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        影響紫稻產(chǎn)量的主要?dú)庀笠蜃訉Ρ确治?/h1>
        2021-08-31 01:11:32周珍丹賴麗娜陳思藝伍小紅
        廣東氣象 2021年4期
        關(guān)鍵詞:乳熟期羅定墨江

        周珍丹,賴麗娜,陳思藝,伍小紅

        (1.珠海市斗門區(qū)氣象局,廣東珠海 519125;2.三門縣氣象局,浙江三門 317100;3.云浮市氣象局,廣東云浮 527300;4.新興縣氣象局,廣東新興 527400)

        新興縣是廣東的糧倉,其盛產(chǎn)的“新興白”和“油粘米”聞名珠三角。天堂鎮(zhèn)位于新興縣西南部,風(fēng)景秀美,農(nóng)田肥沃,天堂鎮(zhèn)出產(chǎn)的紫米食味香甜、清香柔軟、軟糯適口,含有豐富的維生素、礦物質(zhì)和人體所需的氨基酸,更含有大量的花青素和鋅,集食用和藥用于一身,榮獲“首屆廣東好大米特色品牌”稱號。

        農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與氣象條件息息相關(guān),作物產(chǎn)量和質(zhì)量易受氣候變化與氣象災(zāi)害的影響,尤其是水稻生產(chǎn)對當(dāng)?shù)丶Z食生產(chǎn)安全和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)有著舉足輕重的作用。氣象因子作為一種資源和一項風(fēng)險與農(nóng)作物生長生產(chǎn)密切相關(guān)。眾多學(xué)者們對普通水稻展開了多角度、多層次的研究,王華等[1]指出廣東早稻生產(chǎn)季的氣象災(zāi)害變化與氣候變化密切相關(guān),可以看作是對全球和中國氣候變暖的一種響應(yīng)。但針對有色稻如紫稻生產(chǎn)的氣象因子仍欠缺深入系統(tǒng)的研究,周東[2]指出墨江縣發(fā)展紫米的優(yōu)越自然條件和較好的區(qū)位優(yōu)勢,但沒有深入分析主要?dú)庀笠蜃訉ψ厦桩a(chǎn)量的影響。有色稻作為一種特殊的種質(zhì)資源,其獨(dú)特的營養(yǎng)價值及藥用價值使其具有很大的市場發(fā)展?jié)摿?,同時隨著新興紫稻的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,地方政府和紫稻生產(chǎn)企業(yè)對氣象服務(wù)需求也在增加。

        本研究利用2004—2019年新興縣天堂鎮(zhèn)氣象觀測站的氣溫、降水資料,2004—2019年新興縣基本氣象觀測站日照資料,選取有代表性的稻米種植站點(diǎn)作為對比分析,即選取羅定(廣東省重要的產(chǎn)糧區(qū)和全國首個綠色食品原料(水稻)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)基地)、云南墨江(中國紫米之鄉(xiāng))同時期氣象資料,對影響稻米產(chǎn)量的主要?dú)庀笠蜃舆M(jìn)行對比分析,得出3個站點(diǎn)的主要?dú)庀笠蜃訉Φ久桩a(chǎn)量的影響優(yōu)劣,并選取新興站點(diǎn)作為試驗點(diǎn),利用回歸分析建立趨勢產(chǎn)量三元回歸模型,為預(yù)測稻米產(chǎn)量提供參考,對于今后的推廣種植提供氣象技術(shù)支撐。

        1 資料與方法

        1.1 資料

        本研究所用資料為2004—2019年新興縣天堂鎮(zhèn)、羅定市泗綸鎮(zhèn)、云南省墨江縣國家觀測站的逐日氣溫、降水資料;2004—2019年新興、羅定、墨江基本氣象觀測站逐日日照資料。本研究有效積溫定義為日平均氣溫≥10℃作為有效溫度,紫稻種植期內(nèi)各日有效溫度的總和即為有效積溫。稻米產(chǎn)量資料和生育期分別來自新興、羅定、墨江的稻米種植基地。由于云南墨江紫稻為中稻,故本研究采用新興、羅定的早稻與云南墨江紫稻中稻作分析。

        1.2 方法

        本研究主要運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計、相對氣象產(chǎn)量等方法概念進(jìn)行研究。關(guān)于水稻產(chǎn)量,以水稻每公頃單產(chǎn)來反映,實際水稻氣象單產(chǎn)產(chǎn)量[3]可分解為Y=Y(jié)t+Yw+Ye,其中,Y為水稻的實際單產(chǎn)(kg/hm2),Yt為趨勢比例(kg/hm2),主要由農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的提高等原因引起的,用三次多項式法擬合趨勢產(chǎn)量,Ye是隨機(jī)因素,是由社會因素或政策波動等引起的,很難定量計算。本研究主要研究氣象要素對水稻產(chǎn)量的影響,因此Ye取為零,Yw為氣象比例(%),表達(dá)式為Yw=Y(jié)-Yt。

