一种基于气候适宜度的棉花单产预测方法技术

本发明专利技术提供了一种基于气候适宜度的棉花单产预测方法，属于农业气象领域。本发明专利技术针对县域尺度的气候适宜度的计算及其与气象产量回归建模，综合考虑棉花生长发育所需的上限温度、下限温度、最适温度、需光特性、需水量等生物学特性，量化棉花不同生育阶段的温度、日照、水分和气候适宜度指标，最终实现棉花单产的精细化预报。本发明专利技术可向政府有关部门、农业服务企业提供棉花单产预报工具，支撑农业气象灾害预警和风险评估，还可丰富农业和气象领域科研人员的产量预报研究方法。人员的产量预报研究方法。人员的产量预报研究方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于气候适宜度的棉花单产预测方法


[0001]本专利技术属于农业气象领域，具体涉及一种基于气候适宜度的棉花单产预测方法。

技术介绍

[0002]新疆棉花生产事关中国棉花产业的安全。新疆棉花种植面积、产量、质量均呈稳步增长态势，新疆已经成为我国棉花的主要种植区域和重要供给支柱。在棉花种植领域，品种、环境和管理措施与棉花产量形成息息相关，但随着气候变化和品种更新，新疆棉区气象灾害日益突出。低温冷害导致蕾铃大量脱落，使得新疆地区棉花产量大幅降低。因此，实现对棉花产量的精准预测并明确各气象要素对棉花产量形成的贡献对于选育适宜品种、调整作物布局和防御气象灾害具有重要意义。
[0003]国内外棉花产量预报方法有农学预报法和统计预报法。农学预报方法采取田间样本调查手段，获取棉花单位面积株数、单株成铃数和单铃重，具有直观、准确的优点，但该方法严重依赖人工观测、成本高昂且观测点少、预报时效较差。统计预报法通过建立气象条件与气象产量关系的统计模型进行产量预报，虽然该方法简单实用，预报时效较长，可实现动态预报，但直接建立相关关系模型而不去考虑棉花的生物学特性往往会导致预报结果存在局限性和不稳定性。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种基于气候适宜度的棉花单产预测方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种基于气候适宜度的棉花单产预测方法，包括以下步骤：
[0007]建立多个站点，收集待预测地区历年的气象数据、棉花产量数据和棉花生育期数据和当年气象数据；
[0008]将待预测年份的棉花单产分解为趋势产量和气象产量；利用待预测地区历年的棉花产量数据，采用直线滑动平均模拟法模拟趋势产量；
[0009]通过待预测地区的气象数据和棉花生育期数据，计算棉花发育期内的第k旬的旬温度适宜度F(t
k
)、旬日照适宜度F(s
k
)和旬水分适宜度F(w
k
)；通过第k旬的旬温度适宜度F(t
k
)、旬日照适宜度F(s
k
)和旬水分适宜度F(w
k
)计算第k旬的旬气候适宜度F(c
k
)；利用第k旬的旬气候适宜度F(c
k
)计算获得第k旬的气候适宜度指数CSI
k
；
[0010]以旬为时间单位，对待预测地区历年的气象数据和对应的气候适宜度指数进行线性回归分析，建立棉花气象产量动态预报模型，计算气象产量；
[0011]根据气象产量和趋势产量之和，预测棉花单产。
[0012]优选的，所述通过待预测地区的气象数据计算棉花发育期内的第k旬的旬温度适宜度F(t
k
)包括以下步骤：
[0013]通过下式计算第k旬内第i日平均温度t
i
，
[0014][0015]其中，t
l
为第k旬内第i日最低气温，t
h
为第i日最高气温；
[0016]将第k旬内第i日平均温度t
i
代入下式计算第k旬内第i日温度适宜度F(t
i
)，
[0017][0018]其中，t
a
为第k旬所在棉花发育期的最高温度；t
b
为第k旬所在棉花发育期的最低温度；t
c
为第k旬所在棉花发育期的棉花发育最适温度；
[0019]计算第k旬内每日温度适宜度的算术平均值作为第k旬温度适宜度F(t
k
)，
[0020][0021]其中，m为第k旬的总日数。
[0022]优选的，所述通过待预测地区的气象数据计算棉花发育期内的第k旬的旬日照适宜度F(s
k
)的步骤为：
[0023]通过下式计算第k旬的旬日照适宜度F(s
k
)：
[0024][0025]其中，s为待预测年份第k旬累计日照时数；H为第k旬日照时数的历年平均值。
[0026]优选的，所述通过待预测地区的气象数据计算棉花发育期内的第k旬的旬水分适宜度F(w
k
)的步骤包括：
[0027]通过下式计算第k旬第i日棉田土壤墒情适宜度F(w
i
)，
[0028][0029]其中，w
i
为一个所述站点20cm处土壤相对湿度观测值，w
o
为所述站点棉花第k旬发育阶段适宜土壤相对湿度；
