性。

在油菜成熟期，油菜气象产量与气温的P值＞0.05，未呈现显著性，相关性弱或不存在相关性；与降水的P值为0.015＜0.05，存在相关性，为负相关，说明在油菜成熟期，降水偏多将给油菜成熟带来不利影响；与日照的P值为0.013＜0.05，呈现显著性，存在相关性，为正相关，说明在油菜成熟期，光照充足对增加油菜产量更有利。

在油菜全育期，油菜气象产量与气温、日照的P值＞0.05，未呈现显著性，相关性弱或不存在相关性；与降水的P值为0.010＜0.05，呈现显著性，存在相关性，为负相关。

4 结论

本研究对芦溪县1991—2020年的气象资料、油菜产量资料及油菜物候资料进行了分析，通过Excel软件的AVERAGE函数计算出芦溪县油菜实际产量的3年滑动平均值，然后用得出的数据列以时间t作直线回归拟合，得出拟合函数；以函数方程计算出趋势产量，通过减法得出气象产量；最后利用SPSSPRO分析平台根据Pearson相关系数对油菜气象产量与油菜各生长期关键气象要素进行相关性统计分析研究。结果表明，油菜气象产量与苗期、蕾薹期、开花期以及成熟期气温的P值均＞0.05，未呈现显著性，相关性弱或不存在相关性；与成熟期降水、日照的P值＜0.05，呈现显著性，存在相关性。在全育期内，油菜气象产量与气温、日照的P值＞0.05，未呈现显著性，相关性弱或不存在相关性；与降水的P值为0.010＜0.05，呈现显著性，存在相关性，为负相关。

油菜生长过程中会受到各种因素的影响，本文就油菜产量与气温、日照、降水3个关键气象要素的关系进行了初步分析，后续还需进一步研究探讨。