略谈大麦种植气候

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因受地理、气候、经济等因素的影响，云南绝大部分山区、半山区水利基础设施建设滞后或不能满足干季农业生产用水的基本需求，大麦生长期内基本无灌溉条件，主要在自然气候条件下生长，气候变化，特别是大麦各生育期间的降雨量及其分布是影响云南大麦种植生产的主因［4－6］。然而迄今用于指导云南大麦种植的区划方案依然沿用曾学奇的研究结果，没有作进一步的完善。鉴于此，本研究通过云南大麦全生育期间的降雨量、积温、气温、日照等气候影响因子与大麦种植的相关性（主成分）分析，重新进行生态气候类型区划，以期为云南大麦种植提供更为客观、科学的理论依据。

1材料与方法

1．1研究资料来源气候资料来源于云南省125个县气象站近30年（1981－2010年）各旬、月的平均降雨量、积温、气温和日照时数的统计数据。

1．2大麦种植气候生态因子的选取因受季风气候、地理的影响，云南绝大多数大麦种植区一般在10月中旬至11月上旬播种，10月下旬至11月上中旬出苗，11月下旬至次年1月上旬处于分蘖期，1月至2月拔节孕穗，3月抽穗开花，4月至5月上旬灌浆成熟，5月中旬前收获结束，全生育期约145～180d左右［4］。大麦生育期间的降雨量、气温（积温）和日照时数的时间、空间分布是影响云南大麦生长发育的关键，是大麦产量的决定性因子［4，7－8］。本研究中，选取了与云南大麦生长适应性关系密切的33个气候因子［1－4，7］作为区划指标（表1）。其中，播种出苗至分蘖期降雨量决定了大麦的出苗数和分蘖率，是大麦产量形成的初始影响因子；拔节期至灌浆期降雨量决定了大麦从营养生长到生殖生长再到营养生长的水分供给，是大麦有效穗数和产量形成的主要影响因子［7］；从播种到成熟的积温及分布是大麦生长发育的热量条件，是大麦产量和质量形成的重要影响因子之一，2－4月的日照时数是大麦生长发育的必要条件，也是大麦产量和质量形成的重要因子。

1．3区划方法及原理利用统计学的主成分分析方法［9－10］建立评价模型，根据评价模型得出的综合评价值来判别动态气候生态条件下的大麦产量。主成分分析原理是利用降维的思想，把众多变量转化为少数几个综合指标，这几个综合指标为原来的线性组合；综合指标保留了原始变量的主要信息，彼此之间又不相关，能使复杂的问题简单化，使原因子的信息集中到几个主要因子上［11－13］。

2主成分分析方法要求

第一步对原始数据进行标准化处理，以消除量纲不同的影响；第二步求无量纲后数据的相关矩阵R；第三步求R的特征值、特征向量及贡献率；第四步根据贡献率确定主成分的个数；第五步以线性组合中权重较大的几个影响因子作综合意义解释；最后对组全因子Ymn按照K－M逐步聚类法区划。利用SPSS软件，对矩阵Y33＊125进行主成分分析。用方差最大法进行正交旋转，使成分负载向0和1两极分化。主成分分值计算采用回归法。表2中的荷载率绝对值的大小表明了各因子与主成分的相关程度。荷载率越大的因子，与其主成分的相关性越好，越能显现出该主成分的影响效应。一般当｜荷载率｜≥0．6时，认为该要素与主成分的相关程度足够大［11－13］。在主成分Y33＊125中的前4个向量的累积方差已达94．651％（表2），所以，只需计算4个主成分。从表3中的荷载率可看出，第1主成分中，荷载率较大的变量依次是X11、X12、X13、X9、X14、X10、X7、X8、X16、X15、X17，这11个因子反映了大麦生长发育中后期水分。其中X11、X12、X14、X13代表大麦抽穗开花期降雨量及分布，X7、X8、X9、X10代表大麦整个拔节孕穗期及中、后期对应旬降雨量，X15、X16、X17代表大麦灌浆乳熟期降雨量及分布。这11个因子是云南大麦产量和质量形成的主要影响因子。因子荷载率为正，说明云南冬季降雨量及时间分布是决定大麦的丰欠的第一影响因素，与云南大麦种植实践完全吻合。第2个主成分中荷载率较大的变量依次是X29、X30、X27、X28、X25、X20、X21、X26、X22、X24、X23，这11个因子反映了大麦乳熟、灌浆、抽穗开花、播种、出苗、分蘖及拔节后期热量条件及其分布，是云南大麦关键生育期对应的积温和平均气温，表征了大麦各个关键生育期的热量条件和在温度敏感时段是否遇上低温危害。因子荷载率为正，与云南大麦种植实践相吻合。第3个主成分中荷载率较大的变量依次是X2、X3、X4、X1、X6、X5，这6个因子主要反映了云南大麦生长前期的降雨量及其分布。其中X2、X3是大麦出苗期降雨量，X1是播种期降雨量，X4、X5、X6是大麦分蘖期降雨量及分布。因子荷载率为正说明这几个时段降雨量对大麦出前期生长呈正效应。第4个主成分中荷载率较大的变量依次是X31、X32、X33，这3个因子反映了大麦生长发育中后期的光日照条件，分别代表2月、3月和4月的日照时数。因子荷载率为正，说明大麦生长中后期光日照充足，能提高大麦的光合效率，直接影响大麦产量和质量的形成，与生产实际相吻合。

