阜新地區(qū)主要糧食作物產(chǎn)量與降水量關(guān)系分析

阜新地區(qū)主要糧食作物產(chǎn)量與降水量關(guān)系分析張旭東1，閆瀛1，孫仕軍1*，李迎2（1沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院，遼寧沈陽110161;2中國農(nóng)科院農(nóng)田灌溉研究所，河南新鄉(xiāng)450003)摘要：阜新是國家重要的商品糧生產(chǎn)基地，也是遼寧和全國糧食增產(chǎn)的重點(diǎn)地區(qū)之一。玉米和高粱是當(dāng)?shù)刂饕Z食作物，約占糧食作物總產(chǎn)量的80%。作為資源枯竭型城市，阜新近年來經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的一個(gè)重要方向是大力發(fā)展農(nóng)業(yè)，但由于天然降水和糧食作物需水不匹配，制約著農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展。本文通過分析該地區(qū)的降水情況以及糧食產(chǎn)量之間的關(guān)系，得出了相適應(yīng)的降水量與糧食高產(chǎn)區(qū)間的對(duì)應(yīng)范圍。本研究可為提高阜新糧食產(chǎn)量提供依據(jù)，也可結(jié)合水文氣象方面的預(yù)測規(guī)劃作物種植結(jié)構(gòu)，以充分利用當(dāng)?shù)亟涤?，為糧食作物穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、高效服務(wù)。關(guān)鍵詞：降水量；農(nóng)作物產(chǎn)量；相關(guān)性分析；阜新地區(qū)1前言阜新位于遼寧省西北部，氣候受東南亞季風(fēng)影響，屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候。降水時(shí)空分布不均，冬季嚴(yán)寒少雪，夏季炎熱少雨，具有旱澇交替、連續(xù)干旱等特點(diǎn)。多年平均降雨量480mm，多年平均水面蒸發(fā)量1746mm，十年九旱的氣候特點(diǎn)嚴(yán)重束縛和制約著當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，阜新作為國家資源枯竭型城市，農(nóng)業(yè)正成為轉(zhuǎn)型的重要產(chǎn)業(yè)，阜新是國家重要的商品糧基地，阜新糧食產(chǎn)量近年來一直排在遼寧的前列，如2008年，阜新農(nóng)民人均產(chǎn)糧1781kg，名列遼寧第一位。分析阜新地區(qū)主要糧食作物產(chǎn)量與降水間關(guān)系對(duì)阜新農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)有重要參考意義。2降水特征分析2.1阜新地區(qū)水資源概況阜新屬半干旱地區(qū)，全市多年平均水資源總量為8.42×108m3，其中地表水資源總量為4.91億m3，地下水資源總量為5.22×108m3。全市人均占有水資源量434m3，是遼寧省人均占有水資源量的1/2，全國人均占有水源量的1/5；畝均水資源量149m2.2阜新地區(qū)降水量變化特性分析2.2.1年際間降水量變化本文用阜新1951~2007年57年間降水量資料，分析降水量的變化。多年平均降水量為493.3mm，降水量最多的年份是1959年，最少的是2006年，分別為824.7mm和300.4mm，是多年平均降水量的1.7倍和0.61倍，最大值與最小值相差524.3mm，降水量年際之間變化非常大。其中，年降水量大于多年平均降水量的年份有24年，占年份總數(shù)的41.2%，。1999~2002年經(jīng)歷了連續(xù)4年的枯水年，降水量分別只有322.3mm，337.8mm，358.6mm和397.9mm，均低于多年平均值。阜新地區(qū)降水總體變化呈減小態(tài)勢，如圖1所示。圖1阜新1951年至2007年逐年降水量變化過程2.2.2年內(nèi)分布不均勻，降水量相對(duì)集中圖2多年月平均降水量圖對(duì)57年月平均降水量分析可知（圖2），阜新降水量主要集中在6，7，8三個(gè)月，三個(gè)月降水總量達(dá)到335.4mm，占年降水總量的68%；這一時(shí)期熱量也很充足，雨熱同期對(duì)作物的生產(chǎn)非常有利，在正常年份降水量基本上能滿足一般作物的生長的需求。