韓忠玲 崔玉瑩 陳樂

摘要[目的]實(shí)現(xiàn)新疆棉花冷害大范圍動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為棉花冷害減災(zāi)防災(zāi)提供技術(shù)支持。[方法]基于星地多源數(shù)據(jù)，將棉花動(dòng)態(tài)發(fā)育期信息、反演的逐日平均氣溫、棉花冷害監(jiān)測(cè)指標(biāo)多要素相結(jié)合，對(duì)2000—2016年新疆棉花播種至五葉期、花鈴期冷害動(dòng)態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。[結(jié)果]2003年、2010年、2014年春季，2003年和2009年夏秋季棉花冷害結(jié)果與《中國氣象年鑒》災(zāi)害統(tǒng)計(jì)報(bào)道的冷害發(fā)生時(shí)間和位置相符合，與氣象站點(diǎn)計(jì)算的逐日距平平均值統(tǒng)計(jì)規(guī)律能夠相互印證。所獲的逐日平均氣溫經(jīng)驗(yàn)證，5個(gè)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)時(shí)段的模擬氣溫結(jié)果與氣象站觀測(cè)結(jié)果RMSE分別為1.92、1.96、1.94、1.80、1.86 ℃，所獲日氣溫模擬精度基本滿足冷害監(jiān)測(cè)需求。[結(jié)論]該研究建立的冷害監(jiān)測(cè)方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)新疆棉花大面積低溫冷害的同步實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)。

關(guān)鍵詞棉花;冷害;平均氣溫;發(fā)育期;動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè);新疆

中圖分類號(hào)S162文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611（2019）02-0205-10

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.02.063

根據(jù)中國統(tǒng)計(jì)局公布的全國棉花產(chǎn)量數(shù)據(jù)顯示，2016年新疆棉花播種面積占全疆農(nóng)作物總播種面積的35%，同年棉花總產(chǎn)量占中國棉花總產(chǎn)量的79%（http：//www.stats.gov.cn/），進(jìn)一步說明了新疆棉花對(duì)中國棉花生產(chǎn)的重要性。然而新疆棉花生產(chǎn)受氣候因素影響很大，棉花單產(chǎn)受氣候?yàn)?zāi)害因素平均影響率達(dá)70%[1]。長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐表明，在眾多氣象災(zāi)害中，對(duì)棉花的品質(zhì)和產(chǎn)量影響最大的是棉花生長(zhǎng)發(fā)育期間所遭受的低溫冷害[2]。因此，在新疆開展棉花冷害的監(jiān)測(cè)研究具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)于作物的低溫冷害監(jiān)測(cè)方法可概括為3種途徑：一是基于溫度距平[3]或溫度臨界閾值的作物冷害監(jiān)測(cè)，該種冷害監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵是對(duì)小網(wǎng)格氣溫的推算。一般的方法有GIS氣溫空間插值[4]或通過氣溫與地理因子構(gòu)建的擬合模型進(jìn)行推算[5]，如利用MODIS地表溫度數(shù)據(jù)或微波數(shù)據(jù)，通過建立平均氣溫多元回歸模型監(jiān)測(cè)冷害[6-10]。二是基于作物模型的冷害監(jiān)測(cè)，該方法主要涉及模型參數(shù)調(diào)整、改進(jìn)、監(jiān)測(cè)指標(biāo)選取和監(jiān)測(cè)結(jié)果空間化等問題。如利用玉米生長(zhǎng)模型，基于構(gòu)建的冷害綜合指標(biāo)，結(jié)合網(wǎng)格氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)東北玉米冷害[11];利用ORYZA2000改進(jìn)模型，基于空秕率等監(jiān)測(cè)水稻冷害[12-13]。三是基于遙感植被指數(shù)變化或植被指數(shù)臨界閾值的作物冷害監(jiān)測(cè)。如利用Landsat ETM+數(shù)據(jù)對(duì)比冷害前后棉田植被指數(shù)變化并結(jié)合冠層表面溫度變化監(jiān)測(cè)冷害[14-15]。通過MODIS植被指數(shù)分析，構(gòu)建水稻各發(fā)育期NDVI和EVI監(jiān)測(cè)指標(biāo)，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)冷害[16]。綜上所述，對(duì)冷害的監(jiān)測(cè)，模型方法機(jī)理較為復(fù)雜，準(zhǔn)確推算大范圍冷害難度大。基于植被指數(shù)冷害監(jiān)測(cè)，受云影響嚴(yán)重，結(jié)果較為滯后。相比之下，基于溫度臨界閾值的冷害動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)更具實(shí)用性。目前對(duì)于新疆棉花冷害監(jiān)測(cè)研究報(bào)道少，主要是基于小范圍棉花冷害前后植被指數(shù)變化的監(jiān)測(cè)，缺少對(duì)新疆棉花冷害大范圍長(zhǎng)時(shí)間的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究。為此，筆者利用長(zhǎng)時(shí)間序列地面觀測(cè)數(shù)據(jù)、土地分類信息、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)和棉花冷害監(jiān)測(cè)指標(biāo)等信息，實(shí)現(xiàn)多要素相協(xié)同的新疆棉花冷害大范圍動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

