基于氣候適宜度的一季稻產量預報模式研制——以安徽省桐城市為例

孔令帥，江勝國，張斗勝

(桐城市氣象局，安徽桐城 231410)

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基于氣候適宜度的一季稻產量預報模式研制
——以安徽省桐城市為例

孔令帥，江勝國，張斗勝

(桐城市氣象局，安徽桐城 231410)

摘要[目的]針對不同發育期時段建立一季稻產量趨勢及定量預報方程。[方法]依據1981～2010年桐城市一季稻實產數據及全生育期對應時段的基本氣象資料，利用直線滑動均值和調和權重法分離處理氣象產量，引入氣候適宜度模式，采用相關系數分析分時段篩選出桐城一季稻產量的氣象影響因子，結合逐步回歸方法建立預報方程。[結果]通過試報及檢驗，得出90%的年份相對誤差值為-3%～3%，只有3個年份相對誤差絕對值>3%，2011、2012年試報的相對誤差分別為-1.1%、3.7%。[結論]首次將氣候適宜度作為氣象影響因子引入預報模式，使得預報結果更加精確，效果令人滿意，完全滿足業務化要求，可以業務使用，尤其可針對不同發育期時段適時開展為農服務工作，意義較大。

關鍵詞一季稻；產量預報；模式；桐城

一季稻主要分布在我國秦嶺、淮河以北，長江流域北部以及四川盆地和云貴高原，是安徽省的主要糧食作物之一，占水稻種植總面積的70%以上[1]，在農業結構中占有很大比重。關于其產量形成及預報研究目前國內已有很多種模式方法[2-5]，如龍繼銳[2]以節氮高效栽培為目標，采用大陽試驗方式，開展了一系列超級雜交稻節氮增效栽培試驗研究，主要研究超級雜交一季稻產量形成和氮肥施用之間的聯系；鐘楚等[3]則從一季稻不同熟性和品種以及農藝措施等方面著手，研究其產量形成與氣象因子之間的聯系；趙海燕等[4]通過水稻開花灌漿期氣象要素與結實率和粒重的相關性分析來尋找產量形成的關鍵因子；研究最多的是以鄭志廣[6]為代表的從其生長的光溫條件，結合不同生育期對產量形成的貢獻率。但隨著氣象條件的區域性得到越來越多的關注，目前現有的產量預報模式已經達不到精細化以及業務服務的需求。氣候適宜度的概念由張建軍等[7]提出，得到了比較廣泛的認可，那么其與作物產量的形成到底存不存在某種聯系，能不能通過不同生育期的氣候適宜度來預報其產量形成，以及基于氣候適宜度的產量預報精度能不能滿足實際的業務服務的需求，針對這些問題，筆者主要研究基于氣候適宜度的一季稻產量預報方程，以安徽省桐城市為例，通過不同生育期階段的氣象條件分析，更有針對性地為農業生產提供指導意見，盡量減少或避免不利天氣因子的影響，實現農民利益的最大化，更好地體現桐城作為氣象為農服務“兩個體系”試點縣的職能作用。

1 資料與方法

1.1資料來源1981～2010年桐城市一季稻實產數據，取自桐城市統計局；一季稻全生育期對應時段的基本氣象資料，取自桐城市國家基準氣候站；模式所涉及技術指標等均來自《一季稻氣象條件定量評價等級》地方標準[DB34][7]。

1.2分析方法 采用直線滑動均值和調和權重法分離處理氣象產量，引入氣候適宜度模式，采用相關系數分析分時段篩選出桐城一季稻產量的氣象影響因子，結合逐步回歸分時段建立一季稻產量趨勢及定量預報方程，依據作物產量預報模式Y=Yt+Ym還原得到定量預報值。

圖1　2種方法分離出的氣象產量對比

1.3氣候適宜度的計算

1.4因子普查篩選 利用一季稻全生育期時段桐城市國家基準氣候站采集到的基本氣象要素，結合一季稻氣象條件定量評價等級指標，采用相關系數分析分時段篩選出桐城一季稻產量的氣象影響因子。

2結果與分析

2.1模式研制結果根據分時段篩選出的桐城市一季稻產量的氣象影響因子(表1～2)，采用逐步回歸模型進行權重系數擬合，可以得出分時段一季稻產量趨勢預報以及定量預報方程。

