衡陽市雙季早稻播種期預(yù)報研究

袁智生，李涵茂，戴 平，方 麗，賀紅志

（1.衡陽市氣象局，湖南 衡陽 421001；2.衡陽市農(nóng)業(yè)氣象試驗站，湖南 衡陽 421101）

隨著社會的進(jìn)步和科技的發(fā)展，氣象與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系越來越緊密。農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)技術(shù)隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，越來越專業(yè)化，產(chǎn)品分類越來越細(xì)化，對農(nóng)用天氣預(yù)報與服務(wù)業(yè)務(wù)需求越來越強烈。農(nóng)用天氣預(yù)報業(yè)務(wù)工作需要業(yè)務(wù)技術(shù)規(guī)范支持， 科研成果支撐，業(yè)務(wù)能力維持，社會需求引領(lǐng)，才能快速發(fā)展。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐指出，早稻適時早播，爭取早收，晚稻早栽是保證雙季稻增產(chǎn)的重要措施。因此，確定早稻的播種期變得尤為重要。目前國內(nèi)已有學(xué)者做了相關(guān)研究：張志紅等[1]利用典型相關(guān)分析方法，對5 cm 地溫穩(wěn)定通過 14、15、18 ℃的日期進(jìn)行預(yù)測，確定了春季播種棉花、花生、紅薯等喜溫作物的適宜播種期；周斌等[2]分析預(yù)測了遼寧省玉米適宜播種期和最遲播種期；黃中雄[3]、張榮霞等[4]、呂景華等[5]探討了應(yīng)用木本植物物候期預(yù)報作物播種期的方法；陳英慧等[6]對冬小麥適宜播種期進(jìn)行了分析和預(yù)測；田云臣[7]利用棉花播種期與氣象因子之間的關(guān)系，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而對棉花的適宜播種期進(jìn)行了預(yù)測；遲文彬[8]利用土壤溫度變態(tài)曲線預(yù)測播種期；張雪芬等[9]利用相似年法、月蒸發(fā)量法、光溫生產(chǎn)潛力法、小麥-玉米共生期法對玉米的適宜播種期進(jìn)行了預(yù)測；張保東等[10]應(yīng)用積溫法對地膜油菜適宜播種期進(jìn)行了分析與預(yù)測。眾多研究探討了如何利用氣象要素、木本植物物候期來預(yù)測早稻的適宜播種期，而在結(jié)合短、中期天氣預(yù)報制作早稻播種期農(nóng)用天氣預(yù)報技術(shù)方面的研究應(yīng)用卻鮮見報道。

該研究擬通過分析衡陽地區(qū)雙季稻歷年播種種植規(guī)律，基于早稻播種氣象指標(biāo)、早稻農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害指標(biāo)，分析出雙季早稻播種適宜期，在早稻播種期間結(jié)合短、中期天氣預(yù)報分析制作早稻適宜播種農(nóng)用天氣預(yù)報，并進(jìn)行農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)工作。總結(jié)歸納制定衡陽雙季早稻播種期預(yù)報技術(shù)框架，為指導(dǎo)農(nóng)戶及時、安全進(jìn)行早稻春耕春播生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

衡陽市位于湖南省中南部凹形面的軸帶部分，湘江中游，地處110°32′～113°16′ E，26°07′～27°28′ N。南北長150 km、東西寬173 km，總面積153.10 萬hm2。該市農(nóng)業(yè)地位十分重要，是國家重要的商品糧基地，也是重要的經(jīng)濟(jì)作物基地和畜禽、淡水魚基地。

1.2 資料來源

數(shù)據(jù)來源于衡陽市氣象臺1981～2010年整編資料中衡陽市區(qū)地面氣象要素的氣溫觀測資料。雙季早稻生育期資料來源于衡陽市農(nóng)業(yè)氣象站1994～2013年的水稻常規(guī)觀測資料。

1.3 早稻農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)及農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害

1.3.1 早稻播種期農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo) 水稻的發(fā)芽溫度一般為10（粳稻）～12（秈稻）℃，早稻播種期間由于氣溫遠(yuǎn)低于適宜溫度，一般經(jīng)催芽后播撒稻芽，以促進(jìn)整齊出苗[11]。早稻播種的適宜氣象條件為日平均氣溫10～12 ℃，日最低氣溫＞5 ℃，冷尾暖頭，播種后有3～5個晴天。