1數(shù)據(jù)與方法

1.1研究區(qū)概況

新疆棉區(qū)位于36°51′～46°17′N，75°59′～95°8′E，東西橫跨1 630 km，南北縱貫1 115 km，該區(qū)位于我國干旱、半干旱地帶。年降水量小于400 mm，無霜期100～250 d，初霜期在10月底，≥10 ℃積溫2 000～4 500 ℃·d，日照時(shí)數(shù)2 600～3 400 h。春季和秋季氣溫波動(dòng)大，農(nóng)作物冷害常有發(fā)生[17-18]。通過2006—2015年近10年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析（http：//data.cnki.net/area/Yearbook/Single/N2009050069？z=D31）可知，新疆各縣市棉花播種面積占總農(nóng)作物播種面積的10年比值平均值如圖1所示，棉花種植比例較大的縣市主要包括尉犁縣、庫爾勒市、阿克蘇市、阿瓦提縣、新和縣、哈密市、沙雅縣、沙灣縣、精河縣、庫車縣、輪臺(tái)縣、伽師縣、奎屯市、烏蘇市、柯坪縣、岳普湖縣、巴楚縣、瑪納斯縣、石河子市。以上縣市也是熱量條件較好，較適宜種植棉花的縣市（圖2）。如果冷害發(fā)生在上述地區(qū)一般會(huì)對(duì)新疆棉花生產(chǎn)造成較大影響。

1.2數(shù)據(jù)來源及預(yù)處理

研究從中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享網(wǎng)（http：//cdc.cma.gov.cn/satellite/）下載獲取了52個(gè)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站點(diǎn)1991—2013年的作物發(fā)育期資料，統(tǒng)計(jì)了棉花播種期、出苗期、三葉期、五葉期、現(xiàn)蕾期、開花期、裂鈴期的各個(gè)發(fā)育階段的普遍期歷史平均值，獲取了1951—2016年新疆62個(gè)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站點(diǎn)的逐日平均氣溫?cái)?shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)預(yù)處理，進(jìn)行了有效數(shù)據(jù)的篩選。行政區(qū)劃數(shù)據(jù)來自國家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)網(wǎng)（http：//nfgis.nsdi.gov.cn/）。DEM高程數(shù)據(jù)和MODI-SLST（Landsurfacetemperature）月值數(shù)據(jù)（2000—2015年）由地理數(shù)據(jù)空間云下載獲得（http：//www.gscloud.cn/）。利用下載的DEM數(shù)據(jù)構(gòu)建了研究區(qū)經(jīng)緯度圖，利用MODI-SLST數(shù)據(jù)作為趨勢(shì)面積，制作了新疆棉花生育期（4—10月）積溫多年平均值分布圖（圖2）。耕地信息來自于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http：//www.resdc.cn/first.asp），研究獲取了2000—2015年每5年共4幅影像，分別提取其中耕地信息，將4期耕地信息相疊加獲取新疆耕地分布圖，結(jié)果為棉花冷害明確監(jiān)測(cè)范圍。利用回歸+殘差訂正的方法對(duì)于無測(cè)站點(diǎn)棉花各發(fā)育期數(shù)據(jù)、積溫?cái)?shù)據(jù)及逐日平均溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行推算，其中殘差項(xiàng)由反距離權(quán)重法（Inverse Distance Weighting）[9]插值獲取。具體研究技術(shù)路線架構(gòu)見圖3。

