巨鹿縣金銀花氣候適宜性分析

趙會(huì)霞 紀(jì)華磊 劉 瑩 武金波

（巨鹿縣氣象局，河北 巨鹿 055250）

金銀花又名雙花、忍冬花等，屬忍冬科忍冬屬半常綠多年生藤本植物，是名貴中藥材之一，以未開(kāi)放的花蕾和藤葉入藥。金銀花藥用價(jià)值很高，具有清熱解毒、散風(fēng)消腫、滋潤(rùn)皮膚和延年益壽的功效，在醫(yī)藥制劑和保健品上應(yīng)用廣泛。河北省邢臺(tái)市巨鹿縣栽培金銀花已有400年的歷史，自主培育的優(yōu)質(zhì)品種“巨花一號(hào)”種植面積達(dá)0.86 萬(wàn)hm2，覆蓋全縣所有村，年產(chǎn)優(yōu)質(zhì)干花1 300 萬(wàn)kg，占全國(guó)總產(chǎn)量的60.00%以上，是全國(guó)最大的金銀花道地藥材生產(chǎn)區(qū)。通過(guò)翻閱大量資料發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的關(guān)于金銀花適宜性劃分的資料中，大多集中在對(duì)金銀花的生長(zhǎng)區(qū)域的劃分，而對(duì)金銀花產(chǎn)地歷年的氣候進(jìn)行分析的文章較少。因此，本文結(jié)合巨鹿縣實(shí)際，從金銀花適宜氣候指標(biāo)出發(fā)，采用統(tǒng)計(jì)方法和隸屬度分析法對(duì)巨鹿縣40年的氣候條件進(jìn)行適宜性分析，繼而從不適宜角度出發(fā)，總結(jié)影響適宜性的主要?dú)庀笠蛩?，并?duì)氣象部門(mén)提出服務(wù)建議，以期有效利用巨鹿縣氣候資源，趨利避害，有效降低氣象災(zāi)害對(duì)金銀花帶來(lái)的不利影響，為巨鹿縣金銀花生產(chǎn)提供氣象保障。

1 研究區(qū)概況

巨鹿縣屬暖溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，日照充沛，年平均氣溫為13.5 ℃，最冷月（1月）平均氣溫為-2.6 ℃，最熱月（7 月）平均氣溫為27.2 ℃；歷年平均降水量為502.7 mm，其中5—10 月降水量444.2 mm，占全年降水量的88.40%；年平均無(wú)霜期為215 d；年平均日照時(shí)間為2 466.8 h，占可照時(shí)間的55.60%；年平均風(fēng)速為2.3 m/s，最多風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)；主要?dú)庀鬄?zāi)害有暴雨、大風(fēng)、冰雹、雷暴、干旱、寒潮、霜凍及干熱風(fēng)等。巨鹿縣地貌為平原，地勢(shì)平坦，土壤屬?zèng)_積母質(zhì)，土層深厚，多以壤質(zhì)潮土和沙質(zhì)土為主，自然生態(tài)環(huán)境狀況良好。無(wú)工業(yè)和生活垃圾污染，無(wú)有害金屬、粉塵和有害微生物污染。

2 資料與方法

2.1 資料來(lái)源

所用資料來(lái)自巨鹿縣氣象局提供的1980—2019 年國(guó)家站氣象觀測(cè)資料，采用模糊數(shù)學(xué)法構(gòu)建每一劃分指標(biāo)的模糊隸屬度函數(shù)，再對(duì)各隸屬度值進(jìn)行綜合分析計(jì)算得出每一年份的氣候適宜度，將近40年的氣候進(jìn)行適宜年份、次適宜年份和不適宜年份的劃分。最后從不適宜年份分析出發(fā)，總結(jié)影響氣候適宜性的氣象因素，對(duì)氣象部門(mén)提出服務(wù)建議。

2.2 指標(biāo)確定

金銀花喜溫暖濕潤(rùn)，長(zhǎng)日照氣候，日平均氣溫3 ℃以下時(shí)處于休眠狀態(tài)、生長(zhǎng)緩慢，5 ℃以上開(kāi)始萌芽、抽生新枝，16 ℃以上新梢生長(zhǎng)迅速并開(kāi)始孕育花蕾，20 ℃左右花蕾生長(zhǎng)。金銀花具有多次抽梢、多次開(kāi)花的習(xí)性，日照時(shí)間多有利于其產(chǎn)量和質(zhì)量的提高。根據(jù)金銀花生長(zhǎng)與當(dāng)?shù)貧庀髼l件的關(guān)系，參考已有金銀花種植區(qū)劃研究成果［1］，選取年平均氣溫、年日照時(shí)間、日平均氣溫≥16 ℃天數(shù)、日平均氣溫20～30 ℃天數(shù)和5月平均氣溫作為巨鹿縣金銀花氣候適宜度劃分因子，分析巨鹿金銀花萌芽期至盛花期氣候適宜性（見(jiàn)表1）。降水也是影響金銀花正常生長(zhǎng)的重要因素之一，但由于巨鹿縣歷年平均降水量達(dá)500 mm以上，且5—10月降水量站全年80.00%以上，即使在個(gè)別降水不充足月份，可采取一些人為措施來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此，這里不將降水作為區(qū)劃因子。

2.3 劃分方法

金銀花的生長(zhǎng)受多種氣象條件的影響，且這種影響是一種綜合作用而非簡(jiǎn)單疊加。因此，可利用模糊學(xué)方法對(duì)這種影響進(jìn)行描述和定量分析［2］。首先構(gòu)建每一劃分指標(biāo)的模糊隸屬度函數(shù)；其次利用40年的觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算每個(gè)年份的隸屬度值，再對(duì)5 個(gè)隸屬度值進(jìn)行綜合得到每年的氣候適宜度；最后根據(jù)氣候適宜度指標(biāo)將巨鹿縣40年進(jìn)行適宜年、次適宜年和不適宜年的劃分。

