武萬里，張瑞蘭，王淑麗

1.中國氣象局 旱區(qū)特色農業(yè)氣象災害監(jiān)測預警與風險管理重點實驗室，寧夏銀川 750002； 2.寧夏氣象服務中心，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，對人體有著良好的調節(jié)功效，具有預防和治療癌癥、心血管疾病、糖尿病等潛力[1]。隨著經濟的穩(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者喜愛，使得中國胡麻消費需求不斷增加，國內產需缺口不斷擴大，國內有效供給明顯不足，對國際市場依賴程度逐年攀升，我國也從傳統(tǒng)特色油料出口國家轉變?yōu)閮暨M口國[2]。

胡麻是寧夏南部山區(qū)傳統(tǒng)優(yōu)質油料作物，且抗旱、抗寒、耐瘠薄，有著明顯的區(qū)域優(yōu)勢，是全國6個胡麻主產區(qū)之一。近年來，受氣候、市場、政策、產品等多重因素影響，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，總產量也縮減到3.5萬t，胡麻種植形勢不容樂觀[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的不穩(wěn)定性。

根據Engledow 提出的作物產量構成的數量分析方法，作物產量可分解為3個構成要素（即：群體產量=小穗數×每穗粒數×千粒重）。胡麻小穗數還可分解為密度×株小穗數，因此，胡麻產量=密度×蒴果個數×果粒數×千粒重。圍繞胡麻產量構成問題，李玥等[4-6]研究認為，在產量構成三因素之中，單位面積蒴果個數是胡麻生產中對產量影響最大的因素。周亞東[7]研究表明，產量構成因素對油用亞麻產量貢獻的順序為：收獲株數＞每果粒數＞蒴果個數＞千粒重。焦振飛等[8]研究表明，對胡麻產量起正向作用的依次是單株生產力＞單株結果數＞株高＞分莖數。姚玉璧等[9-10]研究表明，降水量不變時，胡麻產量與氣溫呈負相關；氣溫不變時，胡麻產量與降水量呈正相關。

作物產量及構成要素的變化，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年胡麻定點觀測產量資料，以及密度、蒴果數、千粒重等產量構成因素觀測資料，引入同期氣象觀測資料,建立多元回歸函數模型，定量分析氣溫、降水量等因子對我區(qū)干旱地區(qū)胡麻產量影響，為制定適應措施應對氣候變化、保障食用油供給安全提供參考。

1 數據來源和分析方法

胡麻產量及產量構成要素觀測資料來源于寧夏固原國家農業(yè)氣象一級觀測站胡麻生育狀況觀測記錄人工觀測資料，資料時間序列為1990—2020年，（其中，1992、2000年因觀測地段胡麻發(fā)生嚴重干旱而翻種蕎麥等其他作物而無觀測數據，2013年因觀測業(yè)務調整中斷1年，2020年因胡麻土壤水分觀測設備故障造成部分觀測數據不可用），完整觀測記錄年份共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，年均日照時數2 545.5 h。觀測取樣地段為旱地，未灌溉，品種以寧亞系列為主，耕作管理措施與大田相同，土壤水分觀測資料，為逢8取土，取土深度為0～50 cm，產量及土壤水分觀測方法參見《農業(yè)氣象觀測規(guī)范》。地面氣象觀測資料來源于寧夏氣象檔案館，資料序列為1971—2020年，資料時長50年。使用Excel對原始數據進行初步處理，應用DPS統(tǒng)計分析軟件采用多元回歸等方法，建立氣象環(huán)境因子與胡麻產量及密度、蒴果數、千粒重等構成要素之間的關系。

2 結果與分析

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

固原觀測地段旱地胡麻播種到成熟主要經歷的時段為4月上旬—8月上旬，以4月1日—8月10日為觀測地段旱地胡麻生長季時段，統(tǒng)計分析1971—2020年生長季時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段平均氣溫15.3℃，呈現為上升趨勢，傾向率為0.47℃/10年（圖1-A）。生長季時段平均氣溫最低值為13.6℃，出現在1976年；生長季時段平均氣溫最高值為17.1℃，出現在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℃。從變化趨勢來看，突變前后增溫明顯，突變后氣溫上升趨勢減緩，但仍然處在高位震蕩階段，這與《第三次氣候變化國家評估報告》相關評估結果相吻合[12]。

