蘭措卓瑪（青海省同德縣草原工作站，同德 813200）

LancuoZhuoma（Tongdegrassland Station，Qinghai 813200，China）

草原與牧草

高寒地區(qū)同德老芒麥牧草籽粒產(chǎn)量與氣候因子的關系

蘭措卓瑪
（青海省同德縣草原工作站，同德 813200）

文章以積分回歸方法統(tǒng)計分析了高寒地區(qū)同德老芒麥牧草籽粒產(chǎn)量與旬平均氣溫、日照、降水量的關系，根據(jù)牧草生育期旬平均氣溫、降水、日照對同德老芒麥牧草籽粒產(chǎn)量的影響，計算出了4—8月各旬平均溫度、降水、日照對同德老芒麥牧草籽粒產(chǎn)量的影響系數(shù)。結果表明：高寒地區(qū)對同德老芒麥牧草籽粒產(chǎn)量的影響旬平均氣溫大于降水量，即熱量條件＞水分條件，光照條件對牧草籽粒產(chǎn)量的影響甚微。

氣候因子；老芒麥；籽粒產(chǎn)量；積分回歸

在牧草作物品種、栽培技術和管理水平穩(wěn)定的情況下，光照、溫度、降水等氣象條件是影響牧草作物籽粒產(chǎn)量的主要因子。牧草作物籽粒產(chǎn)量可以分解為趨勢產(chǎn)量和氣象產(chǎn)量，氣象因子對牧草籽粒產(chǎn)量的影響實際上是對氣象產(chǎn)量的影響。光照、溫度、降水對牧草作物籽粒產(chǎn)量的影響不僅僅體現(xiàn)在降水量、日照、氣溫，還受作物的生育期和發(fā)育狀態(tài)的影響。為分析光照、溫度、降水對同德老芒麥牧草籽粒產(chǎn)量的定量影響，本文以旬為時間步長，用積分回歸方法計算了光照、溫度、降水對高寒地區(qū)同德老芒麥牧草籽粒產(chǎn)量的定量影響。

1 材料與方法

1.1 材料

本文選取青海省同德牧草良種繁殖場牧草試驗站15年（2000—2014年）的同德老芒麥牧草籽粒產(chǎn)量資料及每年4月上旬至8月各時段的旬平均氣溫、降水量、日照時數(shù)等氣象資料數(shù)據(jù)。

1.2 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于青海省同德縣巴灘地區(qū)，該區(qū)屬典型的高原大陸性氣候，海拔3 300m，氣候溫涼干燥，年均氣溫0.2℃，牧草生長期內(nèi)≥0℃積溫1 523.8℃，年均降水量440.4mm，全年日照時數(shù)2 720～2 760h，年太陽總輻射量107 251.9kW/m2，無絕對無霜期，土壤為栗鈣土。該地區(qū)光照充足，雨熱同季，適宜牧草良種生產(chǎn)發(fā)展。

1.3 方法

根據(jù)牧草籽粒產(chǎn)量影響因子的變化特點，可把牧草籽粒產(chǎn)量分解為趨勢產(chǎn)量和波動產(chǎn)量，前者的變化主要是由社會經(jīng)濟因子造成的，后者則主要取決于氣候因子。產(chǎn)量分離的方法很多，本文用正交多項式［1］方法擬合趨勢產(chǎn)量，并由此計算逐年波動產(chǎn)量。氣象產(chǎn)量：y=yt+y^i（1）

其中，y是作物產(chǎn)量，yt是趨勢產(chǎn)量，y^i是氣象產(chǎn)量。yt是隨著社會經(jīng)濟發(fā)展水平而逐漸增加的，可以分段采用擬合函數(shù)（線性、生長曲線或滑動平均等方法）從y中分離出來［2-3］。但會隨著產(chǎn)量樣本數(shù)的變化，以及分段點的選取、擬合函數(shù)的選擇差異等因素等得到差異比較大的氣象產(chǎn)量序列。王建林［4］認為相鄰兩年的作物籽粒產(chǎn)量中由于社會投入、技術水平等決定的趨勢產(chǎn)量差異不大，其產(chǎn)量差異應該主要來源于中稻生育階段氣象要素的差異。

采用積分回歸方法，分析牧草生長期中各旬溫度、降水量和日照時數(shù)對牧草籽粒產(chǎn)量的影響，用影響系數(shù)〔第t旬溫度、降水量和日照時數(shù)的影響系數(shù)分別用aT（t）、aR（t）和aS（t）表示〕表示影響方向和強度。

2 積分回歸模型

積分回歸法的基本思想就是利用正交多項式，把原來較多自變量化為較少數(shù)自變量。然后，用一般多元回歸分析法求出新變量回歸模型，最后，再根據(jù)其基本原理求出原自變量的回歸參數(shù)，用于分析自變量與因變量之間相關性質(zhì)和相關程度，同時還可運用預測與分析等。

