龍星玥 袁淑杰 白愛娟 鄒雙澤 于飛 彭映杰 谷曉平

（1 成都信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，成都 610225；2 貴州省山地環(huán)境氣候研究所，貴陽(yáng) 550002；3 成都信息工程大學(xué)通信工程學(xué)院，成都 610225；4 貴州省生態(tài)氣象和衛(wèi)星遙感中心，貴陽(yáng) 550002）

0 引言

灌溉量是植株生長(zhǎng)發(fā)育過程中人為澆灌用水量，是作物生長(zhǎng)發(fā)育水分的主要來(lái)源之一。日照時(shí)數(shù)、風(fēng)速、溫度等通過蒸散作用決定作物蒸散量，土壤種類影響土壤水分貯存量，每個(gè)時(shí)期的降水量、作物蒸散量、土壤水分貯存量直接決定灌溉量大小。灌溉量時(shí)空分布研究在區(qū)劃作物種植區(qū)的同時(shí)對(duì)作物灌水具有指示意義。貴州省位于云貴高原東部，是亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，多持續(xù)性連陰雨、日照短、氣溫低，其氣候特點(diǎn)非常適合種植番茄[1]。貴州屬于典型的喀斯特地區(qū)，生態(tài)環(huán)境極為脆弱且不穩(wěn)定，保水性能極差，盡管降水量相對(duì)較多，但常常造成土壤干旱，影響作物生長(zhǎng)發(fā)育[2]。

番茄淡季產(chǎn)量較少，在淡季種植番茄可以保障市場(chǎng)對(duì)番茄的需求量，貴州特有的氣候環(huán)境造就了番茄淡季種植條件。由于貴州喀斯特土壤特質(zhì)決定了土壤持水量不高的特點(diǎn)，水分是作物正常生長(zhǎng)的主要制約因子，所以要保障番茄在貴州淡季種植的正常生長(zhǎng)發(fā)育，就需要對(duì)貴州地區(qū)的灌溉量進(jìn)行研究。

目前關(guān)于灌溉量的研究主要從以下兩方面進(jìn)行：1）對(duì)不同灌溉量影響植株生長(zhǎng)發(fā)育速度及產(chǎn)量進(jìn)行研究，找出該植株最佳灌溉量。張坤等[3-4]在新疆設(shè)置不同灌溉量的番茄種植試驗(yàn)田，對(duì)番茄生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)行記錄，制定了適合干旱地區(qū)番茄生長(zhǎng)最優(yōu)灌溉指標(biāo)；馬俊峰[5]就不同灌溉量對(duì)番茄單果質(zhì)量及單株產(chǎn)量影響進(jìn)行試驗(yàn)記錄，得到番茄全生育期灌溉量變化特征；王啟龍等[6]在陜西進(jìn)行了不同灌溉方式對(duì)溫室番茄生長(zhǎng)及產(chǎn)量影響實(shí)驗(yàn)，得到采用滴灌和滲灌栽培的番茄產(chǎn)量高、灌溉量少、水分生產(chǎn)率高的結(jié)論。2）從植株作物需水量出發(fā)利用農(nóng)田水分平衡公式計(jì)算灌溉量，建立農(nóng)田灌溉量預(yù)測(cè)模型。沈岳等[7]利用逐月降水量、作物田間需水量、實(shí)際灌溉量等資料建立農(nóng)田灌溉量的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型，為當(dāng)下灌溉量預(yù)測(cè)提供了精準(zhǔn)預(yù)測(cè)模型；劉鈺等[8]利用1970—2000年逐日降雨量、日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、風(fēng)速、相對(duì)濕度、日照時(shí)數(shù)等資料計(jì)算得到中國(guó)不同地區(qū)灌溉需求指數(shù)，分析了不同作物灌溉量依賴程度。

從以上研究中可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)不同等級(jí)灌溉量影響作物生長(zhǎng)發(fā)育試驗(yàn)已經(jīng)有了大量的分析研究。但是目前還沒有對(duì)貴州省番茄淡季灌溉量的時(shí)空分布特征研究，因此，本文在對(duì)已有灌溉量的研究基礎(chǔ)上，應(yīng)用貴州省51個(gè)氣象站2011—2015年逐日最低氣溫、最高氣溫、平均相對(duì)濕度、平均風(fēng)速、平均日照時(shí)數(shù)資料和10 cm、20 cm、30 cm、40 cm、50 cm深度的土壤容重、田間持水量、逐日土壤相對(duì)濕度資料及番茄生長(zhǎng)發(fā)育資料，利用農(nóng)田土壤水分平衡方程，對(duì)貴州省番茄淡季全生育期灌溉量的空間分布特征進(jìn)行研究和探討。

