建立農(nóng)業(yè)氣象綜合試驗示范基地的構(gòu)想和預(yù)估效果

收稿日期：2023-10-10

作者簡介：洪群艷（1987—），女，云南大理人，工程師，主要從事氣象科技服務(wù)和氣象災(zāi)害防御研究。#通信作者：李志，E-mail：380801193@qq.com。

摘 要：為了充分發(fā)揮景洪市的區(qū)位優(yōu)勢、資源優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，以國家冬繁基地為依托，建立了以玉米為主的綜合氣象觀測區(qū)、氣象綜合試驗與示范功能區(qū)、以技術(shù)示范與推廣功能區(qū)和科普宣傳功能區(qū)為一體的農(nóng)業(yè)氣象綜合試驗示范基地，助力景洪冬繁基地打造成具有區(qū)域特色優(yōu)勢的良種繁育科研育種基地。

關(guān)鍵詞：國家冬繁基地；農(nóng)業(yè)氣象；示范基地

中圖分類號：P48 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）04–0-03

國以農(nóng)為本，農(nóng)以種為先，種業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的“芯片”，是國家戰(zhàn)略性和基礎(chǔ)性核心產(chǎn)業(yè)，是國家糧食安全的基礎(chǔ)。2020年12月，中央經(jīng)濟工作會議圍繞構(gòu)建新發(fā)展格局，部署了八項重點工作任務(wù)，其中之一就是“解決好種子和耕地問題”[1-2]。

2017年，景洪市被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部認定為首批區(qū)域性冬繁良種繁育基地（簡稱冬繁基地，下同），是集科研育種、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)耕體驗、科普展示、成果轉(zhuǎn)化于一體的冬繁科技創(chuàng)新園。研究西雙版納冬季氣候特征、栽培技術(shù)對南繁農(nóng)作物生長發(fā)育及遺傳變異的影響是確保農(nóng)作物南繁任務(wù)勝利完成的核心，對創(chuàng)新農(nóng)作物新品種、加快農(nóng)作物新品種的推廣應(yīng)用、促進糧食生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)發(fā)展都具有重要意義[3]。種業(yè)與氣象息息相關(guān)，精確的氣象數(shù)據(jù)可以幫助工作人員充分利用氣候資源，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)種植和育種工作，為研究提供氣象保障。因此，發(fā)展智慧種業(yè)氣象服務(wù)，推進種業(yè)氣象服務(wù)高質(zhì)量發(fā)展，推動“智慧氣象+種業(yè)”模式成為種業(yè)發(fā)展新的增長點[4-5]。

1 示范基地基本情況

擬建的農(nóng)業(yè)氣象綜合試驗示范基地位于景洪市勐罕鎮(zhèn)南繁基地，傣語古名“勐達沙納管”，俗稱橄欖壩，是一個有著傣鄉(xiāng)傳奇歷史和深厚民族文化底蘊的小鎮(zhèn)，勐罕鎮(zhèn)總面積為321.91 km2，是最適合開展南繁工作的區(qū)域，冬季南繁避開因雨水過多造成的洪澇危害，適量的雨水更有利于適宜各類農(nóng)作物生長和南繁工作的開展[6-7]。

景洪市是云南省西雙版納傣族自治州的州府所在地。景洪市境內(nèi)擁有版納機場、景洪港2個國家級口岸，也有高等級公路與打洛、磨憨2個國家級口岸相連接。2023年4月13日，中老鐵路開通，形成了水、陸、空、鐵“四輪驅(qū)動”的立體綜合交通網(wǎng)絡(luò)，使得其面向東南亞的區(qū)位優(yōu)勢和前沿窗口的地位更加突出，農(nóng)業(yè)國際合作和交流也更加頻繁、便捷和高效。

2 建設(shè)目的

2.1 挖掘和利用熱帶氣候資源，加快良種繁育進程

氣象條件是農(nóng)作物生長關(guān)鍵因素之一[8]。景洪市地處北回歸線以南，屬熱帶、南亞熱帶氣候帶。北有無量山為天然屏障，擋住了寒流的侵襲；南面受印度洋的西南季風(fēng)和太平洋東南季風(fēng)的影響，使其具有大陸性氣候和海洋性氣候的特點，立體氣候明顯。全年只有旱季、雨季之分，高溫高濕、靜風(fēng)少寒、基本無霜，是全國少有的濕熱地帶。

該地區(qū)冬季熱量資源豐富，適合開展南繁育種工作。開展創(chuàng)新型科技服務(wù)有利于充分發(fā)揮當(dāng)?shù)責(zé)釒?、南亞熱氣候資源的生產(chǎn)潛力，有效縮短育種周期提高育種效率，加快良種繁育的進程[9-10]。

