全 文 ：云南半干旱区小麦种植气候生态因素综合评价研究
鲁永新 1，邹 萍 2，张中平 2，武 勇 2
（1. 楚雄州气象局，云南 楚雄 675000；2. 楚雄州农业技术推广研究所，云南 楚雄 675000）
摘 要：根据云南半干旱区气象条件与小麦生长适应性的关系，利用 SPSS软件的主成分分析方法，进行气候生态因素的动态变
化对楚雄小麦种植影响的综合评价试验，判别年际间气候生态因素的动态变化对小麦种植的综合影响效应。结果表明：综合评价
模型计算得到的楚雄州小麦主要种植区 1962～2011年 50 a间的综合评价得分值增减变化与 50 a间小麦实际产量的动态增减变
化具有很好的对应关系，评价结果及气候生态因子对小麦生产的影响效应与多年实践相符，为云南及更广区域的半干旱季风气
候区小麦生产年景综合评价提供了科学依据。
关键词：半干旱区；小麦；气候因子；主成分分析；动态变化；综合评价
中图分类号：S512.11 文献标识码：A 文章编号：1006-060X（2012）01-0096-03
Comprehensive Evaluation of Climatic and Ecological Factors for
Wheat Growing in Yunnan Semi-arid Region
LU Yong-xin1, ZOU Ping2, ZHANG Zhong-ping2, WU Yong2
(1. Chuxiong Meteorological Bureau, Yunnan 675000, PRC;
2. Chuxiong Institute of Agricultural Technology Extension, Yunnan 675000, PRC)
Abstract: According to the relationship between weather conditions of Yunnan semi -arid region and growth
adaptability of wheat, a comprehensive evaluation for the influences of dynamic changes of climatic and ecological factors
on wheat growing in Chuxiong was conducted by using principal component analysis in SPSS software. The results
showed that the changes of comprehensive evaluation score for main wheat growing area in Chuxiong during 50 a (1962-
2011) were in accordance to the dynamic changes of real wheat yield during 50 a. The influences of evaluation results
and climatic and ecological factors on wheat production were in accordance to the practice results from many years.
Therefore, this paper provided some scientific basis for comprehensive evaluation of wheat production in semi-arid region
in Yunnan or more wide area in each year.
Key words: semi-arid region; wheat; climatic factor; principal component analysis; dynamic change; comprehensive
evaluation
小麦是云南省的主要冬春粮食作物之一，常年
种植 46.67万 hm2左右，最高年达 77.33万 hm2，主
要种植区分布在云南的红河、曲靖、楚雄、大理、临
沧、保山、玉溪、丽江、昆明等地，秋季种植，春季收
获，全生育期时段正好与云南季风气候的干季相对
应[1-2]。因受云南的地理、气候、经济等因素的影响，
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，小麦生长期
内基本无水利灌溉条件，主要在自然气候条件下生
长。随着城镇化的发展，云南耕地垂直空间还将向
山区、半山区坡地转移[3]，也就是说随着时间的推移
小麦种植将向广大山区、半山区推移，小麦产业发
展潜力巨大，干季气候因素的对小麦生产的影响权
重也将会随之增加。因此，气候因素影响将是云南
小麦产量和质量的关键性和决定性因子。
楚雄是最具云南季风气候影响区典型的半干
旱区的代表区域之一。全区域内多年平均降雨量
670～1 100 mm，其中干季（11月至次年 4月）降雨
80～130 mm。气候因素、农业水利基础建设及农业
灌溉条件在云南全省的广大山区、半山区具有很好
的代表性。以楚雄州小麦种植区为代表进行了气候
生态因素年际间的动态变化对小麦种植影响的综
合评价试验研究，为综合评价云南半干旱季风气候
区小麦收成的年际变化提供依据。
1 材料和方法
1.1 研究试验资料来源
气候资料来源于楚雄州姚安、楚雄、大姚、禄
收稿日期：2011-10-08
基金项目：国家现代农业小麦产业技术体系楚雄综合试验经
费资助
作者简介：鲁永新（1963-），男，云南姚安市人，高级工程师，
主要从事气候与预测、农业气候资源的开发与应用研究。
通讯作者：邹 萍
湖南农业科学 2012，（01）：96~98 Hunan Agricultural Sciences
DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2012.01.042
表 2 样本相关矩阵的特征向量（V 矩阵）
Factor
X1
X2
X3
X4
X5
X6
factor1
0.327 0
0.150 0
0.019 0
0.961 0
0.941 0
－0.522 0
factor2
-0.797 0
0.133 0
0.898 0
-0.083 0
0.181 0
0.142 0
factor3
0.118 0
0.903 0
0.165 0
0.016 0
-0.028 0
-0.629 0
表 1 Xpn的协方差阵特征值及方差和累积方差贡献率
主成分
1
2
3
4
5
6
特征值
2.566
1.397
1.020
0.534
0.397
0.086
方差贡献率（%）
42.762
23.284
17.003
8.904
6.617
1.430
累计方差贡献率（%）
42.763