1.3新疆棉花冷害監(jiān)測(cè)年份的選取

利用預(yù)處理后的新疆62個(gè)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站點(diǎn)1951—2016年逐日平均氣溫?cái)?shù)據(jù)，結(jié)合新疆棉花發(fā)育期數(shù)據(jù)，選取新疆棉花冷害高發(fā)時(shí)段春季播種至五葉期（4月15日—5月31日）和夏秋季節(jié)花鈴期（7月1日—9月5日），分別計(jì)算各站點(diǎn)不同時(shí)期的歷史積溫距平值，將所有站點(diǎn)每年積溫距平值再平均，獲取新疆歷年積溫距平平均值，結(jié)果見圖4、5。從圖4、5可以看出，積溫距平平均值越小，對(duì)應(yīng)時(shí)段熱量條件就越差，冷害發(fā)生的可能性就越大。因此，研究選取2003年、2010年和2014年春季棉花苗期，2003年和2009年夏秋季節(jié)棉花花鈴期作為冷害重點(diǎn)監(jiān)測(cè)時(shí)段用于后續(xù)研究。

1.4低溫冷害監(jiān)測(cè)指標(biāo)的選擇

低溫、低溫持續(xù)日數(shù)以及氣溫回升的速度是影響作物冷害輕重程度的重要因素。在參考了前人對(duì)棉花低溫冷害試驗(yàn)以及研究成果后，選取表1所示的棉花冷害監(jiān)測(cè)指標(biāo)用于后續(xù)研究。

2結(jié)果與分析

2.1新疆棉花主要發(fā)育期時(shí)空分布特征

2.1.1新疆棉花靜態(tài)發(fā)育期的構(gòu)建。

通過對(duì)新疆農(nóng)業(yè)氣象站點(diǎn)棉花各發(fā)育期平均值的計(jì)算可知，北疆棉花生產(chǎn)周期更短、時(shí)間更緊湊，相比之下南疆緯度低，熱量條件整體好于北疆，棉花種植的時(shí)間選擇也更多，棉花生產(chǎn)周期更長(zhǎng)。理論上，某一地區(qū)的熱量狀況與該地區(qū)棉花發(fā)育期的多年平均值有直接關(guān)系。因此，可以用地理因素來推斷某地區(qū)棉花的發(fā)育時(shí)間?；谏鲜鲆?guī)律，筆者對(duì)棉花播種期、五葉期、花期和鈴期的多年平均值和地理因子等進(jìn)行了相關(guān)分析，結(jié)果表明它們之間有很強(qiáng)的相關(guān)性。因此，可利用這些變量建立多元回歸方程來推測(cè)各地棉花平均發(fā)育期，結(jié)果如表2所示。

在棉花各發(fā)育期模型建立的基礎(chǔ)上，將回歸結(jié)果再進(jìn)行殘差校正，得到了新疆棉花播種期、五葉期、花期和鈴期的靜態(tài)時(shí)序分布圖，結(jié)果如圖6所示。利用未參與建模的22個(gè)氣象觀測(cè)站點(diǎn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，模擬的棉花播種期、五葉期、花期和鈴期與驗(yàn)證站點(diǎn)計(jì)算的各發(fā)育階段的RMSE分別為3.27、3.84、2.10和3.26。T檢驗(yàn)計(jì)算的相伴概率分別為0.31、0.23、0.63和0.32，結(jié)果都比顯著性水平0.05要大，接受T檢驗(yàn)零假設(shè)，模擬值和真實(shí)值沒有顯著差異，試驗(yàn)結(jié)果可用于后續(xù)分析。

2.1.2新疆棉花動(dòng)態(tài)發(fā)育期的構(gòu)建。

在棉花各靜態(tài)發(fā)育期構(gòu)建的基礎(chǔ)上，通過ENVI+IDL編程，使用程勇翔等[22]設(shè)計(jì)的《作物發(fā)育期時(shí)空格局動(dòng)態(tài)演示程序 V1.0》，獲得監(jiān)測(cè)時(shí)段新疆棉花播種期至五葉期逐日動(dòng)態(tài)發(fā)育期時(shí)空變動(dòng)圖，結(jié)果如圖7所示。夏秋季節(jié)棉花花鈴期逐日動(dòng)態(tài)發(fā)育期圖的做法相同，研究結(jié)果展示從略。