1971—2020年固原觀測地段旱地胡麻生長季時段降雨量平均值為241.6 mm，占全年降水量的57.1%，生長季時段降雨量整體的變化表現為微弱的上升趨勢，傾向率為5.3 mm/10年，降水量最大值為467.2 mm，出現在2013年，降水量最小值為118.3 mm，出現在2008年。從突變分析來看，多雨時段出現在1991—2000年和2011—2020年，少雨時段出現在1971—1979年和2001—2010年，突變不明顯，更多體現為周期性變化。近15年來，胡麻生長季降水量變化體現為降水增多的趨勢，特別是春季增多趨勢顯著，同時降水的最大值和最小值均在此時段，這也體現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。

2.2 氣候變化對觀測地段旱地胡麻產量構成要素的影響

2.2.1 旱地胡麻密度變化與氣象條件的關系合理的密度是產量的基礎，胡麻植株較小，株型緊湊，單株生產力有限，適宜密植，但密度太大也不好，影響通風透光，易倒伏減產。胡麻生長期間的種植密度會受氣候因素的影響，從而使胡麻產量構成要素存在差異性。以1990—2020年固原觀測地段旱地胡麻成熟期胡麻密度資料統(tǒng)計，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年的變化趨勢來看，密度有增加的趨勢。

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

圖2 旱地胡麻密度多元回歸擬合結果與觀測值對比圖

式（1）中，x1：4—5月上旬平均氣溫；x2：4—5月上旬日照時數；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、日照時數、蒸發(fā)量，均與胡麻密度成正相關，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，相關系數為0.5680。反映的是干旱對旱地胡麻的影響，干旱嚴重的年份，土壤水分條件差，死苗嚴重，胡麻密度就低，土壤水分條件好，生長條件好，胡麻密度就高。

根據當地的生產水平，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]。數據分析發(fā)現，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)現播種量達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 旱地胡麻株蒴果個數變化與氣象條件的關系胡麻的果實為蒴果，圓形，上部稍尖，形如桃狀，成熟時蒴果黃褐色，直徑一般為0.5～1.0 cm，一般每蒴果有種子8～10粒。每株胡麻蒴果個數的多少因品種類型、栽培條件、天氣條件不同而發(fā)生變化，水肥條件好，蒴果個數就多，干旱貧瘠的土地，蒴果個數就少。以1990—2020年固原觀測地段旱地胡麻成熟期株蒴果個數資料統(tǒng)計，固原旱地胡麻株蒴果數多年平均值為11.3個，最多年份為29.9個，最少年份為4.6個，差異極大。

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

圖3 旱地胡麻株蒴果個數多元回歸擬合結果與觀測值對比

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。

與胡麻株蒴果個數關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，5月上旬—6月下旬蒸發(fā)量呈負相關，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，長勢好，花序分枝延長，蒴果個數就多，降水量少、田間土壤水分狀況差、蒸發(fā)量大，干旱嚴重，蒴果個數就少。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）最小值相關系數最高，為0.569 3，說明干旱是最顯著因子。從近30年的變化趨勢來看，旱地胡麻株蒴果個數有增加的趨勢，這與近15年來，胡麻生長季降水量變化體現為降水增加的趨勢相一致。

2.2.3 旱地胡麻千粒重變化與氣象條件的關系發(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年固原觀測地段旱地胡麻成熟期千粒重資料統(tǒng)計，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行相關分析，并建立多元回歸方程，見公式（3），擬合結果見圖4。

圖4 旱地胡麻千粒重多元回歸擬合結果與觀測值對比

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月的日照時數；x6：5月下旬—6月中旬田間土壤水分（0～50 cm）狀況。

從相關普查來看，影響胡麻千粒重的氣象因素貫穿于胡麻全生育期，氣溫條件表現為負效應，其中，5—6月高溫會加快胡麻生長發(fā)育，6月下旬—8月上旬高溫會抑制灌漿，使千粒重降低。水分條件表現為正相關，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，表現為正相關。

2.3 氣候變化對觀測地段旱地胡麻實測產量的影響

以1990—2020年固原觀測地段旱地胡麻成熟期田間測產資料統(tǒng)計，固原旱地胡麻田間測產產量多年平均值為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年因干旱而絕產的年份）。

以1990—2020年胡麻成熟期田間測產資料與同期氣象資料進行相關分析，并建立多元回歸方程，見公式（4），擬合結果見圖5。

圖5 旱地胡麻田間產量多元回歸擬合結果與觀測值對比

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。

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

3 結論

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

胡麻產量構成要素與氣象要素相關分析表明，旱地胡麻密度與4—5月上旬平均氣溫、日照時數、蒸發(fā)量、5月中旬—6月中旬田間土壤水分（0～50 cm）最小值表現為正相關；株蒴果個數與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，與5月上旬—6月下旬蒸發(fā)量呈負相關；千粒重與5—6月氣溫、6月下旬—8月上旬氣溫呈負相關，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月的日照時數呈正相關。

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