洞庭湖植棉區(qū)植棉機械化之氣候條件分析

匡政成，李庠，郭利雙，李育強，陳浩東

（湖南省棉花科學研究所/ 國家雜交棉研究推廣中心，湖南 常德415101）

當前湖南棉花種植主要集中在洞庭湖區(qū)域。該區(qū)域土壤肥沃，地勢較平坦，有利于棉花機械化生產(chǎn)。 而洞庭湖區(qū)域地處長江中下游，位于28°30′～30°20′N、110°40′～113°10′E[1]，為典型的亞熱帶季風濕潤氣候，水資源豐富，降水較多，致使一些研究者認為在湖南較難實現(xiàn)棉花機械采收。 為此，本研究以洞庭湖區(qū)域中心地帶、具有該區(qū)域典型氣候特征的常德市鼎城區(qū)（29.25°N、111.75°E）為例，分析2000－2019 年洞庭湖植棉區(qū)5—10 月份的氣候特點，旨在確定湖南實現(xiàn)棉花油后直播和機械化收獲的最佳時間，為洞庭湖植棉區(qū)棉花生產(chǎn)機械化提供氣候要素數(shù)據(jù)支持，促進湖南棉花生產(chǎn)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)

采用“WheatA 小麥芽-農(nóng)業(yè)氣象大數(shù)據(jù)”軟件查詢下載常德市鼎城區(qū)2000—2019 年逐年逐月逐日氣象數(shù)據(jù)，選取棉花生育期5—10 月的每月降水量、 氣溫及棉花采收期10 月的降水日數(shù)進行統(tǒng)計分析。 降水日數(shù)為日降水量≥0.1 mm 的天數(shù)。

1.2 數(shù)據(jù)處理方法

極值比按σ＝Vimax/Vimin計算，式中Vimax為歷年某月i 指標的最大值，Vimin為歷年某月i 指標的最小值。 降水距平百分率按△R＝（R－R）/R×100%計算，式中R 為某年降水量，R 為多年降水量平均值，R－R 為降水距平值。

2 結(jié)果與分析

2.1 5—10 月降水量分析

從各月降水量（表1）變化分析發(fā)現(xiàn)，洞庭湖植棉區(qū)棉花生育期（5—10 月）降水量分布極不均勻，明顯集中在5—8 月，6 月最多（186.3 mm），10 月最少（84.3 mm）。此外，通過比較各月降水量極值比發(fā)現(xiàn)，9 月份降水量極值比最大，5 月、6 月、10 月降水量極值比較小，說明9 月份降水量變化幅度最大，5月、6 月和10 月降水量相對穩(wěn)定。

表1 洞庭湖植棉區(qū)2000—2019 年5—10 月降水量與統(tǒng)計值

從降水量年際變化（圖1）來看，洞庭湖植棉區(qū)5—10 月降水量的年際變化幅度較大，2000—2019年5—10 月平均降水量為834.9 mm。降水量最大值（1 200.6 mm）出現(xiàn)在2002 年，而最小值（537.41 mm）出現(xiàn)在2001 年。 在統(tǒng)計的20 年中，有11 年降水距平值為負，9 年的為正，相差不大；降水距平百分率在－30%～30%的有15 年， 說明洞庭湖植棉區(qū)5—10 月年降水距平百分率大多年份在±30%之間。

圖1 2000—2019 年洞庭湖植棉區(qū)5—10 月降水量年度變化

2.2 5－10 月氣溫分析

從表2 可以發(fā)現(xiàn)，洞庭湖植棉區(qū)7 月平均氣溫最高，10 月平均氣溫最低。 就歷年平均最高氣溫和平均最低氣溫而言，7 月和8 月份平均最高氣溫最高；10 月份平均最低氣溫最低。 此外，在統(tǒng)計各月最高氣溫中發(fā)現(xiàn)，5－10 月最高氣溫均超過35℃，說明洞庭湖植棉區(qū)棉花全生育期均可能出現(xiàn)高溫熱害，要注意防范。

