普格县贡菜种植气候适宜性分析

普格县贡菜种植气候适宜性分析

樊小梅 1 樊小华 1 杨阳 2 高永洪 2

1. 凉山州普格县气象局，普格 615300

2.凉山州喜德县气象局，喜德 616750

3.凉山州气象局，凉山西昌 615000

摘要：本文根据普格雨水乡贡菜生长发育规律，参考前人研究成果,运用模糊数学中隶属函数的方法，建立光、温、水适宜度及综合气候适宜度模型。运用复相关系数赋权法设定每个生育期内各旬的权重；运用因子分析法设定全生育期17个旬的权重，用加权平均法计算各生育期，全生育期气候适宜度，用综合乘积方法计算光、温、水综合气候适宜度，并对其特征和规律进行分析。结果表明，普格贡菜生长期间气温适宜度最高，日照次之，降水适宜度最低且变化波动较大；综合气候适宜度较高，能充分满足贡菜生长发育需要。结合普格贡菜种植的气候资源优势和主要气象灾害的特征及规律，为普格贡菜生产管理适应气候变化，推进全县规模划种植，实现普格贡菜生产可持续发展提供决策依据。

关键词：贡菜；气候适宜性；温度适宜度；降水适宜度；日照适宜度；普格

引言.

目前，农作物气候适宜性研究主要侧重于作物产量的统计分析、作物生理生态模拟等方面，比较而言，基于模糊数学理论建立的作物适宜度动态模型更能客观反映气候条件对作物生长发育的满足程度。本文在田间试验、调研考察、资料分析、专家建议以及前人的研究成果基础上，以农作物生长发育所需的温度、降水、日照为基础气象因子，运用模糊数学中隶属函数方法，结合普格贡菜生长发育的气候生态规律，建立温度、降水、日照适宜度模型及光、温、水综合气候适宜度模型。计算贡菜各生育期、全生育期的温度、降水、日照适宜度及综合气候适宜度,并对气候适宜度的变化趋势进行分析，为普格贡菜种植布局，打造特色农业亮点等提供科学依据和技术支撑，更好为当地农业生产经营单位和农户提供优质的气象服务。

1. 资料来源

气象资料来自普格县雨水乡2010.1～2020.3年气象观测数据（旬月气温、旬月降水量、旬月日照时数、旬最高温度、旬最低温度、旬极端最高气温、旬极端最低气温等、旬相对温度、旬雨日数）。普格国家一般气象站1981～2019年气温、降水、日照、相对湿度等主要气象观测资料。各生育期资料来自普格县雨水乡贡菜种植试验基地观测记录。

作者简介:樊小梅 （1971—） 女 四川南部 高级工程师 从事综合气象观测 576477459@qq.com

2. 贡菜生长发育规律及气候适宜度模型的建立

2.1 普格贡菜生长发育规律

通过对普格县雨水乡2019年10月至2020年3月贡菜种植试验资料进行统计分析，总结出了普格贡菜生长发育规律。

普格春季贡菜一般在10月上旬育苗，11月上、中旬移栽，次年2月下旬至3月上、中旬可收。春季贡菜生长期长，品质好，产量高，生长周期一般需要140～150天左右。本文以普格雨水乡春季贡菜种植为例，将贡菜生长发育期分为：发芽期、幼苗期、移栽定植期、莲座期、肉质茎形成期和成熟采收期。(见表1)

表1 普格县2020年春季贡菜生育期观测记录（雨水乡）

2.1.1 发芽期

贡菜为喜凉作物，发芽最适温度为15～20℃，春季贡菜一般在10月上旬育苗，海拔较高地区可在9月中、下旬育苗。该期平均气温通常在16～21℃左右，浸种后可直接播种，一般6～8天可出芽,出芽到幼苗需≥10℃积温110～150℃。发芽期光、温、水对种子发芽都很重要。

2.1.2 幼苗期

贡菜从现第一片真叶开始进入幼苗期，一般在10月中旬到10月下旬，幼苗长到可移栽一般需要20～30天，生长适温为12～20℃，幼苗期长到可移栽需要≥10℃积温390～430℃。幼苗期对温度的适应性强，对水分的要求较高，不能太干，也不能太湿。

2.1.3 移栽定植期

春季贡菜幼苗长到出现4～5片真叶时可进行移栽，在越冬前定植，一般在11月上、中旬开始进行。贡菜移栽后要保持土壤湿润，3～5天可返青。该期应光照充足，返青后适当控制水分，以利幼苗蹲苗促发根，防止徒长，在越冬前形成壮苗利于越冬，春季贡菜移栽到发棵需≥10℃积温290～320℃。

