范婷婷 范生晔 陈美娟 孙 乐

（1.大安市气象局，吉林 大安 131300；2.镇赉县气象局，吉林 镇赉 137300）

农业产量易受很多条件制约和影响，包括社会因素、人为因素、气象因素等，其中气象因素往往起着重要甚至是关键性作用，分析研究作物的产量与气象因子之间的关系，则可以根据气象条件预报生产对象可能形成的最终产量。吉林省白城市镇赉县的年平均温度为5.2℃，作物生长发育期（5—9月）平均温度为19.7℃，≥10℃积温天数为156 d，有效积温3 050℃，无霜期163 d，年日照时间2 897.7 h，生长发育期日照时间约为1 329.2 h，年平均降水量约386.9 mm，大多数降水都集中在夏季，约占全年的72.6%，但夏季温度高，蒸发量大，当降水量过少时难以抵挡蒸发作用导致的土壤水分流失，导致干旱加剧，镇赉县的年均蒸发量可达1 743.1 mm。同时，在作物生长季，尤其在6—8月，气象因素均比往年同期偏低或偏大，如6—8月降水量同往年相比同期偏低；平均气温同往年相比稍大；6—8月日照时间均比历年同期多；对于蒸发量，由于从2014年开始取消蒸发观测，为此本次统计为8 a平均数。根据资料分析，镇赉县平均风速7、8月较历年分别大0.1 m/s和0.2 m/s［1］。

1 资料来源和处理

1.1 资料来源

玉米生育期资料来源于镇赉县气象局玉米气象观测资料和农业局大田调查。镇赉县玉米生产面积、产量等资料来自镇赉县年志和农业局统计数据。

1.2 分离气象产量

除去噪声后的作物产量、趋势产量和气象产量的关系式［2］如下：

式（1）中，yt为趋势产量，yw为气象产量，y为作物产量。笔者利用直线滑动平均模拟法实现分离气象产量的目的。利用式（1）和直线滑动平均模拟法得到的趋势产量和气象产量见表1。

表1 镇赉县玉米产量、趋势产量和气象产量

从表1可以得到每一年的气象产量及趋势产量。从表1可以看出气象产量有正有负，但趋势产量随着经济社会的发展呈现逐渐上升的趋势，可见气象因素对于玉米产量的影响较大。下一步建立气象产量与气象要素的相关关系，确定影响因子最大的气象要素，构建气象产量模型。

2 结果与分析

2.1 玉米各旬气象指标统计分析

选择与产量相关性大的气象要素（分别是降水、温度、日照），将其按旬划分，利用每旬数据与产量相拟合［3］。研究采用1998—2012年的产量结合各年旬气象资料进行分析建模。

2.2 回归分析

把历年每旬气象资料分别与气象产量进行回归分析，得到点聚图，从中筛选出相关性比较好的气象因素［4］，求出回归方程和复相关系数。通过构建45个回归方程得到各气象因素的相关系数。文章根据相关系数的大小对各个变量的解释能力进行了排序（见表2）。

表2 所有气象指标与气象产量回归分析相关系数

从表2能够看出8月上旬降水、8月下旬降水、8月下旬温度、6月上旬温度、6月中旬降水与产量的相关性比较大。选择这5个因子进入后续的分析中。

2.3 气象产量资料标准化

为了构建最终产量与气象要素的关系模型，将相关性较大的气象要素8月上旬降水、8月下旬降水、8月下旬温度、6月上旬温度、6月中旬降水历年数据进行标准化［5-7］，标准化公式为：

式（2）中，X′ ki为第k个气象因子的标准化的值，X1为第k个气象因子某一阶段的实际值，Xp是第k个气象因子某一阶段的平均值，S是k气象因子某一阶段的标准差。标准化结果如表3。

表3 气象因素与气象产量标准化结果

表3中数据是利用SPSS进行标准化处理后的结果，对1992—2012年与作物气象产量相关性较大的旬气象要素进行标准化处理，是为了进一步分析这些气象要素与气象产量的关系属性，以便建立作物气象产量的预测模型。

2.4 相关分析

利用SPSS对表3中标准化处理后的数据与产量进行相关分析，相关分析结果见表4。

表4 气象因素与气象产量相关分析结果

进一步证实了2.2回归分析的可靠性，从相关分析的结果来看，构建回归方程的5个自变量与气象产量的相关关系显著，从表3可以看出5个要素的r值在-1到1之间，说明存在一定的相关性，其中8月上旬降水、8月下旬降水、6月中旬降水与玉米产量成正相关，8月下旬温度、6月上旬温度与玉米产量成负相关，说明并不是任何时候温度越高越好。

2.5 气象产量预报模型建立

利用与气象产量相关性较强的气象因子，建立回归方程：

式（3）中，X1为8月上旬降水量，X2为8月下旬降水量，X3为8月下旬温度，X4为6月上旬温度，X5为6月中旬降水量。表5具体展示了详细的回归结果。

表5 回归分析结果

运用SPSS计算后，回归方程的F值为6.667，P值为0.002，可见回归方程显著性较好，复相关系数R2为0.69，说明方程具有一定解释意义。

2.6 气象产量模型的检验

为了对模型的拟合率进行检验，利用镇赉县气象局2019年相关气象因子的数据，带入气象产量模型中，计算得到2019年气象产量预测值为972.1 kg/hm2。而2019年的实际产量为8 800.5 kg/hm2，通过滑动平均法算得2019年的趋势产量为7 650.2 kg/hm2，实际气象产量为1 150.3 kg/hm2，拟合率为84.5%。

3 结论与讨论

镇赉县气象条件年变化较大，玉米气象产量受此影响也较大，笔者采用直线滑动平均模拟法，分离气象产量，同时采用回归分析及相关分析确定对玉米气象产量影响较大的气象因子，此种方法合理且准确率高，为其他农作物产量预测提供了参考。

表6 2015—2018年玉米产量预报检验结果

在玉米营养生长阶段，降水和温度对气象产量贡献最大。在生殖生长阶段，温度与气象产量呈弱的负相关，温度偏高对气象产量形成不利。因此，降水量和温度是影响玉米产量的主要气象因子，农业气象服务中应关注旬月降水预报和旱情监测。

预报模型检验结果显示，该模型预报效果良好，可在日常产量预报业务中推广应用，有利于提高预报准确率。