2.2 有利于良種繁育，提高制種產(chǎn)量

農(nóng)業(yè)是對氣候變化最敏感和最脆弱的領(lǐng)域，制種多為大田制種，溫度、光照、水分是影響制種產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。以玉米制種為例，玉米是喜溫作物，必須滿足其各生育階段所需的光、溫、水等氣候特點才能正常生長。例如，開花期、灌漿乳熟期日最高氣溫≥35 ℃且持續(xù)3 d及以上時玉米會發(fā)生高溫?zé)岷Γ挥衩咨陉幇刀嘤?、光照強度不足會使玉米制種大量減產(chǎn)等而影響雜交玉米種子的推廣。

隨著極端天氣氣候事件的增多，農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害、農(nóng)作物病蟲害呈現(xiàn)增多、并發(fā)和加重的趨勢，建設(shè)國家區(qū)域性冬繁良種繁育基地農(nóng)業(yè)氣象科學(xué)試驗示范基地，有利于提高制種產(chǎn)量，促進制種可持續(xù)發(fā)展。通過建立農(nóng)業(yè)氣象綜合試驗示范基地，開展良種繁育氣象服務(wù)指標體系建設(shè)，有利于提升農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)水平，充分、合理地利用氣候資源，最大限度地克服不利的氣候條件（包括災(zāi)害性天氣），揚長避短，趨利避害，促進農(nóng)作物的生長發(fā)育，提高繁種、制種產(chǎn)量，從而促進我國種業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2.3 提高科學(xué)創(chuàng)新型氣象服務(wù)水平，助力現(xiàn)代種業(yè)的發(fā)展

通過建立農(nóng)業(yè)氣象綜合試驗示范基地，可以開展良種繁育大田試驗，并提供科學(xué)、有效的氣象觀測、作物生長數(shù)據(jù)，為作物模型建立奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，充分發(fā)揮科學(xué)試驗示范基地的觀測、試驗、示范、服務(wù)功能，增強繁育氣象指標的試驗獲取能力；開展科學(xué)創(chuàng)新研究，建立繁種及種子推廣種植全流程的系列氣象服務(wù)模型、指標和產(chǎn)品體系，提升氣象部門的業(yè)務(wù)、科研、服務(wù)能力與水平，切實適應(yīng)種業(yè)氣象業(yè)務(wù)服務(wù)與科研發(fā)展的需要，并使得人才隊伍得到充分的鍛煉、培養(yǎng)。

3 建設(shè)理念及建設(shè)目標

3.1 建設(shè)思路

充分發(fā)揮景洪市的區(qū)位優(yōu)勢、資源優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，圍繞玉米制種、育種、繁種的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，打造出集現(xiàn)代農(nóng)業(yè)氣象試驗、智能觀測、智慧農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)與知識普及、科研、技術(shù)成果轉(zhuǎn)化示范、推廣服務(wù)于一體的氣象保障示范基地[11]，助力冬繁基地向區(qū)域性良種繁育基地邁進。

3.2 建設(shè)目標

（1）建立綜合氣象觀測區(qū)。采用1+N的模式（一個主站加多個子站或智能控制裝置）采集氣象、作物數(shù)據(jù)，如土壤水分、土壤溫度、植株間溫濕度、株間圖像等，為試驗提供科學(xué)、有效的氣象觀測、作物生長數(shù)據(jù)。

（2）攻克關(guān)鍵農(nóng)事氣象服務(wù)難點。強化作物生育期和氣候平行觀測，建立涵蓋繁種、制種、育種及種子推廣的種植全鏈條系列氣象服務(wù)指標和產(chǎn)品。

（3）打造服務(wù)系統(tǒng)。融合相關(guān)部門數(shù)據(jù)，研發(fā)高效、便捷、可移動的輕量級軟件應(yīng)用平臺，提升氣象精細服務(wù)種業(yè)支撐能力。

（4）創(chuàng)新運行機制。建立省市縣跨單位合作和科技創(chuàng)新運行機制，以冬繁基地為依托，優(yōu)化西雙版納“氣象+農(nóng)業(yè)+科研”的創(chuàng)新機制，促進多部門協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展[12]。

（5）培養(yǎng)人才隊伍。促進各部門的學(xué)術(shù)交流和融合，培養(yǎng)一支跨學(xué)科、跨部門的專業(yè)人才隊伍。

4 建設(shè)任務(wù)

4.1 綜合氣象監(jiān)測區(qū)

在冬繁基地建設(shè)一套智能感知采集設(shè)備，設(shè)備采用1+N的模式（一個主站加多個子站或智能控制裝置），主站為物聯(lián)網(wǎng)信息中心和網(wǎng)關(guān)，通過WSN網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一管理基地各個分區(qū)的子站，并將實時數(shù)據(jù)發(fā)送到后端的農(nóng)業(yè)氣象綜合試驗大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)軟件平臺。