表1　第一次產量趨勢預報主要氣象影響因子

表2　第二次產量預報主要氣象影響因子

2.2結果檢驗

2.2.1 預報等級檢驗。 通過定量預報相對氣象產量，還原當年預測產量，對比實際產量作相對誤差，結果發現，超過90%的年份相對誤差值為-3%～3%，只有3個年份相對誤差絕對值>3%(圖2)，參照《技術指導手冊》趨勢預報等級評分表，全部年份等級均在±1級，絕對正確率在95%以上，且增減產趨勢預報100%符合，預報方程可信度很高，可以運用到實際業務中并為產量預報提供參考。

圖2　預報相對誤差等級檢驗

2.2.2 產量實況檢驗。 為了進一步檢驗模式的可信度，通過預測2011、2012年的一季稻產量，并與實況數據做對比分析。從表3可以看出，趨勢預報歷史回代效果良好，預報與實況誤差不超過一級，完全正確率達70%，2011、2012年試報也比較令人滿意；表4表明，定量預報平均相對誤差為1.9%，其中90%的年份相對誤差值為-3%～3%，只有3個年份相對誤差絕對值>3%，2011、2012年試報的相對誤差分別為-1.1%、3.7%，效果較好。

3 小結與討論

(1)新研制的產量預報模式將氣候適宜度作為氣象影響因子引入模式，使預報結果更加的精確，為不同發育期適時開展為農服務工作提供更加科學的參考。

表3　趨勢預報效果檢驗

表4　定量預報效果檢驗

接下表

續表4

(2)通過2011、2012年的產量試報結果來看，無論是趨勢預報還是定量預報，效果令人滿意，完全滿足業務化要求，可以業務使用。2013年的預報結果待檢驗。

(3)有個設想，就是采用動態30年數據參與模式擬合，這樣每年的模式都是最新的，對下一年的預報準確度可以保證，缺點就是業務人員的工作量比較大，怎么實現最優化的模式研制還需要再一步的探討。

參考文獻

[1] 張建軍,馬曉群,許瑩.安徽省一季稻生長氣候適宜性評價指標的建立與試用[J].氣象，2013,39(1):88-93.

[2] 龍繼銳.超級雜交稻節氮高效栽培生理生化特性及關鍵技術研究[D].長沙：湖南農業大學，2009.

[3] 鐘楚,朱穎墨,朱勇，等.云南不同類型一季稻產量形成及其與氣象因子的關系[J].應用生態學報，2013,24(10):2831-2842.

[4] 趙海燕,姚鳳梅,張勇，等.長江中下游水稻開花灌漿期氣象要素與結實率和粒重的相關性分析[J].中國農業科學，2006,39(9):1765-1771.

[5] 楊沈斌,申雙和,趙小燕，等.氣候變化對長江中下游稻區水稻產量的影響[J].作物學報，2010,36(9):1519-1528.

[6] 鄭志廣.光溫條件對水稻結實及干物質生產的影響[J].北京農學院學報，2003,18(1):13-16.

[7] 張建軍,馬曉群，陳曉藝，等.一季稻氣象條件定量評價等級：DB34/T 1920-2013[S].安徽省質量技術監督局，2013.

Study on the Forecasting Model of Single-season Rice Yield Based on Climatic Suitability——Taking Tongcheng of Anhui Province as An Example

KONG Ling-shuai,JIANG Sheng-guo,ZHANG Dou-sheng(Tongcheng Meteorological Bureau, Tongcheng,Anhui 231410)

Abstract[Objective] The research aimed to establish the single-season rice production trends and quantitative prediction equations for the different developmental stages.[Method]According to single-season rice yield and the meteorological data of the corresponding period of the whole growth period in Tongcheng from 1981 to 2010,the meteorological output was separated by using linear sliding mean and harmonic weight.The introduction of climate suitability model,single-season rice yield meteorological factor was screened in different time periods by correlation analysis,the prediction equations was established by stepwise regression method.[Result]Through trial and test report,the relative error of 90% years was -3% to 3%, only 3 years was >3%.And the relative errors of the 2011 and 2012 years was -1.1%, 3.7% respectively.[Conclusion]For the first time, the climate suitability was introduced into the forecast model, which made the forecasting results more precise and satisfactory. It can meet the requirements of the business and can be used in the business.

Key wordsSingle-season rice;Yield forecasting;Model;Tongcheng

收稿日期2015-11-25

作者簡介孔令帥(1989-)，男，江蘇連云港人，工程師，從事農業氣象等綜合氣象服務相關研究。

基金項目安慶市課題項目“桐城市一季稻產量預報模式研制”。

中圖分類號S 165

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2015)36-286-03