武萬里，張瑞蘭，王淑麗

1.中國氣象局 旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏銀川 750002； 2.寧夏氣象服務(wù)中心，寧夏銀川 750002；3.吳忠市氣象局，寧夏吳忠 7511002

胡麻又稱亞麻籽，是我國特色油料作物之一，含有豐富的脂肪、膳食纖維、蛋白質(zhì)等，其有效成分，如α-亞麻酸、亞麻籽膠、亞麻籽蛋白和木脂素等活性物質(zhì)，對(duì)人體有著良好的調(diào)節(jié)功效，具有預(yù)防和治療癌癥、心血管疾病、糖尿病等潛力[1]。隨著經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步增長和居民收入水平的不斷提高，胡麻作為功能性、休閑性特色油籽食品和油脂日益受到消費(fèi)者喜愛，使得中國胡麻消費(fèi)需求不斷增加，國內(nèi)產(chǎn)需缺口不斷擴(kuò)大，國內(nèi)有效供給明顯不足，對(duì)國際市場(chǎng)依賴程度逐年攀升，我國也從傳統(tǒng)特色油料出口國家轉(zhuǎn)變?yōu)閮暨M(jìn)口國[2]。

胡麻是寧夏南部山區(qū)傳統(tǒng)優(yōu)質(zhì)油料作物，且抗旱、抗寒、耐瘠薄，有著明顯的區(qū)域優(yōu)勢(shì)，是全國6個(gè)胡麻主產(chǎn)區(qū)之一。近年來，受氣候、市場(chǎng)、政策、產(chǎn)品等多重因素影響，胡麻種植面積逐年下降，總面積從最高峰的10萬hm2縮減至2020年的 3.3萬hm2，總產(chǎn)量也縮減到3.5萬t，胡麻種植形勢(shì)不容樂觀[3]。近百年（1909—2011年）來，我國陸地區(qū)域平均增溫0.9℃～1.5℃，尚處在近百年來氣溫最高階段，區(qū)域極端天氣氣候事件發(fā)生頻率增加，氣候變化加大了油料作物生產(chǎn)的不穩(wěn)定性。

根據(jù)Engledow 提出的作物產(chǎn)量構(gòu)成的數(shù)量分析方法，作物產(chǎn)量可分解為3個(gè)構(gòu)成要素（即：群體產(chǎn)量=小穗數(shù)×每穗粒數(shù)×千粒重）。胡麻小穗數(shù)還可分解為密度×株小穗數(shù)，因此，胡麻產(chǎn)量=密度×蒴果個(gè)數(shù)×果粒數(shù)×千粒重。圍繞胡麻產(chǎn)量構(gòu)成問題，李玥等[4-6]研究認(rèn)為，在產(chǎn)量構(gòu)成三因素之中，單位面積蒴果個(gè)數(shù)是胡麻生產(chǎn)中對(duì)產(chǎn)量影響最大的因素。周亞東[7]研究表明，產(chǎn)量構(gòu)成因素對(duì)油用亞麻產(chǎn)量貢獻(xiàn)的順序?yàn)椋菏斋@株數(shù)＞每果粒數(shù)＞蒴果個(gè)數(shù)＞千粒重。焦振飛等[8]研究表明，對(duì)胡麻產(chǎn)量起正向作用的依次是單株生產(chǎn)力＞單株結(jié)果數(shù)＞株高＞分莖數(shù)。姚玉璧等[9-10]研究表明，降水量不變時(shí)，胡麻產(chǎn)量與氣溫呈負(fù)相關(guān)；氣溫不變時(shí)，胡麻產(chǎn)量與降水量呈正相關(guān)。

作物產(chǎn)量及構(gòu)成要素的變化，受品種的特性、環(huán)境條件和栽培措施的影響，本研究基于1990—2020年胡麻定點(diǎn)觀測(cè)產(chǎn)量資料，以及密度、蒴果數(shù)、千粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因素觀測(cè)資料，引入同期氣象觀測(cè)資料,建立多元回歸函數(shù)模型，定量分析氣溫、降水量等因子對(duì)我區(qū)干旱地區(qū)胡麻產(chǎn)量影響，為制定適應(yīng)措施應(yīng)對(duì)氣候變化、保障食用油供給安全提供參考。