2.2新疆逐日平均氣溫推算

研究利用已建立的經(jīng)度、緯度、海拔和積溫圖，通過逐日平均氣溫與上述因子的相關(guān)性分析（建模樣本數(shù)n=32），分別構(gòu)建了2003年、2010年、2014年新疆地區(qū)春季（4—6月）以及2003年、2009年新疆地區(qū)夏秋季節(jié)（7—10月）的逐日平均氣溫推算方程，結(jié)果舉例如圖8。因篇幅原因，這里只列出了2014年春季部分結(jié)果，其他年份從略。

利用未參與建模的30個(gè)氣象站實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)獲取的逐日氣溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，2003年、2010年、2014年春季，2003年、2009年秋季，模擬氣溫結(jié)果與觀測(cè)站點(diǎn)RMSE分別為1.92、1.96、1.94、1.80、1.86 ℃，所獲日氣溫模擬精度基本滿足冷害監(jiān)測(cè)需求。該結(jié)果可用于后續(xù)監(jiān)測(cè)研究。

2.3新疆棉花冷害動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果

利用已得到的新疆耕地信息圖、棉花發(fā)育期動(dòng)態(tài)圖、逐日氣溫圖，并結(jié)合棉花冷害監(jiān)測(cè)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了新疆棉花冷害的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，結(jié)果如表3所示。將監(jiān)測(cè)結(jié)果與《中國氣象年鑒》報(bào)道的結(jié)果相比較，發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)結(jié)果與統(tǒng)計(jì)結(jié)果在時(shí)間和空間上能相互印證。研究進(jìn)一步將5個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)段棉花冷害不同等級(jí)監(jiān)測(cè)像元統(tǒng)計(jì)結(jié)果和對(duì)應(yīng)時(shí)段站點(diǎn)逐日溫度距平平均值進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)兩者峰值出現(xiàn)時(shí)間相同，峰值方向相反，具體情況見各監(jiān)測(cè)時(shí)段的分析。

通過進(jìn)一步對(duì)2003年春季棉花冷害監(jiān)測(cè)結(jié)果分析可知，2003年春季一共經(jīng)歷了2次冷害天氣過程，結(jié)果如圖9所示。利用2003年新疆各氣象站點(diǎn)逐日溫度距平平均值分析可以看出，該圖與當(dāng)年棉花冷害像元監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果（圖10）能相互印證。當(dāng)溫度距平平均值越小，冷害發(fā)生的范圍就越廣，監(jiān)測(cè)到的冷害像元也就越多，但兩者的規(guī)律有時(shí)也不完全一致，如圖11中4月15日距平平均值很低，但監(jiān)測(cè)的像元卻很少，主要原因是此時(shí)北疆大部分地區(qū)尚未進(jìn)入播種階段。相反5月5日距平平均值較4月15日高，但此時(shí)全疆棉花都已進(jìn)入監(jiān)測(cè)時(shí)段，因此降溫對(duì)棉花生產(chǎn)影響大，監(jiān)測(cè)到的冷害像元也多。

通過對(duì)2010年春季棉花冷害監(jiān)測(cè)結(jié)果（圖12、13）分析可知，該年春季氣溫極不穩(wěn)定，發(fā)生過多次降溫過程，但降溫幅度較2003年小，對(duì)棉花生產(chǎn)影響較大的主要有2次冷害天氣過程，分別是4月下旬南疆阿瓦提、阿克蘇、尉犁、庫爾勒、沙雅和新和縣棉花冷害，以及5月中旬北疆呼圖壁、瑪納斯和沙灣棉花冷害。其中4月10日距平平均值小（圖14），但監(jiān)測(cè)到的像元數(shù)少，主要原因也與各地棉花播種期進(jìn)入時(shí)間有關(guān)。對(duì)其冷害像元統(tǒng)計(jì)峰值，分析發(fā)現(xiàn)不是棉花主要種植區(qū)（圖1），結(jié)果未列出。

