李慧琴 ，胡寶 ，馬麗 ，彭小峰 ，郝全有 ，李克福

（新疆生產建設兵團第三師農業(yè)科學研究所，新疆圖木舒克843900）

作物產量是由自然環(huán)境條件與基因型共同決定的，氣候的任何變化都會對農業(yè)生產活動造成不同程度的影響[1]。溫度是最重要的氣象要素之一，也是熱量資源分析中常用的指標之一，它決定植物生長、發(fā)展和收益[2-3]。如何適應和充分利用氣候資源、趨利避害是近年來作物生產研究的熱點[4]。棉花是我國重要的經濟作物[5]，其種植面積居我國經濟作物之首[6]；同時棉花也是一種喜溫喜光作物，其產量形成除與品種、管理水平等有關外，氣象條件也是重要的影響因素[7-11]。影響棉花生育期、產量的主要氣候因子有氣溫和降水[12]，有關棉花產量與氣象條件的分析國內外已有大量報道，重點探討了各地作物受氣象條件影響的關鍵因子和關鍵時段，孫佩[13]通過分析影響棉花產量的氣象因素得出棉花生育期對產量影響最大的氣象要素是氣溫，其次是日照時間，降水量的影響相對較弱。朱紅霞等[14]分析氣象條件對南通地區(qū)棉花生長的影響得出，在適宜的溫度范圍內，溫度越高棉花的生長發(fā)育越好，最終產量也越高。楊華等[15]對新疆昌吉州主要植棉區(qū)的氣溫、降水和日照等氣象資料進行了全面的統(tǒng)計分析，得出昌吉州主要植棉區(qū)影響棉花生長發(fā)育的主要氣象因素是播種期的霜凍、苗期的低溫、花鈴期的高溫、吐絮期的低溫和全生育期的熱量，并指出在棉花幼苗生長期間必須密切注意低溫、霜凍的危害。阿布都克日木·阿巴司等[16]通過分析喀什氣候變化認為棉花生產受多種因素制約，年際產量波動較大，其中以氣候條件對棉花產量和品質的影響最為重要。尹忠?guī)X等[17]研究表明焉耆盆地植棉的主要問題是7月熱量不足，影響產量和品質。由于各棉區(qū)棉花栽培方式不同，氣候類型不同，得到的結果也不盡相同。

麥蓋提墾區(qū)位于新疆喀什地區(qū)東部、塔克拉瑪干沙漠邊緣，具有良好的光熱資源，4—10月是棉花的生長期。本文在不考慮土壤、播期、栽培措施等因素的前提下，分析了2010－2016年各年度4—10月的氣象資料 （月平均氣溫、≥20℃活動積溫、降水量），以及這7年內的棉花產量構成因素 （密度、單株成鈴、鈴重、衣分和皮棉產量），研究氣候變化對棉花產量構成的影響，為麥蓋提墾區(qū)應對氣候變化提供參考。

1 材料與方法

1.1 氣象資料來源與分類

氣象數據來源于2010—2016年麥蓋提墾區(qū)新疆建設兵團第三師45團氣象站，根據棉花的生育期取每年4—10月的數據，包括平均氣溫、≥20℃活動積溫、降水量。

1.2 棉花產量構成數據來源與分析

棉花產量構成數據同樣來源于2009—2016年麥蓋提墾區(qū)新疆生產建設兵團第三師45團，包括密度、單株成鈴、鈴重、衣分和皮棉產量，其中皮棉產量為實收產量。為了更準確的反映氣象因素對棉花產量的影響，本文將皮棉產量分解為趨勢產量、氣象產量和隨機波動產量3部分，而在實際應用中由隨機因素引起的棉花產量的波動很小，一般忽略不計，因此可以得到：

