兰措卓玛（青海省同德县草原工作站，同德 813200）

LancuoZhuoma（Tongdegrassland Station，Qinghai 813200，China）

草原与牧草

高寒地区同德老芒麦牧草籽粒产量与气候因子的关系

兰措卓玛
（青海省同德县草原工作站，同德 813200）

文章以积分回归方法统计分析了高寒地区同德老芒麦牧草籽粒产量与旬平均气温、日照、降水量的关系，根据牧草生育期旬平均气温、降水、日照对同德老芒麦牧草籽粒产量的影响，计算出了4—8月各旬平均温度、降水、日照对同德老芒麦牧草籽粒产量的影响系数。结果表明：高寒地区对同德老芒麦牧草籽粒产量的影响旬平均气温大于降水量，即热量条件＞水分条件，光照条件对牧草籽粒产量的影响甚微。

气候因子；老芒麦；籽粒产量；积分回归

在牧草作物品种、栽培技术和管理水平稳定的情况下，光照、温度、降水等气象条件是影响牧草作物籽粒产量的主要因子。牧草作物籽粒产量可以分解为趋势产量和气象产量，气象因子对牧草籽粒产量的影响实际上是对气象产量的影响。光照、温度、降水对牧草作物籽粒产量的影响不仅仅体现在降水量、日照、气温，还受作物的生育期和发育状态的影响。为分析光照、温度、降水对同德老芒麦牧草籽粒产量的定量影响，本文以旬为时间步长，用积分回归方法计算了光照、温度、降水对高寒地区同德老芒麦牧草籽粒产量的定量影响。

1 材料与方法

1.1 材料

本文选取青海省同德牧草良种繁殖场牧草试验站15年（2000—2014年）的同德老芒麦牧草籽粒产量资料及每年4月上旬至8月各时段的旬平均气温、降水量、日照时数等气象资料数据。

1.2 研究区概况

研究区位于青海省同德县巴滩地区，该区属典型的高原大陆性气候，海拔3 300m，气候温凉干燥，年均气温0.2℃，牧草生长期内≥0℃积温1 523.8℃，年均降水量440.4mm，全年日照时数2 720～2 760h，年太阳总辐射量107 251.9kW/m2，无绝对无霜期，土壤为栗钙土。该地区光照充足，雨热同季，适宜牧草良种生产发展。

1.3 方法

根据牧草籽粒产量影响因子的变化特点，可把牧草籽粒产量分解为趋势产量和波动产量，前者的变化主要是由社会经济因子造成的，后者则主要取决于气候因子。产量分离的方法很多，本文用正交多项式［1］方法拟合趋势产量，并由此计算逐年波动产量。气象产量：y=yt+y^i（1）

其中，y是作物产量，yt是趋势产量，y^i是气象产量。yt是随着社会经济发展水平而逐渐增加的，可以分段采用拟合函数（线性、生长曲线或滑动平均等方法）从y中分离出来［2-3］。但会随着产量样本数的变化，以及分段点的选取、拟合函数的选择差异等因素等得到差异比较大的气象产量序列。王建林［4］认为相邻两年的作物籽粒产量中由于社会投入、技术水平等决定的趋势产量差异不大，其产量差异应该主要来源于中稻生育阶段气象要素的差异。

采用积分回归方法，分析牧草生长期中各旬温度、降水量和日照时数对牧草籽粒产量的影响，用影响系数〔第t旬温度、降水量和日照时数的影响系数分别用aT（t）、aR（t）和aS（t）表示〕表示影响方向和强度。

2 积分回归模型

积分回归法的基本思想就是利用正交多项式，把原来较多自变量化为较少数自变量。然后，用一般多元回归分析法求出新变量回归模型，最后，再根据其基本原理求出原自变量的回归参数，用于分析自变量与因变量之间相关性质和相关程度，同时还可运用预测与分析等。

设y为某一预测量（因变量），xit为影响因变量的m个自变量，代表第t时刻第i个自变量，则一般的多元回归方程为：

式（1）中，m为自变量的个数，c为常数项，ait为该自变量的偏回归系数。当（1）式中的样本数n≤m时，待定参数c、ait将无法用最小二乘法确定。如果把ait、xit分别看成随时间变化的函数ai（t）和xi（t），则（1）式的多元回归方程可以用积分回归形式表示［5］。

