孫雪

（遼寧省本溪市氣象局，本溪117000）

目前我國的農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)在科學(xué)技術(shù)方面不斷提升，一些科學(xué)技術(shù)成果逐漸被應(yīng)用到農(nóng)作物生長氣象條件的評價和預(yù)測中。運用有關(guān)的農(nóng)業(yè)氣象模型來評價農(nóng)作物的氣候年景，同時還要對作物的敏感性及對氣候的脆弱性加以注意，從而選擇出作物生長期有效的數(shù)據(jù)和材料，綜合的運用聚類的方法進行動態(tài)預(yù)測。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，糧食安全始終是我國經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定進步所面臨的一個重要問題。極端氣象天氣的發(fā)生對我國可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)造成了比較嚴重的破壞。因此，政府和人民非常迫切的需要專業(yè)人員對氣象條件和災(zāi)害損失做出合理的評估。

1 應(yīng)用全新的農(nóng)作物模擬模型需要解決的幾點技術(shù)問題

1.1 國外作物生長模擬模型引進之后的國內(nèi)內(nèi)化問題

目前，在國際上大致可以將其分為荷蘭Wageningen大學(xué)系列模型、美國CERES系列模型、澳大利亞APSIM模型以及俄羅斯作物生長模型等幾個類型。我國的模型是從國外引進的，不管引進的哪個國家的模擬模型，都需要首先考慮到模型本地化的問題。在使用這些模型過程中，首先應(yīng)該使用本地的農(nóng)業(yè)氣象材料對模型中的相關(guān)數(shù)據(jù)和參數(shù)進行調(diào)試和校對，然后在使用本地區(qū)的其他數(shù)據(jù)進行檢驗，從而切實保證能夠得到正確的校對結(jié)果?，F(xiàn)階段，對國外引進設(shè)備進行調(diào)試的方法多數(shù)都是采用少數(shù)的實驗數(shù)據(jù)得到設(shè)備參數(shù)大致的取值范圍，然后利用模型或者氣象服務(wù)部門設(shè)計好的優(yōu)化程序，在一定范圍內(nèi)不斷進行調(diào)試，當數(shù)值在給定的誤差范圍之內(nèi)，得到最終參數(shù)就是比較合理的。但是，從實際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)出發(fā)，只是做到了這一步還是遠遠不夠的，對于真正的農(nóng)作物模擬模型來說，因為不同的農(nóng)作物在生長過程中，其遺傳物質(zhì)和不同地區(qū)的生長環(huán)境是不一樣的，當將國外的模擬模型直接應(yīng)用到我國是各個地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中就會出現(xiàn)較大的偏差，更何況有些參數(shù)在調(diào)試過程中只是數(shù)字方面的意義，對農(nóng)作物的作用較少。在檢測過程中如果只是限于一個地區(qū)的單純的數(shù)值調(diào)試的話，就可能會導(dǎo)致部分的變量模擬效果較好，但是生物學(xué)意識或者科學(xué)意義存在不足的情況。因此，需要我們對各種作物模型的結(jié)構(gòu)內(nèi)容進行全面的掌握和了解，利用完善的農(nóng)作物試驗田對數(shù)據(jù)進行全面的觀測，進而對一些數(shù)據(jù)進行科學(xué)的校準，對一些過程或者模型中模塊進行適當?shù)男薷摹?/p>

1.2 作物生長模擬模型的應(yīng)用技術(shù)問題

首先，基于單點參數(shù)和模型模擬結(jié)果的作物模型區(qū)域的應(yīng)用。除實驗室外，其余測定的各種生理參數(shù)不會隨著地點和品種發(fā)生改變，在很多作物生長模擬模型中，一些從參數(shù)會隨著作物的生長和發(fā)育而不斷地進行改變，因此，在觀測過程中要依據(jù)具體的情況來進行合理的確定。特別注意的是在固定好的區(qū)域內(nèi)，有很多代表性的作物，以這些為站點，在獲得單點參數(shù)的基礎(chǔ)上對作物生長模型進行運作，得出相應(yīng)的站點的結(jié)果，再運用地理信息系統(tǒng)對離散站點的模擬結(jié)果進行模擬，最終得到空間格點的分布情況。并合理的對這些參數(shù)進行調(diào)整。在調(diào)整過程中，針對農(nóng)作物實際產(chǎn)量序列的發(fā)展趨勢，用時間趨勢對其進行處理最終得到氣象產(chǎn)量，然后將其與最近5年的平均產(chǎn)量進行加和，最終對實際產(chǎn)量進行修訂和校正。從模擬的結(jié)果分析，訂正之后的地區(qū)性參數(shù)能夠很好地反映出地區(qū)尺度上的農(nóng)作物品種性質(zhì)，并能夠很好地對模擬區(qū)域的產(chǎn)量和變化趨勢進行確定；其次，基于氣象要素空間插值和作物參數(shù)分區(qū)的作物模型區(qū)域的應(yīng)用。在農(nóng)作物模型分析一個具有較大空間的作物生長情況時，分析者往往都想得到詳細的農(nóng)作物空間分布差異，而如果采用單點參數(shù)進行觀測的話，其適應(yīng)性就不那么的明顯。例如，在對東北地區(qū)的玉米和水稻凍害預(yù)測研究過程中，在考慮到作物模型中驅(qū)動變量氣象因子的空間屬性的基礎(chǔ)上，再借助插值方法，將臺站逐日氣象要素值插值為具有較高分辨率的格點輸入值，這樣就可以得到空間模擬結(jié)果，這種方法適合在較大區(qū)域范圍進行觀測使用。