4、5月兩個(gè)月降水總量達(dá)到60.1mm，占年降水總量的12.2%；9、10月兩個(gè)月降水總量達(dá)到73.9mm，占年降水總量的15%；降水少，11月，12月，1~3月五個(gè)月降水總量只有24mm，占年降水總量的4.9%。3阜新地區(qū)主要農(nóng)作物產(chǎn)量分析3.1阜新地區(qū)主要農(nóng)作物阜新地區(qū)的糧食作物有玉米、高粱、谷子、大豆、小麥、水稻、薯類及其它雜糧等。由1992~2007年糧食作物種植面積（圖3）可知，農(nóng)作物種植面積中，玉米和高粱分別占總種植面積的56%和15%。由圖4可知，玉米和高粱的產(chǎn)量分別占糧食作物總產(chǎn)的85%和6%。因此，玉米和高粱兩種作物無論在種植面積上還是糧食總產(chǎn)上都占有很大的比例，本文把玉米和高粱作為阜新地區(qū)主要農(nóng)作物，研究當(dāng)?shù)靥烊唤邓亢椭饕r(nóng)作物產(chǎn)量間的相互關(guān)系。圖3阜新農(nóng)作物種植面積比例圖圖4農(nóng)作物總產(chǎn)量比例圖3.2主要農(nóng)作物種植面積變化圖51992~2007年玉米、高粱和糧食作物（總）種植面積變化本文統(tǒng)計(jì)了1992~2007年阜新糧食作物種植面積，如圖5所示。可知，玉米的種植面積在1992~1999年期間由1.001×105hm2增長到了1.746×105hm2，隨后在2000~2002年期間因遭遇干旱，玉米單產(chǎn)下降，造成玉米種植面積也隨之逐年下降，2003年玉米種植面積降低到最低點(diǎn)，只有7.44×104hm2，2003~2007年之間種植面積又逐年增長，2007年，玉米種植面積達(dá)到2.159×105hm2，并且呈上升趨勢。主要是國家對(duì)糧食安全的注重和結(jié)構(gòu)的調(diào)整的相關(guān)政策促進(jìn)了玉米種植面積的增大。高粱的種植面積在1992~1996年期間基本保持在6×104hm2，在1996~2007年間高粱的種植面積呈緩慢下降趨勢，由1996年的6.01×104hm2下降到2007年的1.93×104hm2。糧食作物的整體波動(dòng)與玉米變化趨勢相同，主要是由于阜新玉米占糧食作物比例很大，因此二者波動(dòng)情況基本一致。4阜新地區(qū)主要農(nóng)作物產(chǎn)量和降水量變化關(guān)系阜新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以旱作物為主，糧食生產(chǎn)的穩(wěn)定發(fā)展很大程度上依賴于天然降水，降水的多少和時(shí)間分布直接關(guān)系到農(nóng)作物的產(chǎn)量，靠天吃飯仍是當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的主要特點(diǎn)。4.1阜新地區(qū)生育期降水量和農(nóng)作物產(chǎn)量分析生育期的降水量與作物的產(chǎn)量有很密切的關(guān)系。因此，研究生育期內(nèi)的降水量與糧食作物的產(chǎn)量可以更加明確不同時(shí)期降水量與糧食單產(chǎn)的關(guān)系。根據(jù)一般的種植習(xí)慣劃分四個(gè)不同的生育期：4月~9月，4月~10月，5月~9月，5月~10月。分別對(duì)總的玉米和高粱的單產(chǎn)以及不同時(shí)期的降水量進(jìn)行相關(guān)分析，得到的相關(guān)性情況如表1（對(duì)照表3）。表11992~2007年各生育期降水量與玉米、高粱單產(chǎn)的相關(guān)性分析月份4月~9月4月~10月5月~9月5月~10月玉米0.43450.5013*0.46130.5257*高粱0.5665*0.5896*0.5667*0.5899*玉米單產(chǎn)與4~10月和5~10月的降水量關(guān)系表現(xiàn)為顯著。從各個(gè)生育期降水量和阜新地區(qū)玉米和玉米單產(chǎn)的關(guān)系分析中，可知單產(chǎn)相關(guān)性與5~10月相關(guān)程度最好，與4~10月降水組合次之。可見阜新地區(qū)玉米生長發(fā)育和產(chǎn)量形成主要依靠5~10月份的降水補(bǔ)給。