2.1.4 莲座期

移栽返青后要少浇水，勤中耕，以促进叶面积增大，形成发达的根系及莲座叶，为茎部肥大积累营养物质。春季贡菜移栽后30天左右进入莲座期，生长适温为11～18℃。一般在12月上、中旬，叶面积迅速扩大，嫩茎开始伸长和加粗。莲座期到肉质茎形成需≥10℃积温250～310℃。

2.1.5肉质茎形成期

该期茎迅速膨大，叶面积迅速扩大，需35～40天左右。一般在1月中、下旬。茎、叶生长期适宜温度白天为18～22℃，夜间12～15℃，温差较大的情况下，可增加养分积累，有利于茎部肥大。此期苗端分化花芽，花茎开始伸长和加粗，进入茎苔伸长期后，要做好水肥管理，加快茎苔伸长肥大。莲座期和肉质茎形成期对产量的影响最大，肉质茎形成到成熟采收需≥10℃积温450～490℃。

2.1.6 成熟采收期

贡菜起薹后，进入茎部生长的旺盛期，这一阶段可适量浇水，防止贡菜茎部裂口。待苔菜长至叶稍有包芽时可采收，一般在2月下旬或3月上、中旬开始采收。

2.2 普格贡菜气候适宜度模型的建立

在农业发展中，温度、降水、日照等气象因子综合影响作用着作物的生长发育，气候对作物生长的适宜程度称为气候适宜度。农作物在各生长阶段内所需的一定水量、温度和光照，若其能满足农作物的生长要求，则农作物可获得较好的产量，反之就会在一定程度上导致减产。因此，建立气候适宜度模型是开展作物气候适宜度评估的前提和基础。本文主要以温度、降水、日照为指标因子来建立普格贡菜的气候适宜度模型。

2.2.1 贡菜温度适宜度模型

为定量分析普格热量资源对贡菜各生育期生长发育的满足程度，根据前人的研究，引入贡菜生长对温度条件的反应函数，温度适宜度可用下式计算：

S(T)=［(T−T₁) (T₂−T)^B］/［(T₀−T₁)(T₂−T₀)^B］

B=(T₂−T₀)(T₀−T₁) (1)

式中：T是某一时段（某旬或某生育期）的平均气温，T_1、T₂、T₀分别是贡菜在该时段内生长发育的下限温度、上限温度和最适宜温度。S(T)是由实际气温和T_1、T_2、T₀决定的温度适宜度。根据贡菜生长发育与温度的关系，当T≤T₁时，S(T)=0；当T=T₀时，S(T)=1；当T≥T₂时，S(T)=0，即作物产量随气温的升高而增长，到达某一适宜值后，产量随气温升高而下降。

表2 普格贡菜各生育期T0、T1、T2值(单位：℃）

对于普格贡菜全生育期［0,n］(n表示旬序，n=17),假定温度的变化过程为： T=T(t) t∈［0,n］ (2)

则贡菜生育期温度适宜度的变化可表示为：

S_r(T)= S(T（t))t∈［0,n］ (3)

若将温度适宜度随时间变化在某生育期的加权平均值叫该生育期温度适宜度，权重用a_Ti表示，则第y年（y=1、2、3、4...、10）第m生育期温度适宜度可记为：

(4)

式中：m表示第m个生育期；m₁、m₂分别表示第m 个生育期的开始旬和结束旬；a_ti表示第m个生育期第i旬的权重系数。

把温度适宜度随时间变化在全生育期内的加权平均叫做全生育期温度适宜度，其权重用b_j表示,则贡菜全生育期温度适宜度表示为：

y∈［1,10］ (5)

上式中b_j（j=1、2、3...17）为各旬权重系数。

2.2.2 贡菜降水适宜度模型

降水适宜度是对在各生长发育阶段内降水量对作物适宜程度的度量。当降水量由小变大，作物的适宜性出现由不适宜到适宜再到不适宜的动态变化，也是全生育期贡菜对降水的反应过程。设降水量R的定义域为实数区间U=［a₁，b₁］,那么，模糊概念“降水适宜”确定了U上的一个模糊子集S［a_1，b₁］，其隶属函数为：S=S(R)=U(R) R∈U (6)

以贡菜正常生长所需水量作为贡菜需水量的适宜水量标准，降水适宜度可用下式表示： (7)