對(duì)2014年春季新疆棉花冷害監(jiān)測(cè)結(jié)果（圖15）分析可以看出，棉花冷害發(fā)生于4月下旬，對(duì)北疆棉花生產(chǎn)影響較大。5月下旬的降溫主要發(fā)生于新疆西北地區(qū)，對(duì)新疆棉花主要種植區(qū)影響較小。4月15日前后的降溫，對(duì)尚未進(jìn)入棉花播種期或剛進(jìn)入該期的棉花生產(chǎn)影響也不大。6月上旬的降溫幅度小，并且此時(shí)基礎(chǔ)溫度高，降溫后的溫度仍然高于臨界溫度，因此也未監(jiān)測(cè)到明顯冷害。通過圖16、17比較發(fā)現(xiàn)，溫度距平平均值與棉花冷害像元監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果也能相互印證。

分析2003年新疆夏秋季節(jié)棉花冷害監(jiān)測(cè)結(jié)果（圖18），發(fā)現(xiàn)冷害主要發(fā)生于7月下旬的北疆石河子、瑪納斯和沙灣部分地區(qū)。7月中旬的降溫，由于幅度小，基礎(chǔ)溫度

較高，降溫后的溫度仍高于臨界溫度，因此未監(jiān)測(cè)到明顯冷害。通過對(duì)8月9日前后的降溫及其他小的冷害像元統(tǒng)計(jì)峰值分析發(fā)現(xiàn)，不是棉花主要種植區(qū)，所以對(duì)主要種植區(qū)棉花生產(chǎn)造成的影響較小，結(jié)果未列出。對(duì)比圖19、20發(fā)現(xiàn)，溫度距平平均值與棉花冷害像元監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果同樣能相互印證。

分析2009年夏秋季節(jié)棉花冷害監(jiān)測(cè)結(jié)果（圖21）發(fā)現(xiàn)，冷害主要發(fā)生于9月上旬。8月22日前后的降溫，分析發(fā)現(xiàn)不是棉花主要種植區(qū)，所以對(duì)主要種植區(qū)的棉花生產(chǎn)造成的影響較小，結(jié)果未列出。對(duì)比圖22、23發(fā)現(xiàn)，溫度距平平均值與棉花冷害像元監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果也能相互印證。

3結(jié)論與討論

研究將棉花發(fā)育期信息、反演的逐日溫度及棉花冷害監(jiān)測(cè)指標(biāo)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)新疆棉花冷害災(zāi)情的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。對(duì)于分布廣、面積大的新疆棉花產(chǎn)區(qū)，采用“3S”技術(shù)有很大的優(yōu)勢(shì)，可以迅速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)到冷害災(zāi)情的發(fā)生，能夠及時(shí)向有關(guān)部門反映，做好防災(zāi)減災(zāi)的準(zhǔn)備工作，減少經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)于冷害指標(biāo)的選擇，一般是針對(duì)作物各個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期制定不同的指標(biāo)。只有將指標(biāo)與各發(fā)育時(shí)期相配套，才能發(fā)揮監(jiān)測(cè)指標(biāo)的作用，否則會(huì)降低檢測(cè)結(jié)果的參考價(jià)值。新疆棉區(qū)縱橫距離跨度大，造成南北疆棉花發(fā)育期時(shí)段不一致，且由于地形、海拔等地理因素的影響，各地棉花進(jìn)入同一發(fā)育期的時(shí)間差異較大。為了防止這一現(xiàn)象的發(fā)生，該研究構(gòu)建了棉花發(fā)育期動(dòng)態(tài)模型，提高了冷害監(jiān)測(cè)指標(biāo)和發(fā)育期的配合度，使監(jiān)測(cè)結(jié)果更接近于實(shí)際情況。

目前已報(bào)道的新疆棉花冷害監(jiān)測(cè)主要是利用遙感植被指數(shù)變化或植被指數(shù)臨界閾值的作物冷害監(jiān)測(cè)。如胡列群等[14]利用Landsat ETM+數(shù)據(jù)對(duì)比了冷害前后棉田NDVI、DN值等數(shù)據(jù)的變化，發(fā)現(xiàn)冷害造成植被指數(shù)下降，這可用于冷害定量化監(jiān)測(cè)。林海榮等[15]利用ETM+數(shù)據(jù)分析了棉花鈴期冷害前后冠層NDVI指數(shù)變化和冠層表面溫度變化的關(guān)系，通過兩者結(jié)合用于冷害監(jiān)測(cè)。以上研究雖然可以對(duì)棉花冷害進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但結(jié)果較為滯后，在實(shí)際防災(zāi)減災(zāi)中作用有限。該研究采用的方法可以做到逐日動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，較以往新疆棉花冷害監(jiān)測(cè)研究在實(shí)時(shí)性上有了較大提高，但研究中仍有很多不足，主要是監(jiān)測(cè)前缺少棉花種植的準(zhǔn)確信息，該問題與棉花種植信息遙感獲取的滯后性有關(guān)。因此實(shí)際應(yīng)用時(shí)，冷害監(jiān)測(cè)結(jié)果只能用耕地信息確定冷害發(fā)生的大致范圍，不能準(zhǔn)確定位到地塊。要解決這一問題，今后需進(jìn)一步加強(qiáng)農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)，每年讓農(nóng)戶提早上報(bào)種植信息很有必要。