1.3.2 早稻生育期間主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害 （1）低溫陰雨：日平均氣溫低于或等于12 ℃且連續(xù)3 d 或以上；或者日平均氣溫低于或等于15 ℃，且日照時數(shù)少于或等于2 h，連續(xù)7 d 或以上；早稻播種育秧期間，因冷空氣南下，直接影響早稻種子出芽、生長，致使秧苗的生理機能失調(diào)并誘發(fā)病害，而最終導(dǎo)致爛秧死苗的低溫冷害天氣[12]。

（2）倒春寒：3月中旬至4月下旬連續(xù)10 d 低于歷史同期平均值2 ℃或以上，并低于前10 d 平均氣溫，則該10 d 為倒春寒；主要影響早稻的播種育秧，若是發(fā)生在播種前夕，則會導(dǎo)致早稻的播種期推遲；若是發(fā)生在播種以后，則會引起早稻的爛種、爛秧、死苗或秧苗枯黃、素質(zhì)低下等，對早稻生產(chǎn)有較大影響[13]。

（3）5月低溫：5月連續(xù)5 d 或以上日平均氣溫≤20 ℃；一方面，可造成早稻插秧后遲遲不能分蘗發(fā)蔸，影響分蘗進(jìn)度與低位分蘗的數(shù)量，導(dǎo)致生育期推遲，有效分蘗數(shù)減少，產(chǎn)量降低；另一方面，還可直接影響早熟早稻品種的幼穗分化，導(dǎo)致穎花退化或花粉不育不結(jié)實，是稻穗空殼率上升，產(chǎn)量下降[13]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2003 等軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 雙季早稻生育期及氣象條件分析

2.1.1 衡陽市雙季早稻主要生育期分析 從表1 中可以看出，雙季早稻一般在3月下旬至4月上旬播種，4月下旬至5月上旬移栽，6月中旬至下旬抽穗，7月中旬至下旬成熟收獲；衡陽市雙季早稻歷年生育期的平均日期為：播種期3月31日、移栽期5月4日、抽穗普期6月20日、成熟期7月17日。

表1 衡陽市1994～2013年雙季早稻主要生育期波動情況（月-日）

2.1.2 關(guān)鍵生育期氣象條件分析

（1）10 ℃和12 ℃初日分析。由表2 可知，衡陽市穩(wěn)定通過10 ℃的平均初日為3月16日，每10 a 的平均初日在3月6日～3月22日，初日出現(xiàn)在3月16日前的保證率為36.7%，出現(xiàn)在3月20日前的保證率為50%。

表2 衡陽市1981～2010年日平均氣溫通過10 ℃的初日

由表3 可知，衡陽市穩(wěn)定通過12 ℃的平均初日為3月26日，最早出現(xiàn)在2月29，最晚出現(xiàn)在4月6日；每10 a 的平均初日在3月19日～3月30日，且初日出現(xiàn)有提前的趨勢；初日出現(xiàn)在3月20日前的保證率為23.3%，而出現(xiàn)在3月26日前的保證率為43.3%，其中，2001～2010年達(dá)到70%；初日出現(xiàn)在4月前的保證率達(dá)63.3%，而2001～2010年達(dá)到90%。

（2）5月低溫發(fā)生情況。根據(jù)衡陽市區(qū)觀測站1981～2010年30 a 的氣象資料，以5月低溫氣象標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析。衡陽30 a 間出現(xiàn)五月低溫的年份有8 a，出現(xiàn)的幾率為26.7%；出現(xiàn)初日主要在5月上旬達(dá)8次，中旬為1 次，出現(xiàn)初日在上旬的幾率為88.9%。從表4 中可看出，5月低溫出現(xiàn)持續(xù)的時間多數(shù)在上旬末到中旬初這段時間之間。同時，發(fā)現(xiàn)5月低溫出現(xiàn)的次數(shù)呈減少的趨勢。

表3日平均氣溫通過12 ℃的初日

表4 衡陽1981～2010年5月低溫出現(xiàn)日期

2.2 雙季早稻播期預(yù)測分析

2.2.1 適宜播種期 根據(jù)農(nóng)業(yè)氣象站多年物候觀測資料，分析得出雙季早稻從播種到拔節(jié)期的間隔日數(shù)平均約為60 d，從拔節(jié)到收割約50 d，雙季晚稻從插秧到抽穗普期平均約50 d，外加早稻收割到晚稻插秧之間的田間工作日數(shù)3 d，則從早稻拔節(jié)到晚稻抽穗普期平均約103 d，早稻從播種到晚稻的抽穗普遍期平均約163 d。根據(jù)衡陽市觀測站1981～2012年氣象資料分析，衡陽9月份寒露風(fēng)多出現(xiàn)在20日前后，為保證將寒露風(fēng)對晚稻抽穗開花的影響降到最低，故推算出早稻的播種期最晚不超過4月10日。根據(jù)五月低溫出現(xiàn)的情況，需保證早稻的拔節(jié)期在5月15日以后，因此得出早稻的播種期最早是3月16日。