表2 洞庭湖植棉區(qū)2000—2019 年5—10 月各月氣溫情況

從圖2 可以發(fā)現(xiàn)，2000—2019 年洞庭湖植棉區(qū)6—10 月≥10 ℃平均積溫為3 921.5 ℃， 其中2009 年6—10 月≥10 ℃積溫最高， 為4 129.5 ℃；2014 年6—10 月≥10 ℃積溫最低， 為3 742.5 ℃。在統(tǒng)計的20 年中，洞庭湖植棉區(qū)6—10 月≥10 ℃積溫均高于棉花正常生育對≥10 ℃最低積溫的要求（3 600 ℃），說明6 月前播種均能滿足棉花總積溫需求。

2.3 棉花采收期10 月的降水日數(shù)與晴天統(tǒng)計指標分析

圖2 2000—2019 年洞庭湖植棉區(qū)6—10 月≥10 ℃積溫情況

從表3 可以發(fā)現(xiàn)，2011—2019 年10 月份平均降水日數(shù)為9.9， 相對較少， 占總天數(shù)的比值為31.9%。 2012 年降水日數(shù)最多，2013 年降水日數(shù)最少。 同時，發(fā)現(xiàn)10 月份平均出現(xiàn)2.6 次持續(xù)3 d 以上的晴天、2.2 次持續(xù)4 d 以上的晴天、1.5 次持續(xù)5 d以上的晴天。 晴天最長持續(xù)19 d，晴天持續(xù)1 周以上的天氣有8 年， 說明10 月份的氣候條件適合棉鈴集中吐絮和機械化采摘。

表3 2011—2019 年棉花采收期10 月降水日數(shù)與晴天統(tǒng)計

3 討論與結(jié)論

洞庭湖植棉區(qū)是我國重要的商品棉生產(chǎn)基地。近年來，為減輕勞動強度，提高植棉效益[2]，湖南省棉花科學研究所圍繞洞庭湖植棉區(qū)棉花生產(chǎn)機械化開展了大量研究，在機采棉品種選育及配套栽培技術(shù)、病蟲害統(tǒng)防統(tǒng)治及機械化（小型飛機）作業(yè)、化學封頂和化學脫葉等方面取得了較好的成績，并提出了 “5 月中下旬棉花油后直播－機械化中耕、施肥、除草－病蟲害統(tǒng)防統(tǒng)治－調(diào)控與化學封頂－9 月下旬化學脫葉－10 月中下旬棉鈴集中吐絮，機械化采摘”[3-4]的工作思路來解決“一播全苗”和“機械化采摘”2 個技術(shù)難題。 本研究通過對洞庭湖植棉區(qū)氣候特點分析，發(fā)現(xiàn)上述思路在氣象要素上具有較好的可行性。

棉花是一種喜溫作物，其生長發(fā)育需要充足有效的熱量（積溫）和適宜的水分。 馮利平等[5]研究表明： 溫度是影響棉花生長發(fā)育進程的首要生態(tài)因子，低溫會延長棉花出苗時間。 別墅等[6]發(fā)現(xiàn)，棉花各生育時期所需有效積溫不同，要求的臨界溫度也不一樣，其中播種到出苗、現(xiàn)蕾、開花、吐絮的臨界溫度分別為12、20、25、16 ℃。 本研究表明，洞庭湖植棉區(qū)2000—2019 年5 月份最低氣溫為11.6 ℃，說明5 月播種可能會碰到低于棉花出苗的臨界溫度，導(dǎo)致種子出苗緩慢、出現(xiàn)僵苗等現(xiàn)象；因此，建議5 月下旬到6 月初氣溫升高時播種，以利于棉花發(fā)芽和生長，實現(xiàn)“一播全苗”。同時，洞庭湖植棉區(qū)6—10 月≥10 ℃平均積溫為3 921.5 ℃， 最低積溫為3 742.5 ℃， 說明5 月下旬到6 月初播種也能滿足棉花生長≥10 ℃積溫需求[7]。

此外，本研究發(fā)現(xiàn)，洞庭湖植棉區(qū)2000—2019年5—10 月平均降水量為834.9 mm， 且主要集中在5—8 月，這與鄺美娟等[8]的研究結(jié)果基本一致。其中：5 月份平均降水量明顯偏多， 能較好地滿足棉花種子萌發(fā)對水分的需求；10 月平均降水量明顯偏少，且晴天出現(xiàn)次數(shù)較多、持續(xù)時間較長，適合棉鈴集中吐絮和機械化采摘。