商丘市冬小麥農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

張云霞　史桂芬

摘 要：運用商丘市7個氣候站196—2017年觀測資料和農(nóng)業(yè)氣象站冬小麥發(fā)育期定點觀測和大田調(diào)查資料、遙感監(jiān)測資料、自動土壤水分監(jiān)測數(shù)據(jù)，采取對比統(tǒng)計分析法，結(jié)合冬小麥生長氣象指標，分析生育期內(nèi)氣象條件及主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害。結(jié)合冬小麥生長動態(tài)監(jiān)測信息和天氣預(yù)報預(yù)警信息，制定商丘冬小麥農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)規(guī)程，制作冬小麥氣象服務(wù)專報、農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)警、氣象災(zāi)害監(jiān)測與評估及防災(zāi)減災(zāi)對策，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)智能化，以期更好地為冬小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供精準化氣象保障服務(wù)。

關(guān)鍵詞：商丘市;冬小麥;農(nóng)業(yè)氣象;服務(wù)系統(tǒng)

中圖分類號：S16 文獻標識碼：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201015034

商丘市位于豫東平原，是河南冬小麥主要種植區(qū)。屬暖溫帶季風氣候，水熱分配適宜，農(nóng)業(yè)氣候資源豐富，耕地面積69.8萬hm2，主要種植制度為冬小麥—夏玉米，冬小麥連續(xù)14a取得豐收，總產(chǎn)占河南省的1/9，是河南糧食主產(chǎn)區(qū)之一。

全球氣候變暖背景下，我國極端天氣氣候事件多發(fā)頻發(fā)，影響范圍增大[1-7]。商丘市是受氣象災(zāi)害最為嚴重的地區(qū)之一，冬小麥生長季節(jié)常有干旱、凍害、霜凍、干熱風等氣象災(zāi)害發(fā)生[8-14]，已成為制約本區(qū)冬小麥安全生產(chǎn)的重要因素。

河南省商丘市氣象局在2016年提出設(shè)計了商丘智慧氣象一體化平臺初步方案，重點圍繞商丘智慧氣象迫切需求，融合各種預(yù)報方法工具，實現(xiàn)信息智能獲取、智能分析決策、產(chǎn)品自動生成、流程自動管理、閾值自動報警、一鍵發(fā)布等功能。在《商丘智慧氣象》平臺服務(wù)三農(nóng)模塊中設(shè)計了商丘冬小麥農(nóng)業(yè)氣象觀測服務(wù)系統(tǒng)，結(jié)合天氣預(yù)報預(yù)警，自動生成冬小麥生產(chǎn)建議及農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)警，提高農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)的及時性、針對性、準確性，以期更好地為冬小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)應(yīng)對氣候變化的影響提供氣象保障服務(wù)。

1 資料與方法

氣象資料為商丘市所轄7個氣候站1961—2017年觀測資料。冬小麥生育期及產(chǎn)量為商丘市農(nóng)業(yè)氣象站定點觀測和大田調(diào)查資料，根據(jù)《農(nóng)業(yè)氣象觀測規(guī)范》[15]進行觀測。冬小麥生長氣象指標為商丘農(nóng)氣中心總結(jié)的冬小麥生長指標。系統(tǒng)采取對比統(tǒng)計分析方法。

2 商丘冬小麥農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計

商丘市冬小麥農(nóng)業(yè)氣象觀測服務(wù)系統(tǒng)是《商丘智慧氣象》服務(wù)三農(nóng)的重要組成部分，該系統(tǒng)包括冬小麥生長適宜氣象指標、不利氣象條件、主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害，冬小麥農(nóng)業(yè)氣象觀測、生長動態(tài)監(jiān)測，氣象預(yù)報預(yù)警信息，防災(zāi)減災(zāi)對策、災(zāi)害監(jiān)測與評估等內(nèi)容，其模塊設(shè)計結(jié)構(gòu)見圖1。

2.1 商丘冬小麥生長指標

商丘冬小麥生長氣象指標[8，16]，包括冬小麥生長適宜氣象指標、不利氣象條件、主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害指標3個模塊。

商丘冬小麥各生育期適宜氣象指標包括適宜溫度指標、土壤濕度指標、光照指標、天氣狀況等。

商丘冬小麥生育期不利氣象條件有多種，如冬前積溫<350℃，一般無冬前分蘗;日平均氣溫<6℃，分蘗受抑制，<3℃不會發(fā)生分蘗;拔節(jié)期光照不足、連陰雨天氣易引起小花退化;開花期最低溫度為9～11℃，最高30℃，高于30℃且土壤水分不足或伴隨干旱風時，影響授粉降低結(jié)實率等。

