高緯寒地稻作區(qū)氣候條件分析

姜曉歡,楊書運(yùn),任景倩,田勝尼,姜繼祥

（1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，安徽 合肥230036;2.黑河市氣象局，黑龍江 黑河164300;3.牡丹江市氣象局，黑龍江 牡丹江157000）

1 引言

黑龍江省是國(guó)家重要的商品糧基地， 北方稻區(qū)第一水稻大省，水稻面積占四大作物的27.6%，總產(chǎn)占38.8%，商品率超過70%，被稱為中國(guó)的“戰(zhàn)略糧倉(cāng)”[1],在保障我國(guó)糧食尤其是“口糧”安全方面，占有舉足輕重的地位。

近年來(lái)三江平原水稻面積增長(zhǎng)已經(jīng)接近飽和，不能滿足黑龍江省水稻發(fā)展的需要。 受氣候變暖影響[2]，黑龍江省北部稻區(qū)（包括訥河、北安、海倫、綏棱、鐵力）以及黑河地區(qū)的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境發(fā)生了顯著變化[3]，使得水稻種植界限逐漸北擴(kuò)，越區(qū)種植現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。 黑河市是目前最有水稻發(fā)展空間和潛力的地區(qū)，2012年黑龍江省政府在黑河召開全省北部高緯度地區(qū)推廣水稻種植現(xiàn)場(chǎng)推進(jìn)會(huì)， 拉開了全省水稻北擴(kuò)的帷幕。 在多種有利條件的支撐和支持下，黑龍江省水利廳、 黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院等多家單位成功開展了高緯寒地水稻攻關(guān)試驗(yàn)， 努力突破高緯寒地水稻種植的“禁區(qū)”，為水稻北擴(kuò)奠定了基礎(chǔ)[4]。目前水稻北擴(kuò)的關(guān)鍵性限制因素是熱量條件[5]，如何確定出最適宜推廣區(qū)成為本項(xiàng)目最迫切解決的問題之一。 本文分析了黑龍江省北部稻區(qū)及黑河地區(qū)近50 a 氣候條件變化， 旨在從氣候變化方面為黑河市水稻北擴(kuò)提供理論依據(jù)，為高緯寒地水稻種植、推廣和增產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

2 資料與方法

2.1 資料來(lái)源及研究站點(diǎn)

選取黑龍江省北部稻區(qū)（包括訥河、北安、海倫、綏棱、鐵力）和黑河地區(qū)（愛輝、孫吳、遜克、北安、五大連池、嫩江）氣象站作為研究站點(diǎn)。 用來(lái)評(píng)價(jià)分析的氣象資料主要為1961-2008年北部稻區(qū)和1961-2010年黑河地區(qū)逐年及水稻生長(zhǎng)季（5-9月）的平均氣溫、平均降水量、日照時(shí)數(shù)。

2.2 研究方法

針對(duì)研究需要， 利用EXCEL 的數(shù)據(jù)處理功能，對(duì)黑龍江省北部稻區(qū)和黑河地區(qū)的逐年氣象資料進(jìn)行平均值處理，分析各氣象要素年代際間變化趨勢(shì)，進(jìn)而對(duì)水稻北擴(kuò)的氣候條件做出分析。

3 研究區(qū)域概況

黑龍江北部稻區(qū)位于47°22′-48°48′N,124°85′-128°08′E，包括訥河、北安、海倫、綏棱、鐵力5 個(gè)市縣。黑龍江省水稻北擴(kuò)的范圍在48°-51°N，包括3 市8 縣（區(qū)），分別是黑河市6 個(gè)縣（區(qū)）（包括嫩江、北安、五大連池、孫吳、遜克、愛輝）、伊春市的嘉蔭縣、大興安嶺的呼瑪縣，耕地面積2000 萬(wàn)畝左右，該區(qū)域處于全省氣候區(qū)劃的第三、四、五、六積溫帶，曾被認(rèn)為是“種稻禁區(qū)”[6-7]。