設y為某一預測量（因變量），xit為影響因變量的m個自變量，代表第t時刻第i個自變量，則一般的多元回歸方程為：

式（1）中，m為自變量的個數(shù)，c為常數(shù)項，ait為該自變量的偏回歸系數(shù)。當（1）式中的樣本數(shù)n≤m時，待定參數(shù)c、ait將無法用最小二乘法確定。如果把ait、xit分別看成隨時間變化的函數(shù)ai（t）和xi（t），則（1）式的多元回歸方程可以用積分回歸形式表示［5］。

這就成為一般的多元回歸方程，原自變量由xit轉(zhuǎn)換為qij，自變量的個數(shù)由m減少為p，并且滿足n≥p。已知實測值xi（t），根據(jù)時段t查正交多項式表得φj（t），于是求出qij；又已知因變量的值，由最小二乘法求出c和bij，建立多元回歸方程（3）式，并計算出各個時段偏回歸系數(shù)ɑi（t）的值。

偏回歸系數(shù)ɑi（t）對積分回歸方程具有重要的意義，它表示在某一旬，每增加一個氣象單位的增產(chǎn)量或減產(chǎn)量，其單位是kg/hm2。ɑi（t）的絕對值越大，對y的影響越大，根據(jù)ɑi（t）的大小，就可以看出某自變量在某時段對因變量的影響最大。

3 結果與分析

3.1 影響同德老芒麥牧草籽粒產(chǎn)量的主要氣候因子

高寒地區(qū)牧草從返青到種子成熟，可分為返青、分蘗（展葉）、拔節(jié)（抽莖）、抽穗（現(xiàn)蕾）、開花、灌漿、籽粒成熟7個時期。牧草返青期主要受溫度和水分條件的制約；日均氣溫在5～10℃時為牧草分蘗期；拔節(jié)期氣溫較高，卻是牧草需水關鍵期，如果缺水，生長受到嚴重抑制；日均氣溫在8～15℃時，牧草開始抽穗；開花期處于全年的相對高溫階段，也是全年雨水最多的時期，牧草營養(yǎng)價值高；8月中下旬牧草進入成熟期。溫度、水分和光照等氣候因子影響牧草的整個生育期，也影響牧草產(chǎn)量、籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的高低。

高寒地區(qū)同德老芒麥牧草籽粒產(chǎn)量與旬平均氣溫、旬日照時數(shù)、旬降水量的關系，積分回歸分析結果分別見圖1。圖上的橫座標為棉花的生育時段序列，縱座標為a（t）值，即氣象要素每變化一個氣象單位，使同德老芒麥牧草籽粒產(chǎn)量增加或減少的數(shù)量。

3.2 氣候因子影響同德老芒麥牧草種子產(chǎn)量的關鍵時期

a（t）絕對值較大的同德老芒麥牧草生育時段，即是氣候因子影響同德老芒麥牧草籽粒產(chǎn)量的重要時期。

3.2.1 牧草返青-分蘗期 從旬平均氣溫、降水量、日照時數(shù)與同德老芒麥牧草籽粒產(chǎn)量關系的a（t）曲線圖1可見，同德地區(qū)牧草返青期前期4月上旬至4月中旬的旬平均氣溫、降水量與同德老芒麥牧草籽粒產(chǎn)量關系的a（t）值為正值，而與旬日照時數(shù)的a（t）值為負值，說明牧草返青前期氣溫偏低、降水量偏少，滿足不了牧草返青所需的溫度和水分條件。此階段由于降水少，云量少，相應的日照時數(shù)偏多，在一定程度上反映了低溫、干旱是制約牧草返青的氣候條件。表明，該時段牧草經(jīng)過漫長的冬季風吹日曬和蒸發(fā)，草地墑情較差，牧草返青生長需較多的水分供應。4月下旬至5月上旬牧草返青期間，從圖1可以看到，牧草籽粒產(chǎn)量與旬平均氣溫的a（t）值為正值，與旬降水量、日照時數(shù)的a（t）值均為負值，說明牧草返青開始，仍需一定的熱量和水分滿足牧草的生長，雖然牧草返青期間降水量較少，也正值我國北方普遍干旱時期，地溫上升，凍土層冰晶水以及其他土壤水分受熱力條件影響不斷地遷移補充給地表面，而且草皮表層因根系發(fā)達，盤根錯節(jié)，有較強的持水和滯水能力。牧草的分蘗期（5月中旬至下旬），牧草籽粒產(chǎn)量與旬降水量呈正效應，而溫度和日照為負效應，該時段牧草對水分地需求逐漸增多，溫度和日照基本滿足牧草的生長發(fā)育需求。