1 資料與方法

本文采用2011—2015年貴州省51個(gè)地面常規(guī)氣象觀測(cè)站逐日平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)資料；貴州省51個(gè)自動(dòng)土壤水分觀測(cè)站10 cm、20 cm、30 cm、40 cm、50 cm深度的土壤容重和田間持水量、逐日土壤相對(duì)濕度等資料均來(lái)自貴州省氣象局。番茄標(biāo)準(zhǔn)作物系數(shù)采用聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織推薦的標(biāo)準(zhǔn)，采用貴州區(qū)域蔬菜季節(jié)安排的番茄生育期。

1.1 番茄灌溉量

本文采用農(nóng)田土壤水分平衡方程，計(jì)算番茄淡季灌溉量，農(nóng)田土壤水分平衡方程如下：

整理得到：

式中：I為某時(shí)段內(nèi)灌溉量，Wk、Wh分別為該時(shí)段終止和開始時(shí)土壤水分貯存量，ES為土壤蒸發(fā)量，EP為作物蒸騰量，（ES+EP）為作物蒸散量，q1為地表徑流量，q2為地下徑流量，R為該時(shí)段內(nèi)的降水量，Sg為毛管水上升量。

本研究中q1、q2、Sg忽略不計(jì)，R由逐日觀測(cè)資料得到。

1.2 土壤水分貯存量

土壤水分貯存量是指一定厚度（或深度）土壤總的含水量，計(jì)算公式如下：

式中：Wk為土壤水分貯存量（mm），ρ為地段實(shí)測(cè)土壤容重（g/cm3），h為土層厚度（cm），三者皆由貴州自動(dòng)土壤水分觀測(cè)站觀測(cè)得到。w為土壤重量含水率（%），即

式中：RH為土壤相對(duì)濕度，fmc為田間持水量，二者都由貴州自動(dòng)土壤水分觀測(cè)站觀測(cè)得到。

1.3 作物系數(shù)

根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織推薦的標(biāo)準(zhǔn)作物系數(shù)，并結(jié)合貴州省番茄種植記錄確定番茄各發(fā)育期天數(shù)，以及各發(fā)育期所對(duì)應(yīng)的作物系數(shù)。番茄全發(fā)育期分為四個(gè)階段，分別為：初始生長(zhǎng)期、快速發(fā)育期、生育中期和成熟期。番茄全發(fā)育期各階段天數(shù)及對(duì)應(yīng)作物系數(shù)如表1所示。

表1 貴州番茄主要發(fā)育期作物系數(shù)Table 1 Main crop coefficients of tomato at growth stage in Guizhou

1.4 參考作物需水量

本文選取聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FA O）推薦的Penman-Monteith公式進(jìn)行計(jì)算作物需水量，公式如下：

1.5 淡季番茄播種日期

番茄是喜溫類蔬菜，一般在6—7月采收，但是果菜類的育苗只要采取適當(dāng)?shù)姆篮鰷卮胧?，即可提前育苗、栽培，在春淡季采收上市。夏秋季高溫地區(qū)喜溫的果菜類蔬菜缺口較大，市場(chǎng)供應(yīng)緊張，從而形成了這些地區(qū)夏秋季節(jié)蔬菜供應(yīng)的淡季。從貴州總體氣候分析，蔬菜生產(chǎn)基本不存在冬淡季，但實(shí)際上由于氣候反?，F(xiàn)象的出現(xiàn)，也會(huì)引起冬淡季出現(xiàn)。根據(jù)貴州地區(qū)蔬菜季節(jié)安排，番茄各淡季的播種期和供應(yīng)期安排如表2。

表2 貴州番茄淡季播種日期及供應(yīng)日期Table 2 Planting date and supply date of tomatoes in offseason in Guizhou

