农作物发育期预报

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1、作物在外界环境条件作用下体积增大、生物量增加的作物在外界环境条件作用下体积增大、生物量增加的过程即为生长过程即为生长作物物候现象出现的日期称为物候期或发育期，如出作物物候现象出现的日期称为物候期或发育期，如出苗期、分蘖期，拔节期、开花期等苗期、分蘖期，拔节期、开花期等两个发育期之间的间隔时间叫做发育时期或发育阶段，两个发育期之间的间隔时间叫做发育时期或发育阶段，如营养生长时期生殖生长时期、光照阶段等。如营养生长时期生殖生长时期、光照阶段等。它是在分析这一发育时期的发育速度与其主要环境它是在分析这一发育时期的发育速度与其主要环境因子，特别是气象因子关系的基础上，根据作物当因子，特别是气象因子关系

2、的基础上，根据作物当前的发育状况和未来的气象条件而编制出来的前的发育状况和未来的气象条件而编制出来的(1)准确及时的发育期预报对于生产单位和农户进准确及时的发育期预报对于生产单位和农户进行适时的、科学的田间管理和农事作业有重要的行适时的、科学的田间管理和农事作业有重要的参考价值参考价值二、农作物发育期预报的基本原理二、农作物发育期预报的基本原理 作物从一个发育期到下一发育期的间隔日数多少，作物从一个发育期到下一发育期的间隔日数多少，即这一发育期发育速度的快慢，与作物本身的生物即这一发育期发育速度的快慢，与作物本身的生物学特性、气象条件、土壤肥力及栽培技术等有密切学特性、气象条件、土壤肥力及栽培

3、技术等有密切关系关系 对于某一个地区而言，土壤肥力及栽培技术是相对对于某一个地区而言，土壤肥力及栽培技术是相对稳定的，发育速度主要取决于作物本身的生物学特稳定的，发育速度主要取决于作物本身的生物学特性和气象条件性和气象条件。作物本身的生物学特性是影响发育速度的内因。作作物本身的生物学特性是影响发育速度的内因。作物种类、品种以及发育期不同，其生育时期的长短，物种类、品种以及发育期不同，其生育时期的长短，以及对光温等气象条件的反映是不同的，其感光性以及对光温等气象条件的反映是不同的，其感光性和感温性可能会有很大的差异，因此，在编制发育和感温性可能会有很大的差异，因此，在编制发育期预报时，必须从具体

4、的作物、品种和发育时期的期预报时，必须从具体的作物、品种和发育时期的生物学特性出发具体分析发育速度受气象条件影生物学特性出发具体分析发育速度受气象条件影响的规律。响的规律。气象条件和其它环境条件是影响发育速度的气象条件和其它环境条件是影响发育速度的外因。外因。（1）在水分条件满足的情况下，对感温性强感）在水分条件满足的情况下，对感温性强感光性迟钝的作物和发育时期来说，温度是影响发光性迟钝的作物和发育时期来说，温度是影响发育速度的最主要因子。育速度的最主要因子。温度与发育速度之间存在看密切的线性或非线性温度与发育速度之间存在看密切的线性或非线性关系。关系。一般当外界温度在其下限温度至最适温度范围

5、内一般当外界温度在其下限温度至最适温度范围内变化时，作物发育速度与温度呈线性关系；变化时，作物发育速度与温度呈线性关系；当外界温度处于最适和最高温度内变化时，作物当外界温度处于最适和最高温度内变化时，作物发育速度呈非线性关系。发育速度呈非线性关系。（2）对于感光性和感温性都强的作物的某对于感光性和感温性都强的作物的某些发育时期，除了温度之外，光照条件甚些发育时期，除了温度之外，光照条件甚至光照强弱对发育速度也有重要影响；当至光照强弱对发育速度也有重要影响；当编制发育期预报，还必须考虑光照条件。编制发育期预报，还必须考虑光照条件。对于感光性很强和感温性迟钝的某些发育对于感光性很强和感温性迟钝的某