2 農(nóng)作物生長模擬模型在我國農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)中研究和應(yīng)用

2.1 作物生長模擬模型在農(nóng)業(yè)氣象條件影響評價方面的研究和應(yīng)用

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，當農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)水平、農(nóng)業(yè)投入以及土壤肥沃程度不改變的前提下，影響作物產(chǎn)量和生長發(fā)育最為直接的因素就是氣象條件。因此，只有很好的運用氣象模型來對當?shù)氐臍庀髼l件進行有效的評價，才可以有效地應(yīng)用到作物生長模擬模型這個領(lǐng)域。我國氣象部門最近幾年，通過大量的嘗試探索，研究出了基于評價標準的平均氣溫狀態(tài)下的平均模擬生物量的確定方法，并對這種實時評價制定了相應(yīng)的方法，在觀測過程中采用先模擬后平均的方法，以模型中作物發(fā)育階段作為比較評價的指標，從而切實保證了從時間方面的可比性。然后在這個環(huán)節(jié)上，利用作物生長模擬模型和實時的逐日氣象資料，通過對作物模擬的蓄積量和同期作物歷史發(fā)育程度模擬數(shù)值進行有效的對比，來確定當前氣象條件對農(nóng)作物生長產(chǎn)生的影響。在評價過程中，考慮到我國北方地區(qū)農(nóng)業(yè)在發(fā)展過程中可能會出現(xiàn)干旱的天氣，因此，在對華北地區(qū)例如對冬小麥模型進行評價過程中，可以根據(jù)評價的需要按照上中下3旬時間段，給出華北地區(qū)農(nóng)作物干旱的評價指標。而對于嚴寒的東三省地區(qū)像玉米、水稻的生長模型中，在東北地區(qū)出現(xiàn)水分脅迫時，同樣可以按照上中下3旬時間段給出水分脅迫對農(nóng)作生長量的產(chǎn)生的影響。

2.2 作物生長模型在農(nóng)作物產(chǎn)量動態(tài)預(yù)測方面的研究和應(yīng)用

對于作物產(chǎn)量的預(yù)測，傳統(tǒng)的預(yù)測方法主要對農(nóng)作物的最終產(chǎn)量與生長發(fā)育期間的氣象條件的統(tǒng)計來評估其關(guān)系，沒有考慮到作物自身生長動態(tài)。作物的產(chǎn)量主要是通過農(nóng)作物在生長過程中通過營養(yǎng)物質(zhì)的積累而形成的。農(nóng)作物的產(chǎn)量與前期生物量存在著正比例的關(guān)系，這時的氣象條件對農(nóng)作物產(chǎn)量和農(nóng)作物生長過程中也會產(chǎn)生一定的持續(xù)性影響。因此，在對農(nóng)作物產(chǎn)量進行研究過程中，可以考慮從動態(tài)預(yù)測角度出發(fā)，根據(jù)模型中，模擬到的農(nóng)作物其中后期各種營養(yǎng)物質(zhì)積累的數(shù)量進行最終的預(yù)測，而最簡單和最直接的方法就是根據(jù)實時的氣象材料和后期天氣的平均值組成農(nóng)作物整個生育期完整氣象數(shù)據(jù)信息，然后再運行這個作物模型，在不同的時間段動態(tài)對農(nóng)作物的產(chǎn)量進行科學(xué)的預(yù)測。在預(yù)測過程中還有一種方法就是利用作物生長模型和前期的實時條件對作物的產(chǎn)量進行預(yù)測，也就是確定作物生長中后期營養(yǎng)物質(zhì)積累和最終產(chǎn)量之間的相互關(guān)系，并建立動態(tài)性的統(tǒng)計型作物產(chǎn)量動態(tài)預(yù)測模型，當農(nóng)作物生長到中后期之后，利用這個動態(tài)模型中前期模型積累的營養(yǎng)物質(zhì)動態(tài)對農(nóng)作物的產(chǎn)量進行氣象預(yù)測。為了與農(nóng)作物生長模型模擬的生物量的含義有效地進行匹配，模型建立過程中所使用的產(chǎn)量為歷史產(chǎn)量除去趨勢產(chǎn)量之后所剩下的余波部分，這部分就是氣象產(chǎn)量。