1 數(shù)據(jù)來源和分析方法

胡麻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素觀測(cè)資料來源于寧夏固原國家農(nóng)業(yè)氣象一級(jí)觀測(cè)站胡麻生育狀況觀測(cè)記錄人工觀測(cè)資料，資料時(shí)間序列為1990—2020年，（其中，1992、2000年因觀測(cè)地段胡麻發(fā)生嚴(yán)重干旱而翻種蕎麥等其他作物而無觀測(cè)數(shù)據(jù)，2013年因觀測(cè)業(yè)務(wù)調(diào)整中斷1年，2020年因胡麻土壤水分觀測(cè)設(shè)備故障造成部分觀測(cè)數(shù)據(jù)不可用），完整觀測(cè)記錄年份共28年。該站屬典型的黃土高原半干旱氣候，海拔高度1 753.0 m，年平均氣溫7.5℃，年降水量為423.0 mm，年均日照時(shí)數(shù)2 545.5 h。觀測(cè)取樣地段為旱地，未灌溉，品種以寧亞系列為主，耕作管理措施與大田相同，土壤水分觀測(cè)資料，為逢8取土，取土深度為0～50 cm，產(chǎn)量及土壤水分觀測(cè)方法參見《農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范》。地面氣象觀測(cè)資料來源于寧夏氣象檔案館，資料序列為1971—2020年，資料時(shí)長50年。使用Excel對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，應(yīng)用DPS統(tǒng)計(jì)分析軟件采用多元回歸等方法，建立氣象環(huán)境因子與胡麻產(chǎn)量及密度、蒴果數(shù)、千粒重等構(gòu)成要素之間的關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 旱地胡麻生長季近50年平均氣溫和降水量的變化趨勢(shì)

固原觀測(cè)地段旱地胡麻播種到成熟主要經(jīng)歷的時(shí)段為4月上旬—8月上旬，以4月1日—8月10日為觀測(cè)地段旱地胡麻生長季時(shí)段，統(tǒng)計(jì)分析1971—2020年生長季時(shí)段平均氣溫和降水量及變化情況（圖1）。

1971—2020年固原旱地胡麻生長季時(shí)段平均氣溫15.3℃，呈現(xiàn)為上升趨勢(shì)，傾向率為0.47℃/10年（圖1-A）。生長季時(shí)段平均氣溫最低值為13.6℃，出現(xiàn)在1976年；生長季時(shí)段平均氣溫最高值為17.1℃，出現(xiàn)在2006年。1996年為氣溫突變年[11]，突變之前(1971—1995年)，其生長季的平均氣溫為14.6℃，突變之后（1996—2020年），其生長季的平均氣溫為16.1℃。從變化趨勢(shì)來看，突變前后增溫明顯，突變后氣溫上升趨勢(shì)減緩，但仍然處在高位震蕩階段，這與《第三次氣候變化國家評(píng)估報(bào)告》相關(guān)評(píng)估結(jié)果相吻合[12]。

1971—2020年固原觀測(cè)地段旱地胡麻生長季時(shí)段降雨量平均值為241.6 mm，占全年降水量的57.1%，生長季時(shí)段降雨量整體的變化表現(xiàn)為微弱的上升趨勢(shì)，傾向率為5.3 mm/10年，降水量最大值為467.2 mm，出現(xiàn)在2013年，降水量最小值為118.3 mm，出現(xiàn)在2008年。從突變分析來看，多雨時(shí)段出現(xiàn)在1991—2000年和2011—2020年，少雨時(shí)段出現(xiàn)在1971—1979年和2001—2010年，突變不明顯，更多體現(xiàn)為周期性變化。近15年來，胡麻生長季降水量變化體現(xiàn)為降水增多的趨勢(shì)，特別是春季增多趨勢(shì)顯著，同時(shí)降水的最大值和最小值均在此時(shí)段，這也體現(xiàn)了降水量變幅在加大、極端天氣氣候事件增多這一氣候事實(shí)。

2.2 氣候變化對(duì)觀測(cè)地段旱地胡麻產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響

