導(dǎo)語：蔬菜栽培季節(jié)判斷模型創(chuàng)建及運用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

隨著社會的發(fā)展，人們對蔬菜的需求越來越高，不僅要求周年供應(yīng)、價格穩(wěn)定，而且還要求品種豐富。蔬菜四季均衡生產(chǎn)作為其周年供應(yīng)的前提條件，既可以平衡蔬菜供應(yīng)，也可以穩(wěn)定蔬菜價格，豐富蔬菜品種。因此，實現(xiàn)蔬菜周年生產(chǎn)成為蔬菜發(fā)展的一個永恒話題。為了實現(xiàn)蔬菜四季均衡生產(chǎn)，前人已經(jīng)從蔬菜新品種的研發(fā)、栽培管理方法的改變以及設(shè)施的配套等方面做過很多研究，雖然在一定程度上也解決了這個問題，但隨著人們生活水平的提高，尤其是對于一些發(fā)展較快的大都市，在蔬菜配送已經(jīng)成為一種趨勢的情況下，蔬菜周年需求與四季均衡生產(chǎn)這一矛盾又將凸顯出來。．因此，需要在目前技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的可拓展范圍內(nèi)，突破蔬菜生長的絕對適宜，從蔬菜生長相對適宜的角度出發(fā)，了解蔬菜在不同時期對氣候各要素的適宜程度，通過一定的技術(shù)手段彌補(bǔ)蔬菜生長的不適宜情況，實現(xiàn)就地四季均衡生產(chǎn)，最終解決這一矛盾。因此，筆者利用浦東25年以月為基礎(chǔ)的氣象數(shù)據(jù)，結(jié)合蔬菜的生物學(xué)特性，根據(jù)農(nóng)業(yè)生態(tài)氣候適宜度理論，用模糊數(shù)學(xué)的方法，從溫度、光照、水分3個方面針對蔬菜生長的氣候適宜性問題建立模型，對全年各月蔬菜生長氣候適宜度進(jìn)行評價，最終確定不同時期蔬菜生長氣候要素的適宜程度，獲得相應(yīng)的栽培管理方法，以期為蔬菜四季均衡生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

l材料與方法

1．1評價模型輸入因子的確定

1．1．1模型參數(shù)的確定蔬菜對氣候的響應(yīng)主要體現(xiàn)在熱量和水分等方面。熱量通過溫度和光照影響蔬菜生長。蔬菜生長發(fā)育的生理活動都必須在一定的溫度、光照和水分條件下進(jìn)行。根據(jù)蔬菜生長發(fā)育對溫度、光照、水分的需求和反應(yīng)，結(jié)合前人對作物氣候適宜性研究中指標(biāo)的選取以及資料的可獲取性，本研究選取氣候要素中的溫度、日照百分率和降雨量3個因素作為蔬菜生長適宜性的評價因子。

1．1．2模型構(gòu)建的基本程序作物生長的氣候適宜性評價，是針對某種作物在特定地域種植的氣候適宜程度做出的結(jié)論性評價【1l。通過建立蔬菜栽培季節(jié)(不包括育苗期旺，)蔬菜生長的氣候適宜性單因素隸屬函數(shù)，將逐月各氣候因素的實際條件與蔬菜生長適宜的各氣候要素指標(biāo)結(jié)合起來進(jìn)行對比分析，求取蔬菜逐月各氣候要素的隸屬函數(shù)值，作為蔬菜生長的氣候適宜度評價指標(biāo)。再將逐月溫、光、水3要素的隸屬函數(shù)值進(jìn)行綜合分析，最終獲取蔬菜逐月的綜合氣候適宜性指標(biāo)，對蔬菜生長的氣候適宜程度做出綜合評價，如圖l所示。

1．1．3基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源與分析通過上海浦東氣象局獲取1975--2009年25年間上海浦東區(qū)逐月溫度、日照時數(shù)、降雨量以及相對濕度的實測氣象資料，用于模型實例分析。蔬菜生長的三基點溫度通過《中國蔬菜栽培學(xué)》[31、《蔬菜栽培學(xué)》[41等資料整理獲得，并運用MicrosoftExcel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和分析。