1.6 EOF 方法

經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)（Empirical Orthogonal Function，簡(jiǎn)稱EOF）分析方法，最早在20世紀(jì)初由Pearson[9]提出。EOF分析方法主要用于研究某物理量時(shí)空分布特征，其原理是將氣象要素場(chǎng)的矩陣形式分解為空間函數(shù)和時(shí)間函數(shù)兩部分[10-11]，進(jìn)而提取少數(shù)的典型空間模態(tài)反映物理量的空間分布和時(shí)間序列特征。EOF分析方法能在有限區(qū)域?qū)Σ灰?guī)則的站點(diǎn)進(jìn)行分解，而且展開收斂速度快，很容易將物理量場(chǎng)的信息集中在前幾個(gè)模態(tài)上，更直觀地反映物理量場(chǎng)的空間和時(shí)間分布特征。因此，本文引入EOF方法分析貴州省2011—2015年五年平均逐日灌溉量的時(shí)空分布特征。

2 淡季番茄灌溉量分布特征

本文根據(jù)貴州地區(qū)種植番茄季節(jié)安排，確定貴州省番茄種植有春、夏秋、冬淡季，及播種期和供應(yīng)期；利用貴州2011—2015年51個(gè)自動(dòng)觀測(cè)站逐日平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)，根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織推薦的標(biāo)準(zhǔn)作物系數(shù)確定番茄各發(fā)育期的天數(shù)及所對(duì)應(yīng)作物系數(shù)；利用51個(gè)貴州自動(dòng)土壤水分觀測(cè)站10 cm、20 cm、30 cm、40 cm、50 cm深度的土壤容重和田間持水量、逐日土壤相對(duì)濕度，由公式（1）計(jì)算3個(gè)淡季番茄逐日灌溉量；將5年不同播種日期生育期灌溉量進(jìn)行平均，采用反距離權(quán)重插值方法，利用python軟件繪圖分析。

2.1 番茄灌溉量空間分布特征

由貴州省2011—2015年淡季番茄生育期灌溉量5年平均值空間分布（圖1）可見：

圖1 貴州五年淡季番茄生育期平均灌溉量（單位：mm）（a）春淡季；（b）夏秋淡季；（c）冬淡季Fig.1 Average irrigation volume of tomato in five-year off-season in Guizhou (unit:mm)(a) spring,(b) summer and autumn,(c) winter

1）貴州省春淡季番茄生育期5年平均灌溉量為98～300 mm，大部分地區(qū)為140～300 mm，在三個(gè)淡季中灌溉量居中。由威寧向南部地區(qū)到達(dá)興仁、安龍、冊(cè)亨一帶是灌溉量大值區(qū)，最大值280 mm出現(xiàn)在威寧。絕大部分地區(qū)都是灌溉量小值區(qū)，最小值98 mm出現(xiàn)在開陽(yáng)地區(qū)。

2）夏秋淡季全發(fā)育期5 年平均灌溉量為180～400 mm，是三個(gè)淡季中灌溉量最大的淡季，最大值出現(xiàn)在偏北部仁懷、匯川、思南一帶，達(dá)380 mm以上。春淡季的最大值區(qū)域在夏秋淡季是小值區(qū)，最小值186 mm出現(xiàn)在獨(dú)山地區(qū)，其余大部分地區(qū)灌溉量都在220～300 mm左右。

3 ）冬淡季全發(fā)育期5 年平均灌溉量為103～220 mm，是三個(gè)淡季中灌溉量最小的淡季。整個(gè)省四周灌溉量相對(duì)高，大部分地區(qū)灌溉量介于180～200 mm，最大在望謨站，可達(dá)220 mm，中部及東部邊緣灌溉量低，最小值103 mm出現(xiàn)在開陽(yáng)站。

2.2 不同播種日期番茄灌溉量變化特征

為對(duì)比不同淡季番茄灌溉量的地區(qū)差異，對(duì)不同淡季灌溉量最大、最小以及中位數(shù)站點(diǎn)進(jìn)行分析（圖2）。春淡季選取是威寧、惠水和開陽(yáng)站，這三個(gè)站點(diǎn)灌溉量隨播種日期的推遲呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。灌溉量最大的威寧站的灌溉量變化幅度最大，達(dá)到66 mm，灌溉量最小的開陽(yáng)站僅有42 mm。夏秋淡季選擇仁懷、正安和獨(dú)山站，三個(gè)站的灌溉量隨播種日期的變化都呈現(xiàn)單峰型變化趨勢(shì)，灌溉量最大的仁懷站的灌溉量變化幅度最大，高達(dá)82 mm，灌溉量最小的獨(dú)山站，前后變化僅有27 mm。冬淡季選取是望謨、印江和開陽(yáng)站，三個(gè)站點(diǎn)灌溉量隨播種日期的推遲而遞減，依舊是灌溉量最大的望謨站其灌溉量變化幅度最大，灌溉量最小的開陽(yáng)站灌溉量變化幅度最小，冬淡季整體變化幅度都不大。