4 結(jié)果與分析

4.1 黑龍江省北部稻區(qū)氣候條件評(píng)估

4.1.1 溫度

由黑龍江省水稻主產(chǎn)區(qū)及北部稻區(qū)各年代年平均氣溫可以看出，過去48 a 中（1961-2008年），全省稻區(qū)和北部稻區(qū)各年代年平均氣溫呈逐年增加趨勢(shì)， 全省稻區(qū)在過去48 a 里年平均氣溫上升了1.5℃，平均每10 a 增加0.3 ℃；北部稻區(qū)各年代年平均氣溫上升了1.9 ℃，平均每10 a 增加0.38 ℃。 北部稻區(qū)各年代年平均氣溫上升速度大于全省稻區(qū)(表1)。

表1 黑龍江省水稻主產(chǎn)區(qū)及北部稻區(qū)各年代年平均氣溫（℃）

全省稻區(qū)和北部稻區(qū)生長(zhǎng)季平均氣溫均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。 通過水稻種植區(qū)的溫度數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，1961-2008年的48 a 內(nèi)生長(zhǎng)季平均氣溫升高了0.9 ℃，平均每10 a 升高0.18 ℃。 而北部稻區(qū)由20 世紀(jì)60年代的16.6 ℃升至本世紀(jì)初的18.0 ℃，升高了1.4 ℃，平均每10 a 升高0.28 ℃。 北部稻區(qū)生長(zhǎng)季平均氣溫上升速度快于全省稻區(qū)，全球氣溫升高，為水稻的北擴(kuò)創(chuàng)造了積溫條件。

4.1.2 降水

黑龍江省水稻主產(chǎn)區(qū)及北部稻區(qū)各年代年降水量表明，過去48 a 內(nèi)，黑龍江省降水量基本呈現(xiàn)東多西少的趨勢(shì)，且年代際間波動(dòng)較大，全省稻區(qū)年降水量為372-725 mm。全省稻區(qū)60年代降水較多，至70年代全省稻區(qū)年降水量下降為492 mm。 80年代、90年代年降水量均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，分別比70年代增加了12.4%和12.8%， 且90年代年降水量為各年代中最高（為555 mm），進(jìn)入21 世紀(jì)年降水量又呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。 而北部稻區(qū)各年代年降水量最高值出現(xiàn)在60年代（為604 mm），70年代降水量比60年代下降了16.6%，80年代年降水量比70年代升高了12.1%，90年代又呈現(xiàn)小幅下降趨勢(shì)， 至本世紀(jì)初又回到了70年代水平。 全省稻區(qū)和北部稻區(qū)各年代年降水量變化趨勢(shì)一致，呈現(xiàn)先減小、后增加、再減小的波動(dòng)勢(shì)態(tài)(表2)。

表2 黑龍江省水稻主產(chǎn)區(qū)及北部稻區(qū)各年代年降水量（mm）

在過去48 a 中， 全省稻區(qū)各年代生長(zhǎng)季降水量變化趨勢(shì)與各年代年降水量變化趨勢(shì)基本一致，也呈現(xiàn)先減小、后增加、再減小的趨勢(shì)。 全省稻區(qū)生長(zhǎng)季降水量最少出現(xiàn)在1976年，為305 mm，最多出現(xiàn)在1994年，為639 mm。 北部稻區(qū)生長(zhǎng)季降水量變化趨勢(shì)與全省稻區(qū)基本一致， 北部稻區(qū)生長(zhǎng)季平均降水量為474 mm，最少出現(xiàn)在1976年，為299 mm，最多出現(xiàn)在1962年，為757 mm。

4.1.3 日照時(shí)數(shù)

