仁怀市有机高粱适宜移栽期监测预报技术及判别模型研究

谢强　谢璐繁　吴新豪

摘 要：对有机高粱适宜移栽期进行监测预报和相关判别模型研究是推动仁怀市酒用高粱高质量生产的重要技术基础。本文从仁怀市高粱适宜移栽期的实际气象要素需求出发，采集境内各典型种植区域的气象要素数据应用于监测预报技术，结合GPS定位技术和GIS软件对数据进行综合分析，发现仁怀市有机高粱适宜移栽期适宜温度连续10d平均气温≥15℃左右，从播种到移栽期间需要≥0℃积温为362～616℃，日照时数75～110h。根据气象要素相互作用原理，应用空间拓扑分析法筛选出相关气象要素预报因子，通过稳定性和独立性实验，确保最终数据的可靠性，最终建立高粱适宜移栽期的长期预报模型，通过检验，预报模型可至少提前15d得出适宜移栽日期，对仁怀市高粱种植具有重要实用价值。

关键词：仁怀市;有机高粱;适宜移栽期;监测预报;模型研究

中图分类号：S164 文献标识码：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201015039

引言

高粱作为仁怀市重要的经济作物之一，常年种植面积达到2万hm2以上，产值为6.5亿元，其产值占农业总产值的1/3左右，近年来仁怀市以标准化、科技化、规范化、组织化、信息化为一体的标准打造高粱种植基地，为了可实现户均增收5000元以上，市内9个种植示范基地标段同步建设，有机高粱生产全面迈入新阶段。移栽作为高粱种植的重要环节，阶段前后的秧苗情况和最终产量质量相关。因此，在适宜的秧龄移栽，促进早生快发，能够确保最终有效穗多、质量优、产量高。合理安排移栽期就是保障高粱优质高产的基础，而影响高粱移栽的气象因子主要有温度、降水和日照，因高粱属于耐旱、喜温作物，所以温度和光照影响较大。受全球变暖影响，近50a仁怀市气温有所增加，因此亟需以新的判别研究模型对适宜移栽期进行预测，减少热量资源的浪费，避免出现秧龄过大。

1 移栽期判别模型研究

1.1 資料和方法

所需的农业气象资料源自于仁怀市各气象站在高粱移栽期的记录，包括1979—2019年的气温和光照数据。有效积温的计算方法是日平均积温（ti）和对高粱生长无影响的下限温度（b0）之差的累计值，公式：

T（有效积温）=∑_（i=1）^m（t_i-b₀） （1）

当ti≤b0，则ti-b0=0。

本文统计得出，高粱播种至移栽需要≥0℃有效积温，所以b0=0℃，m为播种至移栽的天数。移栽期的监测预报模型的构建思路是沿着移栽期和有效积温及光照时数的高度关联性来建立计算适宜移栽日期的回归方程，通过空间拓扑学原理计算出区域内影响时段的日均气温值和光照时数作为预报因子，将所选因子进行最优化检查，选出和有效积温及光照时数相关最为明显的气温因子，进行稳定性和独立性检验，剔除波动较大的因子和共线性因子，建立有效积温及光照时数的预报方程，最终确定高粱适宜移栽期的预报模型。

1.2 结果和分析

通过总结近40a仁怀市高粱适宜移栽期和有效积温的时间序列来看，二者年际变化呈现相同趋势，有明显正相关趋势，且都通过了0.001的显著性水平检验，相关系数为0.78。移栽期一般在秧龄为1个月时，苗长至4叶时起苗移栽，营养块育苗则在4～5叶时移栽，播撒育苗在5～6叶时移栽。移栽期在进入21世纪后较为平稳，但在20世纪80—90年代有明显的提前特征，线性趋势为-2.5d·10a-1，符合显著性水平检验标准。因此，利用有效积温进行适宜移栽期的预报是可行的，移栽期和有效积温所建立的预报模型如表1所示。

而光照时数和适宜移栽期的变化也呈现正相关趋势，相关系数为0.56。利用光照时数和移栽期所建立的预报模型如表2所示。

2 适宜移栽期监测预报技术应用

2.1 应用背景

仁怀市气象部门针对高粱移栽期的气象监测坚持精细化原则，不断开展科技攻关和技术创新，实现了市内分区域进行气象监测预报和要素大数据共享，为防御灾害性天气提高移栽质量保驾护航。仁怀市光照充足，但存在降水时空分布不均问题，近年来极端强对流天气频发，高粱属于怕涝作物，因此气象部门在乡镇一层设置了密集的自动气象监测网，基于贵州、四川、欧洲等多家降雨预报产品的集成面雨量预报技术进行研究应用，实现了域内强降雨中长期预报，覆盖全市的多普勒雷达观测网实现了雷达回波测雨实况对接，监测实时性和定量定点预报技术质量有了显著提升。

2.2 分区雨量监测技术

雨量监测密度的大小对提高预报精准度有重大意义。气象部门以GIS地理信息平台为基础，结合域内赤水河走向和水系分布，大娄山分水线及全市地形图，通过数字高程模型DEM对地形阶梯和细化至村镇级的行政边界进行划分，以此保证气象监测、降水预报资料的准确性和典型性。将收集到的数值进行综合化处理后，全市分为各小区域，并按区域建成自动气象观测站点，基于观测点的经纬度确定区域面雨量监测的空间从属关系，确保站点和区域的关联性及代表性。应用SQL和VB技术，构建自动气象站实时降雨量的逐小时收集、数据可用性判断、面值测算、实时控制、输入程序，数据最后汇总建立本地降雨量专用数据库。根据各分区的站点分布特征，一般采用算数平均法计算区域内平均面雨量，其数学公式：

X=（x₁+x₂+…+x_n）/n

式中，X为区域面雨量，x1、x2、…、xn为各观测点降雨量，n为区域内观测站数量。得出的面雨量实况需要利用Flash技术处理以便直观显示为图形，然后按照雨量等级自动上色，这样完整的雨量监测图示便出现了，还可以按区域逐级放大或缩小，降雨量情况一目了然。此外，各区域逐小时面雨量自动存入数据库以备随时调用。

2.3 面雨量定量集成预报技术

根据降雨过程中的天气变化来确定面雨量定量预报的区域划分，加入T639降雨网格预报产品，以此适应仁怀市的降雨变化特征。按照降水预报分布分解至各区域得出面雨量预报值，定量预报具备3d滚动预报的作用。其中强降水预报技术是据仁怀市1975—2015年气象站记录的逐日降水、ECMWF数值预报产品资料，分析出和强降水天气相关的动力模型及因子所建立的多模式面雨量预报方程，在此基础上推出区域内强降水面雨量预报产品。

3 结语

通过气象部门内外网并用的综合信息系统，仁怀市从市至村镇实现了一体化的气象信息共享，经科学严谨的气象数据统计分析，精准化的气象变化评价，能够合理反映高粱移栽期前后的天气变化程度，辅之以海拔梯级之间，村镇行政区域之间精细化将雨水预报，对展开高粱适宜移栽期的数据调查和确定，优化仁怀市气象灾害预警体系提供了标准化气象决策参考依据。

参考文献

[1] 袁雨晴，胡朝凤.“红缨子”高粱不同叶龄移栽与产量相关性研究[J].耕作与栽培，2013（01）：18，14.

[2]敖芹，谷晓平，胡朝凤，等.贵州省酒用高粱种植的气候适宜性分析[J].贵州农业科学，2017（06）：148-152.

（责任编辑 周康）

收稿日期：2020-08-27

作者简介：谢强（1984-），男，本科，助理工程师。研究方向：综合气象。