圖2 三個(gè)站點(diǎn)淡季番茄全發(fā)育期平均灌溉量隨播種日期變化（單位：mm）Fig.2 Change of average irrigation volume during full growth period of tomato in off-season at three stations with sowing date (unit:mm)

2.2.2 灌溉量生育期的日變化

番茄的整個(gè)生育期（135 d）可以分為四個(gè)階段：初始生長(zhǎng)期（30 d），快速發(fā)育期（40 d），生育中期（40 d）和成熟期（25 d）。根據(jù)圖2可以看到相同淡季下所選站點(diǎn)的番茄灌溉量隨播種日期變化的趨勢(shì)相同，故針對(duì)2.2.1 中的站點(diǎn)，選取不同播種日期下番茄生育期灌溉量最小值、中位數(shù)和最大值的日期，將其左右連續(xù)的5日播種日期作為低、中、高值三個(gè)等級(jí)，分別計(jì)算各站點(diǎn)連續(xù)5日播種日期下逐日灌溉量平均值，分析番茄生育期內(nèi)灌溉量的日變化。冬淡季適宜播種日期只有12 d，每個(gè)等級(jí)選取4 d（表3）。

表3 淡季灌溉量低、中、高值區(qū)的播種日期選取Table 3 The sowing date of low,medium and high irrigation amount in off-season were selected

（1）春淡季

分別計(jì)算選取站點(diǎn)對(duì)應(yīng)播種日期的灌溉量，番茄全生育期內(nèi)逐日灌溉量（圖3）。春淡季灌溉量高值區(qū)和低值區(qū)，逐日灌溉量變化趨勢(shì)基本相同，初始生長(zhǎng)期和快速發(fā)育期變化不大，生育中期（70 d）急劇增漲，生育中期前期（10 d）增長(zhǎng)幅度較大，中、后期呈現(xiàn)波動(dòng)降低趨勢(shì)，成熟期開始時(shí)灌溉量達(dá)到第二個(gè)高峰后逐漸降低。灌溉量大的威寧站其逐日灌溉量差值較大，灌溉量小的開陽(yáng)站其逐日灌溉量差值較小，且初始生長(zhǎng)期和快速發(fā)育期逐日灌溉量變化較小，三個(gè)等級(jí)的逐日灌溉量趨于水平重合。

圖3 貴州春淡季番茄全發(fā)育期灌溉量逐日變化（單位：mm）Fig.3 Daily change of irrigation volume in full growth stage of tomato in Guizhou in spring off-season (unit:mm)

綜上所述，可以看出：1）春淡季番茄逐日灌溉量初始生長(zhǎng)期和快速發(fā)育期相差不大，三個(gè)等級(jí)灌溉量逐日變化趨于水平重合；2）逐日灌溉量生育中期開始有一個(gè)急劇增漲變化，生育中期灌溉量波動(dòng)幅度較大，兩次增漲三次降低；3）逐日灌溉量成熟期開始再次增加達(dá)到第二個(gè)峰值后開始降低，成熟期中后期趨于水平；4）三個(gè)等級(jí)逐日灌溉量變化相差不大，同期變化幅度在3 mm以下；5）所有站點(diǎn)逐日灌溉量成熟期后期中值區(qū)大于高值區(qū)，且有一個(gè)急劇增漲過程。

（2）夏秋淡季

夏秋淡季番茄灌溉量的逐日變化（圖4）與春淡季較為相似，都是在初始生長(zhǎng)期和快速發(fā)育期逐日變化幅度較小，不同之處在于初始生長(zhǎng)期和快速發(fā)育期中、低值區(qū)播種日期灌溉量高于高值區(qū)播種日期。與春淡季類似，夏秋淡季灌溉量在生育中期開始有一個(gè)大幅度增漲過程，從生育中期的中、后期開始降低，在成熟期期間灌溉量逐日變化較小。

1)對(duì)第1行的4個(gè)元素規(guī)格化；再對(duì)第1列元素消元，僅需計(jì)算各行對(duì)角元及其以右的元素，即虛線框中的10個(gè)元素，見圖4上圖。

圖4 貴州夏秋淡季番茄全發(fā)育期灌溉量逐日變化（單位：mm）Fig.4 Daily change of irrigation volume in full growth stage of tomato in Guizhou in summer and autumn offseason (unit:mm)

