昆明水稻生育期氣候因子定量評(píng)價(jià)

王輝 王鵬云 曾艷 李萬(wàn)春

摘要 農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育受溫度、降水和日照等氣候要素的綜合影響，結(jié)合昆明水稻生理生態(tài)特征，建立了溫度和日照對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育的適宜度模型，進(jìn)而分析氣象條件的適宜程度。結(jié)果表明，多年平均氣候條件下，水稻總體氣候條件一般，抽穗開(kāi)花期溫度偏低和水稻中后期日照不足是水稻產(chǎn)量形成的限制因子；2013年水稻在整個(gè)生育期中綜合氣象條件為中等水平。作物氣候適宜度模型能客觀反映氣象條件對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育的適宜程度，可為提高氣象服務(wù)質(zhì)量提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞 水稻；氣候因子；適宜度；定量評(píng)價(jià)；昆明

中圖分類(lèi)號(hào) S162.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）26-09081-02

Meteorological Factors Assessment of Rice Growing Period in Kunming

WANG Hui et al （Kunming Agrometeorological Station， Kunming， Yunnan 650228）

Abstract The growth and development of crops were affected by comprehensive climate factors， such as temperature， precipitation， sunshine and others. The suitability function model of temperature and sunshine time were set up by combining with the physiology ecological characteristic of rice then the climatic suitability to rice were analyzed. Results indicated that comprehensive climate conditions of rice is general. The lack of the sunshine and lower temperature from heading to flowering were limited factors for the formation of the rice yield. The comprehensive meteorological factors in whole growing stage of rice were the mean level in 2013. The model for crop climatic suitability degree can objective reflect the suitability degree of meteorological factors for crop growth， and it can provide the basis for the improvement of weather service quality.

Key words Rice； Climate factors； Suitability degree； Quantitative evaluation； Kunming

水稻是昆明主要糧食作物之一，而歷年水稻產(chǎn)量的豐歉，在目前農(nóng)業(yè)技術(shù)水平的栽培管理下，還主要受氣象條件的影響與支配。因此，探明該地區(qū)農(nóng)業(yè)氣象條件對(duì)水稻生育產(chǎn)量的影響規(guī)律，從而為因地因時(shí)制宜地改進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)措施、創(chuàng)造高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)具有十分重要的意義。筆者運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)理論，在前人研究基礎(chǔ)上，并結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r，建立了溫度、日照對(duì)昆明水稻生長(zhǎng)發(fā)育適宜度模型，定量評(píng)價(jià)氣象條件對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育的適宜程度，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者、決策者提供定量化的依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

云南省昆明農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站按《農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范》（上卷）^[1]在觀測(cè)地段采集的2013年度水稻生育期資料；1981～2010年30年平均氣象資料；2013年水稻生育期逐旬氣溫、逐旬降水、逐旬日照時(shí)數(shù)等氣象數(shù)據(jù)。氣象資料來(lái)源于昆明國(guó)家氣候基準(zhǔn)站。

1.2 研究方法

通過(guò)計(jì)算水稻生育期內(nèi)溫度（T）、日照（S）適宜度S（T）、S（S），即溫度（T）、日照（S）對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育的適宜程度，從而達(dá)到評(píng)價(jià)光溫等氣象條件對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育適宜程度的目的。因水稻生長(zhǎng)期水分來(lái)源不僅僅是降水，即使降水不足，也可以灌溉補(bǔ)充水分，故在該研究中未考慮水分條件，在計(jì)算光溫水綜合適宜度時(shí)，默認(rèn)水分適宜度R（r）為0.7。氣象因子對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育適宜程度模型如下。

1.2.1 溫度適宜度判定。溫度與農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)系十分密切，對(duì)于農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程來(lái)說(shuō)都有最適溫度、最低溫度和最高溫度3個(gè)基點(diǎn)溫度，溫度適宜度是判定作物各生長(zhǎng)發(fā)育階段內(nèi)所出現(xiàn)的溫度的適宜程度。根據(jù)趙峰等研究^[2]，溫度適宜度計(jì)算公式為：

S（T）=〖SX（〗（T-T₁）（T₂-T）B〖〗（T₀-T₁）（T₂-T₀）B〖SX）〗〖JY〗 （1）

B=〖SX（〗T₂-T₀〖〗T₀-T₁〖SX）〗〖JY〗 （2）

式中，S（T）為溫度對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育適宜程度，T為某生育期內(nèi)的平均溫度（℃），T₁、T₂、T₀分別為水稻某生育期所需的最低溫度、最高溫度和適宜溫度。當(dāng)T=T₀時(shí)，S（T）=1；當(dāng)T>T₂或T1