[0030]计算第k旬内每日土壤墒情适宜度的算数平均值作为第k旬的旬水分适宜度，
[0031][0032]其中，m为第k旬的总日数。
[0033]优选的，所述通过第k旬的旬温度适宜度F(t
k
)、旬日照适宜度F(s
k
)和旬水分适宜度F(w
k
)计算获得第k旬的旬气候适宜度F(c
k
)的步骤为：
[0034]通过下式计算第k旬的旬气候适宜度F(c
k
)
[0035][0036]优选的，利用第k旬的旬气候适宜度F(c
k
)计算获得第k旬的气候适宜度指数CSI
k
的步骤包括：
[0037]将第k旬的旬气候适宜度F(c
k
)与气象影响指数的相关系数进行归一化处理，得到第k旬相关系数的标准值R
sk
，
[0038][0039]其中，R
k
为第k旬的旬气候适宜度F(c
k
)与气象影响指数的相关系数；R
max
为棉花发育期内旬气候适宜度F(c
k
)与气象影响指数的相关系数中的最大值；R
min
为棉花发育期内旬气候适宜度F(c
k
)与气象影响指数的相关系数中的最小值；
[0040]利用第k旬相关系数的标准值R
sk
计算，得到第k旬的权重系数k
k
，
[0041][0042]利用通过第k旬的权重系数k
k
得到第k旬的气候适宜度指数CSI
k
，
[0043]CSI
k
＝∑[k
k
·
F(c
k
)]。
[0044]优选的，所述趋势产量为农业生产技术水平对棉花产量的贡献，所述气象产量为气象条件对棉花产量的贡献。
[0045]优选的，还包括以下步骤：
[0046]对待测地区不同气候适宜度指数与其对应的所述气象产量进行相关性分析，确定气候适宜度指数与气象产量年际变化得相关度。
[0047]优选的，所述气象数据包括：
[0048]历史30年国家站的气象数据，包括日最高气温、日最低气温、日降水量、日照时数；
[0049]当年国家站的气象数据，包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于气候适宜度的棉花单产预测方法，其特征在于，包括以下步骤：建立多个站点，收集待预测地区历年的气象数据、棉花产量数据和棉花生育期数据和当年气象数据；将待预测年份的棉花单产分解为趋势产量和气象产量；利用待预测地区历年的棉花产量数据，采用直线滑动平均模拟法模拟趋势产量；通过待预测地区的气象数据和棉花生育期数据，计算棉花发育期内的第k旬的旬温度适宜度F(t
k
)、旬日照适宜度F(s
k
)和旬水分适宜度F(w
k
)；通过第k旬的旬温度适宜度F(t
k
)、旬日照适宜度F(s
k
)和旬水分适宜度F(w
k
)计算第k旬的旬气候适宜度F(c
k
)；利用第k旬的旬气候适宜度F(c
k
)计算获得第k旬的气候适宜度指数CSI
k
；以旬为时间单位，对待预测地区历年的气象数据和对应的气候适宜度指数进行线性回归分析，建立棉花气象产量动态预报模型，计算气象产量；根据气象产量和趋势产量之和，预测棉花单产。2.根据权利要求1所述的基于气候适宜度的棉花单产预测方法，其特征在于，所述通过待预测地区的气象数据计算棉花发育期内的第k旬的旬温度适宜度F(t
k
)包括以下步骤：通过下式计算第k旬内第i日平均温度t
i
，其中，t
l
为第k旬内第i日最低气温，t
h
为第i日最高气温；将第k旬内第i日平均温度t
i
代入下式计算第k旬内第i日温度适宜度F(t
i
)，其中，t
a
为第k旬所在棉花发育期的最高温度；t
b
为第k旬所在棉花发育期的最低温度；t
c
为第k旬所在棉花发育期的棉花发育最适温度；计算第k旬内每日温度适宜度的算术平均值作为第k旬温度适宜度F(t
k
)，其中，m为第k旬的总日数。3.根据权利要求1所述的基于气候适宜度的棉花单产预测方法，其特征在于，所述通过待预测地区的气象数据计算棉花发育期内的第k旬的旬日照适宜度F(sk)的步骤为：通过下式计算第k旬的旬日照适宜度F(sk)：其中，s为待预测年份第k旬累计日照时数；H为第k旬日照时数的历年平均值。4.根据权利要求1所述的基于气候适宜度的棉花单产预测方法，其特征在于，所述通过待预测地区的气象数据计算棉花发育期内的第k旬的旬水分适宜度F(w
k
)的步骤包括：
通过下式计算第k旬第i日棉田土壤墒情适宜度F(w
i
)，其中，w
i
为一个所述站点20cm处土壤相对湿度观测值，w
o
为所述站点棉花第k旬发育阶段适宜土壤相对湿度；计算第k旬内每日土壤墒情适宜度的算数平均值作为第k旬的旬水分适宜度，其中，m...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立祯，高新程，陈泳帆，张泽山，张长波，罗艳，
申请(专利权)人：北京飞花科技有限公司，
类型：发明
国别省市：