綜上，得到以下結(jié)論：1）番茄夏秋淡季灌溉量逐日變化呈現(xiàn)初始生長(zhǎng)期和快速發(fā)育期變化幅度小，三個(gè)等級(jí)灌溉量逐日變化低值區(qū)高于高值區(qū)，相差較大；2）生育中期開始灌溉量急劇增漲，生育中期灌溉量波動(dòng)幅度大，兩次增漲兩次降低；3）成熟期開始灌溉量持續(xù)降低，在成熟期后期趨于水平；4）三個(gè)等級(jí)播種日下的灌溉量逐日變化相差較大，同期變化幅度在5 mm左右。

（3）冬淡季

番茄冬淡季灌溉量的逐日變化（圖5）與春淡季、夏秋淡季截然不同，從變化曲線上可以看出整體有兩個(gè)峰值，分別位于初始生長(zhǎng)期前期和生育中期前期，且高值區(qū)播種日期下的灌溉量峰值比中、低值區(qū)播種日期下滯后。整體趨勢(shì)有兩個(gè)遞減過程，一個(gè)是從初始生長(zhǎng)期開始到快速發(fā)育期結(jié)束，另一個(gè)是從生育中期開始到成熟期結(jié)束。整個(gè)生育期的逐日變化數(shù)值較小，同期變化幅度僅1.2 mm左右，是三個(gè)淡季中最小的。

圖5 貴州冬淡季番茄全發(fā)育期灌溉量逐日變化（單位：mm）Fig.5 Daily change of irrigation volume in full growth stage of tomato in Guizhou in winter off-season (unit:mm)

綜上，可以得到以下結(jié)論：1）冬淡季番茄灌溉量逐日變化有兩個(gè)峰值，分別位于初始生長(zhǎng)期（第10天）和快速發(fā)育期（第72～第81天左右）；2）整個(gè)生育期內(nèi)有分兩個(gè)階段的降低變化，一個(gè)是從初始生長(zhǎng)期（第10天）開始到快速發(fā)育期（第70天）結(jié)束，另一個(gè)是從生育中期（第71天）開始到成熟期（第135天）結(jié)束；3）整個(gè)生育期內(nèi)三個(gè)等級(jí)的灌溉量逐日變化相差較小，整體形勢(shì)趨于一致，同期變化幅度僅1.2 mm左右，是三個(gè)淡季中最小的。

2.2.3 灌溉量各發(fā)育期的變化

由2.2.2中分析可以看到，淡季番茄全發(fā)育期逐日灌溉量呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)，對(duì)上文選取的站點(diǎn)分別統(tǒng)計(jì)低、中、高值三個(gè)等級(jí)播種日期下各發(fā)育期灌溉量，分析淡季番茄各發(fā)育期灌溉量變化。

（1）春淡季

分別計(jì)算選取站點(diǎn)對(duì)應(yīng)播種日期的灌溉量，番茄各發(fā)育期灌溉量（圖6）。春淡季各發(fā)育期灌溉量在低、中、高值三個(gè)等級(jí)播種日期下變化相同，灌溉量在生育中期最大，成熟期次之，初始生長(zhǎng)期最少。灌溉量最大的威寧站生育中期灌溉量平均占整個(gè)生育期的52%，成熟期灌溉量占24%，初始生長(zhǎng)期灌溉量?jī)H占8%左右；灌溉量最小的開陽(yáng)站生育中期灌溉量平均占整個(gè)生育期的43%，成熟期灌溉量占30%，初始生長(zhǎng)期灌溉量?jī)H占10%左右。

圖6 貴州春淡季番茄各發(fā)育期灌溉量（單位：mm）Fig.6 Irrigation volume of tomato growth stage in Guizhou spring off-season (unit:mm)

（2）夏秋淡季

夏秋淡季番茄灌溉量各發(fā)育期變化（圖7）與春淡季不同，夏秋淡季番茄灌溉量在生育中期最大，快速發(fā)育期次之，成熟期最少。灌溉量最大的仁懷站生育中期灌溉量平均占整個(gè)生育期的46%，快速發(fā)育期灌溉量占26%，成熟期灌溉量?jī)H占12%左右；灌溉量最小的獨(dú)山站生育中期灌溉量平均占整個(gè)生育期的46%，快速發(fā)育期灌溉量占23%，成熟期灌溉量?jī)H占14%左右。