2.2.1 旱地胡麻密度變化與氣象條件的關(guān)系合理的密度是產(chǎn)量的基礎(chǔ)，胡麻植株較小，株型緊湊，單株生產(chǎn)力有限，適宜密植，但密度太大也不好，影響通風(fēng)透光，易倒伏減產(chǎn)。胡麻生長期間的種植密度會(huì)受氣候因素的影響，從而使胡麻產(chǎn)量構(gòu)成要素存在差異性。以1990—2020年固原觀測(cè)地段旱地胡麻成熟期胡麻密度資料統(tǒng)計(jì)，固原旱地胡麻多年平均值為340株/m2，最多年份為781株/m2，最少年份為135株/m2，從近30年的變化趨勢(shì)來看，密度有增加的趨勢(shì)。

以1990—2020年胡麻密度資料與同期氣象資料進(jìn)行相關(guān)分析，并建立多元回歸方程，見公式（1），擬合結(jié)果見圖2。

圖2 旱地胡麻密度多元回歸擬合結(jié)果與觀測(cè)值對(duì)比圖

式（1）中，x1：4—5月上旬平均氣溫；x2：4—5月上旬日照時(shí)數(shù)；x3：4—5月上旬蒸發(fā)量；x4：5月中旬—6月中旬田間土壤水分（0～50 cm）最小值。

影響胡麻密度的氣象因素主要有：播種—出苗期間（4—5月上旬）的氣溫、日照時(shí)數(shù)、蒸發(fā)量，均與胡麻密度成正相關(guān)，晴好天氣有利于胡麻順利出苗。影響胡麻密度的另一氣象因素為5月中旬—6月中旬田間土壤水分（0～50 cm）最小值，與密度呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.5680。反映的是干旱對(duì)旱地胡麻的影響，干旱嚴(yán)重的年份，土壤水分條件差，死苗嚴(yán)重，胡麻密度就低，土壤水分條件好，生長條件好，胡麻密度就高。

根據(jù)當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)水平，旱地播種量在45.0～52.5 kg/hm2，密度保持在225～300株/m2。陰濕半陰濕地區(qū)播種量在52.5～60 kg/hm2，密度保持在300～525株/m2。水澆地播種量在67.5～75.0 kg/hm2，密度保持在525～685株/m2較好[13]。數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，2009—2012年前后幾年間，胡麻密度明顯偏高，分析其田間工作記載，發(fā)現(xiàn)播種量達(dá)75 kg/hm2，播種量偏大，是造成密度擬合差異偏大的原因之一。

2.2.2 旱地胡麻株蒴果個(gè)數(shù)變化與氣象條件的關(guān)系胡麻的果實(shí)為蒴果，圓形，上部稍尖，形如桃狀，成熟時(shí)蒴果黃褐色，直徑一般為0.5～1.0 cm，一般每蒴果有種子8～10粒。每株胡麻蒴果個(gè)數(shù)的多少因品種類型、栽培條件、天氣條件不同而發(fā)生變化，水肥條件好，蒴果個(gè)數(shù)就多，干旱貧瘠的土地，蒴果個(gè)數(shù)就少。以1990—2020年固原觀測(cè)地段旱地胡麻成熟期株蒴果個(gè)數(shù)資料統(tǒng)計(jì)，固原旱地胡麻株蒴果數(shù)多年平均值為11.3個(gè)，最多年份為29.9個(gè)，最少年份為4.6個(gè)，差異極大。

以1990—2020年胡麻成熟期株蒴果個(gè)數(shù)資料與同期氣象資料進(jìn)行相關(guān)分析，并建立多元回歸方程，見公式（2），擬合結(jié)果見圖3。

圖3 旱地胡麻株蒴果個(gè)數(shù)多元回歸擬合結(jié)果與觀測(cè)值對(duì)比

式（2)中，x1：7月份平均氣 溫；x2：5月中旬—6月上旬降水量；x3：5月上旬—6月下旬蒸發(fā)量；x4：5月中旬—6月中旬田間土壤水分（0～50 cm）最小值。