这就成为一般的多元回归方程，原自变量由xit转换为qij，自变量的个数由m减少为p，并且满足n≥p。已知实测值xi（t），根据时段t查正交多项式表得φj（t），于是求出qij；又已知因变量的值，由最小二乘法求出c和bij，建立多元回归方程（3）式，并计算出各个时段偏回归系数ɑi（t）的值。

偏回归系数ɑi（t）对积分回归方程具有重要的意义，它表示在某一旬，每增加一个气象单位的增产量或减产量，其单位是kg/hm2。ɑi（t）的绝对值越大，对y的影响越大，根据ɑi（t）的大小，就可以看出某自变量在某时段对因变量的影响最大。

3 结果与分析

3.1 影响同德老芒麦牧草籽粒产量的主要气候因子

高寒地区牧草从返青到种子成熟，可分为返青、分蘖（展叶）、拔节（抽茎）、抽穗（现蕾）、开花、灌浆、籽粒成熟7个时期。牧草返青期主要受温度和水分条件的制约；日均气温在5～10℃时为牧草分蘖期；拔节期气温较高，却是牧草需水关键期，如果缺水，生长受到严重抑制；日均气温在8～15℃时，牧草开始抽穗；开花期处于全年的相对高温阶段，也是全年雨水最多的时期，牧草营养价值高；8月中下旬牧草进入成熟期。温度、水分和光照等气候因子影响牧草的整个生育期，也影响牧草产量、籽粒产量和品质的高低。

高寒地区同德老芒麦牧草籽粒产量与旬平均气温、旬日照时数、旬降水量的关系，积分回归分析结果分别见图1。图上的横座标为棉花的生育时段序列，纵座标为a（t）值，即气象要素每变化一个气象单位，使同德老芒麦牧草籽粒产量增加或减少的数量。

3.2 气候因子影响同德老芒麦牧草种子产量的关键时期

a（t）绝对值较大的同德老芒麦牧草生育时段，即是气候因子影响同德老芒麦牧草籽粒产量的重要时期。

3.2.1 牧草返青-分蘖期 从旬平均气温、降水量、日照时数与同德老芒麦牧草籽粒产量关系的a（t）曲线图1可见，同德地区牧草返青期前期4月上旬至4月中旬的旬平均气温、降水量与同德老芒麦牧草籽粒产量关系的a（t）值为正值，而与旬日照时数的a（t）值为负值，说明牧草返青前期气温偏低、降水量偏少，满足不了牧草返青所需的温度和水分条件。此阶段由于降水少，云量少，相应的日照时数偏多，在一定程度上反映了低温、干旱是制约牧草返青的气候条件。表明，该时段牧草经过漫长的冬季风吹日晒和蒸发，草地墒情较差，牧草返青生长需较多的水分供应。4月下旬至5月上旬牧草返青期间，从图1可以看到，牧草籽粒产量与旬平均气温的a（t）值为正值，与旬降水量、日照时数的a（t）值均为负值，说明牧草返青开始，仍需一定的热量和水分满足牧草的生长，虽然牧草返青期间降水量较少，也正值我国北方普遍干旱时期，地温上升，冻土层冰晶水以及其他土壤水分受热力条件影响不断地迁移补充给地表面，而且草皮表层因根系发达，盘根错节，有较强的持水和滞水能力。牧草的分蘖期（5月中旬至下旬），牧草籽粒产量与旬降水量呈正效应，而温度和日照为负效应，该时段牧草对水分地需求逐渐增多，温度和日照基本满足牧草的生长发育需求。

3.2.2 牧草拔节-开花期 牧草的拔节期（6月上旬至6月中旬），该时段本地逐渐进入雨季，降水逐渐增多，同时温度增加较快，从图1可以看出，牧草籽粒产量与旬平均温度和日照的影响系数从负效应向正效应变化，而降水量的影响系数为正效应，该时段牧草对水分的要求多且敏感，降水每增加1个单位，牧草产量则增加0.4～1.4kg/hm2，6月下旬牧草开始逐渐进入抽穗温度对牧草籽粒产量的正效应达全生育期最大值，为6.2kg/hm2，说明此时常有低温发生。在一定的程度上反映了低温、干旱是制约牧草籽粒产量的主要因子。进入牧草抽穗期-开花期（7月上旬至7月下旬），牧草籽粒产量与旬降水量的影响系数为负值，降水影响牧草的正常抽穗，但温度和日照的影响系数仍呈正效应，说明此阶段已进入雨季，雨热同期，降水和日照能满足牧草生长的需求，温度较低将影响牧草开花授粉，从而影响牧草籽粒产量。