式中：R为某旬天然降水量（mm）；R₀为作物生理需水量（mm）。当R略大于R_0，且完全可被土壤贮存接纳时，可认为Us(R)≈1。当 R=R(t) t ∈［0,n］ (8)

R表示从［0,n］到U上的一个映射，又知S U，那么，降水适宜度随时间的变化可表示为：S_R（t）=S（R(t))=Us(R(t))，t∈［0,n］ (9)

简记为SR（t),表示降水量对贡菜生长的适宜过程，由此，降水量在第 y年（y=1、2、3...10）第m生育期的降水适宜度可记为：

(10)

式中：m表示第m个生育期；m₁、m₂分别表示第m个生育期的开始旬和结束旬；a_Ri表示第m个生育期第i旬的权重系数。而降水量在贡菜全生育期内的加权平均叫做全生育期降水适宜度，表示为：

y∈［1,10］ (11)

上式中b_j（j=1、2、3...17）为各旬权重系数。

表3 普格贡菜各旬需水量R0（单位：mm）

2.2.3 贡菜日照时数适宜度模型

本文以日照时数达可照时数的70%（日照百分率）为临界点，认为日照时数达到70%以上，贡菜对光照条件的反应即达到适宜状态。

日照时数的隶属度函数可表示为：

(12)

式中：S表示实际日照时数（h)，S₀表示日照百分率为70%的日照时数，b为常数。

表4 普格贡菜各生育期S0值与b值表

生育期	S0	b
发芽期	8.16	4.61
幼苗期	8.35	4.61
移栽定植期	7.52	4.0
莲座期	7.46	4.33
肉质茎形成期	7.79	4.7
成熟采收期	7.73	4.97

设日照时数在贡菜全生育期［0,n］的变化过程为：

S=S（t） t∈［0,n］ （13）

那么贡菜日照适宜度随时间的变化可表示为：

Ss(t)=S(S(t)) t∈［0,n］ (14)

把某生育期日照适宜度随时间变化的加权平均叫做该生育期日照适宜度，权重用a_si表示，则贡菜第y年（y=1、2、3...10）第m生育期的日照适宜度可表示为：

(15)

式中：m表示第m个生育期；m₁、m₂分别表示第m个生育期的开始旬和结束旬；a_si表示第m个生育期第i旬的权重系数。同理，可得到贡菜全生育期［0,n］日照适宜度：

y∈［1,10］ (16)

上式中：bj表示第j旬日照适宜度的权重系数。

2.2.4 贡菜气候适宜度模型

上述对温度、降水、日照适宜度的判定，仅能反应单个因素的影响，难以表达多因子的协同效应。为了综合反映光、温、水对普格贡菜适宜性的影响，本文采用几何平均和综合乘积的方法来计算贡菜在生育期内光、温、水的综合适宜状况，表示为：

（j=1,2,3,...17) (17)

(m=1,2,3,4,5,6） (18)

(19)

式中:y表示年序（y=1,2,3,...10)，Scj(y)、Scm(y)、Sc(y)分别表示贡菜第j旬、第m生育期和全生育期的气候适宜度。

2.3 权重系数的确定

为客观反映不同时期生态因子对作物的影响强度，计算各生育期或全生育期温度、降水、光照适宜度必须首先为各旬适宜度指数设定权重。

本文采用复相关系数赋权法和因子分析法计算各旬温度、降水和日照适宜度的权重系数。首先，计算各个生育期内各旬的权重，根据各个生育期包含的旬计算每一旬与本生育期内其它几旬的复相关系数，取复相关系数的倒数作为权，经归一化处理得每旬的权重系数（ai）。全生育期适宜度权重系数采用因子分析法来确定，用各旬适宜度指数的公因子方差占总方差的比值作为该旬的权重系数（bj）。

表5 普格贡菜各旬适宜度表

表6 贡菜各生育期、全生育期适宜度表

2.4 结果分析

通过对普格贡菜生育周期所需温度、降水、日照适宜度进行计算，结果表明，贡菜生长期间气温适宜度最高，日照次之，降水最低且变化波动较大。

2.4.1 温度适宜度

从下图1可看出，普格贡菜生长周期内的温度适宜度较高，均在0.8以上，且变化平稳，说明温度对贡菜生长无负影响，能满足生长发育的需求。温度影响的关键期在1月中旬和3月中旬；1月中旬是贡菜肉质茎形成期，也是整个生育期平均温度最低时期，此期我县寒潮低温、霜冻天气出现频率高，热量条件略差，如果长时间低温霜冻天气将不利嫩茎伸长和加粗，细胞组织坏死而停止生长，甚至无收，严重影响品质和产量。3月中旬为成熟采收后期，温度适宜度最低，也是贡菜整个生育期平均温度最高时期，该期温度高，降水特少，光照强，如采收不及时将造成贡菜粗纤维增加，影响口感，降低品质。