與胡麻株蒴果個(gè)數(shù)關(guān)系密切的氣象因素的因子中，5月中旬—6月上旬降水量、5月中旬—6月中旬田間土壤水分（0～50 cm）最小值、7月份平均氣溫呈正相關(guān)，5月上旬—6月下旬蒸發(fā)量呈負(fù)相關(guān)，說明在營養(yǎng)生長期階段，降水量多、田間土壤水分狀況好、蒸發(fā)量小，長勢(shì)好，花序分枝延長，蒴果個(gè)數(shù)就多，降水量少、田間土壤水分狀況差、蒸發(fā)量大，干旱嚴(yán)重，蒴果個(gè)數(shù)就少。7月份平均氣溫反映的是成熟期天氣的影響，氣溫高有利于胡麻蒴果正常發(fā)育成熟。在選取的4個(gè)因子中，5月中旬—6月中旬田間土壤水分（0～50 cm）最小值相關(guān)系數(shù)最高，為0.569 3，說明干旱是最顯著因子。從近30年的變化趨勢(shì)來看，旱地胡麻株蒴果個(gè)數(shù)有增加的趨勢(shì)，這與近15年來，胡麻生長季降水量變化體現(xiàn)為降水增加的趨勢(shì)相一致。

2.2.3 旱地胡麻千粒重變化與氣象條件的關(guān)系發(fā)育完全的蒴果一般有8～10粒種子，胡麻種子扁平卵形，種子的千粒重一般為6～10 g，胡麻千粒重的高低隨品種類型、栽培條件、天氣條件不同而發(fā)生變化。以1990—2020年固原觀測(cè)地段旱地胡麻成熟期千粒重資料統(tǒng)計(jì)，固原旱地千粒重多年平均值為7.3 g，最高年份為9.6 g，最低年份為4.6 g，差異顯著。

以1990—2020年胡麻成熟期千粒重資料與同期氣象資料進(jìn)行相關(guān)分析，并建立多元回歸方程，見公式（3），擬合結(jié)果見圖4。

圖4 旱地胡麻千粒重多元回歸擬合結(jié)果與觀測(cè)值對(duì)比

式（3）中，x1：5—6月份平均氣溫；x2：6月下旬—8月上旬平均氣溫；x3：5月中旬—6月上旬降水量；x4：7月份的降水量。x5：5—6月的日照時(shí)數(shù)；x6：5月下旬—6月中旬田間土壤水分（0～50 cm）狀況。

從相關(guān)普查來看，影響胡麻千粒重的氣象因素貫穿于胡麻全生育期，氣溫條件表現(xiàn)為負(fù)效應(yīng)，其中，5—6月高溫會(huì)加快胡麻生長發(fā)育，6月下旬—8月上旬高溫會(huì)抑制灌漿，使千粒重降低。水分條件表現(xiàn)為正相關(guān)，5月中旬—6月上旬降水量、5月下旬—6月中旬田間土壤水分（0～50 cm）狀況好有利于形成壯苗，7月份的降水量有利于補(bǔ)充作物發(fā)育所需水分，有利于灌漿，提高種子千粒重。胡麻是長日照作物，5—6月的日照條件好，有利于種子發(fā)育成熟，表現(xiàn)為正相關(guān)。

2.3 氣候變化對(duì)觀測(cè)地段旱地胡麻實(shí)測(cè)產(chǎn)量的影響

以1990—2020年固原觀測(cè)地段旱地胡麻成熟期田間測(cè)產(chǎn)資料統(tǒng)計(jì)，固原旱地胡麻田間測(cè)產(chǎn)產(chǎn)量多年平均值為123.6 g/m2，最高年份為217.5 g/m2，最低年份為41.3 g/m2（這里不包括1992、2000年因干旱而絕產(chǎn)的年份）。

以1990—2020年胡麻成熟期田間測(cè)產(chǎn)資料與同期氣象資料進(jìn)行相關(guān)分析，并建立多元回歸方程，見公式（4），擬合結(jié)果見圖5。

圖5 旱地胡麻田間產(chǎn)量多元回歸擬合結(jié)果與觀測(cè)值對(duì)比

式（4）中，x1：4—5月上旬降水量；x2：5月上旬—6月下旬的蒸發(fā)量；x3：6月下旬—8月上旬的蒸發(fā)量；x4：4月下旬—5月上旬土壤水分平均值；x5：5月中旬—6月中旬土壤水分平均值；x6：6月下旬—8月上旬土壤水分平均值。