1．2模型的建立

1．2．1隸屬函數(shù)及參數(shù)的確定(1)溫度隸屬函數(shù)的確定。過去的研究中，很多學(xué)者瞪卅對作物生長的溫度適宜性隸屬函數(shù)的具體形式有不同的見解。其中，馬樹慶[71確定的函數(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。蔬菜作物生長發(fā)育對溫度的要求和反應(yīng)與糧食作物一樣，在最高和最低溫度范圍內(nèi)，適宜性隨溫度的升高，先增強(qiáng)，后降低，形成1個不對稱的拋物線函數(shù)。因此，本研究為了定量分析區(qū)域各月氣候條件對蔬菜生長的滿足程度，直接引入馬樹慶p1的溫度適宜性隸屬函數(shù)，見公式(1)。f!!：型堡：叢雙D21(To．兀)(死．死)口兀<丁<死……(1)【lB=(乃一To)／(To．兀)式中：r是每個月的實際溫度；兀、瓦、兀分別是蔬菜的下限溫度、上限溫度、最適溫度；5(乃是由月實際氣溫和正、兀、兀決定的溫度適宜度值。雙乃取值為0時，表明完全不適宜：5j(乃取值為l時，表明非常適宜。(2)光照隸屬函數(shù)的確定。根據(jù)蔬菜對光照的響應(yīng)，從日照百分率的角度，用模糊數(shù)學(xué)中模糊子集的正態(tài)分布建立隸屬函數(shù)，見公式(2)嘲。s④：』e．(鈄橢。……………．．(2)【1h蘭ho式中：h為月實際日照百分率；乜為臨界日照百分率，參考黃璜∞1的研究，本研究設(shè)定其值為70％。6，為常數(shù)，經(jīng)多次擬合得到，菠菜的6r值為0．0195。(3)水分隸屬函數(shù)的確定。在作物氣候生產(chǎn)潛力估算中，大多采用降水中可供蒸散量Er與農(nóng)田最大蒸散量昂的對比關(guān)系作為水分訂正系數(shù)嗍，而降水中可供蒸散量E丁等于降水量P減去流出量。依據(jù)田間水分平衡，此處的流出量包括徑流損失(R)以及下滲水(功，其中尺對于平坦地來說，不出現(xiàn)暴雨或降雨強(qiáng)度不大時，可以忽略，R=-0t”，且假設(shè)上行水與下滲水相互抵消。因此，認(rèn)為可供蒸散量E丁等于降水量只根據(jù)以上分析，結(jié)合模糊數(shù)學(xué)中模糊子集的柯西分布中間型，建立降雨量隸屬函數(shù)鵬】，見公式(3)。soe)=——j——可b。>0………………(3)l+bw(P．Em)2”、7農(nóng)田最大蒸散量丘與參考蒸散量晟有如下關(guān)系：E==Eox趕，K為作物系數(shù)，菠菜的憨值為1．507t“。參考蒸散量晟與自由水面蒸發(fā)量有如下關(guān)系：艫E×￡f為草地系數(shù)，其值隨季節(jié)而變化，一年各月值分別為：E可以表示為晟卸．19(1一e)(20+02，f為月均溫，e為月平均相對濕度，故農(nóng)田最大蒸散量辟扛Kx0．19(1．西(20+02。k為常數(shù)，通過擬合獲得，l—12月分別為0．0001、0．0007、0．0005、0．0173、0．0380。因此，最終獲得降雨量隸屬函，見公式(4)。㈣。贏丙i面1麗…㈣l+6wIP丫×疋×o．19(1-e)(20+f)‘|。

1．2．2隸屬函數(shù)的聯(lián)立模型本研究采用農(nóng)業(yè)生態(tài)氣候資源指數(shù)Cr和效能指數(shù)Ce對蔬菜生長的氣候適宜性進(jìn)行綜合評價。(1)資源指數(shù)。資源指數(shù)D表示作物在生育期內(nèi)的氣候資源適宜狀況，D愈大，反映作物在生育期內(nèi)的氣候資源平均適宜程度愈高。以往大部分研究中，Cr只表示作物在生育期內(nèi)的氣候資源適宜狀況，根據(jù)模型對參數(shù)的基本要求，本研究通過累年逐月的采集數(shù)據(jù)，目的是綜合了解每個月的蔬菜生長適宜情況，獲得月資源指數(shù)，故無需考慮蔬菜的各個生育期。因此，將顧恒岳”21的模型進(jìn)行修改，重新獲得資源指數(shù)模型見公式(5)。Cr=口，×S(r)+a?！罶(s)+a?！罶(形)………(5)式中：Cr為蔬菜生長的月資源指數(shù)，丑|、瓠a。分別為溫度、光照、水分的權(quán)重，通過層次分析法獲得，分別為0．3108、0．1958、0．4934；雙7)、聯(lián)固、聯(lián)聊分別為月溫度、光照、水分的適宜度值，蘆1。2…12。(2)效能指數(shù)。效能指數(shù)Ce實際是作物在生育期內(nèi)光、熱、水配合過程中限制因子的隸屬函數(shù)值，Ce越大，反映蔬菜在生育期內(nèi)限制因子的影響愈小，光、熱、水配合愈好，愈有利于作物生長。與前面所述的原因相同，本研究將顧恒岳[121的模型進(jìn)行修改，重新獲得效能指數(shù)模型見公式(6)。Ce=Si(T)^S(s)AS(肜)……………………(6)式中：D為蔬菜生長月效能指數(shù)，雙7)、聯(lián)固、S(聊分別為月溫度、光照、水分的適宜度值，／=1，2…12。