6、些发育时期，其发育速度主要取决于光照条件。时期，其发育速度主要取决于光照条件。（3）在通常的情况下，水分条件对耐旱作）在通常的情况下，水分条件对耐旱作物发育速度的影响并不明显，但水分过多物发育速度的影响并不明显，但水分过多或严重不足时，对发育速度就会育明显抑或严重不足时，对发育速度就会育明显抑制和加速作用。制和加速作用。3.编制作物发育期预报的方法与实例编制作物发育期预报的方法与实例 3.1平均间隔法平均间隔法 D要预报的发育期出现日期；要预报的发育期出现日期；Dt 前一发育期实际出现前一发育期实际出现日期日期，n平均为平均为2个发育期多年平均间隔日数个发育期多年平均间隔日数 Dt也可以是某一

7、发育期界限温度稳定通过的日期，也可以是某一发育期界限温度稳定通过的日期，n平均也可以是某一发育期界限温度稳定通过的日期与平均也可以是某一发育期界限温度稳定通过的日期与某一发育期界限温度稳定通过的日期的间隔日数某一发育期界限温度稳定通过的日期的间隔日数 多年的发育调查资料求出多年的发育调查资料求出n，然后将实际的前发育期，然后将实际的前发育期出现相加出现相加 ntDD 3.2物候指标法物候指标法 它是根据作物、其它植物它是根据作物、其它植物(如树花草如树花草)以及动以及动物物候期与所要预报的作物发育期之间的关系，物物候期与所要预报的作物发育期之间的关系，以这些物候现象和特征为指标的发育期预报方以

8、这些物候现象和特征为指标的发育期预报方法。法。用作物本身的某些物候现象和特征为指标，也用作物本身的某些物候现象和特征为指标，也可以做发育期预报。可以做发育期预报。ntDD 幼穗长度幼穗长度（厘米）（厘米）幼穗发育期幼穗发育期分化分化后天后天数数距抽穗期距抽穗期天数（中天数（中粳稻）粳稻）距抽穗距抽穗期天数期天数（晚粳（晚粳稻）稻）0.010.01-0.050.05-0.10.1-0.20.2-0.40.4-0.70.7-1.01.0-1.51.5-2.52.5-5.05.0-12.0苞原始体分化期苞原始体分化期一次枝梗分化期一次枝梗分化期二次枝梗分化期二次枝梗分化期颖花分化期颖花分化期雌雄蕊形

9、成前期雌雄蕊形成前期雌雄蕊形成中期雌雄蕊形成中期雌雄蕊形成后期雌雄蕊形成后期花粉母细胞形成前期花粉母细胞形成前期花粉母细胞形成中期花粉母细胞形成中期花粉母细胞形成后期花粉母细胞形成后期花粉母细胞减数分裂期花粉母细胞减数分裂期0-22-33-55-77-1010-1313-1515-1616-1717-1818-2228-3227-2825-2723-2520-2317-2015-1714-1513-1412-1310-1230-3229-3027-2925-2722-2519-2217-1915-1713-1512-1310-12品种类型品种类型叶耳距（厘米）叶耳距（厘米）中粳稻中粳稻晚粳稻晚

10、粳稻024681015141310741716151296品种品种温度（温度（）农桂农桂南粳南粳15南粳南粳33武农早武农早沪选沪选19农虎农虎6号号21-2319-20-5-63-45-73-45-7-5-7 用平均间隔法和物候指标法推算发育期，用平均间隔法和物候指标法推算发育期，都没有考虑上一个发育期或物候期出现日都没有考虑上一个发育期或物候期出现日期至下一个作物发育调出现日期之间这段期至下一个作物发育调出现日期之间这段时间各年气象条件差异的影响。所以，推时间各年气象条件差异的影响。所以，推算出来的日期与实际出现的日期相比较，算出来的日期与实际出现的日期相比较，可能有一定的误差。为了提高预

11、报的准确可能有一定的误差。为了提高预报的准确性，可对推算的结果进行必要的订正。性，可对推算的结果进行必要的订正。3.3 积温法积温法 （1）线性模式法）线性模式法 对感温性强而感光性很迟钝的作物品种的某些对感温性强而感光性很迟钝的作物品种的某些发育时期发育时期(如播种一出苗期如播种一出苗期)，在水分条件基本，在水分条件基本满足，而且外界温度又在作物发育的下限温度满足，而且外界温度又在作物发育的下限温度至最适温度这一范围内变化的情况下，则发育至最适温度这一范围内变化的情况下，则发育速度与温度的关系可用李森科公式表示速度与温度的关系可用李森科公式表示ntDD 式中，式中，B该发育时期的生物学下限温