图1 贡菜生育期温度适宜度随时间的变化

2.4.2 降水适宜度

贡菜生长期内需要充足的水分来满足其生长发育，整个生育期需水量约为250～300 mm左右。从下图2可看出，10月上、中旬降水适宜度为1，水分充足，利于种子发芽和幼苗生长；10月下旬开始降水适宜度逐渐下降，且变化波动较大。11月中旬到次年1月上旬降水适宜度均低于0.3，该时期我县雨季结束，进入冬干少雨期，自然降水已不能满足贡菜生长所需，必须进行人工灌溉才能保证贡菜的正常生长，否则将影响品质和产量。1月中旬降水适宜度有明显上升，该时段我县历年寒潮降温降水天气出现频繁高，冬干可得到一定缓解。最低降水适宜度接近0，出现在3月上、中旬；3月我县多以晴热干燥多风天气为主，是全年蒸发量最多，降水量最少的月份。贡菜生育期内降水适宜度最低，除发芽到幼苗期，其余生育期对贡菜生长的负影响均较大，降水是制约贡菜生长气候适宜的关键气象因素。

图2 贡菜生育期降水适宜度随时间的变化

2.4.3 日照适宜度

贡菜的质量和产量的好坏直接受光照时间和强度的影响，光照时间越长，强度越高，产量越高，质量越好。从下图3日照适宜度变化曲线可看出，日照影响的关键期在10月上、中旬，该期我县雨季还未结束，连阴雨天气出现频率高，光照差，对种子发芽和幼苗生长有一定影响。10月下旬雨季结束，日照时数逐渐增多，适宜度也随之升高，且变化波动不大，贡菜生长进入移栽定植期后光照条件都能满足生长所需。日照适宜度在3月中旬达到最高，该时期是贡菜成熟采收后期，我县多以晴热天气为主，春旱开始显现，利于苔干凉晒。日照对贡菜种子发芽和幼苗生长有一定负影响，其它生育期均能很好的满足贡菜生长对光照的要求，对适宜生长无负影响。

图3 贡菜生育期日照适宜度随时间的变化

2.4.4 综合气候适宜度

普格贡菜生长发育过程中，光、温、水是影响其生长发育的主要因素，不同生育期气候因子的适宜程度不同。从下图4气候适宜度的变化曲线可看出，温度适宜度变化特征为发芽-幼苗期＞移栽定植期＞肉质茎形成期＞莲座期＞成熟采收期。各生育期温度适宜度都在0.9以上，且变化不大，说明贡菜整个生育周期内热量条件都能满足生长所需。降水适宜度变化波动较大，主要贡献在发芽到幼苗期，适宜度为0.969，该期还处于雨季，降水充足，此时并不特别冷，水分挥发得相对较快，对种子发芽和幼苗生长影响不大；随着雨季结束，降水减少，各生育期适宜度下降到0.3以下，到成熟采收期达到最低，接近于0；该期冬干明显，基本无自然降水，需要人工灌溉才能保证品质和产量。降水适宜度变化特征为发芽-幼苗期＞肉质茎形成期＞移栽定植期＞莲座期＞成熟采收期。日照适宜度发芽-幼苗期最低为0.506，此期我县易出现阴雨寡照天气，对种子发芽和幼苗生长有一定影响。随着雨季结束，日照增加，各生育期日照适宜度上升到0.8以上，贡菜进入快速生长期，成熟采收期达最高值0.993，该期多为晴热天气，光照充足，利于苔干采收凉晒。日照适宜度变化特征为发芽-幼苗期＞肉质茎形成期＞移栽定植期＞莲座期＞成熟采收期。综合气候适宜度变化特征为发芽-幼苗期＞肉质茎形成期＞移栽定植期＞莲座期＞成熟采收期。贡菜发芽-幼苗期综合气候适宜度最高为0.78，该期秋高气爽，温度适宜，降水充足，日照略欠佳，较适宜贡菜生长。雨季结束后，自然降水减少，移栽定植期、莲座期、肉质茎形成期气候适宜度呈下降趋势，综合气候适宜度为0.55～0.65，气候条件适宜贡菜生长。成熟采收期气温较高，光照强，降水是主要影响因素，该期综合气候适宜度最低为0.307，气候条件不适宜贡菜生长，需进行人工灌溉才能保证贡菜的产量和品质。普格贡菜生育期内总体气候适宜度为0.827，气候条件较适宜贡菜生长。综合气候适宜度随降水的增减而增减，从而说明降水在贡菜气候适宜度中发挥了关键作用，即降水是影响贡菜生长气候适宜度的关键气象因子。

