洞庭湖植棉区植棉机械化之气候条件分析

匡政成，李庠，郭利双，李育强，陈浩东

（湖南省棉花科学研究所/ 国家杂交棉研究推广中心，湖南 常德415101）

当前湖南棉花种植主要集中在洞庭湖区域。该区域土壤肥沃，地势较平坦，有利于棉花机械化生产。 而洞庭湖区域地处长江中下游，位于28°30′～30°20′N、110°40′～113°10′E[1]，为典型的亚热带季风湿润气候，水资源丰富，降水较多，致使一些研究者认为在湖南较难实现棉花机械采收。 为此，本研究以洞庭湖区域中心地带、具有该区域典型气候特征的常德市鼎城区（29.25°N、111.75°E）为例，分析2000－2019 年洞庭湖植棉区5—10 月份的气候特点，旨在确定湖南实现棉花油后直播和机械化收获的最佳时间，为洞庭湖植棉区棉花生产机械化提供气候要素数据支持，促进湖南棉花生产。

1 数据与方法

1.1 数据

采用“WheatA 小麦芽-农业气象大数据”软件查询下载常德市鼎城区2000—2019 年逐年逐月逐日气象数据，选取棉花生育期5—10 月的每月降水量、 气温及棉花采收期10 月的降水日数进行统计分析。 降水日数为日降水量≥0.1 mm 的天数。

1.2 数据处理方法

极值比按σ＝Vimax/Vimin计算，式中Vimax为历年某月i 指标的最大值，Vimin为历年某月i 指标的最小值。 降水距平百分率按△R＝（R－R）/R×100%计算，式中R 为某年降水量，R 为多年降水量平均值，R－R 为降水距平值。

2 结果与分析

2.1 5—10 月降水量分析

从各月降水量（表1）变化分析发现，洞庭湖植棉区棉花生育期（5—10 月）降水量分布极不均匀，明显集中在5—8 月，6 月最多（186.3 mm），10 月最少（84.3 mm）。此外，通过比较各月降水量极值比发现，9 月份降水量极值比最大，5 月、6 月、10 月降水量极值比较小，说明9 月份降水量变化幅度最大，5月、6 月和10 月降水量相对稳定。

表1 洞庭湖植棉区2000—2019 年5—10 月降水量与统计值

从降水量年际变化（图1）来看，洞庭湖植棉区5—10 月降水量的年际变化幅度较大，2000—2019年5—10 月平均降水量为834.9 mm。降水量最大值（1 200.6 mm）出现在2002 年，而最小值（537.41 mm）出现在2001 年。 在统计的20 年中，有11 年降水距平值为负，9 年的为正，相差不大；降水距平百分率在－30%～30%的有15 年， 说明洞庭湖植棉区5—10 月年降水距平百分率大多年份在±30%之间。

图1 2000—2019 年洞庭湖植棉区5—10 月降水量年度变化

2.2 5－10 月气温分析

从表2 可以发现，洞庭湖植棉区7 月平均气温最高，10 月平均气温最低。 就历年平均最高气温和平均最低气温而言，7 月和8 月份平均最高气温最高；10 月份平均最低气温最低。 此外，在统计各月最高气温中发现，5－10 月最高气温均超过35℃，说明洞庭湖植棉区棉花全生育期均可能出现高温热害，要注意防范。

表2 洞庭湖植棉区2000—2019 年5—10 月各月气温情况

从图2 可以发现，2000—2019 年洞庭湖植棉区6—10 月≥10 ℃平均积温为3 921.5 ℃， 其中2009 年6—10 月≥10 ℃积温最高， 为4 129.5 ℃；2014 年6—10 月≥10 ℃积温最低， 为3 742.5 ℃。在统计的20 年中，洞庭湖植棉区6—10 月≥10 ℃积温均高于棉花正常生育对≥10 ℃最低积温的要求（3 600 ℃），说明6 月前播种均能满足棉花总积温需求。

2.3 棉花采收期10 月的降水日数与晴天统计指标分析

图2 2000—2019 年洞庭湖植棉区6—10 月≥10 ℃积温情况

从表3 可以发现，2011—2019 年10 月份平均降水日数为9.9， 相对较少， 占总天数的比值为31.9%。 2012 年降水日数最多，2013 年降水日数最少。 同时，发现10 月份平均出现2.6 次持续3 d 以上的晴天、2.2 次持续4 d 以上的晴天、1.5 次持续5 d以上的晴天。 晴天最长持续19 d，晴天持续1 周以上的天气有8 年， 说明10 月份的气候条件适合棉铃集中吐絮和机械化采摘。

表3 2011—2019 年棉花采收期10 月降水日数与晴天统计

3 讨论与结论

洞庭湖植棉区是我国重要的商品棉生产基地。近年来，为减轻劳动强度，提高植棉效益[2]，湖南省棉花科学研究所围绕洞庭湖植棉区棉花生产机械化开展了大量研究，在机采棉品种选育及配套栽培技术、病虫害统防统治及机械化（小型飞机）作业、化学封顶和化学脱叶等方面取得了较好的成绩，并提出了 “5 月中下旬棉花油后直播－机械化中耕、施肥、除草－病虫害统防统治－调控与化学封顶－9 月下旬化学脱叶－10 月中下旬棉铃集中吐絮，机械化采摘”[3-4]的工作思路来解决“一播全苗”和“机械化采摘”2 个技术难题。 本研究通过对洞庭湖植棉区气候特点分析，发现上述思路在气象要素上具有较好的可行性。

棉花是一种喜温作物，其生长发育需要充足有效的热量（积温）和适宜的水分。 冯利平等[5]研究表明： 温度是影响棉花生长发育进程的首要生态因子，低温会延长棉花出苗时间。 别墅等[6]发现，棉花各生育时期所需有效积温不同，要求的临界温度也不一样，其中播种到出苗、现蕾、开花、吐絮的临界温度分别为12、20、25、16 ℃。 本研究表明，洞庭湖植棉区2000—2019 年5 月份最低气温为11.6 ℃，说明5 月播种可能会碰到低于棉花出苗的临界温度，导致种子出苗缓慢、出现僵苗等现象；因此，建议5 月下旬到6 月初气温升高时播种，以利于棉花发芽和生长，实现“一播全苗”。同时，洞庭湖植棉区6—10 月≥10 ℃平均积温为3 921.5 ℃， 最低积温为3 742.5 ℃， 说明5 月下旬到6 月初播种也能满足棉花生长≥10 ℃积温需求[7]。

此外，本研究发现，洞庭湖植棉区2000—2019年5—10 月平均降水量为834.9 mm， 且主要集中在5—8 月，这与邝美娟等[8]的研究结果基本一致。其中：5 月份平均降水量明显偏多， 能较好地满足棉花种子萌发对水分的需求；10 月平均降水量明显偏少，且晴天出现次数较多、持续时间较长，适合棉铃集中吐絮和机械化采摘。