仁懷市有機高粱適宜移栽期監(jiān)測預(yù)報技術(shù)及判別模型研究

謝強　謝璐繁　吳新豪

摘 要：對有機高粱適宜移栽期進行監(jiān)測預(yù)報和相關(guān)判別模型研究是推動仁懷市酒用高粱高質(zhì)量生產(chǎn)的重要技術(shù)基礎(chǔ)。本文從仁懷市高粱適宜移栽期的實際氣象要素需求出發(fā)，采集境內(nèi)各典型種植區(qū)域的氣象要素數(shù)據(jù)應(yīng)用于監(jiān)測預(yù)報技術(shù)，結(jié)合GPS定位技術(shù)和GIS軟件對數(shù)據(jù)進行綜合分析，發(fā)現(xiàn)仁懷市有機高粱適宜移栽期適宜溫度連續(xù)10d平均氣溫≥15℃左右，從播種到移栽期間需要≥0℃積溫為362～616℃，日照時數(shù)75～110h。根據(jù)氣象要素相互作用原理，應(yīng)用空間拓撲分析法篩選出相關(guān)氣象要素預(yù)報因子，通過穩(wěn)定性和獨立性實驗，確保最終數(shù)據(jù)的可靠性，最終建立高粱適宜移栽期的長期預(yù)報模型，通過檢驗，預(yù)報模型可至少提前15d得出適宜移栽日期，對仁懷市高粱種植具有重要實用價值。

關(guān)鍵詞：仁懷市;有機高粱;適宜移栽期;監(jiān)測預(yù)報;模型研究

中圖分類號：S164 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201015039

引言

高粱作為仁懷市重要的經(jīng)濟作物之一，常年種植面積達到2萬hm2以上，產(chǎn)值為6.5億元，其產(chǎn)值占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的1/3左右，近年來仁懷市以標(biāo)準(zhǔn)化、科技化、規(guī)范化、組織化、信息化為一體的標(biāo)準(zhǔn)打造高粱種植基地，為了可實現(xiàn)戶均增收5000元以上，市內(nèi)9個種植示范基地標(biāo)段同步建設(shè)，有機高粱生產(chǎn)全面邁入新階段。移栽作為高粱種植的重要環(huán)節(jié)，階段前后的秧苗情況和最終產(chǎn)量質(zhì)量相關(guān)。因此，在適宜的秧齡移栽，促進早生快發(fā)，能夠確保最終有效穗多、質(zhì)量優(yōu)、產(chǎn)量高。合理安排移栽期就是保障高粱優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的基礎(chǔ)，而影響高粱移栽的氣象因子主要有溫度、降水和日照，因高粱屬于耐旱、喜溫作物，所以溫度和光照影響較大。受全球變暖影響，近50a仁懷市氣溫有所增加，因此亟需以新的判別研究模型對適宜移栽期進行預(yù)測，減少熱量資源的浪費，避免出現(xiàn)秧齡過大。

1 移栽期判別模型研究

1.1 資料和方法

所需的農(nóng)業(yè)氣象資料源自于仁懷市各氣象站在高粱移栽期的記錄，包括1979—2019年的氣溫和光照數(shù)據(jù)。有效積溫的計算方法是日平均積溫（ti）和對高粱生長無影響的下限溫度（b0）之差的累計值，公式：

T（有效積溫）=∑_（i=1）^m（t_i-b₀） （1）

當(dāng)ti≤b0，則ti-b0=0。

本文統(tǒng)計得出，高粱播種至移栽需要≥0℃有效積溫，所以b0=0℃，m為播種至移栽的天數(shù)。移栽期的監(jiān)測預(yù)報模型的構(gòu)建思路是沿著移栽期和有效積溫及光照時數(shù)的高度關(guān)聯(lián)性來建立計算適宜移栽日期的回歸方程，通過空間拓撲學(xué)原理計算出區(qū)域內(nèi)影響時段的日均氣溫值和光照時數(shù)作為預(yù)報因子，將所選因子進行最優(yōu)化檢查，選出和有效積溫及光照時數(shù)相關(guān)最為明顯的氣溫因子，進行穩(wěn)定性和獨立性檢驗，剔除波動較大的因子和共線性因子，建立有效積溫及光照時數(shù)的預(yù)報方程，最終確定高粱適宜移栽期的預(yù)報模型。

1.2 結(jié)果和分析

通過總結(jié)近40a仁懷市高粱適宜移栽期和有效積溫的時間序列來看，二者年際變化呈現(xiàn)相同趨勢，有明顯正相關(guān)趨勢，且都通過了0.001的顯著性水平檢驗，相關(guān)系數(shù)為0.78。移栽期一般在秧齡為1個月時，苗長至4葉時起苗移栽，營養(yǎng)塊育苗則在4～5葉時移栽，播撒育苗在5～6葉時移栽。移栽期在進入21世紀后較為平穩(wěn)，但在20世紀80—90年代有明顯的提前特征，線性趨勢為-2.5d·10a-1，符合顯著性水平檢驗標(biāo)準(zhǔn)。因此，利用有效積溫進行適宜移栽期的預(yù)報是可行的，移栽期和有效積溫所建立的預(yù)報模型如表1所示。