商丘冬小麥主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害包括播種期干旱或雨澇、苗期凍害、春季干旱、晚霜凍害、孕穗期高溫、抽穗開花期連陰雨、灌漿期干熱風、收獲期連陰雨天氣等，氣象部門據(jù)此制定各種農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害指標。

2.2 商丘冬小麥生長適時數(shù)據(jù)

商丘冬小麥生長實時監(jiān)測資料主要包括農(nóng)業(yè)氣象觀測、生長動態(tài)監(jiān)測信息、天氣監(jiān)測數(shù)據(jù)、自動土壤水分數(shù)據(jù)4個模塊。

農(nóng)業(yè)氣象觀測是做好冬小麥農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)的基礎(chǔ)[16]。商丘冬小麥農(nóng)業(yè)氣象觀測模塊包括發(fā)育期名稱、標準依據(jù)、觀測項目，及各生育期出現(xiàn)的平均、最早和最晚日期，按照《農(nóng)業(yè)氣象觀測規(guī)范》[15]進行。

冬小麥生長動態(tài)監(jiān)測信息，從《地面氣象觀測監(jiān)控管理平臺》農(nóng)業(yè)氣象自動化監(jiān)控模塊中獲取。

天氣監(jiān)測數(shù)據(jù)來源于8個氣象站，土壤水分數(shù)據(jù)來源于14個自動土壤水分站（見圖3、4）。

2.3 歷史資料

歷史資料包括歷年氣象數(shù)據(jù)、冬小麥農(nóng)業(yè)氣象觀測數(shù)據(jù)、災(zāi)害資料3部分，系統(tǒng)從《商丘農(nóng)業(yè)氣象資料數(shù)據(jù)庫》中提取。

2.4 氣象預(yù)報預(yù)警信息

氣象預(yù)報預(yù)警信息，系統(tǒng)自動獲取商丘市氣象臺發(fā)布的最新氣象預(yù)報預(yù)警信息（圖5）。

2.5 防災(zāi)減災(zāi)對策

2.5.1 制作商丘冬小麥農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)專報

系統(tǒng)利用歷史數(shù)據(jù)、天氣監(jiān)測要素，作物生長動態(tài)監(jiān)測信息，自動土壤水分站資料、冬小麥生長的氣象指標、最新天氣預(yù)報預(yù)測，按照商丘冬小麥農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)規(guī)程，通過數(shù)據(jù)處理，生成農(nóng)事生產(chǎn)建議模版。如，根據(jù)秋冬氣候預(yù)測、歷年冬小麥播種日期和冬前小麥壯苗積溫指標等資料，生成冬小麥適宜播種期預(yù)報模版。商丘冬小麥農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)規(guī)程見圖6。

2.5.2 制作農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)警預(yù)報

系統(tǒng)設(shè)置了小麥生產(chǎn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的氣象災(zāi)害災(zāi)前防御和災(zāi)后補救措施，自動獲取歷年的基本氣象觀測數(shù)據(jù)、冬小麥物候觀測數(shù)據(jù)、產(chǎn)量、農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害指標、歷史農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害數(shù)據(jù)、最新氣象災(zāi)害預(yù)警信息，生成農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)警預(yù)報信息模版，并報警提醒，經(jīng)補充訂正，及時為政府部門及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，減輕或避免氣象災(zāi)害給冬小麥生產(chǎn)帶來的損失。

2.5.3 氣象災(zāi)害監(jiān)測與評估

農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測，利用《地面氣象觀測監(jiān)控管理平臺》農(nóng)業(yè)氣象自動化監(jiān)控和大田調(diào)查資料相結(jié)合，災(zāi)害評估使用農(nóng)作物災(zāi)損率評估方法[17，18]。

3 結(jié)論

商丘冬小麥農(nóng)業(yè)氣象觀測服務(wù)系統(tǒng)，規(guī)范工作任務(wù)，簡化工作強度，提高了工作效率?？焖佟蚀_、直觀，提高了服務(wù)的及時性、針對性、準確性，試用效果較好。

隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的提高，氣候的變化，商丘冬小麥農(nóng)業(yè)氣象觀測服務(wù)系統(tǒng)內(nèi)容有待進一步充實和完善。

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（責任編輯 李媛媛）

收稿日期：2020-09-03

基金項目：商丘市社科規(guī)劃重大決策咨詢課題“糧食主產(chǎn)區(qū)生態(tài)保障體系研究”（項目編號：*15）;商丘市氣象局氣象科學技術(shù)研究項目（項目編號：SQQX202003）

作者簡介：張云霞（1964-），女，高級工程師。研究方向：農(nóng)業(yè)氣象、應(yīng)用氣象;通訊作者史桂芬（1984-），女，工程師。研究方向：農(nóng)業(yè)氣象。