塔里木河流域棉花种植气候条件分析

闫慧洁１，张艳波１，王树国１，王万雄２

（１．塔里木大学信息工程学院，新疆 阿拉尔 ８４３３００；２．甘肃农业大学，兰州７３００7０）

摘要：围绕棉花种植的适应性展开研究，利用典型相关分析法提取指标，采用权重建立多元线性回归模型求得适宜度并进行分级，最后进行了塔里木河流域棉花种植适宜度划分。结果表明，塔里木河流域棉花种植适宜度划分与实际棉花产量地区分布一致，相关程度高。对棉花种植适宜性的研究，一定程度上为地区棉花种植业的发展提供了宏观上的指导和借鉴，促进了棉花种植业在整个塔里木河流域的科学发展。

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关键词 ：塔里木河流域；适宜性；植棉业

中图分类号：Ｓ５６２；Ｓ１６２．５＋４文献标识码：Ａ文章编号：０４３９－８１１４（２０１５）０３－０５２７－０３

棉花是中国的重要经济作物，而塔里木河流域种植的棉花无论是在稳定棉纺织工业发展和保证国家安全方面，还是在稳定边防和促进经济发展方面，均具有重要的战略地位［１，２］。科学合理地综合评价塔里木河流域棉花农业气候资源，掌握光、热、水资源的优劣势，对因地制宜指导棉花生产，实现良种布局区域化、引种科学化，分区制定植棉技术规程，充分合理利用农业气候资源起着极其重要的作用。塔里木河（简称塔河）流域位于新疆南部天山与昆仑山、阿尔金山山脉之间，流域辐射面积达１．０５×１０６ ｋｍ２，形成以绿洲为中心、以水资源为重要约束条件的互相作用的系统。整个流域在地域上包括塔里木盆地周边向心聚流的９大水系和塔河干流、塔克拉玛干沙漠及东部荒漠区。目前，与塔河干流有地表水联系的只有和田河、叶尔羌河、阿克苏河和开都－孔雀河，形成目前“四源一干”的格局。行政范围包括巴音郭勒蒙古自治州、阿克苏地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州、喀什地区、和田地区的４２个市县与新疆生产建设兵团（以下简称兵团）的阿拉尔市、图木舒克市以及农一师、农二师、农三师、农十四师的诸多团场。该区热量充足、气候干燥、降雨极少，年≥１０ ℃积温为３ ８００～４ ７００ ℃，无霜期大多在２００ ｄ左右，是新疆重要的早中熟优质棉区，是我国最适宜的植棉地区。塔里木河流域地区植棉优势在近３０年尤其显著，植棉规模迅速扩大。

１材料与方法

数据来自《中国棉花统计资料汇编》、《新疆统计年鉴》、《新疆生产建设兵团统计年鉴》等。气象数据筛选自塔里木河流域２３个县（市）棉花种植信息以及月平均降水量、月平均气温、月平均最高气温、月平均最低气温、月平均日照时数、月平均最大风速、月平均风速等７个影响指标。通过层次分析法建立多元线性回归模型［３］，得到塔里木河流域棉花种植适宜度区划。

２结果与分析

假设收集的数据中棉花相应的数据为产出指标，对气象数据取平均值得到影响指标。在产出指标中提出一个典型变量，在影响指标中也提出一个典型变量，并使这一对典型变量具有最大的相关；然后又在每一组指标中提出第二个典型变量，使得在与第一个典型变量不相关的典型变量中，这两个典型变量线性组合之间的相关性最大。利用ＳＡＳ软件进行模型计算与统计检验结果，如表１所示。