66.046
83.049
91.953
98.570
100.000
丰、武定、双柏等 10 个县市 1961～2011 年 50 a 间
的地面气象观测资料；小麦产量（单产）资料 1985
年以后来源于楚雄州统计局“楚雄州大小春粮食产
量”统计资料，1985年以前来源于楚雄州农业技术
推广研究所“国家现代小麦产业技术体系楚雄州综
合试验站”历史统计资料。
1.2 小麦种植区气候生态因子选取
云南绝大多数小麦种植区一般在 10 中旬至
11月上旬播种，12月中旬至次年 1月上旬分蘖结
束，次年 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月中旬收获前收获结束，
全生育期约 165～200 d [1]。全生育期间的降雨量、气
温、日照时数的时间和空间分布是影响云南地麦
生长发育的关键因子[4]。因此，以楚雄州小麦种植
区为研究典型对象，选择了 6个气象影响因子作
为气候指标[1-5]，分别为 x1（11月至次年 4月总日照
时数）；x2（10月降雨量）；x3（12月中旬次年 2 月时
段总降雨量）；x4（3月下旬至 4月上旬初时段平均
气温）；x5（3月中旬后期至 4月上旬末时段平均气
温）；x6（3月上旬至 4月上旬时段总降雨量）。
1.3 综合评价方法和原理
利用多元统计学的主成分分析方法建立评价
模型，根据评价模型得出的综合评价值来判别动态
气候生态条件影响下的小麦产量。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
到几个主要因子上进行分析[6-8]。主成分分析方法的
步骤是：（1）对原始数据进行标准化处理，以消除量
纲不同的影响；（2）求无量纲后数据的相关矩阵 R；
（3）求 R的特征值、特征向量及贡献率；（4）根据贡
献率确定主成分的个数；（5）以线性组合中权重较
大的几个影响因子作综合意义解释，求主成分值，
并计算综合得分值，对研究对象进行评价。
1.4 评价样本的确定
根据小麦种植研究对象区（楚雄）秋播春夏收
小麦 50年单产变化作为评价体系样本，以小麦生
长期内降雨量、气温、日照资源的时段内分布及年
际间的动态变化，考察变量影响的内在关系，将小
麦种植代表地区 1961～2011年连续 50个小麦种植
年的 6个气候影响指标因子值组成一个 P＝6、N＝50
的矩阵 Xpn；前 m个主成分组成的矩阵 Ymn反映了
“集中”原矩阵 Xpn中的因子信息[8]。
1.5 数据处理结果及解释
利用 SPSS 软件，对矩阵 X6×50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。计算主成分分值采用回归法。
2 结果与分析
2.1 试验数据分析
经数据分析选出了 3个主成分（m=3），处理结
果见表 1，样品相关矩阵的特征向量如表 2所示。
2.2 主成分分析结果表达式
主成分分析结果表达式如下：
Factor1=0.327 X1-0.150 X2+0.0190 X3+0.961 X4
0.941 X5-0.522 X6
Factor2 =-0.797 X1+0.133 X2 +0.898 X3 -0.083
X4+0.181 X5+0.142 X6
Factor3 =0.118 X1 +0.903 X2 +0.165 X3 +0.016
X4-0.028 X5-0.629 X6
2.3 主成分的意义及相关解释
表 1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[9-10] 。在主成分 Y6×50中的前 3个
向量的累积方差已达 83.094％（见表 1），因此只需
计算 3个主成分。
从表 2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 X4，X5，X6，这 3个因子反映
了小麦生长发育中后期热量与水分。其中 X4代表
第 01期 鲁永新等：云南半干旱区小麦种植气候生态因素综合评价研究 97
小麦扬花期平均气温，X5代表小麦灌浆乳熟期的平
均气温，指地麦生育期热量因素的贡献较大，X6代
表小麦抽穗扬花期的降雨量，从变量因子荷载率符
号可以看出抽穗扬花至乳熟期低温阴雨也会产生
负影响，与实际相符；第 2个主成分中的荷载率较
大的变量依次是 X3，X1，这 2个因子反映了小麦分
蘖至拔节期降雨量和出苗至乳熟期光照强度，即水
热条件，其中，X3的因子荷载率为正，与 X1的因子
荷载率符号相反，小麦分蘖至拔节期降雨量（地麦
的水分敏感期降雨量）呈正影响效应，对小麦后期
产量形成至关重要，该时段光照过强可能与高温有
关，会存在前期徒长或后期逼熟现象，对小麦生长
及产量形成产生负效应，与地麦生产实践十分吻
合；第 3个主成分中荷载率较大的变量依次是 X2
和 X9，这 2个因子主要反映了小麦生长发育期的水
分供给及影响，即水分供给状况，其中 X2为小麦播
种前后的时段降雨量，因子荷载率为正，说明此时
段降雨量对小麦出苗产生正效应，X6为小麦抽穗扬
花期阴雨天气，因子荷载率为负，说明该时段阴天
宜少，降雨量适中为好，若阴天多会在绝大多数山
区发生低温，对产量形成产生负效应，与生产实际
相吻合。
2.4 建立综合评价模型
以各主成分贡献率为权重（数），构建综合主成
分模型，即综合评价模型如下：
Factor=0.427 62 factor1+0.232 84 factor2+0.170 03
factor3
根据综合评价模型计算年际间得分值，评价
50 a来小麦年际间产量动态变化。模型计算出的综
合评价结论中，几个气候因素影响突出年的综合评
价结果与实际非常吻合（图 1），1974年，1986年，
1989年 2004年和 2010年是楚雄州历史上罕见的
干旱，或干旱低温冷害影响特别突出的几年，这几
年的小麦产量减产幅度均大于 3成；模型计算结
论也验证了气候因素影响突出的几个小麦丰产
年，分别是 1983、1987、1993、2001、2002、2006、2007、
2008、2011年。
3 小 结
综合评价模型计算得到的楚雄州小麦主要种
植区 1962～2011年 50 a间的综合评价得分值增减
变化与 50 a间小麦实际产量的动态增减变化具有
很好的对应关系，评价结果及气候生态因子对小麦
生产的影响效应与多年实践相符。研究试验中采用
主成分分析方法以楚雄州气候因素的年际间变化
对小麦产量的动态影响作用综合评价结果，排除了
人为因素干扰，避免了通常只考虑较少影响因子指
标进行评价而造成的评价试验结果片面性。综合评
价模型研究结果可操作性强，容易推广应用于工作
实践中。
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（责任编辑：高国赋）
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