對(duì)于冷害監(jiān)測(cè)中日平均氣溫的推算，張麗文等[10]利用MODIS 8 d或逐日LST數(shù)據(jù)，結(jié)合地理因子、植被指數(shù)等變量建立多元回歸模型推測(cè)平均氣溫，對(duì)于受云污染的像元再采用局部窗口空間迭代插補(bǔ)或地面數(shù)據(jù)空間插值的方法填補(bǔ)，在冷害監(jiān)測(cè)指標(biāo)的選取上分別利用了積溫距平[7-8]、累積生長(zhǎng)度日距平[10]或溫度臨界閾值[9]監(jiān)測(cè)冷害，逐步實(shí)現(xiàn)了冷害動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，證實(shí)基于LST的逐日溫度推算具有一定的準(zhǔn)確性。程勇翔等[6]利用微波數(shù)據(jù)受天氣條件影響小的特性，為逐日氣溫推算提供了一個(gè)溫度趨勢(shì)面信息。通過與地理因子的多元回歸分析，推算逐日氣溫。筆者則利用MODIS LST月值產(chǎn)品數(shù)據(jù)，通過逐年（2000—2015年）各月（4—10月）累加，將該數(shù)據(jù)用于獲取積溫趨勢(shì)面信息。利用獲取的經(jīng)度、緯度、海拔和積溫趨勢(shì)面信息，結(jié)合地面站點(diǎn)逐日溫度，推算逐日氣溫用于冷害監(jiān)測(cè)。經(jīng)驗(yàn)證，所得逐日氣溫推算結(jié)果精度基本滿足冷害監(jiān)測(cè)所需，但尚有很大提高空間。今后在新疆棉花冷害研究中若能將逐日微波亮溫?cái)?shù)據(jù)和MODIS LST數(shù)據(jù)相結(jié)合，則有望進(jìn)一步提高逐日氣溫推算精度。

該研究利用星地多源信息，對(duì)2000—2016年間新疆棉花播種期至五葉期、花鈴期主要大范圍冷害進(jìn)行了動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。結(jié)果顯示：2003年、2010年、2014年春季，2003年和2009年夏秋季節(jié)冷害結(jié)果與《中國氣象年鑒》災(zāi)害統(tǒng)計(jì)報(bào)道的冷害發(fā)生時(shí)間和位置相符合，與氣象站點(diǎn)計(jì)算的逐日距平平均值統(tǒng)計(jì)規(guī)律能夠相互印證。近年來，新疆棉花冷害發(fā)生次數(shù)總體較以往有所減少。春季溫度較夏秋季節(jié)溫度波動(dòng)大，冷害發(fā)生的次數(shù)相對(duì)多，但夏秋季節(jié)冷害依然會(huì)有發(fā)生。北疆棉區(qū)較南疆棉區(qū)監(jiān)測(cè)到的冷害次數(shù)多，春季低溫會(huì)延緩棉花生長(zhǎng)，增加夏秋季節(jié)棉花冷害發(fā)生的可能性，因此，北疆棉區(qū)（呼圖壁、瑪納斯、石河子和沙灣）應(yīng)重點(diǎn)做好夏秋季節(jié)棉花花鈴期冷害預(yù)防工作。研究建立的冷害監(jiān)測(cè)方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)新疆棉花大面積低溫冷害的同步實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果可為農(nóng)業(yè)部門迅速組織力量，應(yīng)對(duì)棉花冷害提供技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

[1] 姜逢清，楊德剛.新疆棉花產(chǎn)量構(gòu)成要素分析[J].干旱區(qū)研究，2003，20（2）：104-109.