圖7 貴州夏秋淡季番茄各發(fā)育期灌溉量（單位：mm）Fig.7 Irrigation volume of tomato growth stage in Guizhou summer and autumn off-season (unit:mm)

（3）冬淡季

番茄冬淡季各發(fā)育期灌溉量（圖略）在前三個(gè)發(fā)育期變化幅度不大，冬淡季番茄灌溉量在初始生長(zhǎng)期最大，發(fā)育中期次之，成熟期最少。灌溉量最大的望謨站初始生長(zhǎng)期灌溉量平均占整個(gè)生育期的32%，發(fā)育中期灌溉量占31%，成熟期灌溉量?jī)H占8%左右；灌溉量最小的開陽(yáng)站初始生長(zhǎng)期灌溉量平均占整個(gè)生育期的36%，發(fā)育中期灌溉量占29%，成熟期灌溉量?jī)H占8%左右。

3 番茄灌溉量EOF基本特征

為了進(jìn)一步了解貴州淡季番茄灌溉量時(shí)空分布特征，引入EOF分析方法，將貴州2011—2015年5年平均逐日灌溉量的原始場(chǎng)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)正交分解，得到特征向量及對(duì)應(yīng)的時(shí)間系數(shù)，對(duì)于每個(gè)特征向量場(chǎng)來(lái)說(shuō)方差貢獻(xiàn)率越大越能反映貴州這5年淡季番茄灌溉量的空間分布狀況。第一特征向量反映了灌溉量的多年平均狀態(tài)，其余特征向量可表征灌溉量可能出現(xiàn)的異?？臻g分布狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的時(shí)間系數(shù)能夠反映不同生育期對(duì)這種空間分布的貢獻(xiàn)大小。

每一特征向量所對(duì)應(yīng)的時(shí)間系數(shù)表征該特征向量所代表的空間分布的時(shí)間變化，時(shí)間系數(shù)的絕對(duì)值越大，對(duì)這種空間分布的貢獻(xiàn)越大，這種空間分布也就越典型。從節(jié)約水資源的角度出發(fā)，本文針對(duì)每個(gè)淡季不同播種日期灌溉量進(jìn)行分析，選取淡季番茄全生育期灌溉量最小的播種日期，對(duì)其進(jìn)行逐日灌溉量EOF分析。

3.1 春淡季番茄灌溉量EOF 分析

將春淡季番茄灌溉量低值區(qū)利用Python進(jìn)行EOF分析（圖8），低值區(qū)日期選擇與2.2.2中的表3一致，采用原始場(chǎng)直接分解。有以下結(jié)論：

圖8 貴州番茄春淡季全發(fā)育期灌溉量前兩個(gè)模態(tài)（a，b）及對(duì)應(yīng)時(shí)間系數(shù)序列（c）Fig.8 The first two modes (a,b) and corresponding time coefficient series (c) of irrigation volume the full growth stage of Guizhou tomato in spring off-season

（1）由表4可以看出第一模態(tài)的方差貢獻(xiàn)率高達(dá)88%，因此可以代表貴州省春淡季番茄灌溉量的主要分布特征。第一模態(tài)在貴州省范圍內(nèi)同符號(hào)（正值），由于第一模態(tài)反映空間分布的平均狀態(tài)，說(shuō)明貴州省春淡季番茄生育期灌溉量變化在空間分布上具有高度一致性。灌溉量第一模態(tài)最大值在自威寧向東南移動(dòng)到安龍、冊(cè)亨一帶，即同時(shí)期內(nèi)這一帶地區(qū)灌溉量最大。整體呈現(xiàn)西南高東北低的分布型式。由于第一模態(tài)在全區(qū)域均為正值，因此其對(duì)應(yīng)時(shí)間系數(shù)為正值時(shí)，二者乘積為正表示灌溉量大值區(qū)，正值越大灌溉量越大，其對(duì)應(yīng)時(shí)間系數(shù)為負(fù)值時(shí)，灌溉量小。在番茄全生育期的135 d中，有65 d的時(shí)間系數(shù)為正值，說(shuō)明48%的時(shí)間里灌溉量的需求小，有70 d的時(shí)間系數(shù)為負(fù)值，說(shuō)明52%的時(shí)間里灌溉量的需求大，需要著重關(guān)注。