從相關(guān)普查來看，影響胡麻產(chǎn)量的氣象因素貫穿于胡麻全生育期，與胡麻產(chǎn)量關(guān)系密切的氣象因素首先表現(xiàn)為：4—5月上旬降水量，相關(guān)系數(shù)0.537 8，主要影響出苗率，進(jìn)而影響田間密度；蒸發(fā)量與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，時(shí)段為5月上旬—6月下旬的蒸發(fā)量和6月下旬—8月上旬的蒸發(fā)量，相關(guān)系數(shù)分別為-0.511 9和-0.384 3，蒸發(fā)量大，綜合表現(xiàn)為氣溫高，降水少，發(fā)育進(jìn)程快，不利于產(chǎn)量形成。土壤水分狀況是旱地胡麻產(chǎn)量的決定因素，全生育期的土壤水分狀況均影響最終的產(chǎn)量，表現(xiàn)為正相關(guān)，影響因子時(shí)段分為4月下旬—5月上旬、5月中旬—6月中旬、6月下旬—8月上旬，相關(guān)系數(shù)分別為0.702 7、0.554 2、0.253 9。多元回歸方程擬合結(jié)果相關(guān)系數(shù)0.789 0，通過0.05顯著性檢驗(yàn)。從近30年的變化趨勢(shì)來看，降水偏多對(duì)旱地胡麻產(chǎn)量形成有利，氣溫升高，在不同發(fā)育階段表現(xiàn)不一。近年來旱地胡麻田間測(cè)產(chǎn)產(chǎn)量有增加的趨勢(shì)，這與胡麻生長季降水量增加的趨勢(shì)相一致。

3 結(jié)論

1971—2020年固原觀測(cè)地段旱地胡麻生長季時(shí)段平均氣溫呈現(xiàn)逐步上升趨勢(shì)。1996年為氣溫突變年，突變后平均氣溫上升趨勢(shì)減弱，但仍然處在氣溫高位震蕩階段。降雨量表現(xiàn)為微弱的上升趨勢(shì)，突變不明顯，更多地體現(xiàn)為周期性變化，特別是近15年來，胡麻生長季降水量變化體現(xiàn)為降水增加的趨勢(shì)，同時(shí)變幅在加大。

胡麻產(chǎn)量構(gòu)成要素與氣象要素相關(guān)分析表明，旱地胡麻密度與4—5月上旬平均氣溫、日照時(shí)數(shù)、蒸發(fā)量、5月中旬—6月中旬田間土壤水分（0～50 cm）最小值表現(xiàn)為正相關(guān)；株蒴果個(gè)數(shù)與5月中旬—6月上旬降水量、5月中旬—6月中旬田間土壤水分（0～50 cm）最小值、7月份平均氣溫呈正相關(guān)，與5月上旬—6月下旬蒸發(fā)量呈負(fù)相關(guān)；千粒重與5—6月氣溫、6月下旬—8月上旬氣溫呈負(fù)相關(guān)，與5月中旬—6月上旬降水量、5月下旬—6月中旬田間土壤水分、7月份的降水量、5—6月的日照時(shí)數(shù)呈正相關(guān)。

影響胡麻產(chǎn)量的氣象因素貫穿于胡麻全生育期，4—5月上旬降水量，表現(xiàn)為正相關(guān)，主要影響出苗率，進(jìn)而影響田間密度。胡麻產(chǎn)量與5月上旬—6月下旬、6月下旬—8月上旬的蒸發(fā)量呈負(fù)相關(guān)，蒸發(fā)量大，綜合表現(xiàn)為氣溫高，降水少，發(fā)育進(jìn)程快，不利于產(chǎn)量形成。全生育期的土壤水分狀況均影響最終的產(chǎn)量，表現(xiàn)為正相關(guān)，影響因子時(shí)段分為4月下旬—5月上旬、5月中旬—6月中旬、6月下旬—8月上旬，影響旱地胡麻的密度、蒴果數(shù)和潛力重最終影響產(chǎn)量。多元回歸方程擬合結(jié)果相關(guān)系數(shù)0.789 0，通過了α=0.05顯著性檢驗(yàn)。從近30年的變化趨勢(shì)來看，降水增多對(duì)旱地胡麻產(chǎn)量形成有利，氣溫升高，在不同發(fā)育階段表現(xiàn)不一。近年來旱地胡麻田間測(cè)產(chǎn)產(chǎn)量有增加的趨勢(shì)，這與生長季降水量變化體現(xiàn)為降水增加的趨勢(shì)相一致。