1.2.3 綜合氣象因子對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育的適宜度計(jì)算。

上述的溫度、日照適宜度的判定，僅能反映單個(gè)因素的影響，光溫水綜合適宜度則反映三要素對(duì)水稻適宜性的綜合影響。光溫水綜合適宜度表達(dá)式為^[2-3]：Strs=[S（T）×S（R）×S（S）]1/3，式中，Strs為某生育期光溫水綜合適宜度。

2 結(jié)果與分析

2.1 昆明水稻各生育期基本情況

利用云南省昆明農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站按《農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范》（上卷）^[1]在觀測(cè)地段采集的1991～2013年度水稻生育期資料，算出昆明水稻的多年平均生育期（表3），昆明水稻多年平均生育期為177 d，播種期在3月下旬，大約1周水稻出苗，播種至移栽大約40 d左右（育苗），移栽1周后水稻返青，水稻在返青-分蘗、分蘗-拔節(jié)、拔節(jié)-孕穗和抽穗-乳熟間隔天數(shù)較大，分別為23、30、21和26 d，水稻一般在9月中下旬成熟收割。

2.2 平均氣候條件下水稻氣候因子適宜度分析

2.2.1 溫度適宜度。由圖1可見(jiàn)，昆明氣候條件中，水稻溫度適宜度除在3月下旬～4月下旬（苗期）變動(dòng)幅度較大，且在0.6以下，說(shuō)明苗期熱量水平較差，不利于形成壯苗；5月上旬～6月中旬，溫度適宜度在0.9～1.0，這一時(shí)期熱量條件好，有利于水稻的移栽、返青和分蘗；水稻進(jìn)入拔節(jié)期至孕穗期（6月下旬～7月下旬），溫度適宜度為0.6～0.7，總體熱量條件偏好；8月上旬～中旬（抽穗開(kāi)花期）溫度適宜度在0.5以下，熱量水平偏差，由于抽穗開(kāi)花期是水稻產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時(shí)期，這一時(shí)期溫度適宜度較低，容易造成空秕率增加，從而影響水稻產(chǎn)量的形成。

2.2.2 日照適宜度。從總的日照來(lái)看，水稻在整個(gè)生育期內(nèi)，日照適宜度總體呈下跌趨勢(shì)，苗期日照適宜度在0.9以上，光照條件好（5月上旬前）；5月中旬后日照適宜度持續(xù)走低，6月下旬至水稻成熟，除8月上旬日照適宜度在0.6左右外，其余日照適宜度在0.5以下（圖1），光照條件較差，不利于水稻的光合作用以及干物質(zhì)的積累。7～9月是水稻生殖生長(zhǎng)階段，日照條件不足，不利于水稻形成高產(chǎn)。

2.2.3 綜合適宜度。對(duì)水稻多年氣候條件下的綜合適宜度計(jì)算（圖1）發(fā)現(xiàn)，水稻整個(gè)生育期內(nèi)的氣候適宜度在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段基本均在0.6～0.8，總體氣候條件較好；水稻生育中后期氣候適宜度基本維持為0.5～0.6，總體氣候條件一般。綜上分析，抽穗開(kāi)花期溫度偏低和水稻中后期日照不足是水稻產(chǎn)量形成的限制因子。

2.3 2013年昆明水稻氣象因子適宜性分析

2.3.1 溫度適宜度。由圖2可見(jiàn)，在昆明2013年氣候條件中，除4月中下旬和8月上中旬外，水稻溫度適宜度均在0.6以上。5月上旬～7月下旬是水稻根、莖、葉生長(zhǎng)最旺盛的時(shí)期，穗的分化和發(fā)育也主要在這一時(shí)期完成；拔節(jié)期植株基部節(jié)間開(kāi)始伸長(zhǎng)，生長(zhǎng)中心明顯轉(zhuǎn)向麥穗和莖桿，幼穗由拔節(jié)前的小穗分化為主轉(zhuǎn)向拔節(jié)后的小花分化為主，這一時(shí)期