表1 金銀花氣候適宜性劃分指標(biāo)

根據(jù)馬樹(shù)慶［3］的研究成果，年平均氣溫和5月平均氣溫隸屬函數(shù)為：

式（1）中，F(xiàn)（ti)為第i年份的溫度隸屬度值，ti為i年份的平均氣溫，tL、tH、t0分別為金銀花生長(zhǎng)所需的平均最低氣溫、平均最高氣溫和平均適宜氣溫。參照彭國(guó)照等［1］的研究成果并結(jié)合巨鹿縣本地實(shí)際氣候特征，此處對(duì)年平均氣溫取tL=11.0 ℃、tH=17.0 ℃、t0=14.0 ℃；對(duì)5月平均氣溫取tL=17.0 ℃、tH=23.5 ℃、t0=21.0 ℃。

年日照時(shí)間隸屬度函數(shù)為：

式（2）中，F(xiàn)(Si)為i點(diǎn)年日照時(shí)間隸屬度值，si為第i年日照時(shí)間，S0為金銀花日照需求值，在此取S0=1 100 h。

日平均氣溫≥16 ℃天數(shù)的隸屬度函數(shù)為：

日平均氣溫20～30 ℃天數(shù)的隸屬度函數(shù)為：

式（3）（4）中，F(xiàn)(Dti1)、F(Dti2)分別為第i年日平均氣溫≥16 ℃天數(shù)和日平均氣溫20～30 ℃天數(shù)的隸屬度值，Dti1為第i年日平均氣溫≥16 ℃的天數(shù)，Dti2為日平均氣溫20～30 ℃的天數(shù)。

對(duì)歷年5個(gè)劃分要素的隸屬度值按照氣候適宜度公式進(jìn)行計(jì)算：

式（5）中，Mi為第i年的氣候適宜度，F(xiàn)ij為第i年第j個(gè)劃分因子的模糊隸屬度值，分別由式（1）至（4）計(jì)算得出，n為劃分因子的個(gè)數(shù)。按式（5）計(jì)算得出巨鹿縣近40年的適宜度值，并按照Mi>0.8 氣候適宜年、0.7 ≤Mi≤0.8為次適宜年、Mi<0.7為不適宜年。

3 劃分結(jié)果

通過(guò)式（1）至（5）計(jì)算得出，巨鹿縣40 年中，適宜年份21 個(gè)，占?xì)v年的53.00%；次適宜年13 個(gè)，占?xì)v年32.00%；不適宜年6 個(gè)，占?xì)v年比例15.00%（見(jiàn)表2）。將6個(gè)不適宜年份各氣象因素觀測(cè)值與指標(biāo)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，劃分指標(biāo)中，年平均氣溫和光照穩(wěn)定，可滿足金銀花對(duì)熱量和光照條件的需求，對(duì)其生長(zhǎng)有利。其他指標(biāo)穩(wěn)定性較差，不適宜年份的特征主要表現(xiàn)在20～30 ℃天數(shù)偏多（均偏多）和 5 月平均氣溫偏高（1982 年、2001 年、2007 年和2012 年），≥16 ℃的天數(shù)較好（1998 年偏高，2001 年和2012年略偏高一點(diǎn)，接近適宜）。

雖然同為不適宜年，但不同年份限制因素不完全一致，不適宜年份共同特征是20～30 ℃的天數(shù)較長(zhǎng)，5月平均氣溫偏高，而氣溫偏高易導(dǎo)致金銀花發(fā)育速度過(guò)快，最適花期縮短，產(chǎn)量和品質(zhì)受到影響［4-6］。

4 結(jié)論

該研究在現(xiàn)有研究成果基礎(chǔ)上選取了年平均氣溫、年日照時(shí)間、日平均氣溫≥16 ℃天數(shù)、日平均氣溫20～30 ℃天數(shù)和5月平均氣溫5個(gè)氣象要素作為劃分巨鹿40年氣候適宜性指標(biāo)，利用模糊學(xué)方法構(gòu)建了各個(gè)因子的隸屬度函數(shù)，按照適宜年份、次適宜年份和不適宜年份3個(gè)等級(jí)完成了巨鹿縣40 年的氣候適宜性劃分。結(jié)果表明，巨鹿縣40年氣候適宜性受氣溫影響較大，其中有6個(gè)年份平均氣溫較高，不利金銀花的正常生長(zhǎng)。

該研究?jī)H從氣候資源角度對(duì)巨鹿縣金銀花氣候適宜性進(jìn)行分析，但隨著近幾年全球氣候變暖，極端天氣多發(fā)，如早春低溫、采摘期高溫、連陰雨等與金銀花的產(chǎn)量和品質(zhì)也密切相關(guān)。氣象災(zāi)害與金銀花生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)系還需進(jìn)一步研究。因此，在實(shí)際生產(chǎn)生活中，氣象部門(mén)應(yīng)大力開(kāi)展氣象為農(nóng)精細(xì)化服務(wù)，除基本預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)外，也應(yīng)加強(qiáng)金銀花關(guān)鍵生育期的氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)，并借助巨鹿縣2020年新開(kāi)展的金銀花氣象指數(shù)保險(xiǎn)載體，全面滿足金銀花種植戶風(fēng)險(xiǎn)保障需求，將氣象災(zāi)害對(duì)金銀花造成的損失降至最低，從而更好地支持地方特色農(nóng)業(yè)發(fā)展，最大限度地發(fā)揮氣象防災(zāi)減災(zāi)重大職能，為巨鹿縣金銀花穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)保駕護(hù)航。

表2 巨鹿縣近40年氣候適宜度劃分及占比