3结果与分析

通过主成分分析回归合成因子，利用K－M逐步聚类法对云南省125个县进行气候生态类型分类，同时参考大麦生态特点及目前生产状况［2，4，14－20］，将大麦种植区最终划分为4个气候生态区：中北部半干旱种植区、中南部富热湿润种植区、东部半湿润种植区和西北部温暖湿润种植区。

1中北部半干旱大麦种植区本区主要位于滇中及以北的大部分地带，包括德钦、香格里拉、维西、宁蒗、鲁甸、昭通、兰坪、剑川、洱源、丽江、永胜、鹤庆、华坪、永仁、巧家、会泽、东川、宣威、云龙、漾濞、永平、保山、大理、宾川、弥渡、祥云、巍山、大姚、元谋、姚安、牟定、南华、楚雄、富民、武定、禄劝、禄丰、昆明、寻甸、马龙、曲靖、嵩明、沾益、陆良、富源、施甸、昌宁、南涧、双柏、安宁、易门、晋宁、太华山、澄江、玉溪、江川、通海、华宁、宜良、呈贡、师宗、弥勒、泸西，共63个县市。本区的主要特点：高海拔或中高海拔盆地，地形切割深，平均海拔约1800～3600m，土壤有黄壤、泥沙、水稻土、紫色和暗棕壤等［19］。在此区的北部、东部冬春季冷空气易堆积，大麦生育期间（冬春季），气温低，降雨较少、分布不均，霜期长，极易遭受低温侵袭，干旱发生频率高，阴天日数多，日照时数稍偏少；中部、南部大麦生育期间气候干暧，热量、光照、降雨量适中。农作物多为一年两熟，局部区域一年一熟，是云南大麦主产区，也是大麦种植的最适宜区和优先发展种植区。

2中南部富热湿润大麦种植区本区位于云南中部以南地带，是云南粮食、经济作物主产区，包括腾冲、陇川、盈江、瑞丽、镇康、梁河、龙陵、潞西、凤庆、永德、云县、景东、镇沅、新平、石林、丘北、罗平、峨山、沧源、耿马、西盟、孟连、双江、临沧、景谷、澜沧、勐海、景洪、宁洱、墨江、普洱、元江、勐腊、石屏、建水、红河、江城、绿春、开远、个旧、蒙自、屏边、金平、砚山、文山、马关等46个县市。本区的主要特点：地形切割深，多为盆地或山丘，平均海拔800～1500m左右，土壤有水稻土、棕壤、红壤、红泥沙、燥红壤等［19］。大麦生育期间（冬春季），气候温暖、热量丰富，光照充足，降雨量稍多，降雨量分布相对均匀，霜期短。农作物多为一年两熟，局部多熟，大麦全生育期约140～160d，生育期内不易受干旱危害，低温冷害发生频率较低。该区大部可发展种植山地大麦或大麦与经济作物间套种，发展潜力大。