        由于水稻生產(chǎn)技術(shù)水平前后變化較大,氣象條件的適宜與否引起的水稻產(chǎn)量的波動差異較大,為了消除差異的影響,采用產(chǎn)量波動的相對值來進(jìn)行研究,即相對氣象產(chǎn)量(%)為Yw′=Y(jié)w/Yt×100%

        2 主要?dú)庀笠蜃訉Ρ确治?/h2>

        2.1 基礎(chǔ)資料

        新興地處北回歸線南側(cè),屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),氣候溫和、熱量豐富、光照充足、雨量充沛、霜期短;年平均氣溫21.8℃,年日照1 608.5 h,無霜期336 d,年平均降雨量為1 686.4 mm,有效積溫為8 023.8℃。羅定市地處北回歸線以南,屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),年平均氣溫22.6℃,年日照1 560.9 h,無霜期350 d,年平均降雨量為1 347.6 mm,有效積溫為8 150.7℃。墨江縣地處北回歸線上[4],屬低緯度高海拔地區(qū),境內(nèi)最高海拔為2 278 m,最低海拔478 m,常年光照充足,四季溫和,夏無酷暑、冬無嚴(yán)寒,雨量充沛,年平均氣溫17.9℃,年日照2 161.2 h,無霜期215 d,年平均降雨量為1 338.0 mm,有效積溫為6 627.0℃。對比可看出新興、羅定、墨江各站點(diǎn)種植稻米的基礎(chǔ)資料,其中墨江的有效積溫比新興、羅定站點(diǎn)的要低。表1可看出墨江地處紙緯度、高海拔地區(qū),北回歸線穿城而過,由于受太陽直射角度影響,太陽輻射強(qiáng)烈,氣溫終年變化不大,使得種植于北回歸線兩側(cè)的墨江紫谷,受光照時間比其它地方種植的紫谷較長,其生長周期長于一般稻米,一年一熟(中稻)。

        表1 不同地點(diǎn)紫稻和水稻種植生育期

        2.2 氣溫

        許多學(xué)者對稻種與氣象因子進(jìn)行分析時,主要是以雙季稻或中稻為研究對象[5-6]。目前沒有單獨(dú)對紫色稻種與氣象因子的影響作分析,因此,本研究的主要?dú)庀笠蜃硬捎眠m宜溫度、生理需水以雙季稻或中稻來劃分。對新興、羅定、墨江早稻(中稻)各生育期內(nèi)各旬的平均氣溫與賴純佳[5]的研究成果雙季稻各生育期的臨界溫度進(jìn)行對比分析(表2和圖1)。對于早稻,秧苗期和返青期,新興、羅定、墨江的平均氣溫均比適宜溫度低,羅定、墨江平均氣溫都較低,且平均最低氣溫低于適宜溫度的下限,很不利于秧苗生長;新興的平均氣溫最接近適宜溫度,平均最低、最高氣溫均在上下限溫度區(qū)間內(nèi),比較有利于秧苗生長。分蘗期,羅定、新興的平均氣溫與適宜溫度相接近,平均最低、最高氣溫均在上下限溫度區(qū)間內(nèi),這說明白天溫度條件很適合早稻的分蘗,而且不會過高造成分蘗過于活躍。拔節(jié)孕穗期,新興的平均氣溫與適宜溫度一致,平均最低、最高氣溫均在上下限溫度區(qū)間內(nèi),十分有利水稻的生長發(fā)育;到了關(guān)鍵的抽穗開花期,新興、羅定的平均氣溫與適宜溫度一致,平均最低、最高氣溫均在上下限溫度區(qū)間內(nèi),十分有利于灌漿,保證結(jié)實率較高。乳熟期,新興、羅定的平均氣溫比適宜溫度偏高,不利水稻生長發(fā)育。綜合分析可知,新興除了乳熟期溫度偏高外,其余各生育期與適宜溫度一致或相接近,溫度氣候資源總體上十分適合紫稻各生育期的生長,適宜度很高,這說明新興的紫稻早稻種植在氣溫條件上是十分優(yōu)越的。適宜的溫度使得新興紫米外觀呈紫黑色,顏色均勻,色澤光亮,造就了新興紫米營養(yǎng)豐富、香味獨(dú)特、軟糯適口的獨(dú)特品質(zhì)。

        表2 早稻各生育期適宜最低、平均、最高氣溫與各站氣溫對比 ℃

        圖1 早稻各生育期適宜平均氣溫與各站平均氣溫對比

        2.3 降水

        水稻的生長發(fā)育需要充足的水分,各階段的需水是不同的。統(tǒng)計新興、羅定、墨江多年早稻(中稻)各生育期旬累計平均降水量如表3所示,與各生育期生理需水[6-7]作對比分析,秧苗期,各站降水量是充足的,均能滿足秧苗期生理需水要求;返青期,除了墨江站降水量少于生理需水外,新興、羅定均能滿足返青期生理需水要求;分蘗期至乳熟期,新興、羅定、墨江降水量是充足的,均能滿足生理需水要求,但墨江站乳熟期降水過于充足的,側(cè)面反映出墨江暴雨災(zāi)害對乳熟期生長的威脅。