2結(jié)果與分析

用公式(1)、(2)和(4)計算得到上海浦東菠菜的溫度、日照百分率、降雨量隸屬函數(shù)值，依據(jù)(5)、(6)計算它們生長的綜合氣候適宜度值。按以下評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行適宜度評價：隸屬函數(shù)值>0．85為高，0．85--0．70為較高，0．7㈣．50為一般，<O．50為低。

2．1蔬菜生長氣候單因素適宜度

2．1．1蔬菜生長的溫度適宜度由圖2可知，除去7q月的高溫季時段，9月中旬一翌年5月下旬，溫度隸屬函數(shù)值均在0．5以上，即處在一般水平之上，表明該時段溫度均適宜菠菜露地生長。但具體而言，菠菜露地生長溫度適宜性最高的時期主要分為2個階段：9月末一11月末、2月下旬一5月初，這2個時期的溫度隸屬函數(shù)值O．85以上。以此為中心，可以拓展到9月下旬叫月末、11月末一12月末、5月初一5月中旬，這幾段時期的隸屬函數(shù)值在0．70--0．85之間。9月上旬一中旬、12月末一1月上旬、5月中旬這3個階段菠菜生長的溫度適宜性為一般水平，隸屬函數(shù)值在0．70-4)．50之間，雖然菠菜可以安全生長，但是如果對菠菜進(jìn)行近地面小拱棚覆蓋或遮陽，可以促進(jìn)菠菜提前返青及生長。5月末—9月上旬這個階段由于溫度過高，導(dǎo)致菠菜的生長溫度適宜性為低，即不適宜菠菜生長，但是為了增加蔬菜品種花樣，也具有一定的生產(chǎn)意義。

2．1．2蔬菜生長的光照適宜度由圖3可知，菠菜生長的光照適宜性在12月一翌年6月變化不大，隸屬函數(shù)值最高為0．7263，最低為0．5388，均在0．70-4)．50之間，表明光照適宜性處于一般水平。6—9月光照的隸屬函數(shù)值在0．70左右，表明此階段菠菜生長有較高的光照適宜性?？傮w上，在9月一翌年6月整個過程中，菠菜的光照適宜性變化幅度不大，對菠菜生長無明顯限制作用，且適宜度仍有提升的空間。6呻月由于溫度過高，且日照長度也不適宜菠菜生長，可以選擇特定的菠菜品種，并進(jìn)行遮陽、覆蓋措施，一方面防止陽光直射，另一方面減少日照長度。

2．1．3蔬菜生長的水分適宜度由圖4可知，依據(jù)菠菜對水分的需求情況，結(jié)合上海浦東各月降水情況，菠菜生長的水分適宜性在9月一翌年6月這10個月中被分為2個階段，分別以lO月下旬一12月初、3月末一5月初為中心。在10月下旬一12月初這個階段菠菜的水分隸屬函數(shù)值在0．70以上，最高可達(dá)0．9821，3月末一5月初期間菠菜的隸屬函數(shù)值最低為0．5644，最高為0．9375。以前1個階段為中心，菠菜生長的水分適宜階段可以拓展到9月初和12月下旬，以后1個階段為中心，可以拓展到2月下旬和6月，這些階段的水分隸屬函數(shù)值在0．70～0．50之間。只有中間的l一2月2個月的水分狀況不適宜菠菜生長。需要依據(jù)具體降雨情況對露地菠菜進(jìn)行排水或進(jìn)行遮雨。