图1 同德地区温度、降水量和日照时数的旬影响系数变化曲线

3.2.3 牧草籽粒灌浆期-成熟期 牧草籽粒灌浆期（8月上旬），从图1可以看到，牧草籽粒产量与旬降水量、温度和日照的影响系数均呈负效应，说明热量条件能满足牧草籽粒灌浆期生长的需求，但该时期充足的降水对牧草籽粒产量有很大的作用。牧草籽粒成熟期（8月中旬至下旬），从积分回归的旬平均气温、降水量、日照时数的影响系数趋势图上看，此时牧草籽粒产量与旬降水、温度和日照对牧草籽粒产量的影响均为负效应，表明光、温、水分条件基本满足牧草籽粒成熟的需要，因为此时青藏高原进入降水量集中阶段，过多降雨而相应减少日照时数，影响牧草籽粒成熟期的光合作用，造成牧草籽粒成熟推迟，高寒地区季节也进入霜降期，牧草籽粒没有成熟而牧草提前枯黄，从而影响牧草籽粒产量，降水每增加1个单位，牧草籽粒产量将会减产1.52kg/hm2。

4 小结与讨论

（1）用积分回归模型能够较好地反映出温度、降水和日照对高寒地区同德老芒麦牧草籽粒产量的影响程度，模型的结果表明：4月上中旬、5月中旬至7月上旬的旬降水量，对同德老芒麦牧草籽粒产量的形成具有正效应，是植物对水分需求的关键时期。其中，正效应大小排序为：4月上中旬＞6月上旬至中旬＞5月下旬＞6月下旬＞5月中旬，说明降水量对高寒地区同德老芒麦牧草籽粒产量有较大的限制作用。对温度而言，4月份和6月下旬至7月下旬的旬平均气温对高寒地区同德老芒麦牧草籽粒产量具有正效应，说明该两个阶段热量不足的影响，导致牧草籽粒产量下降，4月份气温在历年均值的基础上，每增加1℃，牧草籽粒产量最大将增加3.5kg/hm2，而6月中旬至7月上旬则会最多增产4.9kg/hm2。日照条件在拔节-开花期对牧草籽粒产量呈较短的正效应，说明这一时期随着雨季的来临，云量增多，影响光照，但整个牧草生育期光照能满足需要。

（3）牧草全生长期内，降水出现负效应的时期（4月下旬至5月上旬，7月中旬至8月下旬）影响系数较小，尽管其他时期旬降水量对牧草籽粒产量表现出正效应，但影响系数远远小于4月份和5月中旬至6月下旬的旬平均气温对高寒地区同德老芒麦牧草籽粒产量的影响系数，因此，对高寒地区而言，旬平均气温对牧草籽粒产量的影响大于旬降水量对牧草籽粒产量的影响，热量条件是第一位的，水分条件是第二位的，光照条件对牧草籽粒产量的影响甚微。

［1］薛为民.正交多项式回归及其应用［M］.北京：化学工业出版社，1989.

［2］朱国庆.陇中地区春小麦生态气候条件分析及气候资源利用研究［J］.中国农业气象，2003，24（3）：15-17.

［3］柏建.产量变化的主要成份分析［J］.中国农业气象，2001，22（1）：51-54.

［4］王建林.中国粮食总产量结构分析与丰歉评估［J］.气象，1998，24（12）：7-12.

［5］程毛林.经济预测中的积分回归模型预测［J］.预测，2001（5）：73-75.

Effects of Several Climate Factors on thegrain Yield of Elymus sibiricus L in Alpine Region

In order to study the effects of the ten-day average temperature，precipitation and light on thegrain yield of Elymus sibiricus Lin alpine region，the data（2000—2014）were analyzed byintegral regression.The results showed that the influence of ten-dayaverage temperature on the yield was bigger than that ofthe precipitation，and the influence oflight was verylittle.

climate factor；Elymus sibiricus L；grain yield；integral regression

S54

A

2095-3887（2015）05-0039-03

10.3969/j.issn.2095-3887.2015.05.011

LancuoZhuoma
（Tongdegrassland Station，Qinghai 813200，China）

2015-07-01

兰措卓玛（1970-），女，藏族，农艺师，大专，主要从事草原生态保护和建设工作。