3.2.2 牧草拔節(jié)-開花期 牧草的拔節(jié)期（6月上旬至6月中旬），該時段本地逐漸進入雨季，降水逐漸增多，同時溫度增加較快，從圖1可以看出，牧草籽粒產(chǎn)量與旬平均溫度和日照的影響系數(shù)從負效應向正效應變化，而降水量的影響系數(shù)為正效應，該時段牧草對水分的要求多且敏感，降水每增加1個單位，牧草產(chǎn)量則增加0.4～1.4kg/hm2，6月下旬牧草開始逐漸進入抽穗溫度對牧草籽粒產(chǎn)量的正效應達全生育期最大值，為6.2kg/hm2，說明此時常有低溫發(fā)生。在一定的程度上反映了低溫、干旱是制約牧草籽粒產(chǎn)量的主要因子。進入牧草抽穗期-開花期（7月上旬至7月下旬），牧草籽粒產(chǎn)量與旬降水量的影響系數(shù)為負值，降水影響牧草的正常抽穗，但溫度和日照的影響系數(shù)仍呈正效應，說明此階段已進入雨季，雨熱同期，降水和日照能滿足牧草生長的需求，溫度較低將影響牧草開花授粉，從而影響牧草籽粒產(chǎn)量。

圖1 同德地區(qū)溫度、降水量和日照時數(shù)的旬影響系數(shù)變化曲線

3.2.3 牧草籽粒灌漿期-成熟期 牧草籽粒灌漿期（8月上旬），從圖1可以看到，牧草籽粒產(chǎn)量與旬降水量、溫度和日照的影響系數(shù)均呈負效應，說明熱量條件能滿足牧草籽粒灌漿期生長的需求，但該時期充足的降水對牧草籽粒產(chǎn)量有很大的作用。牧草籽粒成熟期（8月中旬至下旬），從積分回歸的旬平均氣溫、降水量、日照時數(shù)的影響系數(shù)趨勢圖上看，此時牧草籽粒產(chǎn)量與旬降水、溫度和日照對牧草籽粒產(chǎn)量的影響均為負效應，表明光、溫、水分條件基本滿足牧草籽粒成熟的需要，因為此時青藏高原進入降水量集中階段，過多降雨而相應減少日照時數(shù)，影響牧草籽粒成熟期的光合作用，造成牧草籽粒成熟推遲，高寒地區(qū)季節(jié)也進入霜降期，牧草籽粒沒有成熟而牧草提前枯黃，從而影響牧草籽粒產(chǎn)量，降水每增加1個單位，牧草籽粒產(chǎn)量將會減產(chǎn)1.52kg/hm2。

4 小結與討論

（1）用積分回歸模型能夠較好地反映出溫度、降水和日照對高寒地區(qū)同德老芒麥牧草籽粒產(chǎn)量的影響程度，模型的結果表明：4月上中旬、5月中旬至7月上旬的旬降水量，對同德老芒麥牧草籽粒產(chǎn)量的形成具有正效應，是植物對水分需求的關鍵時期。其中，正效應大小排序為：4月上中旬＞6月上旬至中旬＞5月下旬＞6月下旬＞5月中旬，說明降水量對高寒地區(qū)同德老芒麥牧草籽粒產(chǎn)量有較大的限制作用。對溫度而言，4月份和6月下旬至7月下旬的旬平均氣溫對高寒地區(qū)同德老芒麥牧草籽粒產(chǎn)量具有正效應，說明該兩個階段熱量不足的影響，導致牧草籽粒產(chǎn)量下降，4月份氣溫在歷年均值的基礎上，每增加1℃，牧草籽粒產(chǎn)量最大將增加3.5kg/hm2，而6月中旬至7月上旬則會最多增產(chǎn)4.9kg/hm2。日照條件在拔節(jié)-開花期對牧草籽粒產(chǎn)量呈較短的正效應，說明這一時期隨著雨季的來臨，云量增多，影響光照，但整個牧草生育期光照能滿足需要。

（3）牧草全生長期內(nèi)，降水出現(xiàn)負效應的時期（4月下旬至5月上旬，7月中旬至8月下旬）影響系數(shù)較小，盡管其他時期旬降水量對牧草籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)出正效應，但影響系數(shù)遠遠小于4月份和5月中旬至6月下旬的旬平均氣溫對高寒地區(qū)同德老芒麥牧草籽粒產(chǎn)量的影響系數(shù)，因此，對高寒地區(qū)而言，旬平均氣溫對牧草籽粒產(chǎn)量的影響大于旬降水量對牧草籽粒產(chǎn)量的影響，熱量條件是第一位的，水分條件是第二位的，光照條件對牧草籽粒產(chǎn)量的影響甚微。

［1］薛為民.正交多項式回歸及其應用［M］.北京：化學工業(yè)出版社，1989.

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［3］柏建.產(chǎn)量變化的主要成份分析［J］.中國農(nóng)業(yè)氣象，2001，22（1）：51-54.

［4］王建林.中國糧食總產(chǎn)量結構分析與豐歉評估［J］.氣象，1998，24（12）：7-12.

［5］程毛林.經(jīng)濟預測中的積分回歸模型預測［J］.預測，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

蘭措卓瑪（1970-），女，藏族，農(nóng)藝師，大專，主要從事草原生態(tài)保護和建設工作。