巨鹿县金银花气候适宜性分析

赵会霞 纪华磊 刘 莹 武金波

（巨鹿县气象局，河北 巨鹿 055250）

金银花又名双花、忍冬花等，属忍冬科忍冬属半常绿多年生藤本植物，是名贵中药材之一，以未开放的花蕾和藤叶入药。金银花药用价值很高，具有清热解毒、散风消肿、滋润皮肤和延年益寿的功效，在医药制剂和保健品上应用广泛。河北省邢台市巨鹿县栽培金银花已有400年的历史，自主培育的优质品种“巨花一号”种植面积达0.86 万hm2，覆盖全县所有村，年产优质干花1 300 万kg，占全国总产量的60.00%以上，是全国最大的金银花道地药材生产区。通过翻阅大量资料发现，现有的关于金银花适宜性划分的资料中，大多集中在对金银花的生长区域的划分，而对金银花产地历年的气候进行分析的文章较少。因此，本文结合巨鹿县实际，从金银花适宜气候指标出发，采用统计方法和隶属度分析法对巨鹿县40年的气候条件进行适宜性分析，继而从不适宜角度出发，总结影响适宜性的主要气象因素，并对气象部门提出服务建议，以期有效利用巨鹿县气候资源，趋利避害，有效降低气象灾害对金银花带来的不利影响，为巨鹿县金银花生产提供气象保障。

1 研究区概况

巨鹿县属暖温带半干旱大陆性季风气候，四季分明，日照充沛，年平均气温为13.5 ℃，最冷月（1月）平均气温为-2.6 ℃，最热月（7 月）平均气温为27.2 ℃；历年平均降水量为502.7 mm，其中5—10 月降水量444.2 mm，占全年降水量的88.40%；年平均无霜期为215 d；年平均日照时间为2 466.8 h，占可照时间的55.60%；年平均风速为2.3 m/s，最多风向为南风；主要气象灾害有暴雨、大风、冰雹、雷暴、干旱、寒潮、霜冻及干热风等。巨鹿县地貌为平原，地势平坦，土壤属冲积母质，土层深厚，多以壤质潮土和沙质土为主，自然生态环境状况良好。无工业和生活垃圾污染，无有害金属、粉尘和有害微生物污染。

2 资料与方法

2.1 资料来源

所用资料来自巨鹿县气象局提供的1980—2019 年国家站气象观测资料，采用模糊数学法构建每一划分指标的模糊隶属度函数，再对各隶属度值进行综合分析计算得出每一年份的气候适宜度，将近40年的气候进行适宜年份、次适宜年份和不适宜年份的划分。最后从不适宜年份分析出发，总结影响气候适宜性的气象因素，对气象部门提出服务建议。

2.2 指标确定

金银花喜温暖湿润，长日照气候，日平均气温3 ℃以下时处于休眠状态、生长缓慢，5 ℃以上开始萌芽、抽生新枝，16 ℃以上新梢生长迅速并开始孕育花蕾，20 ℃左右花蕾生长。金银花具有多次抽梢、多次开花的习性，日照时间多有利于其产量和质量的提高。根据金银花生长与当地气象条件的关系，参考已有金银花种植区划研究成果［1］，选取年平均气温、年日照时间、日平均气温≥16 ℃天数、日平均气温20～30 ℃天数和5月平均气温作为巨鹿县金银花气候适宜度划分因子，分析巨鹿金银花萌芽期至盛花期气候适宜性（见表1）。降水也是影响金银花正常生长的重要因素之一，但由于巨鹿县历年平均降水量达500 mm以上，且5—10月降水量站全年80.00%以上，即使在个别降水不充足月份，可采取一些人为措施来进行调节，因此，这里不将降水作为区划因子。

2.3 划分方法

金银花的生长受多种气象条件的影响，且这种影响是一种综合作用而非简单叠加。因此，可利用模糊学方法对这种影响进行描述和定量分析［2］。首先构建每一划分指标的模糊隶属度函数；其次利用40年的观测数据计算每个年份的隶属度值，再对5 个隶属度值进行综合得到每年的气候适宜度；最后根据气候适宜度指标将巨鹿县40年进行适宜年、次适宜年和不适宜年的划分。