主站建設(shè)農(nóng)業(yè)氣象觀測站，采集整個基地周邊宏觀范圍內(nèi)的氣象數(shù)據(jù)和主試驗區(qū)作物層氣象要素、土壤層氣象要素，子站建在各分區(qū)，根據(jù)實際情況采集各試驗區(qū)土壤、作物數(shù)據(jù)，如土壤水分、土壤溫度、株間溫濕度、株間圖像等。通過農(nóng)業(yè)氣象自動觀測系統(tǒng)，實現(xiàn)以農(nóng)作物生長特征、農(nóng)田小氣候、土壤水分和環(huán)境監(jiān)控為一體的自動化觀測。

4.2 建立氣象綜合試驗與示范功能區(qū)

4.2.1 建立氣象綜合試驗區(qū)

統(tǒng)籌冬繁基地試驗基地作為農(nóng)業(yè)氣象常規(guī)觀測大田，開展玉米生育期觀測、氣候與生物學(xué)性狀評比試驗，分期播種試驗和引種試驗、水肥試驗、病蟲害監(jiān)測等，評價氣象要素變化對玉米生長的影響，以及氣溫、土溫、葉溫、作物株間及冠層氣象要素變化對作物生長和產(chǎn)量形成以及品質(zhì)的影響，并研究玉米的氣候適宜性指標體系及適宜性區(qū)域（區(qū)劃），為創(chuàng)新型良種繁育氣象服務(wù)提供第一手數(shù)據(jù)。

4.2.2 建立農(nóng)業(yè)氣象綜合試驗大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)軟件平臺

運用“云+端”“微服務(wù)架構(gòu)”等先進技術(shù)，構(gòu)建形成具備氣象數(shù)據(jù)采集存儲、數(shù)據(jù)、圖形處理以及對外服務(wù)氣象數(shù)據(jù)產(chǎn)品的智慧農(nóng)業(yè)氣象綜合試驗大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)軟件平臺。數(shù)據(jù)采集存儲可實現(xiàn)基地各個試驗區(qū)內(nèi)的各項數(shù)據(jù)記錄，設(shè)備實時狀態(tài)、試驗區(qū)實時監(jiān)控、觀測系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)、實時氣象數(shù)據(jù)、實時觀測要素、農(nóng)作物管理情況等；數(shù)據(jù)的加工、分析處理可提供氣象算法支撐、數(shù)據(jù)共享標準化服務(wù)，包括實現(xiàn)生長適宜度評價、病蟲害影響等級預(yù)報、氣象災(zāi)害影響預(yù)報、氣候與新品種的品質(zhì)、產(chǎn)量的穩(wěn)定性，新品種氣候適應(yīng)性指標和評價模型，氣候適宜區(qū)種植區(qū)劃等分析功能；對外服務(wù)可實現(xiàn)精細化、圖形化業(yè)務(wù)產(chǎn)品，結(jié)合地理位置與用戶身份識別信息，提供個性化定制需求服務(wù)，并且可實現(xiàn)服務(wù)產(chǎn)品一鍵式快速精準發(fā)布。

4.2.3 農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)區(qū)

根據(jù)現(xiàn)行的預(yù)報、天氣氣候、農(nóng)業(yè)氣象、衛(wèi)星遙感、氣象信息等業(yè)務(wù)，相關(guān)部門應(yīng)在數(shù)據(jù)采集分析的基礎(chǔ)上，建立指標和氣象因子時間、空間分布模型。同時，依托開發(fā)農(nóng)業(yè)氣象綜合試驗大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)軟件平臺和服務(wù)客戶端，通過系統(tǒng)平臺中內(nèi)置的模型和指標進行數(shù)據(jù)分析，從而形成各種分析產(chǎn)品，面向冬繁基地的企業(yè)和科研單位提供直通式服務(wù)，將日常氣象信息、災(zāi)害性風(fēng)險預(yù)警、災(zāi)害影響評估、病蟲害發(fā)生發(fā)展的氣象條件預(yù)報、生育期農(nóng)業(yè)氣象條件評估、氣象服務(wù)與應(yīng)對措施、土壤墑情、旱情監(jiān)測、農(nóng)事活動適宜度預(yù)報等產(chǎn)品提供給用戶。此外，要建立涵蓋繁育、種子推廣種植全流程的技術(shù)服務(wù)指標、模型和產(chǎn)品的研究，建立良種繁育服務(wù)體系，開展良種繁育科學(xué)創(chuàng)新氣象服務(wù)。

4.3 技術(shù)示范與推廣功能區(qū)