表4 春淡季灌溉量前兩個(gè)模態(tài)方法貢獻(xiàn)率、累計(jì)方差貢獻(xiàn)率Table 4 Contribution rate and cumulative variance contribution rate of the first two modes of irrigation volume in spring off-season

（2）春淡季番茄灌溉量第二模態(tài)的方差貢獻(xiàn)率6%，零線經(jīng)過畢節(jié)、清鎮(zhèn)、惠水一帶，零線以西為正值區(qū)，且越往西部數(shù)值越大，零線以東為負(fù)值區(qū)，隨著東移數(shù)值增加。說(shuō)明貴州省春淡季番茄灌溉量呈現(xiàn)東西部反相變化。第二模態(tài)最大值依舊在威寧、興仁、安龍一帶。番茄全生育期內(nèi)時(shí)間系數(shù)最大值在生育中期（第96天），說(shuō)明該時(shí)期零線以東地區(qū)灌溉量少，以西地區(qū)灌溉量大。時(shí)間系數(shù)為負(fù)值時(shí)零線以東地區(qū)灌溉量大，以西地區(qū)灌溉量少。

3.2 夏秋淡季番茄灌溉量EOF 分析

夏秋淡季（圖9）時(shí)間選取方式、計(jì)算方法與春淡季相同，且也表現(xiàn)為第一模態(tài)整個(gè)省為正值，但第一、二模態(tài)分布型與春淡季相反?？梢钥闯觯?/p>

圖9 貴州番茄夏秋淡季全發(fā)育期灌溉量前兩個(gè)模態(tài)（a，b）及對(duì)應(yīng)時(shí)間系數(shù)序列（c）Fig.9 The first two modes (a,b) and corresponding time coefficient series (c) of irrigation volume in the full growth stage of Guizhou tomato in summer and autumn offseason

（1）夏秋淡季番茄灌溉量的第一模態(tài)的方差貢獻(xiàn)率為85.6%（表5），可以代表貴州省夏秋淡季番茄灌溉量的主要分布特征。第一模態(tài)在貴州省范圍內(nèi)都為正值，由于第一模態(tài)反映空間分布的平均狀態(tài)，說(shuō)明貴州省夏秋淡季番茄全生育期灌溉量變化在空間分布上具有高度一致性。灌溉量第一模態(tài)最大值在東北部地區(qū)，即同時(shí)期內(nèi)該地區(qū)灌溉量最大，整體呈現(xiàn)西南低東北高的分布型式。正值越大灌溉量越大，其對(duì)應(yīng)時(shí)間系數(shù)為負(fù)值時(shí)灌溉量小。夏秋淡季在番茄全生育期的135 d中，初始生長(zhǎng)期和快速發(fā)育期時(shí)間系數(shù)負(fù)值比例多，故貴州省內(nèi)灌溉量需求小，在生育中期時(shí)間系數(shù)正值大，故東北部地區(qū)所需灌溉量達(dá)到最大值，西南部地區(qū)相對(duì)較小。

表5 夏秋淡季灌溉量前兩個(gè)模態(tài)方差貢獻(xiàn)率、累計(jì)方差貢獻(xiàn)率Table 5 Contribution rate and cumulative variance contribution rate of the first two modes of irrigation volume in summer and autumn off-season

（2）夏秋淡季番茄灌溉量第二模態(tài)的方差貢獻(xiàn)率6.1%，零線經(jīng)過畢節(jié)、清鎮(zhèn)、惠水一帶。零線以東為正值區(qū)，隨著東移數(shù)值增加，零線以西為負(fù)值區(qū)，且越往西部數(shù)值越大，說(shuō)明貴州省夏秋淡季番茄灌溉量呈現(xiàn)東西部反相變化。第二模態(tài)最大值在東北部的務(wù)川、沿河一帶。番茄全生育期內(nèi)時(shí)間系數(shù)最大值在初始生長(zhǎng)期（第33天），說(shuō)明該時(shí)期零線以東地區(qū)灌溉量大，以西地區(qū)灌溉量小。時(shí)間系數(shù)為負(fù)值時(shí)零線以東地區(qū)灌溉量大，以西地區(qū)灌溉量少。

3.3 冬淡季番茄灌溉量EOF 分析

冬淡季（圖10）時(shí)間選取方式、計(jì)算方法與前面兩個(gè)淡季相同，第一模態(tài)與春淡季、夏秋淡季相似，整個(gè)區(qū)域?yàn)檎?，相?duì)數(shù)值最??；第二模態(tài)為東高西低形式，與夏秋淡季相似，與春淡季相反?？梢钥闯觯?/p>

