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“顺天时,应地利”—— 利用气象数据设计作物轮作
DCALDP DLG|2021-03-24

如何让历史气象数据帮助我们设计作物轮作?

天气因素谁都无法左右,因此它在农业领域里有着举足轻重的地位。在一家农场或者一个地区开展种植经营时,对当地的气候了如指掌可以帮助我们避免很多问题。比如在干旱季节,施肥是没有意义的。因为没有雨水的帮助,肥料难以起效。植保药剂比如杀菌剂等也是如此,在气候不利的条件下须减量使用或者干脆放弃使用。

如果气候湿润、降雨频繁,就如同中德示范园所处的地域,农业措施的实施就必须结合实际情况,趋利避害。2020年的经验表明,即使是水稻,在雨量过大、积温偏低的情况下生长发育也会受到影响。在投肥量高达600公斤氮/公顷(40公斤氮/亩)的情况下,产量仍没能达到最高。过量的雨水会将肥料从土壤中冲刷带走,从而造成环境污染。而作物会因为吸收不到养分而产量下降,种植经济效益也会因此受损。

在寻找替代作物、延展轮作链的过程中,天气因素是要考虑的重点。2020年的六七月份,示范园地区降雨总量超过700毫米,夏季作物比如大豆、玉米和高粱等,在这个月份正处于秧苗期,过量的降雨对这些作物危害极其严重,导致产量低于平均水平。不过在示范园种植区里也有一个例外,我们发现早熟的水稻品种产量效益远高出早播的夏季作物。能作出这样的种植决策,需要种植管理人员有丰富的经验。

新项目负责人到任之后,开始对当地的气象数据进行分析。分析过程中,历史数据也不可忽略。根据黄海农场气象站提供的数据,我们对过去64年,即从1956到2020年的气象数据进行了分析,结果显示,平均每隔一年,年降水量就达900毫米以上。(见表1)

表1:大有镇年降雨量分析

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下图1展示了从1956年到2019年的平均气温以及降雨量。红线表示平均气温走向,蓝线表示降雨量走向

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图1: 1965年到2020年气象数据;地区:大有镇;红线:平均气温走向;蓝线:降雨量走向

数据表明,该地区全年的雨量分布给农业种植带来了极大挑战。短时间内大量降雨是本地区的气候特色。下图2中展示的是2018 年的详细气象数据。

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图2: 2018年气象数据,地区:大有镇

图3展示的是2018年7月的气象数据。在本月上旬,几天之内降雨量超过100毫米。在下旬又有两天有强降雨。

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图3:2018年7月气象数据,地区:大有镇

在2019年项目负责人开始对气象数据进行分析,目的是为了考证当地气候对田间轮作链中夏季作物的影响。

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图4:2019年气象数据,地区:大有镇

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图5: 2019年7月气象数据,地区:大有镇

2019年气候相对较干旱,当时如果能及时进行喷灌,作物情况一定会好转(见图4)。当时的夏季作物如玉米等,因为没有进行漫灌,导致出苗困难。

2019年六月在一晚上降雨66毫米。第二天地里几乎未见积水。7月底降雨量高达126毫米,田间作物生长几乎没有受到影响。(见图5)

尽管夏季作物长势旺盛,但是产量并没有特别高。尤其是大豆的种植结果令人失望。田间苗情长势强劲,但是结荚率并不高。此外还有二条叶甲虫的爆发,对植株叶片以及豆荚极具杀伤力。(见图6)

图6:遭受虫害的叶片以及豆荚。图片来源A. Figueroa

夏收之后气候仍较干旱,对整地和播种作业十分有利。不过可惜的是,没有中式喷灌机的喷灌,也没有进行漫灌,所以作物出苗十分困难。在这种情况下,项目负责人开始思考:如何引进一台精准灌溉设备,既能提高出苗率,又能增加肥效。

2020年又是雨水泛滥的一年,尤其是从5月到7月,降雨量极高。这也是气候异常的一年,单说6月7月的总降雨量就达到了2019年一整年的降雨量。夏季作物几乎在水里泡了两个月。即使是水稻,也承受不了如此大的降雨量,因为光照和积温不足。基于这个情况,项目负责人开始考虑夏季作物比如玉米、大豆以及高粱是否适合在示范园地区种植的问题,最终建议先停止种植这些作物。综合看来,水稻是唯一适合在这个地区种植的夏季作物,但是必须以更环保的方式来种植。

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图7: 2020年气象数据,地区:大有镇

总结

尽管中德示范园项目所在区域的水资源充足,但仍面临一些挑战。当天气干旱时,须对播种后的条田进行漫灌催芽以确保谷类作物出苗。但这样做的弊端是,与欧洲相比,示范园田间出苗率相对较低。根据对项目里种植经验的总结,田间出苗率大部分不超过80%,经常只有40-60%。造成这种现象的原因是,种子在浸湿的土壤中埋得太久,胚芽缺少足够的氧气导致出芽失败。

喷灌,即使是对冬季作物如小麦、大麦和油菜,也是益处多多。将喷灌的水量分布均匀度提高一些,或能将冬季作物的出苗率从40-60%提升到80%。因此施肥也可以根据需求来实施,而不是像现在一样等下雨才施肥。

夏季作物的种植,比如玉米、大豆和高粱等,对示范园所在区域来说是一大挑战,其种植可行性还有待深入考证。因为夏季的超高降雨量给这些作物的秧苗带来灭顶之灾的风险是极高的。

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