以示范基地進行氣象科學(xué)技術(shù)成果、試驗活動為依托，系統(tǒng)呈現(xiàn)示范基地運用氣象技術(shù)手段所形成的成果，使所有農(nóng)業(yè)氣象科技成果均可追溯[13]；在示范基地中建立電子顯示屏，鏈接種業(yè)氣象綜合實驗業(yè)務(wù)軟件平臺，實時顯示整個基地內(nèi)各個區(qū)域的實時動態(tài)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)“一屏通曉”；依托示范基地進行技術(shù)培訓(xùn)和教育，培養(yǎng)優(yōu)秀的農(nóng)業(yè)氣象技術(shù)人才隊伍；通過建設(shè)種業(yè)氣象服務(wù)技術(shù)成果體系，依托示范基地，將示范基地作為對外溝通交流的窗口，吸引更多的技術(shù)人才、科研院校進入示范基地，共同開展技術(shù)的創(chuàng)新。

4.4 科普宣傳功能區(qū)

在建設(shè)氣象服務(wù)示范園內(nèi)設(shè)農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)宣傳欄，圍繞種業(yè)氣象服務(wù)，防災(zāi)減災(zāi)，災(zāi)害性天氣過程和天氣事件，由專業(yè)人員進行宣傳和普及相關(guān)氣象知識。同時，重點科普、宣傳“全國科普日”“全國防災(zāi)減災(zāi)日”“世界氣象日”等紀念日，精心組織，廣泛宣傳，開展好科普宣傳活動。通過長時間的宣傳和推廣，能夠有效提高科普人員的綜合素養(yǎng)，使其更好地參與技術(shù)推廣工作。相較于其他的教育場地和培訓(xùn)場所，科普基地的設(shè)施完善，人才隊伍業(yè)務(wù)素質(zhì)高，可作為對外宣傳推廣的窗口。

5 預(yù)估效益

5.1 社會效益

（1）通過建設(shè)示范基地，相關(guān)部門可以科學(xué)、有效地進行農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測、綜合農(nóng)藝性狀試驗，有利于收集冬繁基地玉米良種生育期氣候適宜性模型、氣象要素的變化對玉米生長、品質(zhì)的影響等數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮試驗示范基地觀測與試驗、示范、服務(wù)等作用，助力現(xiàn)代種業(yè)的發(fā)展[14]。

（2）通過建設(shè)示范基地，可根據(jù)培育的新品種生物學(xué)性狀和適應(yīng)性，對不同品種玉米進行氣候適宜性精細化區(qū)劃，充分利用當(dāng)?shù)毓鉁刭Y源，開展氣候適應(yīng)性區(qū)域試驗及推廣種植，制定科學(xué)的玉米生產(chǎn)政策，從而指導(dǎo)農(nóng)民根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛸Y源合理種植、搭配品種等。

（3）通過開展示范基地的建設(shè)、冬繁基地玉米生長關(guān)鍵氣候條件的研究，可將冬繁基地打造成具有區(qū)域特色的良種繁育科研育種基地、西南熱區(qū)特色農(nóng)作物種子生產(chǎn)基地、面向東南亞的種業(yè)國際合作與交流平臺和西南地區(qū)民族區(qū)域經(jīng)濟轉(zhuǎn)型發(fā)展示范區(qū)，促進當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展。

5.2 經(jīng)濟效益

（1）通過研究冬繁基地玉米新品種生長發(fā)育的主導(dǎo)氣候因素，即玉米生育期光、熱、水等氣候因子對玉米氣候產(chǎn)量的影響，篩選關(guān)鍵氣象因子為區(qū)劃指標，開展不同玉米品種在云南區(qū)域范圍內(nèi)種植分布的氣候適宜性等級劃分，有助于因地制宜推廣玉米新品種，降低不利氣象條件的影響，提高玉米的單產(chǎn)和總產(chǎn)[15]。

同時，不同地區(qū)的氣候條件對玉米生長產(chǎn)生的影響不同，通過適宜性區(qū)劃，相關(guān)部門可以將玉米種植合理分布在不同的地區(qū)，從而提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。

（2）在冬繁基地建立玉米氣象服務(wù)示范基地，可嘗試和開展新技術(shù)，為種子培育、推廣等提供可靠的數(shù)據(jù)支持。同時，示范基地是作為一個實踐和培訓(xùn)的場所，相關(guān)部門應(yīng)大力培養(yǎng)和吸引相關(guān)領(lǐng)域的人才，并吸引種業(yè)科研單位和企業(yè)入駐冬繁基地。

6 結(jié)束語

冬繁基地是我國首批區(qū)域性冬繁良種繁育基地，相關(guān)部門應(yīng)大力支持其建設(shè)與發(fā)展。通過建立農(nóng)業(yè)氣象綜合試驗示范基地，可顯著提升當(dāng)?shù)貧庀筇綔y能力，發(fā)揮景洪市的區(qū)位優(yōu)勢、資源優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，促進當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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