12、度；该发育时期的生物学下限温度；A为通过该发育时期需要的有效积温，为通过该发育时期需要的有效积温，n为该为该发育时期所经历的大数；发育时期所经历的大数；T为该时期的平均为该时期的平均温度；温度；这一发育时期的活动积温。这一发育时期的活动积温。实践证明，在这种情况下，实践证明，在这种情况下，A、B数值是比数值是比较稳定，可以看作常数。可以看出较稳定，可以看作常数。可以看出A、B是是以以 为因变量和以为因变量和以n为自变量的一元线性为自变量的一元线性方程的两个系数，显然它们可以根据多年方程的两个系数，显然它们可以根据多年分期播种试验资料，用最小二乘法求得。分期播种试验资料，用最小二乘法求得。这便是

13、线性模式的发育期预报公式，具体预报时这便是线性模式的发育期预报公式，具体预报时可用下式求出所要预报的发育期出现日期：可用下式求出所要预报的发育期出现日期：D为要预报的发育期出现日期；为要预报的发育期出现日期；D1为前一个发育为前一个发育期出现日期，期出现日期，T为根据气候资料或长期天气预报为根据气候资料或长期天气预报得到的预报期间的日平均温度，得到的预报期间的日平均温度，A、B含意同。含意同。适用于某一发育期刚刚出现时就来编制下一个发适用于某一发育期刚刚出现时就来编制下一个发育期出现日期的预报。育期出现日期的预报。3.3 积温法积温法 （2）非线性模式法）非线性模式法 对于感温性强而感光性迟钝

14、的作物品种的另一对于感温性强而感光性迟钝的作物品种的另一些发育时期，上述的线性模式有着严重的缺陷些发育时期，上述的线性模式有着严重的缺陷和明显的局限性。这是因为温度对发育速度的和明显的局限性。这是因为温度对发育速度的影响有下限、上限和最适三个基点。在下限温影响有下限、上限和最适三个基点。在下限温度以上，发育速度随着温度增高而加快；在最度以上，发育速度随着温度增高而加快；在最适温度时发育速度最快；当温度超过最适点时，适温度时发育速度最快；当温度超过最适点时，温度再继续升高发育速度反而减慢；当温度升温度再继续升高发育速度反而减慢；当温度升高到发育的上限位或以上时，由于高温破坏了高到发育的上限位或以

15、上时，由于高温破坏了光合作用和生理代谢活动而使发育停止，显然，光合作用和生理代谢活动而使发育停止，显然，温度对发育速度的影响是一种非线性关系。温度对发育速度的影响是一种非线性关系。ntDD 湖南省气象科学研究所在编制稻麦作物的发育期湖南省气象科学研究所在编制稻麦作物的发育期预报时提出了以下的非线性模式预报时提出了以下的非线性模式 式中，式中，1/n为发育速度，为发育速度，M为生物学上限温度，为生物学上限温度，K，P，Q为大于零的参数，其它符号含义同前。为大于零的参数，其它符号含义同前。广陆艮A品种水稻播种到抽穗的间隔日数n及平均温度T的多次的平行观测资料，绘制出散点图(如图51)，用最小二乘法

16、得到了下列的温度非线性模式 从图51和得到的具体模式中可以看出，该发育时期的生物学下限温度B12，生物学上限温度M40，而模式中的系数P=0.5,Q=0.2667。如果该品种晚稻已于如果该品种晚稻已于7月月20日播种，日播种，7月下月下旬至旬至9月中旬的平均温度据长期预报为月中旬的平均温度据长期预报为26，则计算出了则计算出了26情况下的情况下的A(26)值，即值，即 晚稻的抽穗期约为晚稻的抽穗期约为9月月20日前后。日前后。4.4.光温系数法光温系数法 对于感温性强、感光性也强的作物品种的对于感温性强、感光性也强的作物品种的某些发育时期，除了考虑温度条件外，还某些发育时期，除了考虑温度条件外