通過對(duì)高粱單產(chǎn)與降水量的分析得出，5~10月的降水量與高粱單產(chǎn)關(guān)系最密切，但高粱的單產(chǎn)與這四個(gè)不同的時(shí)段，相關(guān)性均為密切，可知高粱的生長發(fā)育和產(chǎn)量形成依靠4~10月份的降水補(bǔ)給。另外，分別考慮生育期各月降水量與玉米、高粱單產(chǎn)的關(guān)系。通過表2的結(jié)果可以看出，5月、7月和10月的降水量與玉米單產(chǎn)關(guān)系表現(xiàn)為顯著。5月為玉米的出苗期，為需水的關(guān)鍵時(shí)期，出苗情況如何是取得好產(chǎn)量的關(guān)鍵。7月份，玉米進(jìn)入孕穗及抽雄吐絲期，吐絲期前10天至后20天是玉米需水臨界期。如抽雄前水分不足，則出現(xiàn)卡脖旱。吐絲及以后一段時(shí)間干旱，將出現(xiàn)大量敗育籽粒，故5、7兩月份的降水與產(chǎn)量極為密切。10月的降水量也與玉米單產(chǎn)有著顯著的關(guān)系，但這個(gè)時(shí)期的作物生長基本結(jié)束，降水大部分儲(chǔ)存在土壤中，對(duì)作物來年生長將起到作用。而高粱單產(chǎn)與5月降水量的相關(guān)性為極顯著。因此在高粱生長過程中應(yīng)注重5月的降水量。4月的降水量與高粱單產(chǎn)的關(guān)系也為顯著性，但其關(guān)系呈U型。表21992~2007年生育期各月降水量與玉米、高粱單產(chǎn)的相關(guān)性分析月份4月5月6月7月8月9月10月玉米0.47640.5336*0.34790.5095*0.14390.12570.5886*高粱0.6222*0.6980**0.26210.45850.16460.19490.34354.2年降水量與主要糧食單產(chǎn)的關(guān)系圖6阜新主要農(nóng)作物單產(chǎn)與降水量之間的關(guān)系圖由1992~2007年玉米、高粱與降水變化關(guān)系圖（圖6）可知，阜新地區(qū)玉米和高粱單產(chǎn)與年降水量的變化趨勢非常相近，即降水多的年份糧食作物單產(chǎn)較高，降水少的年份，糧食單產(chǎn)較低。1994年和1998年遼寧省全省范圍內(nèi)發(fā)生洪水，阜新地區(qū)降水也較多，但沒有達(dá)到澇災(zāi)的程度，農(nóng)作物生長中水分得到了充足供應(yīng)，單產(chǎn)反而達(dá)到歷史較高水平；1999~2002年當(dāng)?shù)匕l(fā)生旱災(zāi)，致使阜新2000~2002年農(nóng)作物單產(chǎn)顯著降低。圖7玉米、高粱單產(chǎn)與年降水量的關(guān)系圖另據(jù)二次相關(guān)圖7，可以看出阜新地區(qū)玉米、高粱的單產(chǎn)與年降水量的相關(guān)性為顯著或極顯著，并且糧食的單產(chǎn)處于拋物線的上升階段。說明多年來阜新地區(qū)糧食作物沒有因受澇災(zāi)而減產(chǎn)，所以在阜新地區(qū)應(yīng)更加注意抗旱工作，來保證糧食作物能夠達(dá)到高產(chǎn)。表3相關(guān)性系數(shù)表參考臨界值RR＞R0.01極顯著（**），R0.01＞R＞R0.05顯著（*），R0.05＞R不顯著R0.01=0.623，R0.05=0.497相對(duì)應(yīng)的糧食高產(chǎn)區(qū)間及相對(duì)應(yīng)的降水量值及其降水頻率如表4。表4農(nóng)作物高產(chǎn)范圍及其對(duì)應(yīng)的降水量區(qū)間匯總表糧食作物玉米高粱單產(chǎn)高產(chǎn)區(qū)間（kg/hm2）5229.18~6391.226543.36~7997.446332.13~7739.27降水量范圍（mm）605.16~739.64578.79~707.41635.85~777.155總結(jié)通過對(duì)阜新地區(qū)的降雨資料、糧食產(chǎn)量、耕地面積等相關(guān)資料分析得出以下結(jié)論：（1）阜新地區(qū)的農(nóng)業(yè)為雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)，降水量的多少很大程度上影響糧食產(chǎn)量。研究表明糧食單產(chǎn)與阜新地區(qū)降水量的關(guān)系極其密切，主要作物單產(chǎn)和降水量的關(guān)系表現(xiàn)為顯著或極顯著。（2）分析可知，阜