1、湖北农业科学2023 年收稿日期：2021-11-15基金项目：湖北省气象局科技发展基金研发项目（2020Y05）作者简介：汤阳（1982-），男，湖北丹江口人，高级工程师，硕士，主要从事应用气象、气候变化研究，（电话）027-67847968（电子信箱）。第 62 卷第 3 期2023 年 3 月湖北农业科学Hubei Agricultural SciencesVol.62 No.3Mar.，2023汤阳，秦鹏程，刘志雄，等.基于气候适宜度的湖北省棉花相对气象产量丰歉年型探讨 J.湖北农业科学，2023，62（3）：230-234棉花是仅次于粮食的第二大作物，且是事关国计民生的主要战略物资，
2、中国连续多年是最大的棉花生产国和消费国，在当前全球疫情反复和国际政治形势复杂多变背景下，确保国内棉花产业健康可持续发展对国民经济及社会稳定具有重要意义1。棉花正常生长发育及产量形成与气象条件密不可基于气候适宜度的湖北省棉花相对气象产量丰歉年型探讨汤阳，秦鹏程，刘志雄，刘凯文，肖玮钰（武汉区域气候中心，武汉430074）摘要：基于19812020年湖北省棉花种植区共50个县（市、区）气象资料，选取光照、气温、有效降水量3个气候影响因子计算棉花各生育期气候适宜度，并采用熵权法对各生育期气候适宜度进行加权得到湖北省全生育期综合气候适宜度，构建了基于综合气候适宜度的棉花相对气象产量丰歉年型预报模型。结
3、果表明，1981年以来湖北省棉花气候适宜度呈“降-升-降”波动趋势，棉花花铃期相对其他生育期更适宜棉花生长；播种期、蕾期变异系数较大，分别为21.9%和20.9%；所建立的相对气象产量预报模型历史回代完全一致及较接近的占比达到94.7%，2019年、2020年试报结果与实际丰歉年型完全一致，拟合结果较好，能够基本满足业务服务需要。关键词：气候适宜度；相对气象产量；丰歉年型；棉花；有效降水量；熵权法中图分类号：S561文献标识码：A文章编号：0439-8114（2023）03-0230-05DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2023.03.036开放科学（资源服务）标识
4、码（OSID）：Discussion on abundant year and lean year for relative meteorological yield of cotton inHubei Province based on climatic suitabilityTANG Yang，QIN Peng-cheng，LIU Zhi-xiong，LIU Kai-wen，XIAO Wei-yu（Wuhan Regional Climate Center，Wuhan 430074，China）Abstract：The climate suitability of cotton in ea
5、ch growth period was calculated by selecting three climate influencing factors（light，airtemperature and effective precipitation）based on meteorological data of 50 counties（cities and districts）in cotton planting areas ofHubei Province from 1981 to 2020.The entropy weight method was used to weight th
6、e climate suitability of each growth period to obtain the comprehensive climate suitability of the whole growth period in Hubei Province，and the prediction model of cotton relative meteorological yield in abundant and lean years based on the comprehensive climate suitability was constructed.The resu
7、lts showed that，since 1981，the climate suitability of cotton in Hubei Province had shown a fluctuating trend of“down-up-down”.Compared with other growth periods，the flowering and bolling stage of cotton was suitable for cotton growth.The variation coefficient of the sowing andbud stages was large，wh
8、ich was 21.9%and 20.9%，respectively.The proportion of historical fitting accuracy by applying the prediction model of cotton relative meteorological yield in abundant and lean years was 94.7%.The cotton relative meteorological yield extrapolation forecast from 2019 to 2020 was completely consistent