綜合衡陽日平均氣溫穩(wěn)定通過10 ℃和12 ℃的初日和保證率，衡陽早稻播種期為3月20日～4月10日，其中最適宜大規(guī)模播種的日期為3月26～4月5日。其中，采取保溫方式的播種期，適宜在3月下旬中期；采用拋秧方式的播種期，宜于3月下旬后期～4月初進(jìn)行；大田直播宜于4月上旬進(jìn)行。

2.2.2 播種期農(nóng)用天氣預(yù)報技術(shù) 通過分析得知，衡陽雙季早稻的播種期在3月中旬～4月上旬，在播種期間為了做好農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)工作，農(nóng)用天氣預(yù)報的準(zhǔn)確及時發(fā)布就變得尤為重要。探討雙季早稻播種期間的農(nóng)用天氣預(yù)報技術(shù)對提高農(nóng)用天氣預(yù)報制作起著重要的技術(shù)支撐作用。

農(nóng)用天氣預(yù)報的制作以中短期天氣預(yù)報結(jié)果為基礎(chǔ)，通過對中短期天氣預(yù)報結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)合前期農(nóng)業(yè)氣象天氣條件，針對作物生育期間農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)和農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，制定未來1～3 d準(zhǔn)確和4～7 d 趨勢農(nóng)用天氣預(yù)報。主要的技術(shù)框架如圖1 所示。

2.2.3 早稻播種期預(yù)報技術(shù)的應(yīng)用 早稻的播種育秧受氣溫、降水等天氣條件的影響，在分析制作早稻播種期農(nóng)用天氣預(yù)報過程中需特別關(guān)注。早稻播種預(yù)報技術(shù)在2014年衡陽雙季早稻播種期的預(yù)報服務(wù)過程中得到了很好的體現(xiàn)。

2014年3月19日，衡陽市氣象臺發(fā)布1 周天氣預(yù)報指出，“19～20日出現(xiàn)雷陣雨天氣過程，氣溫明顯下降，21日起，天氣轉(zhuǎn)好，氣溫明顯回升，最高氣溫將回升到20 ℃左右”。通過分析可見，21日起天氣條件十分早稻播種的適宜氣象條件“冷尾暖頭”，再根據(jù)農(nóng)戶前期備耕、備種、備肥一切就緒等情況，制作發(fā)布雙季早稻播種適宜度天氣預(yù)報，指出“21日起，我市天氣轉(zhuǎn)好，十分有利于雙季早稻的田間播種育秧工作，建議農(nóng)戶19日起開始抓緊時間進(jìn)行早稻的浸種催芽工作，及時將早稻播種下泥”。后期根據(jù)為農(nóng)服務(wù)點的信息員反饋，該次農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)工作準(zhǔn)確及時，農(nóng)戶抓住有利天氣，大面積進(jìn)行雙季早稻的播種育秧，發(fā)芽率高，秧苗苗情較好，為后期的增產(chǎn)增收奠定了堅實基礎(chǔ)。

圖1 早稻播種期預(yù)報技術(shù)框架

3 結(jié) 論

該研究根據(jù)雙季早稻播種農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)、生育期間主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害指標(biāo)，分析了早稻播種期適宜溫度10 ℃和12 ℃的穩(wěn)定通過初日保證率，以及“5月低溫”農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的發(fā)生時段概率，綜合分析得出衡陽雙季早稻最適宜播種時段為3月20日～4月10日，其中最適宜大規(guī)模播種的日期為3月26～4月5日。

基于雙季早稻播種時段、農(nóng)業(yè)氣象條件、農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)和農(nóng)業(yè)活動開展情況，建立了衡陽雙季早稻播種期農(nóng)用天氣預(yù)報技術(shù)框架。依據(jù)早稻播種期預(yù)報技術(shù)，在2014年的早稻春耕春播的農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)中進(jìn)行了早稻播種期適宜度預(yù)報，取得了較好的預(yù)報服務(wù)效果，可廣泛應(yīng)用到今后的早稻業(yè)務(wù)服務(wù)工作中。通過進(jìn)一步的研究總結(jié)，該技術(shù)可擴(kuò)展到其他作物預(yù)報服務(wù)領(lǐng)域，為農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)工作提供更多更有力的技術(shù)支撐。

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