2．2蔬菜生長氣候各因素綜合適宜度

由圖5、6可知，總體而言，除去7—9月的高溫時段，全年菠菜生長的資源平均適宜程度分為2個階段，分別為9月初一12月底、1月下旬一6月。這2個階段中，3月下旬一5月和10月下旬一12月初最適宜菠菜生長，這2個階段菠菜的溫度、光照、水分的適宜度都達(dá)0．5以上，光、熱、水配合較好，沒有限制因子影響它的生長。對比發(fā)現(xiàn)，10月下旬一12月初比3月下旬一5月更適宜菠菜生長。以這2個時間段為中心往前或往后推，菠菜生長的適宜性均會降低。12月末一1月下旬的資源指數(shù)低于0．5，表明菠菜生長的資源平均適宜程度處在較低的水平上，分析Ce可知，主要是水分狀況限制了該段時間菠菜的生長，需要對水分予以人為調(diào)節(jié)。6--8月菠菜生長的綜合適宜性比較低，主要是因為溫度過高，限制了菠菜的生長。可以通過選擇耐熱、生長迅速、對日照感應(yīng)遲鈍且不易抽薹的菠菜品種，通過遮陽網(wǎng)、草簾覆蓋等措施進(jìn)行生產(chǎn)，但產(chǎn)量和品質(zhì)應(yīng)該不會高。具體適宜度、對應(yīng)的管理措施及制因子，見表l。如果進(jìn)行保護(hù)地栽培，可以根據(jù)上市期的不同需求及以上分析，依據(jù)各月溫度、光照、水分的不同適宜度和限制條件，通過一定的管理措施及設(shè)施進(jìn)行提早或延后栽培，滿足市場四季對菠菜的不同需求。

3結(jié)論

利用模型對不同時期蔬菜生長的氣候適宜性進(jìn)行評價，可以得出蔬菜生長對氣候資源的利用情況存在如下特點：(1)不同時期不同氣候要素對蔬菜生長的適宜性有不同程度的影響。蔬菜是氣候性作物，在最適合的氣候條件下才可以生長良好，而全年不同時期各氣候要素會發(fā)生不同程度的改變，導(dǎo)致蔬菜生長的適宜性隨著一年四季溫度、光照、水分的改變而有所不同：(2)不同時期蔬菜的氣候資源平均適宜程度及各氣候要素配合情況有所不同。蔬菜的生長受各種氣候要素的綜合影響，不同權(quán)重的氣候因素對蔬菜生長的影響程度不同，不同時期各種氣候要素配合程度也有所區(qū)別，各種權(quán)重的氣候因子良好的配合，可以保證蔬菜較好的生長：(3)通過對不同時期氣候各因素單獨及綜合分析，可以采取相應(yīng)的栽培管理方法，確保蔬菜在相對適宜的條件下進(jìn)行良好生長。

4討論

通過創(chuàng)建模型指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的研究從20世紀(jì)80年代開始已經(jīng)出現(xiàn)，首先是顧恒岳等n2，從模糊數(shù)學(xué)的角度，通過建立作物生育期適宜性模型，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的綜合適宜性進(jìn)行初步研究；隨后，黃璜哆1通過建立溫度、光照、水分的隸屬函數(shù)，對臨川縣多種作物生育期的氣候適宜性進(jìn)行了評價。其后，又有很多學(xué)者【”4鄙利用黃璜確定的隸屬函數(shù)，重新建立了作物的適宜度動態(tài)模型，對小麥、棉花、水稻等生育期的氣候適宜性和風(fēng)險度進(jìn)行了研究。然而，這些研究大都用于指導(dǎo)糧食作物的生產(chǎn)。蔬菜作物作為人民生活的必需品，除了張中平等”州通過該方法指導(dǎo)黃瓜反季節(jié)生產(chǎn)外，其他關(guān)于這方面的研究還比較少。因此，在未來的發(fā)展中，尤其是在大力發(fā)展精細(xì)農(nóng)業(yè)的情況下，可以更多涉及這方面的內(nèi)容。筆者以蔬菜為研究材料，通過建立適合評價蔬菜生長的氣候適宜度模型，突破了僅對作物氣候適宜度在其生育期內(nèi)隨時間的變化的研究局限，從蔬菜生長相對適宜的角度出發(fā)，確定不同區(qū)域不同蔬菜在全年各月的生長適宜性，為受控農(nóng)業(yè)四季均衡生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。然而，由于一些資料的獲取受到限制，本研究僅對溫度、日照百分率、降水量進(jìn)行了研究，蔬菜茬口安排所需注意的霜期以及濕度等要素還未考慮，將在以后的工作中做進(jìn)一步地研究。