1961-2008年，全省稻區(qū)各年代生長(zhǎng)季日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)先減小、后增加的趨勢(shì)，由60年代1241 h 下降至90年代的1 158 h，比60年代減少了6.7%，至本世紀(jì)初生長(zhǎng)季日照時(shí)數(shù)又回升至1 193 h。 而北部稻區(qū)各年代生長(zhǎng)季日照時(shí)數(shù)起伏波動(dòng)較大， 呈現(xiàn)先增加、后減小、再增加、至本世紀(jì)初又減小的勢(shì)態(tài)。 北部稻區(qū)各年代生長(zhǎng)季日照時(shí)數(shù)最大值出現(xiàn)在70年代，為1 297 h，比60年代增加了5.4%，之后的80年代又呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，比70年代減少了5.2%，90年代生長(zhǎng)季日照時(shí)數(shù)較80年代增加了18 h。 與全省稻區(qū)各年代生長(zhǎng)季日照時(shí)數(shù)比較， 北部稻區(qū)日照時(shí)數(shù)波動(dòng)更為頻繁，但70年代后北部稻區(qū)生長(zhǎng)季日照時(shí)數(shù)均大于全省稻區(qū)，說明北部稻區(qū)日照時(shí)數(shù)較長(zhǎng)(表3)。

表3 黑龍江省水稻主產(chǎn)區(qū)及北部稻區(qū)各年代生長(zhǎng)季(5-9月)日照時(shí)數(shù)（h）

綜上所述，北部稻區(qū)溫度升高，雨量充沛，日照較長(zhǎng)，加之近幾年大豆種植收益下降，使得水稻種植界北移，出現(xiàn)了跨區(qū)域種植現(xiàn)象[8-9]。 為了增加水稻產(chǎn)量，增加農(nóng)民收益，2011年黑龍江省政府提出了水田北擴(kuò)的政策，開始水稻北擴(kuò)試種。

4.2 黑河地區(qū)氣候條件評(píng)估

由表4 可以看出，20 世紀(jì)60年代至21 世紀(jì)初，黑河地區(qū)平均氣溫由-0.7 ℃上升至1.3 ℃， 上升了2.0℃，平均每10 a 增加0.4 ℃，上升速率高于全省稻區(qū)平均值（平均每10 a 升高0.3 ℃）和北部稻區(qū)平均值（平均每10 a 升高0.38 ℃），升溫明顯。 黑河地區(qū)各年代降水量變化趨勢(shì)與北部稻區(qū)基本吻合： 呈現(xiàn)先減小，再增加，再減少的波動(dòng)勢(shì)態(tài)。 黑河地區(qū)60年代降水量為523.0 mm, 至70年代降低至472.5 mm，為各年代最低，之后降水量明顯增加，80年代降水量最多為533.8 mm，90年代以后降水量又呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。日照時(shí)數(shù)出現(xiàn)顯著的波動(dòng)，60年代日照時(shí)數(shù)為259.1 h，70年代上升為各年代最高 （269.8 h），80年代以后雖略有下降但保持在258.0 h 左右，21 世紀(jì)初出現(xiàn)了各年代最低值。

表4 黑河地區(qū)各年代年氣象要素平均值

5-9月是水稻的生長(zhǎng)季，是水稻生殖生長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期。 黑河地區(qū)各年代生長(zhǎng)季氣象要素變化趨勢(shì)與各年代年氣象要素平均值變化趨勢(shì)基本一致。 氣溫由60年代15.7 ℃上升為21 世紀(jì)初的17.3 ℃， 上升了1.6 ℃，平均每10 a 上升0.32 ℃，比全省稻區(qū)生長(zhǎng)季氣溫升高速率（0.18 ℃/10 a）快0.14 ℃(表5)，升溫明顯且速度很快，有利于水稻成熟和生長(zhǎng)。 生長(zhǎng)季降水量由60年代91.9 mm 下降至70年代81.1 mm，80年代降水又逐漸增多，之后出現(xiàn)明顯下降的過程，至21 世紀(jì)初下降至81.0 mm，為各年代最低。 黑河地區(qū)生長(zhǎng)季降水量變化趨勢(shì)與北部稻區(qū)變化趨勢(shì)呈現(xiàn)一致性。日照時(shí)數(shù)表現(xiàn)為先上升，后下降，再上升的波動(dòng)特點(diǎn)，60年代至70年代日照時(shí)數(shù)增加至各年代最高值，80年代和90年代日照時(shí)數(shù)呈下降趨勢(shì)，至21世紀(jì)初又回升至70年代水平。