17、，还要考虑光照长度因素对发育速度的影响。要考虑光照长度因素对发育速度的影响。比较常用的方法是通过试验求出在不同光比较常用的方法是通过试验求出在不同光照条件下通过同一个发育时期所需积温之照条件下通过同一个发育时期所需积温之间的比例系数，这个比例系数即是间的比例系数，这个比例系数即是“光温光温系数系数”。利用光温系数可将不同光照条件。利用光温系数可将不同光照条件下的有效积温换算成同一光照条件下的有下的有效积温换算成同一光照条件下的有效积温。此数值对于预报感温性强感光性效积温。此数值对于预报感温性强感光性也强的作物发育期才是适合的。也强的作物发育期才是适合的。换算的基本公式为换算的基本公式为 式中，

18、式中，a为该发育时期中短光照时期的有效积为该发育时期中短光照时期的有效积温，温，b为该发育时期中长光照时期内的有效积为该发育时期中长光照时期内的有效积温，温，A是换算成短光照条件下通过这个发育是换算成短光照条件下通过这个发育时期所需要的有效积温；时期所需要的有效积温；K为光温系数。为光温系数。从式可以看出从式可以看出A和和K是以是以a为因变量，以为因变量，以b为自为自变量的直线方程的两个系数，可根据多个期变量的直线方程的两个系数，可根据多个期次的试验资料，采用最小二乘法来求算。次的试验资料，采用最小二乘法来求算。对于我国长江中下游地区的晚稻品种，其临界光对于我国长江中下游地区的晚稻品种，其临界

19、光长一般为长一般为1315小时，南京以小时，南京以8月月11日为界，在日为界，在8月月11日以前日照长度长于日以前日照长度长于135小时，在小时，在8月月11日以日以后日照长度要短于后日照长度要短于135小时。若出苗期处于长小时。若出苗期处于长光照时段内光照时段内(即即8月月11日以前日以前)，由出苗到该水稻品，由出苗到该水稻品种临界日照长度日期前一天的平均温度为种临界日照长度日期前一天的平均温度为t1，所，所经历的日数为经历的日数为n1，自临界日照长度日期以后的平，自临界日照长度日期以后的平均温度为均温度为t2，出苗到拔节的生物学下限温度为，出苗到拔节的生物学下限温度为B，短日照长度下通过该

20、发育时期需要的有效积温为短日照长度下通过该发育时期需要的有效积温为A。则出苗到拔节期间的间隔日数则出苗到拔节期间的间隔日数n可由下式可由下式 式中 表示从总的有效积温去掉长日照时段的有效积温换算成短日照条件之后的有效积温值。它被 去除即得到临界光长日期以后还需要多少天才能到拔节期。再加上nl即为出苗到拔节期的日数。如果出苗期与拔节期同处于长日照时段内，则 为负值。这时该发育时期天数n可用下式表示 如果该品种出苗期为5月1日，内长日照进入秋季短日照的临界日照长度日期为8月11日，而据长期预报由5月1日到8月10日的平均温度为243，以及日数n1102天，出苗到幼穗分化的生物学下限温度月B13，而

21、短日熙条件的有效积温A632.5，光温系数K0.5260则 5.5.考虑土壤湿度的预报方法考虑土壤湿度的预报方法 对某些作物的某些发育时期，土壤水分状况对其对某些作物的某些发育时期，土壤水分状况对其发育速度也有一定影响，因此，在编制这些作物发育速度也有一定影响，因此，在编制这些作物的发育期预报时，还必须考虑土壤湿度的影响。的发育期预报时，还必须考虑土壤湿度的影响。冬作物的发育速度与土湿度及气温的关系。她研冬作物的发育速度与土湿度及气温的关系。她研究发现，当温度适宜时，冬作物究发现，当温度适宜时，冬作物(冬小麦、冬黑麦冬小麦、冬黑麦)的发育速度与土壤湿度有如下关系：的发育速度与土壤湿度有如下关系

