开封市花生产量与气象因素的关联度分析

2022-09-11

开封市地处河南省中东部地区, 属于典型的暖温带大陆性气候。由于其生态环境良好、资源丰富且土地肥沃, 非常适合各种作物的生长, 尤其是花生。花生是开封市的重要油料来源和经济作物, 是开封最重要的出口创汇农产品之一。从2001-2010年, 开封的花生种植面积接近10万hm2, 已经成为了当地的第三大作物。

1 花生生长阶段与气象因素之间的关系

在了解花生生长阶段与气象因素之间的具体关系之前, 首先要知道最能影响花生生长的5项气象因素, 即温度、降水量、日照时间、降水日数和5 cm地深。这5项气象因素对于像伏花生这种早熟花生类型来说更加关键, 只要5项气象因素所表现的条件合适, 就基本能够满足花生生长的发育需求。

1.1 出苗期

在花生出苗期, 还不涉及产量问题, 所以这段时期内花生的产量与气象因素之间关系性较低, 如果映射到相关系数上就会发现其相关系数的绝对值除了降水量足够高以外, 其他4项值均为最低, 所以4项数值均没有达到标准。除了降水量所提供的土壤温湿度条件以外, 其他气象因素对花生出苗的年间影响不大[1]。

1.2 团棵期

在花生团棵期, 5项气象因素对花生的产量也没有显著影响。

1.3 开花期

花生开花期间, 日照的年度变化对花生产量具有一定的影响。这种影响呈现负相关, 即随着日照日数的减少, 花生会出现增产的趋向。原因就在于因为在日照日数少的月份, 阴雨天多且温度低, 这种天气可以使花粉存活较长时间, 花生的受精率也就大大提高, 所以在这个时期, 花生的产量会有所增加。

1.4 荚果膨大成熟期

到了这个时期, 气象因素就将直接影响花生的产量。其中, 降水日数在年间的变化与花生产量会呈现明显的负关系。此时如果降水少, 产量就会相反提高。所以在开封当地, 花生在7月下旬-8月这段时期, 如果降雨天数可以在11~20 d范围内, 降雨日数每减少1 d, 花生的产量就可以增产6 kg左右。

根据上述4条可以看出, 天气气象很大程度影响着花生作物的产量波动, 是左右花生丰歉的主要因素。本文通过灰色关联的分析方法对开封花生作物的产量做出气象因素与其的关联性分析, 也为开封花生能够高产高能提供了可供参考的理论依据。

2 灰色关联度分析法

2.1 分析方法的介绍

灰色关联度分析方法的重要理念就是针对不同问题而进行不同的分析手段, 比较灵活。主要的分析途径就是通过影响开封花生生产的气象因素之间发展趋势的相似或相异度, 即“灰色关联度”来得出它们之间的具体关联。换言之, 灰色关联度所分析提供的就是一套系统发展变化的趋势, 通过这个趋势中所提供的被量化的度量, 就用来分析花生作物种植的动态过程。

2.2 数据采集

本文调查了开封市从2001-2010年间的花生产量情况, 所有的数据均采集于每一年的5-8月, 这段时间5项气象元素对花生的作用最充分, 也最能说明问题。

2.3 开封花生产量与气象因素的关联度解析

开封市花生的种植方法是麦田套种。它的套种主要出于小麦的灌浆期, 所以麦套花生的生育期基本在春花生与夏直播期间, 具体时间为5月中旬-8月下旬。所以根据这个时间特点, 选择了开封的5-8月作为参考, 对这3个多月的时间内进行降水量、光照时间、平均气温等气象因素的分析, 并将这些参数的平均数值作为序列进行比较。在这里, 光照时数计为12个引子进行关联度的分析, 例如x0 (t) 。而5、6、7、8月的月平均气温计为x1 (t) 、x4 (t) 、x7 (t) 、x10 (t) ;从5-8月的月降水量表示为:x2 (t) 、x5 (t) 、x8 (t) 、x11 (t) ;5-8月的月光时间则表示为x3 (t) 、x6 (t) 、x9 (t) 、x12 (t) 。如表1。

通过表1可以看出, 在选取一个参考序列x0 (t) 与比较序列xi (t) , 将二者进行无量纲化处理, 就能计算出t这一时刻的绝对差值。

而利用:△max=max (i) max (t) *x0 (t) -xi (t) (二级最大差值) 和△min=min (i) min (t) *x0 (t) -xi (t) (二级最小差值) , 则可以结算出灰色关联度的系数为:

通过分辨系数k (k (0, 1) ) 就可以计算出灰色关联度为:

上述公式即为本文中气象因素参考序列与比较虚列之间的关联度。

根据计算可以得出, 开封市的花生产量与5项气象元素之间的关联程度为8月平均气温>7月平均气温>6月平均气温>6月光照>5月平均气温>8月光照>6月降水>5月降水>7月降水>5月光照>8月降水>7月光照。如表2。

依据灰色关联的分析, 得出气温是最影响开封花生产量的条件之一, 这也和花生原本是生长在亚热带气候温暖短日照的环境下有关[2]。气温条件与花生产量的关联度由大到小为8月>7月>6月>5月, 其中以8月最为关键, 8月的平均气温能够直接影响花生结荚期的时长和荚果的发育质量。此时的平均气温应该在15℃以上为宜, 否则花生的荚果就会停止发育, 直接影响到花生的整体产量。而对于7月来说, 是花生的花针期, 此时的花生在平均气温为24~29℃的温度范围内最宜生长。但平均温度如果没有达到12℃, 那么花生的花药就无法受精。6月的最低平均气温则要控制在14~16℃, 而最佳适宜的平均温度则要求高达26~31℃。5月的平均气温则不能低于12℃, 最适合发育平均气温则要以25℃为基础底线, 最高要有37℃才适合花生生长。

另外, 花生是喜光作物, 在整个生长周期都需要强光照来促进生长。开封花生产量与光照条件的关联度由大到小依次为6月>8月>5月>7月。只要保持4个月的光照充足, 花生荚果就会快速成熟增重, 产量会有显著提高。

降水方面, 关联程度则为6月>5月>7月>8月。花生在发芽期间是需要大量水分来维持顺利出苗的, 所以在播种时土壤的含水量要保持在70%左右。播种期内水分不宜过多也不宜过少, 避免土壤干旱而造成的花生花期延迟。同时, 也要注重花生作物的光合作用。在花生进行光合作用时注意补水, 有助于它更好的形成有机物质, 增加荚果的含油量[3]。

3结语

本文用灰色关联度的方法分析了开封市花生产量与气象5项因素之间的关联, 说明了气候条件是能够深刻影响花生作物生长和最后产量的关键因素。并且通过实验, 得出了花生在种植时应该注意的问题, 如对于播种时花苗的灌溉程度和土壤环境、对花生出苗后的光照条件与光照日数等, 为进一步提高开封市未来的花生产量积累了宝贵的经验。

摘要：花生是一种可以出现产量大幅波动的农作物, 其主要原因就是因为花生的种植和生长与气候有关。基于此, 运用到了灰色关联度的理论, 将开封市的花生含量与气象因素联系在一起, 分析了开封市2001-2010年的产量波动, 并试图得出其中的关联。

关键词：花生,产量,气象因素,关联度,开封市