3东部半湿润大麦种植区本区位于云南东部和西北部的部分地带，是云南粮食、经济作物主要产区之一，包括绥江、永善、盐津、大关、彝良、镇雄、威信、六库、元阳、河口、西畴、麻栗坡、广南、富宁等12个县市。本区地形构造多有丘陵、盆地、或河谷地带，海拔高差大，从800～2000m均有，土壤有紫色、黄壤、红壤、泥沙等［19］。大麦生育期间（冬春季），气候暖和，热量适中，光照条件稍差，降雨量适中，霜期差异大，大麦生长发育易受冷空气侵袭。大麦全生育期约145～165d，发展种植大麦潜力较大。

4西北部温暖湿润大麦种植区本区位于云南西北部，冬春季以种植经济作物为主，大麦种植面积较少，包括贡山、福贡2个县市。本区气候立体性突出，是云南的一片“飞地”，地形差异大，有高山、低谷，海拔相对高差约4390m，一年之中有4月和9月两个相对多雨时段，土壤有高山草甸土、棕色针叶土、暗棕壤、棕壤、黄棕壤、黄壤、红壤、紫色土、石灰土、水稻土。大麦生育期间（冬春季）热量丰富，降雨量充沛，光照条件较差。该区主要以一年一熟、两熟或多熟制粮食、经济作物为主，因春季降雨多、晴天日数稍少，仅有部分区域较适宜大麦种植，或适宜发展大麦、粮食、经济作物间套种植。

4讨论

本研究以云南省125个县市大麦生育期内对应的降雨量、气温、积温、日照时数33个气候影响因子作为评价指标，用主成分分析和K－M逐步动态聚类法，将云南大麦种植区划分为中北部半干旱大麦种植区、中南部富热湿润大麦种植区、东部半湿润大麦种植区和西北部温暖湿润大麦种植区。该区划结果与云南多年的大麦种植生产实践基本相符。区划采用主成分分析和K－M逐步动态聚类方法，基本排除了人为因素干扰，避免了以往同类工作中只考虑较少影响因子（指标）进行种植区划而造成区划结果的片面与粗放［2，6，13］。同时，研究结果在GIS平台上实现了图形输出，结论直观，可操作性强。根据云南气候类型多样、干湿季分明的气候生态特点和农业种植结构的需求，全省除以迪庆高原（3500m以上地带）为代表的区域种植春大麦或青稞（即米大麦）外，绝大部分区域均以种植冬大麦为主。云南大部冬春气候温暖、降雨量适中，日较差大，日照丰富，光质良好，是全国发展大麦生态条件最好的地区［1，20］。2001年以来，随着云南啤酒加工产业和畜牧养殖业的发展壮大，对专用大麦需求量不断增加。目前云南大麦种植面积发展迅速，年种植面积约22万～23万hm2，总产约60万t，平均单产3．00t•hm－2，比小麦单产高0．78t•hm－2。新选育出的大麦品种“云大麦2号”经省级验收最高单产10．812t•hm－2，百亩连片单产9．444t•hm－2，青裸大麦也正成为海拔2500m以上地区最具发展前景的作物之一［11，20］。大麦生育期比小麦短15d左右，扩大大麦种植面积是解决云南烤烟移栽与小春作物茬口矛盾的有效途径之一，反过来烟水配套工程发展又可以在一定程度上改善大麦灌溉条件。从表4中的云南大麦种植分区关键生育气候影响因子列表可看出，中北部半干旱大麦种植区是云南大麦最适宜种植区和主要产区，除局部高寒地带外，改善灌溉条件，培育抗低温、耐旱良种，是提高大麦产量的有效途径；中南部富热湿润大麦种植麦区和东部半湿润大麦种植区是云南大麦适宜种植区，即大麦次产区和主要发展种植区，大麦全生育期间降雨较多，热量条件好，相对湿度较大，适宜种植抗病性强的品种；西北部温暖湿润大麦种植区面积小，海拔高差大、气候类型多样、立体性强，是云南大麦潜在或可发展种植区。

作者：鲁永新、邹萍、张中平、陈朝良、杨发明、武勇单位：云南省楚雄州气象台、云南省楚雄州农业科学技术推广研究所