[2] 鄒陳，吉春容，楊舉芳，等.北疆棉花階段性延遲型冷害指標(biāo)研究[C]//第27屆中國氣象學(xué)會(huì)年會(huì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)氣象防災(zāi)減災(zāi)與糧食安全分會(huì)場(chǎng)論文集.北京：中國氣象學(xué)會(huì)，2010：8.

[3] 張超.積溫距平指標(biāo)在玉米低溫冷害監(jiān)測(cè)中的適用性分析[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2017（3）：71-73.

[4] 單新蘭，衛(wèi)建國，韓穎娟.GIS和RS支持下寧夏水稻低溫冷害監(jiān)測(cè)預(yù)警[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（3）：1578-1581.

[5] 何燕，李政，徐世宏，等.GIS在水稻“寒露風(fēng)”冷害監(jiān)測(cè)預(yù)警中的應(yīng)用[J].災(zāi)害學(xué)，2012，27（1）：68-72.

[6] 程勇翔，王秀珍，郭建平，等.中國南方雙季稻春季冷害動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，47（24）：4790-4804.

[7] 孫欣.基于MODIS數(shù)據(jù)的東北地區(qū)氣溫反演及玉米冷害監(jiān)測(cè)研究[D].沈陽：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.

[8] 張麗文.基于GIS和遙感的東北地區(qū)水稻冷害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃與監(jiān)測(cè)研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2013.

[9] 張麗文，劉志雄，肖瑋鈺，等.RS和GIS支持下的全天候氣溫構(gòu)建在湖北水稻低溫冷害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，56（24）：4757-4761，4776.

[10] 張麗文，王秀珍，姜麗霞，等.用MODIS熱量指數(shù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)東北地區(qū)水稻延遲型冷害[J].遙感學(xué)報(bào)，2015，19（4）：690-701.

[11] 馬玉平，王石立，李維京.基于作物生長(zhǎng)模型的東北玉米冷害監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)[J].作物學(xué)報(bào)，2011，37（10）：1868-1878.

[12] 陳德.基于遙感和作物模型的東北水稻低溫冷害監(jiān)測(cè)評(píng)估[D].南京：南京信息工程大學(xué)，2017.

[13] 陳斐.長(zhǎng)江中下游雙季稻低溫冷害監(jiān)測(cè)研究[D].南京：南京信息工程大學(xué)，2014.

[14] 胡列群，武鵬飛，李新建，等.基于ETM+影像的棉花低溫冷害遙感監(jiān)測(cè)方法研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，27（4）：459-463.

[15] 林海榮，李章成，周清波，等.基于ETM植被指數(shù)和冠層溫度差異遙感監(jiān)測(cè)棉花冷害[J].棉花學(xué)報(bào)，2009，21（4）：284-289.

[16] 劉丹，于成龍，杜春英.基于遙感的東北地區(qū)水稻延遲型冷害動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2016，32（15）：157-164.

[17] 傅瑋東.終霜和春季低溫冷害對(duì)新疆棉花播種期的影響[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2001，15（2）：38-43.

[18] 傅瑋東，李新建，黃慰軍.新疆棉花播種-開花期低溫冷害的初步判斷[J].中國農(nóng)業(yè)氣象，2007，28（3）：344-346.

[19] 李芳.淺談農(nóng)六師低溫冷害對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育的影響[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2013，33（1）：101.

[20] 李世奎，霍治國，王素艷，等.農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系及模型研究[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2004，13（1）：77-87.

[21] 楊蓮梅，李新建.新疆棉花障礙型冷害的天氣成因[J].干旱區(qū)研究，2006，23（4）：609-614.

[22] 程勇翔，潘灼坤，黃敬峰.作物發(fā)育期時(shí)空格局動(dòng)態(tài)演示程序：2015SR033929[P].2014-08-14.

[23] 毛耀順.中國氣象年鑒[M].北京：氣象出版社，2003.

[24] 《中國氣象年鑒》編輯部.中國氣象年鑒[M].北京：氣象出版社，2009.

[25] 劉燕輝.中國氣象年鑒[M].北京：氣象出版社，2010.

[26] 許小峰.中國氣象年鑒[M].北京：氣象出版社，2014.