9、with the fact，which showed that the fitting result was good and could basically meet the needs of business services.Key words：climatic suitability；relative meteorological yield；abundant year and lean year；cotton；effective precipitation；entropyweight method第 3 期分，棉花为喜温好光作物，种子萌发要求气温 1012 以上，现蕾的最低气温为 1
10、9，当温度升高时现蕾加快；开花结铃期的最适温度为2535，昼夜温差较大，有利于开花结铃2，3。棉花通过叶片内的叶绿素进行光合作用，进行有机物质积累，充足的光照是棉花获得高产的重要条件，当光照度下降到1 0002 000 lx时，棉株制造的养分与本身消耗的养分相当，棉株呈饥饿状态，易造成蕾铃脱落。棉花是深根作物，相对耐旱，但其生长需要适宜的水分，每生产1 kg干物质需要消耗水分7001 000 kg。长江流域是全国第二大棉花主产区，近年来随着气候变暖和气象灾害风险频发，气象条件对棉花生产的影响日益明显，如2020年长江流域因受严重渍涝灾害影响，棉花出现不同程度绝收，棉花单产为1 011.1 kg
11、/hm2，比上年下降5%，因此开展棉花生长期气候适宜度分析及产量丰歉年型预测非常必要。目前已有棉花气候适宜度模型研究多应用于气候适宜度变化规律分析及种植适宜区分析，马丽娜等4利用山东省逐旬、逐月气温资料构建了棉花温度适宜度模型，分析了温度适宜度的变化趋势及成因和对策；刘清春等5运用温度适宜度模型分析了河南省棉花温度适宜度时空分布规律，并进行了生产适宜性划分；任玉玉等6、齐斌等7分别采用对数加权法、相对权重法构建了光、温、水3因子的河南省棉花气候适宜度模型，根据气候适宜度的变化趋势及棉花适宜等级进行了区划；柳芳等8通过参数修订建立了适合天津市的棉花各生育期温、光、水气候适宜度评价模型，并建立了可
12、以在棉花不同生育期进行的产量动态预报模型；张艳波等9以塔里木河流域月平均气温、日照时数和平均风速为棉花种植适宜性评价指标，基于层次分析法建立了棉花气候适宜度多元线性回归模型，并利用累积曲线法构建了塔里木河流域棉花种植适宜性评价体系。但多数气候适宜度研究中，降水适宜度因子均通过棉花各生育期实际降水量与适宜降水量比值来确定，未考虑前期降水量（如阴雨或干旱天气）的累积效应，且气候适宜度模型在棉花不同气象产量年型预报中应用较少。本研究拟采用前期降水量加权的有效降水量10与作物实际需水量比值作为评价因子，来分析棉花降水气候适宜度，构建温度、降水、日照气候适宜度模型，开展不同气象产量丰歉年型预报应用，以期
13、对棉花生长气象条件诊断与产量预测分析提供依据。1材料与方法1.1研究区域概况湖北省位于中国中部，地处长江中游，112E以西为鄂西山区，基本无棉花种植；以东为平原、丘陵、岗地，地势较平坦，是湖北省棉花主要种植区（图1），其中鄂东、江汉平原为高支纱纺棉生产区，鄂北岗地为中支纱纺棉生产区，主要种植方式为移栽，一般在 4月上中旬播种，910月采摘收获，少部分采用直播方式与小麦或油菜轮作。湖北省地处南北气候过渡带，亚热带季风性气候明显，具有四季分明、雨热同季、光温水资源较丰富的特点。棉区年平均气温15.717.6，年平均降水量8281 604 mm，年平均日照时数1 6022 030 h；无霜期较长，平
14、均为 282 d，初霜日平均为 11 月 28日，稳定通过12 初日为4月上旬至4月中旬初，大部分棉区 10 以上活动积温为 4 6004 969 d，光照、热量和水分等气候资源能够较好地满足棉花生长。040 80160240320 km湖北省棉花种植区海拔高度/m湖北棉花种植区气象站最高：3 072最低：10图1湖北省棉花种植区及海拔高度1.2数据与方法19812020 年湖北省棉花种植区共 50 个县（市、区）地面气象观测站逐日平均气温、最高气温、最低气温、降水量、日照时数、太阳辐射、风速、饱和水汽压、实际水汽压等气象资料来源于湖北省气象局档案馆；19812020年湖北省棉花单产及分县单产
15、资料来源于湖北省农村统计年鉴。主要采用的方法有趋势产量分离、熵权法、线性回归等。1.2.1气象产量分离在长时间序列的气象条件对粮食产量影响研究中，通常将农作物产量 Y分离为趋势产量 Yt、气象产量 Yw和随机误差 3部分，趋势产量主要反映生产力发展水平的长周期产量分量，气象产量为受气象因子影响的短周期产量分量，随机误差常被视为随机噪音，因所占产量比例不大，一般忽略不计11。因此，农作物产量Y可以表示为：Y=Yw+Yt（1）拟合趋势产量的方法主要有滑动平均、logistic汤阳等：基于气候适宜度的湖北省棉花相对气象产量丰歉年型探讨231湖北农业科学2023 年函数、线性趋势、HP滤波法等12，1
16、3，选用不同的趋势产量拟合方法分离的气象产量结果差异较大，房世波14利用多种气象产量分离方法分析了农业气象灾害在农作物产量中的真实影响，发现二项式分离得到的气象产量更符合实际情况。因此，本研究利用二项式曲线拟合方法对气象产量进行趋势产量的分离。1.2.2棉花气候适宜度模型1）气温适宜度。气温、降水、日照对农作物生长发育的适宜度可以用隶属度函数及分段函数来表示。气温适宜度S（t）可以表示为：S(t)=(t-t1)(th-t)B(th-tl)(th-t0)B（2）B=(th-t0)/(t0-tl)（3）式中，t为逐旬平均气温，th、tl、t0分别为棉花各生育期内的上限温度、下限温度和最适温度，B为形状参数。2）降水适宜度。S（r）降水适宜度可以表示为：S(r)=rr0,r r0r0r,r r0（4）r=i=1Mn=0Nwnirni（5）r0=i=0MET0i Kci（6）ET0=0.408(Rn-G)+900T+273u2(es-ea)+(1+0.34u2)（7）式中，r为旬内各日有效降水量之和，有效降水量是对前期降水量的加权累计值15，n为距离当前的日数，rni为当前日期前第 n天的日降