式中：y為皮棉單產，yt為趨勢產量，yw為氣象產量。

本文采用一元回歸的方法來模擬時間趨勢產量，再將皮棉產量減去趨勢產量，得出受氣象因素影響的氣象產量(表1)。

表1 2010—2016年麥蓋提墾區(qū)棉花皮棉產量統(tǒng)計 kg·hm－2

1.3 數據分析

用Microsoft Excel 2010軟件進行數據計算、作圖和數據分析。

2 結果與分析

2.1 麥蓋提墾區(qū)棉花生育期的氣象情況

2.1.1月平均氣溫變化。麥蓋提墾區(qū)棉花歷年各生育期平均氣溫如圖1所示。各年份4月平均氣溫16.1～18.5℃，其中2013年和2016年4月平均氣溫較高且高于其他年份0.4～2.4℃；5月的平均氣溫相差較小在20.4～22.7℃之間，其中2015年5月平均氣溫較高且高于其他年份0.2～2.3℃；6月的平均氣溫在23.3～27.4℃之間，其中2016年6月平均氣溫較高且高于其他年份1.4～4.1℃；7月份的平均氣溫在25.1～29.2℃之間，其中2015年7月平均氣溫較高且高于其他年份2.0～4.1℃；8月平均氣溫在22.7～26.3℃之間，其中2011年8月平均氣溫較高且高于其他年份0.2～3.6℃；9月平均氣溫相差較小，介于19.4～21.6℃之間；10月的平均氣溫介于12.1～14.8℃之間，其中2013年10月平均氣溫較高且高于其他年份0.7～2.7℃。

圖1 2010—2016年麥蓋提墾區(qū)棉花生育期月平均氣溫

2.1.2 ≥20℃活動積溫變化?；顒臃e溫即作物某時段或某生長季節(jié)內逐日活動溫度的總和，是作物生長發(fā)育對熱量要求的主要指標。麥蓋提墾區(qū)2010 —2016年棉花生育期≥20℃活動積溫變化如圖2所示。各年份4月≥20℃活動積溫介于41.1～290.8℃之間，其中2011年≥20℃活動積溫較其他年份高59.1～249.7℃；5月≥20℃活動積溫介于404.1～612.6℃之間，其中2015年5月≥20℃活動積溫較其他年份高 42.7～208.5℃；6月≥20℃活動積溫介于649.0～822.9℃之間，其中2016年6月≥20℃活動積溫較其他年份高71.3～173.9℃；7月≥20℃活動積溫介于772.4～906.6℃之間，其中2015年7月≥20℃活動積溫較其他年份高63.7～134.3℃；8月≥20℃活動積溫介于553.2～815.2℃，其中2011年8月≥20℃活動積溫較其他年份高6.1～262.0℃；9月≥20℃活動積溫介于251.0～519.6℃，2016年9月≥20℃活動積溫較其他年份高42.9～268.6℃；2010—2012年和2015年10月份均沒有≥20℃的活動積溫，2014年10月≥20℃活動積溫較2013年高61.8℃，較2016年高61.6℃。

圖2 2010—2016麥蓋提墾區(qū)年棉花生育期≥20℃活動積溫

2.1.3降水量變化。麥蓋提墾區(qū)棉花生育期降水量見圖3。在棉花各生育期中，2012年4月降水量20.7 mm，5月的降水量除2016年為1.2 mm外其他年份有逐漸減少的趨勢；2014年5月未出現降水天氣，6月降水量介于3.9～174.0 mm之間；2015年6月降水量較其他年份多128.7～170.1 mm，7月降水量介于9.7～77.8 mm之間，8月降水量介于1.1～281.0 mm之間，2015年8月降水量較其他年份多224.1～279.9 mm，10月除2010年、2012年和2015年有少量降水外其他年份均沒有出現降水。

圖3 2010—2016麥蓋提墾區(qū)年棉花生育期月降水量

2.2 棉花產量構成因素

由表2可知，各年份棉花密度差異較大，其中2012年密度較其他年份高0.5萬～3.6萬株·hm－2；2010年棉花單株成鈴與其它年份有極顯著差異，較其他年份少0.5～1.4個；2010年鈴重與其它年份有極顯著差異，低于其他年份0.4～0.8 g；各年份衣分無顯著差異；2010年皮棉產量與其他年份有極顯著差異，低于其他年份 280.5～561.0 kg·hm－2。

表2 2010—2016年麥蓋提墾區(qū)棉花產量及其構成因素

2.3 棉花產量構成因素與各月氣象因素的相關性分析

相關系數是反應變量之間關系密切程度的統(tǒng)計指標。為了探明棉花產量構成因素和氣象因素之間的定量關系，分別取2010—2016年各月有關氣象因素的平均值為自變量，以單株成鈴、鈴重、衣分和皮棉產量為因變量進行統(tǒng)計分析。麥蓋提墾區(qū)2010—2016年棉花產量構成因素與各月氣象因素的相關系數見表3。