3 作物生長模擬模型在我國氣象業(yè)務(wù)中的應(yīng)用思考

3.1 積極改進作物生長模擬模型

首先，要增強引進的作物生長模型的適應(yīng)性，讓其可以適應(yīng)本地的氣象條件。在運用模型時，要集中注意觀察被研究的作物，并大量積極的收集相關(guān)的農(nóng)業(yè)信息資源、田間示范資料以及地區(qū)長期的氣候和物質(zhì)資源材料等，并要進行多點、長序列的資料驗證和校對工作。在模擬過程中還要全面分析農(nóng)作物品種變化所帶來的產(chǎn)量差異性。參數(shù)調(diào)整和過程改建都需要小心謹慎的進行，在調(diào)整過程不要只是關(guān)注數(shù)字和參數(shù)，避免小范圍驗證而大范圍使用的亂象發(fā)生，避免材料過于單一，避免模型調(diào)試后沒有經(jīng)過全面驗證就推廣使用；其次，農(nóng)作物生長模擬模型的應(yīng)用和推廣應(yīng)該密切結(jié)合本地區(qū)農(nóng)作物品種的生長特性和農(nóng)業(yè)氣象問題等因素，有針對性地對農(nóng)作物模型進行改善，從而不斷發(fā)展出全新的模塊和全新的方法，力求發(fā)展具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的作物生長模擬模型；最后，要每時每刻地提醒自己，作物的生長模擬模型不是萬能的，只不過是在模擬模型中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水平、農(nóng)作物的品種類型都是特定的，這樣，在不斷變化的氣象條件下，作物就會逐漸的生長發(fā)育，但是在設(shè)定的氣象因素中，模型很難描述與分析一些極端惡劣的或者導(dǎo)致災(zāi)害發(fā)生的氣象。即便是在一些模型的描述過程中對于一些干旱和高溫的描述都比較確切，但是這些描述在各個地區(qū)的適應(yīng)方面還存在一定的經(jīng)驗性和局限性。因此，在模擬模型進行模擬過程中，我們要考慮到極端惡劣氣象造成的災(zāi)害。通過大量收集當?shù)赜嘘P(guān)惡劣氣象造成的災(zāi)害的資料進行研究，得出的研究成果可以對模擬出的結(jié)果進行補充，這樣就可以更好改進作物生長模擬的模型，使之能夠客觀準確的模擬出本地區(qū)作物生生長發(fā)育的情況以及和產(chǎn)量之間的關(guān)系。

3.2 穩(wěn)步推進作物生長模型在農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)中的應(yīng)用

首先，要對影響評估與作物產(chǎn)量動態(tài)預(yù)測的方法做出進一步的改進。基于作物模擬模型的產(chǎn)量動態(tài)預(yù)測，從而依據(jù)本地的不同氣象預(yù)報作物產(chǎn)量的動態(tài)數(shù)據(jù)，這樣可以補充在大規(guī)模統(tǒng)計時的不足，且具有很大的可行性。但是，就現(xiàn)今的技術(shù)水平，所得出的預(yù)測結(jié)果在進度與效果上還不是很精準，需要我們積極的探索更好的解決方法。鑒于此，我們要在后續(xù)的評價中把不同氣象災(zāi)害的動態(tài)損失和作物產(chǎn)量結(jié)合起來，再進行預(yù)報；其次，有關(guān)的各類實施方案必須經(jīng)過國家的全面落實，才可執(zhí)行。由于目前我國氣象系統(tǒng)的監(jiān)測與傳輸方面具有一定的局限性，致使當?shù)貙崟r氣象資料不能得到及時地掌握，從而得不到及時的處理解決。

4 結(jié)語

現(xiàn)階段在我國在系統(tǒng)中已經(jīng)存在的一些評價模型多數(shù)情況下都是以計數(shù)模式為主，需要我們及時地對這些不合理的評價方式進行改進。因此，就需要我們積極的引進國外的先進技術(shù)和理念，在我國氣象業(yè)務(wù)統(tǒng)計方法的基礎(chǔ)上，逐漸發(fā)展和應(yīng)用全新的農(nóng)業(yè)氣象數(shù)值模式模型，從而切實增強農(nóng)業(yè)氣象部門對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的服務(wù)能力。