        表3 早稻各生育期生理需水和累計平均降水對比 mm

        2.4 日照

        日照是植物進(jìn)行光合作用的基礎(chǔ)條件,水稻各個生育期都需要一定日照時數(shù),以確保正常生長發(fā)育。由圖2可知,墨江由于地處低緯度、高海拔地區(qū),中稻的生長天數(shù)172 d比新興、羅定的122 d多50 d,比早稻(中稻)生育期平均生長天數(shù)[7]119 d多53 d,這樣墨江才有足夠的熱量促進(jìn)中稻的生長發(fā)育,故墨江中稻整個生育期的日照累計年平均日照時數(shù)均比新興、羅定高出很多;新興前期即秧苗期、返青期、分蘗期的日照時數(shù)均比羅定多,表明日照充足,更加有利于光合作用,能提供給根系充足的養(yǎng)分,有利于早稻固根和根系發(fā)育;從拔節(jié)孕穗期至乳熟期,新興日照偏少,不利于早稻灌漿成熟。

        圖2 早稻(中稻)各生育期累計平均日照時數(shù)對比

        3 氣象要素對水稻產(chǎn)量的影響

        運(yùn)用相對氣象產(chǎn)量概念對新興氣象要素與紫稻早稻產(chǎn)量之間的關(guān)系作分析[8-10],結(jié)合新興紫稻早稻的生長期,對早稻的拔節(jié)孕穗期、抽穗開花期、乳熟期這3個關(guān)鍵時期的日平均氣溫、降水量、日照時數(shù)與水稻產(chǎn)量的相關(guān)分析,即以5月10日至6月30日作為統(tǒng)計時段。以新興紫稻實際產(chǎn)量為因變量(Y),主要?dú)庀笠蜃訙囟龋╰)、降雨量(R)和日照時數(shù)(S)為自變量,選取2014—2019年新興實際產(chǎn)量為訓(xùn)練用數(shù)據(jù)。采用SPSS、Excel等軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析,利用數(shù)據(jù)求算得到新興紫稻預(yù)測模型[11]:

        Y=232.799+5.26t+0.11R-0.29S (1)

        方程(1)復(fù)相關(guān)系數(shù)r=0.971,說明回歸方程對樣本觀測值的擬合程度較好。由于新興紫稻于2010年開始試驗種植,故選取2011—2013年穩(wěn)定的氣象資料和稻米產(chǎn)量作回代檢驗分析,通過式(1)擬合的2011—2013年新興紫稻預(yù)測產(chǎn)量與實際產(chǎn)量數(shù)據(jù)對比見表4。由表4可見,整體上3次多項式法建立的回歸模型在預(yù)測產(chǎn)量上的擬合較好,預(yù)測產(chǎn)量總體上比實際產(chǎn)量稍微偏大,誤差率在6% ~23%范圍內(nèi),預(yù)測效果較好,對于今后紫稻的推廣種植提供氣象技術(shù)支撐。

        表4 新興紫稻預(yù)測產(chǎn)量值與實際值對比 kg

        4 結(jié)論

        1)在氣溫因子方面,新興除了乳熟期溫度偏高外,其余各生育期與適宜溫度一致或相接近,溫度氣候資源總體上十分適合紫稻各生育期的生長,適宜度很高。

        2)在降水因子方面,新興、羅定、墨江降水量是充足的,均能滿足生理需水要求,但墨江站乳熟期降水過于充足,側(cè)面反映出墨江暴雨災(zāi)害對乳熟期生長的威脅。

        3)在日照因子方面,墨江中稻整個生育期的日照累計年平均日照時數(shù)均比新興、羅定高出很多;新興前期即秧苗期、返青期、分蘗期的日照時數(shù)均比羅定多,表明日照充足,更加有利于光合作用,能提供給根系充足的養(yǎng)分,有利于早稻固根和根系發(fā)育;從拔節(jié)孕穗期至乳熟期,新興日照偏少,不利于早稻灌漿成熟。

        對影響新興紫稻的主要?dú)庀笠蜃优c實際產(chǎn)量建立三元回歸模型,是本研究進(jìn)行的一個新的嘗試,整體上三元回歸模型在預(yù)測產(chǎn)量上的擬合較好,預(yù)測產(chǎn)量總體上比實際產(chǎn)量稍微偏大,誤差率在6%~23%范圍內(nèi),預(yù)測效果較好。本研究是初步探討,模式的效果還有待在實際業(yè)務(wù)、服務(wù)中進(jìn)一步檢驗和完善。

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