月平均氣溫對棉花單株成鈴和皮棉產量均有較大影響，對鈴重和衣分影響較小。其中6月平均氣溫與單株成鈴呈極顯著正相關(r＝0.904)，與皮棉產量呈顯著正相關(r＝0.783)；9月平均氣溫與單株成鈴呈顯著正相關(r＝0.831)，與皮棉產量呈顯著正相關(r＝0.943)；7月平均氣溫與皮棉產量呈負相關；8月平均氣溫與單株成鈴、鈴重和皮棉產量呈負相關；全生育期平均溫度與單株成鈴呈顯著正相關(r＝0.853)，全生育期平均氣溫越高單株成鈴越多。

≥20℃活動積溫對棉花單株成鈴和皮棉產量均有較大影響，對鈴重和衣分影響較小。6月≥20℃活動積溫與單株成鈴呈顯著正相關 (r＝0.817)，9月≥20℃活動積溫與單株成鈴成極顯著正相關(r＝0.946)，與皮棉產量呈顯著正相關(r＝0.813)；全生育期≥20℃活動積溫與單株成鈴呈極顯著正相關(r＝0.934)，與皮棉產量呈顯著正相關(r＝0.811)，全生育期≥20℃活動積溫越高皮棉產量越高。月降水量對棉花單株成鈴有較大影響，對鈴重、衣分和皮棉產量影響較小，其中降水量與單株成鈴呈負相關，7月降水量與單株成鈴呈顯著負相關(r＝－0.860)。

3 討論

麥蓋提墾區(qū)4月很少出現降水天氣，整體對播種出苗有利。5月正式進入棉花苗期，此時期是形成壯苗的關鍵期，適宜的氣溫不但有利于棉花地上部分莖葉的生長，還有利于地下部分棉花根系的下扎。6月棉花陸續(xù)進入現蕾期，此時期適宜的溫度能夠促進棉花生長發(fā)育，為棉花豐產做好準備?，F蕾的最低臨界溫度為19～20℃，且溫度升高，現蕾速度加快。一般而言，現蕾的適宜溫度為25～30℃，蕾期溫度越高，棉鈴發(fā)育越快，單株成鈴越多，皮棉產量也越高，這與孫佩[13]的研究結果基本一致。7月和8月棉花處于開花結鈴期，是棉花產量形成的關鍵期，此時的天氣情況對產量形成尤為重要，花鈴期氣溫超過35℃不僅會使花粉喪失活性，不能正常授粉，還會延緩棉花正常的生長發(fā)育，因此7月和8月積溫越高單株成鈴越少、皮棉產量越低，此時期出現降水天氣總體而言能緩解極端高溫天氣的出現，同時能夠不同程度改善麥蓋提墾區(qū)位于塔克拉瑪干沙漠邊緣特殊的干燥氣候，促進棉花生長。但并非降水量越多越好，相反7月降水量越多單株成鈴越少，這是由于7月正值棉花開花盛期，較多的雨水天氣會使花粉喪失活性不利于開花授粉。9月是棉花吐絮的關鍵時期，較高的氣溫更有利于棉花鈴殼開裂，氣溫高于20℃時，有利于棉花發(fā)育、吐絮，溫度較低抑制了棉花的生長發(fā)育，延緩吐絮，此時如遇大量降水不僅不利于棉花吐絮還易形成僵瓣花，整體而言墾區(qū)9月的氣象條件對棉花吐絮有利。

表3 麥蓋提墾區(qū)棉花產量構成因素與各月氣象因素的相關系數

此外由于本研究氣象站點的局限性，缺乏連續(xù)性的日照時間數據，只針對7年的溫度和降水量對產量構成因子進行分析，因此在忽略日照時間的情況下本文對今后麥蓋提墾區(qū)的棉花種植具有指導價值。

4 結論

氣象因素對棉花產量構成因子有不同程度的影響，其中對單株成鈴和皮棉產量的影響較大，對鈴重和衣分的影響較小，溫度是影響棉花產量構成的重要氣象因素，其次是降水量，這與史偉等[18]的研究結果基本一致。