圖10 貴州番茄冬淡季全生育期灌溉量前兩個(gè)模態(tài)（a，b）及對(duì)應(yīng)時(shí)間系數(shù)序列（c）Fig.10 The first two modes (a,b) and corresponding time coefficient series (c) of irrigation volume in the full growth stage of Guizhou tomato in winter off-season

（1）冬淡季番茄灌溉量的第一模態(tài)的方差貢獻(xiàn)率為84.9%（表6），代表貴州省冬淡季番茄灌溉量的主要分布特征。第一模態(tài)在貴州省范圍內(nèi)都為正值，表示空間分布的平均狀態(tài)，說(shuō)明貴州省冬淡季番茄全生育期灌溉量變化在空間分布上具有高度一致性。最大值出現(xiàn)在遵義、清鎮(zhèn)、惠水、望謨、冊(cè)亨站點(diǎn)，正值越大灌溉量越大，其對(duì)應(yīng)時(shí)間系數(shù)為負(fù)值時(shí)灌溉量小。冬淡季在番茄全生育期的135 d中，其時(shí)間系數(shù)隨時(shí)間的變化與冬淡季番茄全生育期內(nèi)灌溉量逐日變化相似，都是在初始生長(zhǎng)期（第10天）和生育中期（第71天）達(dá)到峰值后減小。

表6 冬淡季灌溉量前兩個(gè)模態(tài)方差貢獻(xiàn)率、累計(jì)方差貢獻(xiàn)率Table 6 Contribution rate and cumulative variance contribution rate of the first two modes of irrigation volume in winter off-season

（2）冬淡季番茄灌溉量第二模態(tài)的方差貢獻(xiàn)率為8.0%，零線經(jīng)過清鎮(zhèn)、貴定、都勻、獨(dú)山一帶。零線以東為正值區(qū)，隨著東移數(shù)值增加，零線以西為負(fù)值區(qū)，且越往西部數(shù)值越大，說(shuō)明貴州省冬淡季番茄灌溉量呈現(xiàn)東西部反相變化。第二模態(tài)最大值在東北部的江口、玉屏一帶。番茄全生育期內(nèi)時(shí)間系數(shù)最大值在初始生長(zhǎng)期（第25天），說(shuō)明該時(shí)期零線以東地區(qū)灌溉量大，以西地區(qū)灌溉量小。時(shí)間系數(shù)為負(fù)值時(shí)零線以東地區(qū)灌溉量大，以西地區(qū)灌溉量少。

4 結(jié)論與討論

在貴州省冬淡季種植番茄灌溉量最小，僅為103～220 mm，春淡季次之為90～300 mm，夏秋淡季灌溉量最大，達(dá)到180～400 mm。所以在春淡季和冬淡季種植番茄降低種植成本的同時(shí)節(jié)約水資源，相應(yīng)的在夏秋淡季種植番茄需要加強(qiáng)對(duì)番茄灌溉量的把控。趙晨曦等[12]對(duì)貴州省淡季番茄需水量的時(shí)空分布研究也表明夏秋季番茄需水量較大，春冬季番茄需水量較小。

貴州省番茄灌溉量最低的播種日期是每年11月18—22日，4月28日—5月2日，8月28—31日，這些時(shí)期播種番茄可以在節(jié)約成本的同時(shí)確保春淡季、夏秋淡季、冬淡季收獲果實(shí)順利上市。由淡季番茄全生育期灌溉量逐日變化可知，春淡季、夏秋淡季生育中期（01.26—01.30到03.05—03.10，07.06—07.10到08.14—08.19)灌溉量增大，冬淡季在初始生長(zhǎng)期（08.28—08.31到09.26—09.29）和快速發(fā)育期（09.27—09.30到11.05—11.08）灌溉量最大，需要提前關(guān)注并做好應(yīng)對(duì)措施。

運(yùn)用EOF方法對(duì)貴州省番茄灌溉量的研究表明，春淡季呈西南高東北低分布型，最大值在自威寧向東南移動(dòng)到安龍、冊(cè)亨一帶；夏秋淡季與春淡季相反，呈西南低東北高分布型，最大值在仁懷、施秉、從江以東北一帶；冬淡季整體分布一致，只在望謨、清鎮(zhèn)、惠水、遵義地區(qū)出現(xiàn)大值區(qū)。