總體熱量條件較好，對(duì)培育合理群體、鞏固穗數(shù)、形成壯稈較為有利，也為粒重奠定基礎(chǔ)。但在4月中下旬和8月上中旬，水稻溫度適宜度低（<0.4），熱量條件較差，4月中下旬熱量條件差不利于形成壯苗，而8月上中旬溫度適宜度低于0.2，熱量條件差，由于抽穗開(kāi)花期是水稻產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時(shí)期，這一時(shí)期溫度適宜度低、熱量條件差容易造成空秕率增加，從而影響水稻產(chǎn)量的形成。

2.3.2 日照適宜度。從圖2可看出，2013年水稻日照適宜度在移栽前較高，均在0.9以上，說(shuō)明這一時(shí)期光照條件好，有利于水稻的光合作用；在7月上中旬日照適宜度低（<0.4），這一時(shí)期為拔節(jié)至孕穗期，而拔節(jié)孕穗階段是水稻一生中生長(zhǎng)最快、吸收水分和養(yǎng)分最多的時(shí)期，光照對(duì)幼穗分化關(guān)系密切，但這一時(shí)期光照不足，對(duì)幼穗分化產(chǎn)生不利影響，同時(shí)光照少會(huì)造成穎花的敗育，其余生育階段日照適宜度在0.5以上，總體日照條件偏好。

2.3.3 綜合適宜度。從2013年水稻全生育期的光溫水綜合適宜度計(jì)算結(jié)果（圖2）可以看出，2013年度水稻在7月上旬、8月上旬和9月上旬綜合適宜度在0.3左右，這一時(shí)期的綜合氣象條件較差，對(duì)水稻的產(chǎn)量形成具有一定的影響；4月中旬和8月中旬綜合適宜度在0.4～0.5，總體氣象條件一般；其余生育期的綜合適宜度基本上均在0.6～0.8?？傮w而言，2013年水稻在整個(gè)生育期中綜合氣象條件為中等水平。

3 結(jié)論與討論

研究水稻不同階段的氣候因子適宜度狀況發(fā)現(xiàn)，在多年平均氣候條件下，水稻苗期熱量水平較差，不利于形成壯苗；移栽后至孕穗期總體熱量條件較好；抽穗開(kāi)花期溫度適宜度偏低，這一時(shí)期是水稻產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時(shí)期，溫度適宜度較低，容易造成空秕率增加，從而影響水稻產(chǎn)量的形成。水稻在整個(gè)生育期內(nèi)，日照適宜度總體呈下跌趨勢(shì)，7～9月日照適宜度偏低，這一時(shí)期是水稻生殖生長(zhǎng)階段，日照條件不足，不利于水稻形成高產(chǎn)。從綜合氣候適宜度來(lái)看，昆明水稻總體氣候條件一般，抽穗開(kāi)花期溫度偏低和水稻中后期日照不足是水稻產(chǎn)量形成的限制因子。2013年度水稻在7月上旬、8月上旬和9月上旬綜合適宜度低，這一時(shí)期的綜合氣象條件較差，對(duì)水稻的產(chǎn)量形成具有一定的影響；4月中旬和8月中旬綜合適宜度為0.4～0.5，總體氣象條件一般；其余生育期的綜合適宜度基本上在0.6～0.8?？傮w而言，2013年水稻在整個(gè)生育期中綜合氣象條件為中等水平。

判斷作物氣候因子適宜狀況，不僅要分析最終產(chǎn)量與光溫水條件的關(guān)系，而且要實(shí)時(shí)跟蹤作物不同生育階段作物的光溫水匹配狀況。通過(guò)作物適宜度模型能客觀反映氣候因子對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育的滿足程度，可為作物品種的改良與布局、農(nóng)業(yè)投入方案的選擇及農(nóng)業(yè)配套設(shè)施的改進(jìn)等提供理論支持和指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1]國(guó)家氣象局.農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范（上卷）[M].北京：氣象出版社，1993：9-11.

[2] 趙峰，千懷隧，焦士興.農(nóng)作物氣候適宜度模型研究[J].資源科學(xué)，2003，25（5）：77-82.

[3] 王輝，王鵬云，田燕，等.基于模糊評(píng)價(jià)法的小麥生長(zhǎng)期氣象因子定量評(píng)價(jià)[J].農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)， 2012， 2（2）： 9-12.

[4] 黃璜.中國(guó)紅黃壤地區(qū)作物生產(chǎn)的氣候生態(tài)適應(yīng)性研究[J].自然資源學(xué)報(bào)，1996，11（4）：341-345.

[5] 任玉玉，千懷隧.河南省棉花氣候適宜度變化趨勢(shì)分析[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2006，17（1）：87-92.