表1 金银花气候适宜性划分指标

根据马树庆［3］的研究成果，年平均气温和5月平均气温隶属函数为：

式（1）中，F（ti)为第i年份的温度隶属度值，ti为i年份的平均气温，tL、tH、t0分别为金银花生长所需的平均最低气温、平均最高气温和平均适宜气温。参照彭国照等［1］的研究成果并结合巨鹿县本地实际气候特征，此处对年平均气温取tL=11.0 ℃、tH=17.0 ℃、t0=14.0 ℃；对5月平均气温取tL=17.0 ℃、tH=23.5 ℃、t0=21.0 ℃。

年日照时间隶属度函数为：

式（2）中，F(Si)为i点年日照时间隶属度值，si为第i年日照时间，S0为金银花日照需求值，在此取S0=1 100 h。

日平均气温≥16 ℃天数的隶属度函数为：

日平均气温20～30 ℃天数的隶属度函数为：

式（3）（4）中，F(Dti1)、F(Dti2)分别为第i年日平均气温≥16 ℃天数和日平均气温20～30 ℃天数的隶属度值，Dti1为第i年日平均气温≥16 ℃的天数，Dti2为日平均气温20～30 ℃的天数。

对历年5个划分要素的隶属度值按照气候适宜度公式进行计算：

式（5）中，Mi为第i年的气候适宜度，Fij为第i年第j个划分因子的模糊隶属度值，分别由式（1）至（4）计算得出，n为划分因子的个数。按式（5）计算得出巨鹿县近40年的适宜度值，并按照Mi>0.8 气候适宜年、0.7 ≤Mi≤0.8为次适宜年、Mi<0.7为不适宜年。

3 划分结果

通过式（1）至（5）计算得出，巨鹿县40 年中，适宜年份21 个，占历年的53.00%；次适宜年13 个，占历年32.00%；不适宜年6 个，占历年比例15.00%（见表2）。将6个不适宜年份各气象因素观测值与指标对比发现，划分指标中，年平均气温和光照稳定，可满足金银花对热量和光照条件的需求，对其生长有利。其他指标稳定性较差，不适宜年份的特征主要表现在20～30 ℃天数偏多（均偏多）和 5 月平均气温偏高（1982 年、2001 年、2007 年和2012 年），≥16 ℃的天数较好（1998 年偏高，2001 年和2012年略偏高一点，接近适宜）。

虽然同为不适宜年，但不同年份限制因素不完全一致，不适宜年份共同特征是20～30 ℃的天数较长，5月平均气温偏高，而气温偏高易导致金银花发育速度过快，最适花期缩短，产量和品质受到影响［4-6］。

4 结论

该研究在现有研究成果基础上选取了年平均气温、年日照时间、日平均气温≥16 ℃天数、日平均气温20～30 ℃天数和5月平均气温5个气象要素作为划分巨鹿40年气候适宜性指标，利用模糊学方法构建了各个因子的隶属度函数，按照适宜年份、次适宜年份和不适宜年份3个等级完成了巨鹿县40 年的气候适宜性划分。结果表明，巨鹿县40年气候适宜性受气温影响较大，其中有6个年份平均气温较高，不利金银花的正常生长。

该研究仅从气候资源角度对巨鹿县金银花气候适宜性进行分析，但随着近几年全球气候变暖，极端天气多发，如早春低温、采摘期高温、连阴雨等与金银花的产量和品质也密切相关。气象灾害与金银花生长发育的关系还需进一步研究。因此，在实际生产生活中，气象部门应大力开展气象为农精细化服务，除基本预报业务外，也应加强金银花关键生育期的气象灾害监测和预报预警服务，并借助巨鹿县2020年新开展的金银花气象指数保险载体，全面满足金银花种植户风险保障需求，将气象灾害对金银花造成的损失降至最低，从而更好地支持地方特色农业发展，最大限度地发挥气象防灾减灾重大职能，为巨鹿县金银花稳产、增产保驾护航。

表2 巨鹿县近40年气候适宜度划分及占比