仁懷市有機高粱適宜移栽期監測預報技術及判別模型研究

謝強　謝璐繁　吳新豪

摘 要：對有機高粱適宜移栽期進行監測預報和相關判別模型研究是推動仁懷市酒用高粱高質量生產的重要技術基礎。本文從仁懷市高粱適宜移栽期的實際氣象要素需求出發，采集境內各典型種植區域的氣象要素數據應用于監測預報技術，結合GPS定位技術和GIS軟件對數據進行綜合分析，發現仁懷市有機高粱適宜移栽期適宜溫度連續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75～110h。根據氣象要素相互作用原理，應用空間拓撲分析法篩選出相關氣象要素預報因子，通過穩定性和獨立性實驗，確保最終數據的可靠性，最終建立高粱適宜移栽期的長期預報模型，通過檢驗，預報模型可至少提前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。

關鍵詞：仁懷市;有機高粱;適宜移栽期;監測預報;模型研究

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

引言

高粱作為仁懷市重要的經濟作物之一，常年種植面積達到2萬hm2以上，產值為6.5億元，其產值占農業總產值的1/3左右，近年來仁懷市以標準化、科技化、規范化、組織化、信息化為一體的標準打造高粱種植基地，為了可實現戶均增收5000元以上，市內9個種植示范基地標段同步建設，有機高粱生產全面邁入新階段。移栽作為高粱種植的重要環節，階段前后的秧苗情況和最終產量質量相關。因此，在適宜的秧齡移栽，促進早生快發，能夠確保最終有效穗多、質量優、產量高。合理安排移栽期就是保障高粱優質高產的基礎，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測，減少熱量資源的浪費，避免出現秧齡過大。

1 移栽期判別模型研究

1.1 資料和方法

所需的農業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年的氣溫和光照數據。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ti≤b0，則ti-b0=0。

本文統計得出，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。移栽期的監測預報模型的構建思路是沿著移栽期和有效積溫及光照時數的高度關聯性來建立計算適宜移栽日期的回歸方程，通過空間拓撲學原理計算出區域內影響時段的日均氣溫值和光照時數作為預報因子，將所選因子進行最優化檢查，選出和有效積溫及光照時數相關最為明顯的氣溫因子，進行穩定性和獨立性檢驗，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的預報方程，最終確定高粱適宜移栽期的預報模型。

1.2 結果和分析

通過總結近40a仁懷市高粱適宜移栽期和有效積溫的時間序列來看，二者年際變化呈現相同趨勢，有明顯正相關趨勢，且都通過了0.001的顯著性水平檢驗，相關系數為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，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準。因此，利用有效積溫進行適宜移栽期的預報是可行的，移栽期和有效積溫所建立的預報模型如表1所示。

而光照時數和適宜移栽期的變化也呈現正相關趨勢，相關系數為0.56。利用光照時數和移栽期所建立的預報模型如表2所示。

2 適宜移栽期監測預報技術應用

2.1 應用背景

仁懷市氣象部門針對高粱移栽期的氣象監測堅持精細化原則，不斷開展科技攻關和技術創新，實現了市內分區域進行氣象監測預報和要素大數據共享，為防御災害性天氣提高移栽質量保駕護航。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，高粱屬于怕澇作物，因此氣象部門在鄉鎮一層設置了密集的自動氣象監測網，基于貴州、四川、歐洲等多家降雨預報產品的集成面雨量預報技術進行研究應用，實現了域內強降雨中長期預報，覆蓋全市的多普勒雷達觀測網實現了雷達回波測雨實況對接，監測實時性和定量定點預報技術質量有了顯著提升。

2.2 分區雨量監測技術

雨量監測密度的大小對提高預報精準度有重大意義。氣象部門以GIS地理信息平臺為基礎，結合域內赤水河走向和水系分布，大婁山分水線及全市地形圖，通過數字高程模型DEM對地形階梯和細化至村鎮級的行政邊界進行劃分，以此保證氣象監測、降水預報資料的準確性和典型性。將收集到的數值進行綜合化處理后，全市分為各小區域，并按區域建成自動氣象觀測站點，基于觀測點的經緯度確定區域面雨量監測的空間從屬關系，確保站點和區域的關聯性及代表性。應用SQL和VB技術，構建自動氣象站實時降雨量的逐小時收集、數據可用性判斷、面值測算、實時控制、輸入程序，數據最后匯總建立本地降雨量專用數據庫。根據各分區的站點分布特征，一般采用算數平均法計算區域內平均面雨量，其數學公式：

X=（x₁+x₂+…+x_n）/n

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

2.3 面雨量定量集成預報技術

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

3 結語

通過氣象部門內外網并用的綜合信息系統，仁懷市從市至村鎮實現了一體化的氣象信息共享，經科學嚴謹的氣象數據統計分析，精準化的氣象變化評價，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，村鎮行政區域之間精細化將雨水預報，對展開高粱適宜移栽期的數據調查和確定，優化仁懷市氣象災害預警體系提供了標準化氣象決策參考依據。

參考文獻

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[2]敖芹，谷曉平，胡朝鳳，等.貴州省酒用高粱種植的氣候適宜性分析[J].貴州農業科學，2017（06）：148-152.

（責任編輯 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。