由表１中数据可知，前两个典型变量相关系数较高，表明相应典型变量之间密切相关。由程序运行得到的冗余度分析结果得出，产出指标被典型变量解释的能力如表２所示。由表２可知，前两对典型变量的解释能力均较强；第一、二对典型变量具有较高的解释比例，典型相关系数的平方表明，产出指标中分别有９１．５１％和４５．３０％的信息可以有相应的影响变量予以解释；前两对典型变量的重叠系数较大，产出指标的方差被典型变量解释的比例分别为５８．２８％，０．６６％，第三对典型变量的产出指标被影响指标解释的比例和产出指标方差被典型变量解释比例比较小，所以舍弃第三对典型变量，选取第一、二对典型变量进行分析。鉴于原始的计量单位不同，不宜直接比较，采用标准化的典型系数，给出的典型相关模型如表３所示。

典型相关模型中假设棉花总种植面积ｙ１、棉花总产量ｙ２、棉花单产ｙ３为产出指标，对气象数据取平均值得到月平均降水量ｘ１、月平均气温ｘ２、月平均最高气温ｘ３、月平均最低气温ｘ４、月平均日照时数ｘ４、月平均最大风速ｘ６、月平均风速ｘ７为影响指标。由此分析可以得出，选取反映气温的指标月平均气温、月平均最低气温，反映日照的指标月平均日照时数和反映风速的指标月平均风速为棉花种植适宜性评价指标。这４项指标两两评价的结果见表４。

下面定义ＣＲ＝作为衡量所得权重向量是否合理的指标，称ＣＲ为随机一致性比率，其中ＣＩ＝称为以后自行指标，ＲＩ称为随机一致性指标，具体见表５。

表５中ｎ为比较判断矩阵的阶数，当ＣＩ＝＜０．１时，归一化得到特征向量作为评价指标的权重，否则说明比较判断矩阵不够合理，需要进行调整。

根据表６数据得出比较判断矩阵的随机一致性比率满足ＣＲ＜０．１，都通过了一致性的检验。得到的权重为Ｗ＝（０．３１０ ０ ０．９１５ ９ ０．１２８ ４ ０．２２０ ３）。

本研究以塔里木河流域县（市）为基本评价单元，每一个县（市）是属性表的一条记录。评价单元的适宜度分值为０到１之间的一个数，１表示完全适宜，而０表示完全不适宜。自变量如月平均气温、月平均最高气温等为参与评价的各评价因子的数值。回归系数表示各评价因子的相对重要程度，即各评价因子对适宜度的贡献率。利用层次分析法得出的权重。建立适宜度回归方程为：

＝０．３１０ ０ｘ０＋０．９１５ ９ｘ１＋０．１２８ ４ｘ３＋０．２２０ ３ｘ４

由于适宜性评价指标单位不同，将评价指标标准化后代入回归方程得出适宜度的数值如表７。

根据适宜度分级，对塔里木河流域２３个县（市）棉花种植适宜性进行评价及分区，得到图１。

３结论与讨论

２０世纪９０年代以来，随着我国棉花种植业布局的调整，国家采取了北倾西移的植棉政策，同时加大了对具有优越植棉条件的新疆的投资和政策扶持力度，提出了将新疆建成为我国棉花生产主要基地的战略［４，１０］。新疆棉花单产、总产和种植面积均已位居全国前列，尤其是塔里木河流域的棉花。然而，棉花的生产受到温度、光照、降水等因素的影响，因此，充分合理利用农业气候资源有着极其重要的作用。塔里木河流域属于内陆河流域，具有极好的棉花种植条件。在国家大力支持的政策前提下充分发挥自然优势，确保了国家棉花安全和纺织行业棉花需求以及农村经济的发展。然而，植棉业发展需要重视规模适度化发展。研究分析了塔里木河流域的棉花种植适宜气候条件，利用典型相关分析法，采用权重建立多元线性回归模型求得适宜度并进行分级，对塔里木河流域棉花种植适宜度划分，结论和实际的地区棉花产量分布相一致，相关程度高。在塔里木河流域中北部地区高度适宜，南部地区普遍适宜，中北部个别地区不适宜或未种植。在塔里木河流域植棉业带来经济利益的同时，应考虑其适宜性情况，不宜盲目扩大种植面积。盲目发展植棉业很可能会对植棉业发展、市场前景、自然资源等产生一定的破坏［１１，１６］。

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