表5 黑河地區(qū)各年代生長(zhǎng)季（5-9月）氣象要素

5 結(jié)論

黑龍江省北部稻區(qū)各年代年平均氣溫以0.38 ℃/10 a 的速度顯著上升， 黑河地區(qū)升溫速率為0.4 ℃/10 a,均快于全省稻區(qū)平均值0.3 ℃/10 a。研究區(qū)生長(zhǎng)季氣溫也呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)， 北部稻區(qū)生長(zhǎng)季氣溫以0.28 ℃/10 a 速率上升，黑河地區(qū)升溫速率為0.32℃/10 a 快于北部稻區(qū)， 全省稻區(qū)生長(zhǎng)季升溫速率為0.18 ℃/10 a,低于北部稻區(qū)和黑河地區(qū)。綜上，氣溫升高，氣候變暖的總趨勢(shì)在緯度較高地區(qū)更加明顯，且升溫速率快于低緯度地區(qū)。 溫度升高，積溫增加，有利于水稻種植、 生長(zhǎng)和增產(chǎn)， 為水稻北擴(kuò)提供了良機(jī)。

近50 a 來(lái)，研究區(qū)降水量呈現(xiàn)明顯的波動(dòng)勢(shì)態(tài)。北部稻區(qū)和黑河地區(qū)各年代平均降水量變化趨勢(shì)一致，都是先減少，后增加，再減少，且降水量最低值均出現(xiàn)在70年代。 各年代降水量出現(xiàn)：北部稻區(qū)＞全省稻區(qū)＞黑河地區(qū)的特點(diǎn)， 說明北部稻區(qū)降水最為充沛，而黑河地區(qū)降水量低于全省稻區(qū)平均值。

研究區(qū)生長(zhǎng)季日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)明顯的波動(dòng)性且無(wú)顯著規(guī)律。 各年代生長(zhǎng)季日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)：黑河地區(qū)＞北部稻區(qū)＞全省稻區(qū)的分布特點(diǎn)，北部稻區(qū)生長(zhǎng)季日照時(shí)數(shù)在120-130 h，黑河地區(qū)在250 h 左右，兩研究區(qū)相差約100 h，說明緯度越高生長(zhǎng)季日照時(shí)數(shù)越長(zhǎng)。 這一特點(diǎn)有利于植物的光合作用和干物質(zhì)積累，有利于高緯寒地水稻品質(zhì)的提高。

[1]潘國(guó)軍.黑河市水稻生產(chǎn)潛力分析與建議[N].黑河日?qǐng)?bào)，2014（3）.

[2]王紹武，龔道溢.對(duì)氣候變暖問題爭(zhēng)議的分析[J].地理研究，2001，20（2）：153-160.

[3]姜麗霞，李帥，閆平,等.黑龍江水稻冷害V 冷害的空間分布規(guī)律[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué),2009（6）：12-15.

[4]楊秀峰，王萬(wàn)霞，商全玉.高緯寒地-黑河市稻作歷史與發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)種業(yè)，2010，11：78-79.

[5]姜麗霞，李帥，閆平,等.黑龍江水稻孕穗期障礙型冷害及其對(duì)產(chǎn)量的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，2009，30（3）：463-468.

[6]郭儒東，楊秀峰，梁吉利,等.極早熟高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻新品種黑粳8 號(hào)及其栽培技術(shù)[J].作物雜志，2008(1)：106.

[7]王萬(wàn)霞，楊秀峰.高緯高寒稻作區(qū)水稻發(fā)展現(xiàn)狀與對(duì)策[J].北京農(nóng)業(yè)，2010，15：21-23.

[8]吳震明，衣洪巖.黑龍江省北部高緯高寒地區(qū)水稻發(fā)展存在的問題及對(duì)策[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012(9)：130-132.

[9] 商全玉. 黑河市水稻生產(chǎn)發(fā)展存在的問題及對(duì)策[J].中國(guó)種業(yè)，2013(7)：27-28.