而光照時數(shù)和適宜移栽期的變化也呈現(xiàn)正相關(guān)趨勢，相關(guān)系數(shù)為0.56。利用光照時數(shù)和移栽期所建立的預(yù)報模型如表2所示。

2 適宜移栽期監(jiān)測預(yù)報技術(shù)應(yīng)用

2.1 應(yīng)用背景

仁懷市氣象部門針對高粱移栽期的氣象監(jiān)測堅持精細化原則，不斷開展科技攻關(guān)和技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)了市內(nèi)分區(qū)域進行氣象監(jiān)測預(yù)報和要素大數(shù)據(jù)共享，為防御災(zāi)害性天氣提高移栽質(zhì)量保駕護航。仁懷市光照充足，但存在降水時空分布不均問題，近年來極端強對流天氣頻發(fā)，高粱屬于怕澇作物，因此氣象部門在鄉(xiāng)鎮(zhèn)一層設(shè)置了密集的自動氣象監(jiān)測網(wǎng)，基于貴州、四川、歐洲等多家降雨預(yù)報產(chǎn)品的集成面雨量預(yù)報技術(shù)進行研究應(yīng)用，實現(xiàn)了域內(nèi)強降雨中長期預(yù)報，覆蓋全市的多普勒雷達觀測網(wǎng)實現(xiàn)了雷達回波測雨實況對接，監(jiān)測實時性和定量定點預(yù)報技術(shù)質(zhì)量有了顯著提升。

2.2 分區(qū)雨量監(jiān)測技術(shù)

雨量監(jiān)測密度的大小對提高預(yù)報精準(zhǔn)度有重大意義。氣象部門以GIS地理信息平臺為基礎(chǔ)，結(jié)合域內(nèi)赤水河走向和水系分布，大婁山分水線及全市地形圖，通過數(shù)字高程模型DEM對地形階梯和細化至村鎮(zhèn)級的行政邊界進行劃分，以此保證氣象監(jiān)測、降水預(yù)報資料的準(zhǔn)確性和典型性。將收集到的數(shù)值進行綜合化處理后，全市分為各小區(qū)域，并按區(qū)域建成自動氣象觀測站點，基于觀測點的經(jīng)緯度確定區(qū)域面雨量監(jiān)測的空間從屬關(guān)系，確保站點和區(qū)域的關(guān)聯(lián)性及代表性。應(yīng)用SQL和VB技術(shù)，構(gòu)建自動氣象站實時降雨量的逐小時收集、數(shù)據(jù)可用性判斷、面值測算、實時控制、輸入程序，數(shù)據(jù)最后匯總建立本地降雨量專用數(shù)據(jù)庫。根據(jù)各分區(qū)的站點分布特征，一般采用算數(shù)平均法計算區(qū)域內(nèi)平均面雨量，其數(shù)學(xué)公式：

X=（x₁+x₂+…+x_n）/n

式中，X為區(qū)域面雨量，x1、x2、…、xn為各觀測點降雨量，n為區(qū)域內(nèi)觀測站數(shù)量。得出的面雨量實況需要利用Flash技術(shù)處理以便直觀顯示為圖形，然后按照雨量等級自動上色，這樣完整的雨量監(jiān)測圖示便出現(xiàn)了，還可以按區(qū)域逐級放大或縮小，降雨量情況一目了然。此外，各區(qū)域逐小時面雨量自動存入數(shù)據(jù)庫以備隨時調(diào)用。

2.3 面雨量定量集成預(yù)報技術(shù)

根據(jù)降雨過程中的天氣變化來確定面雨量定量預(yù)報的區(qū)域劃分，加入T639降雨網(wǎng)格預(yù)報產(chǎn)品，以此適應(yīng)仁懷市的降雨變化特征。按照降水預(yù)報分布分解至各區(qū)域得出面雨量預(yù)報值，定量預(yù)報具備3d滾動預(yù)報的作用。其中強降水預(yù)報技術(shù)是據(jù)仁懷市1975—2015年氣象站記錄的逐日降水、ECMWF數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品資料，分析出和強降水天氣相關(guān)的動力模型及因子所建立的多模式面雨量預(yù)報方程，在此基礎(chǔ)上推出區(qū)域內(nèi)強降水面雨量預(yù)報產(chǎn)品。

3 結(jié)語

通過氣象部門內(nèi)外網(wǎng)并用的綜合信息系統(tǒng)，仁懷市從市至村鎮(zhèn)實現(xiàn)了一體化的氣象信息共享，經(jīng)科學(xué)嚴謹?shù)臍庀髷?shù)據(jù)統(tǒng)計分析，精準(zhǔn)化的氣象變化評價，能夠合理反映高粱移栽期前后的天氣變化程度，輔之以海拔梯級之間，村鎮(zhèn)行政區(qū)域之間精細化將雨水預(yù)報，對展開高粱適宜移栽期的數(shù)據(jù)調(diào)查和確定，優(yōu)化仁懷市氣象災(zāi)害預(yù)警體系提供了標(biāo)準(zhǔn)化氣象決策參考依據(jù)。

參考文獻

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（責(zé)任編輯 周康）

收稿日期：2020-08-27

作者簡介：謝強（1984-），男，本科，助理工程師。研究方向：綜合氣象。