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行業動態

    江蘇興化千垛氣象數據及油菜生長動態智慧化分析與預測
  • 工作背景:“興化菜花節”已舉辦多年,位于興化千垛,享有“中國第三大油菜花?!焙汀白蠲澜匣ê!钡让雷u,是將油菜種植與旅游業相結合的成功范例。由于品種、栽培及天氣等原因,每年的初花、盛花及終花日期都有變化,精確預測花期對宣傳、引導及合理布局旅游資源具有重要意義。自2011年以來,江蘇省農業科學院農業模型創新團隊與興化市農業技術推廣中心合作開展油菜智慧化生產技術應用,針對將油菜種植與旅游業相結合這一特色,根據興化市農業技術推廣中心千垛油菜生長,特別是花期精確預測需求,開展了興化千垛氣象數據及油菜生長動態智慧化分析與預測。  


    一、油菜生長期實況氣象數據與常年氣象數據對比

    根據興化千垛實況氣象大數據(圖 1.1)與興化常年氣象數據對比分析,自2020年9月20日至2021年3月4日,實況日平均氣溫(圖 1.2)、日最高氣溫(圖1.4)、日最低氣溫(圖 1.4)除12月中旬、下旬及1月上旬、2月底至3月初短時段(4-10天)較常年明顯偏低外,其余大部時段仍明顯高于當地常年值(30年平均值),值得一提的是,在12月中旬、下旬及1月上旬,日最低氣溫出現-5℃—-10℃時段,形成較嚴重凍害;日照時數(圖 1.5)除個別時間點外均明顯多于當地常年值,日雨量(圖 1.6)及降雨日數明顯或略少于當地常年值,屬伴隨低溫時段的偏曖型氣候,且較常年降水偏少、日照充足,會加快油菜生長發育進程,因凍害生長量較常年偏低,也減弱了病蟲危害條件。

    圖1.1  興化千垛實況氣象大數據系統界面

    圖1.2  日平均氣溫與當地常年值(30年平均)比較(興化2020.9.20-2021.3.4)

    圖1.3  日最高氣溫與當地常年值(30年平均)比較(興化2020.9.20-2021.3.4) 

    圖1.4  日最低氣溫與當地常年值比較(興化2020.9.20-2021.3.4)

    圖1.5  日照時數與當地常年值比較(興化2020.9.20-2021.3.4)



    圖1.6  日雨量與當地常年值比較(興化2020.9.20-2021.3.4)

    二、2020-2021年油菜生長期實況氣象數據與2019-2020年對比

    根據興化千垛實況氣象大數據(圖 1.1)與興化常年氣象數據對比分析,與去年相比,2020-2021年日平均氣溫(圖 2.1)除12月下旬、1月上旬短時段(4-10天)低于去年和常年外,其余均高于或接近去年,高于去年時段占2/3(9月中旬至11月中旬、1月中旬至2月中旬),接近去年時段占1/3 (11月中旬至1月上旬);日最高氣溫(圖 2.2)除11月中旬、2月中旬短時段(4-10天)接近去年外,普遍低于去年,在12月中旬、下旬及1月上旬以來時段則明顯低于去年和常年;日最低氣溫(圖 2.3)除12月中下旬、1月上中旬短時段(4-10天)明顯偏低去年和常年外,基本接近去年而略高于常年;日照時數(圖 2.4)普遍高于去年和常年,日雨量(圖 2.5)及降雨日數在11月中旬前及2月下旬略多于去年,仍少于當地常年值??傮w上,溫度雖有高于去年時段,但受到低溫時段平衡,花期較常年提前4-5天,但較去年推遲7-10天左右。

    圖2.1 日平均氣溫與去年和當地常年值(30年平均)比較(興化2020.9.20-2021.3.4)

    圖2.2 日最高氣溫與去年和當地常年值(30年平均)比較(興化2020.9.20-2021.3.4) 

    圖2.3  日最低氣溫與去年和當地常年值(30年平均)比較(興化2020.9.20-2021.3.4)

    圖2.4  日照時數與去年和當地常年值(30年平均)比較(興化2020.9.20-2021.3.4)

    圖2.5  日雨量與去年和當地常年值(30年平均)比較(興化2020.9.20-2021.3.4)

    三、油菜生長動態實時智慧化分析與預測

    利用油菜智慧栽培模擬優化決策系統(Rape-CSODS)和上述實時氣象數據(2020.9.1-2021.3.4)結合未來15天預報數據(2021.3.5-2021.3.15)再結合未來15天趨勢預報結果(接近常年)對興化寧雜1818生長動態及初花期(25%主軸開始開花)進行了預測,結果如下:

    注:初花期為25%主軸開花;模型誤差1-3天;天氣預報存在一定不確定性。

    預測結果顯示, 該品種抽苔期較當地常年值提前2天,初花期較當地常年值提前4天,3月初經光譜估測葉氮含量10.9%(圖3.1),正常略高。另外,成熟期提前2-3天,初花最適葉面積指數和最適莖枝數較常年略低;主莖總葉齡較常年減小一張。主要病蟲氣象災害以預防油菜菌核病為主。

    圖3.1 多旋翼無人機搭載高光譜成像儀在興化千垛測定現場(2021.3.4)

    觀測顯示,興化千垛寧雜1818實際初花期為3月15日, 與預測值僅有1天誤差,基本相符。

    圖3.2  3月15日興化千垛寧雜1818實際初花期場景

    供  稿:曹宏鑫  研究員江蘇省農業科學院農業模型創新團隊

    數據支持與協作:江蘇省農業科學院農業信息研究所農業模型研究室、江蘇興化市農業技術推廣中心

    友情協助:江蘇省氣候中心 徐敏

    2021.3.9



    作者簡介




    曹宏鑫,博士,研究員,江蘇省農業科學院學術委員會委員、農業信息研究所原副所長、CIMMYT與澳大利亞Queensland大學訪問學者,江蘇省首批中青年科學技術帶頭人、兼職碩士、博士及博士后導師。主要研究方向:信息農業關鍵技術研究與應用。近5年主持國家、部省級課題16項。共獲省級科技進步獎二等獎3項、三等獎3項、江蘇省農業科學院科學技術獎一等獎1項、知識產權21項,主編著作3部,其中,《互聯網+現代農業:給農業插上夢想的翅膀》獲2018年華東地區科技出版社優秀科技圖書一等獎,發表研究論文140余篇,SCI/EI收錄30篇、出版專著3部?!吨腔坜r業(中英文)》等期刊編委、全國農業物聯網產業技術創新戰略聯盟常務理事、中國農學會農業氣象分會副理事長、中國農學會計算機農業應用分會副主任委員、中國仿真學會農業建模與仿真專業委員會副主任、中國自動化學會智慧農業專業委員會委員、國際先進農業信息處理專委會委員。
  • 發布日期: 2021-04-20  瀏覽: 316
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