22、：n为出苗至分聚的天数；为出苗至分聚的天数；W为为0-20厘米土层厘米土层的有效储水量量的有效储水量量(毫米毫米)在温度适宜情况下可用上述关系根据这一在温度适宜情况下可用上述关系根据这一时期的上壤有效水分含量来预报冬小麦的时期的上壤有效水分含量来预报冬小麦的分蘖期分蘖期。实际生产中，各年秋季的温度条件不可能都是很实际生产中，各年秋季的温度条件不可能都是很适宜的，可能出现气温与土湿度各种不同的配合适宜的，可能出现气温与土湿度各种不同的配合情况，从而影响其发育速度。根据试验资料绘制情况，从而影响其发育速度。根据试验资料绘制了不同温度和土壤湿度与冬小麦出苗至分蘖间隔了不同温度和土壤湿度与冬小麦出苗至

23、分蘖间隔日数的关系图日数的关系图(因因53)。6.6.经验公式法经验公式法 某些发育时期的发育速度，除与作物本身的光温某些发育时期的发育速度，除与作物本身的光温反映特性、生育状况以及光温条件有关以外，还反映特性、生育状况以及光温条件有关以外，还受其它许多环境因子的影响，如土壤水分状况、受其它许多环境因子的影响，如土壤水分状况、辐射平衡、蒸散等。对这些影响因素逐个加以虑辐射平衡、蒸散等。对这些影响因素逐个加以虑考那是很因难的。如果考虑了过多的影响因素，考那是很因难的。如果考虑了过多的影响因素，就必然使得预报方法报复杂而不便于应用。为了就必然使得预报方法报复杂而不便于应用。为了解决这一问题，可以通

24、过对调查和试验资料的分解决这一问题，可以通过对调查和试验资料的分析，建立发育期出现日期或某发育时期的天数与析，建立发育期出现日期或某发育时期的天数与前期已经观测到的一种主要影响因子的相关方程前期已经观测到的一种主要影响因子的相关方程式，用于预报。式，用于预报。上海市气象局通过对上海市气象局通过对“双丰一号双丰一号”品种晚稻历年品种晚稻历年平行观测资料的统计分析，建立了下列方程：平行观测资料的统计分析，建立了下列方程：y64.14一一0.045x1十十7.20 x2一一0.54x31.19x4 式中，式中，y为播种至齐穗的天数；为播种至齐穗的天数；x1为播种后为播种后40天天内内10的有效积温，

25、的有效积温，x2为播种后第为播种后第30天的日照天的日照长度长度(小时数小时数)；X3为为8月份平均气温，月份平均气温，X4为为9月份月份平均气温。具体预报平均气温。具体预报X3、X4可用预报值，可用预报值，x2可查可查气象常用表得到，气象常用表得到，x1可用实况值。可用实况值。据前苏联学者报导，葡萄萌芽到开始成熟之间的据前苏联学者报导，葡萄萌芽到开始成熟之间的间隔日数与萌芽迟早有密切关系，两者的相关系间隔日数与萌芽迟早有密切关系，两者的相关系数达数达0.7l0.89，识此建立了格鲁吉亚西部低洼，识此建立了格鲁吉亚西部低洼地区葡萄成熟始期的预报方程地区葡萄成熟始期的预报方程 y一一1.38x十

26、十2l9.2 式中式中y为萌芽到开始成熟之间的间隔日数，为萌芽到开始成熟之间的间隔日数，x为为2月月20日至明芽的间隔日数。用上式进行预报的结日至明芽的间隔日数。用上式进行预报的结果，预报误差平均为果，预报误差平均为35天，个别达天，个别达10天。天。据报导，葡萄成熟迟早与发芽到开花终止期之据报导，葡萄成熟迟早与发芽到开花终止期之间的间隔日数间的间隔日数(X)及这一期间的积温及这一期间的积温(y)有密切关有密切关系，在格鲁吉亚西部低洼地区，复相关系数高达系，在格鲁吉亚西部低洼地区，复相关系数高达0.88，其预报方程式，其预报方程式 B1.28x一一0.0016y十十88.78 式中式中B为要预报的葡萄开始成熟日期。用这一预为要预报的葡萄开始成熟日期。用这一预报方程预报开始成熟期其误差为报方程预报开始成熟期其误差为24天。天。