图4 贡菜各生育期、全生育期气候适宜度曲线

3. 结论

(1) 普格的热量条件完全可满足贡菜各个生长发育阶段对温度的需求。若出现寒潮低温，霜冻天气，则会对贡菜生长产生负影响。因此要根据灾害出现的时间和规律以及播种到出苗需要的积温，合理安排品种，确定适宜的播种期，使贡菜生长敏感期尽量避开低温霜冻。同时加强田间管理培育壮苗，提高植株抗寒力。海拔2600米以上地区不建议种植。

(2) 贡菜生育期内降水适宜度最低，对贡菜生长的负影响较大，综合气候适宜度随降水适宜度波动而变化，降水是制约其生长的关键气象因素。除发芽期、幼苗期外，其余生长阶段均不能满足贡菜生长发育对水分的需求，但可以通过人工灌溉来改善，所以贡菜必须在有灌溉条件的地区种植。

(3) 贡菜生长期内日照适宜度较高，对贡菜生长基本无负影响，能很好地满足贡菜对光照的需求。日照影响的关键期是种子发芽和幼苗生长期，该期常遇连阴雨，因此要确定适宜的播种期，改善田间小气候。成熟采收期温度高，光照强，日较差大，对物质的转化提供了有利条件，但冬干明显，大风出现频率高，要加强监测预报，及早采取防御措施。

(4) 采用温度、降水、日照为基础建立的普格贡菜气候适宜度模型，能够很好的体现气象要素变化对贡菜生长的影响。普格贡菜生长期内总体气候适宜度较高，对贡菜生长无负影响，能充分满足贡菜生长发育需要。但本文仅选取了一个研究区的气象要素，研究成果不够全面系统，今后将运用本文设计的气候适宜度模型，计算普格县各乡镇的气候适宜度，以此为依据进行气候适宜性区划；气候适宜度≥0.85为最适宜种植区；0.7≤气候适宜度﹤0.85为较适宜种植区；0.5≤气候适宜度﹤0.7为适宜种植区；气候适宜度﹤0.5为不适宜种植区。实现普格贡菜气候适宜度全面细致的精细化评价，用以推进全县规模划种植，实现贡菜生产可持续发展，确保我县农业经济平稳快速发展。

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[13]、可照时数表.

Climate Adaptability Analysisfor Tribute Vegetablein Puge County

Fan Xiaomei1,Fan Xiaohua1,Yang Yang2.Gao Yonghong2

(1. Puge Meteorological Bureauof Liangshan Prefecture，Puge  615300；2. Xide Meteorological Bureau of Liangshan Prefecture，Xide 616750；3. Liangshan Meteorological Bureau，Xichang 615000；)

Abstract:in this paper, according to the growth and development of Gongcai in Puge Yushui Township, referring to the previous research results, using the method of membership function in fuzzy mathematics, we established the light, temperature, water suitability and comprehensive climate suitability model.The weight of each ten days in each growth period is set by the multiple correlation coefficient weighting method; the weight of 17 ten days in the whole growth period is set by the factor analysis method; the climate suitability of each growth period and the whole growth period is calculated by the weighted average method; the comprehensive climate suitability of light, temperature and water is calculated by the comprehensive product method, and Gongcai’s characteristics and laws are analyzed. The results showed that during the growth period of Gongcai in Puge, the temperature suitability was the highest, The sunshine is lower than the temperature suitability, and the precipitation suitability is the lowest and fluctuates greatly; the comprehensive climate suitability was high, which could fully meet the needs of Gongcai growth and development. Combined with the advantages of climate resources and the characteristics and laws of major meteorological disasters, the paper provides decision-making basis for the production and management of Puge Gongcai to adapt to climate change, in order to promote the large-scale planting of Puge Gongcai and realize the sustainable development of Puge Gongcai production.

Keywords:Gongcai; climate suitability; temperature suitability; precipitation suitability; sunshine suitability; Puge;