寧安市水稻石板田區(qū)域氣候特點(diǎn)解析

張翠娥，朱 云，周祥雪，劉 程，周 勇，杜博凱，王 鵬

（寧安市氣象局，黑龍江 寧安157400）

1 引言

“響水大米”之品質(zhì)優(yōu)良，舉世無(wú)雙，其生長(zhǎng)環(huán)境為億萬(wàn)年前火山爆發(fā)時(shí)，火山巖漿流淌凝固而形成的大面積玄武巖“石板地”。石板上是經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年的巖石風(fēng)化和腐殖沉積而形成的0-30cm土壤。石板地的石板在白天吸收熱量，夜晚又將吸收的熱量散發(fā)出來(lái)，使石板地的地溫、水溫比非石板田高[1]，加之優(yōu)質(zhì)礦泉水的灌溉，形成其獨(dú)特的、利于稻米生長(zhǎng)的自然環(huán)境，使響水大米具備了舉世無(wú)雙的品質(zhì)和食用價(jià)值，享有“千年貢米”之美譽(yù)。

為助力寧安市“響水大米”品牌戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)，為“響水大米”邁向產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化發(fā)展步伐，2017年，分別在寧安市響水大米產(chǎn)業(yè)化核心產(chǎn)區(qū)——渤海鎮(zhèn)上官地村水稻石板田示范田及東京城鎮(zhèn)大荒地村非石板田示范田建成兩套多要素、自動(dòng)化、現(xiàn)代化的實(shí)景水稻生態(tài)試驗(yàn)站，該監(jiān)測(cè)站可實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、土壤耕層（包括石板）及作物冠層溫度進(jìn)行可視化梯度動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)?；谑逄铼?dú)特的地理?xiàng)l件，通過(guò)氣象要素垂直空間分布將石板田與非石板田氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，用量化的氣象數(shù)據(jù)闡明石板田與普通田相比之下的區(qū)域小氣候特點(diǎn)和生態(tài)優(yōu)勢(shì)。

2 資料及方法

寧安市渤海鎮(zhèn)上官地村水稻石板田示范田（129°08′24.5″E，44°08′32.3″N，海拔高度284m）和東京城鎮(zhèn)大荒地村非石板田示范田（129°10′18.5″E，44°05′08.6″N，海拔高度293m）均位于東京城鎮(zhèn)近郊，兩地相距4.5km。因兩地海拔高度相差不大，可認(rèn)為氣象要素差異因下墊面不同所致。2018-2020年寧安市水稻石板田示范田和非石板田示范田實(shí)景水稻生態(tài)試驗(yàn)站觀測(cè)資料，包括空氣溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、土壤耕層（包括石板）、作物冠層溫度及農(nóng)田實(shí)景資料。充分考慮水稻的生長(zhǎng)特點(diǎn)，選取150cm和60cm溫、濕梯度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、石板田與非石板田各生育期內(nèi)水溫、泥溫日較差平均值對(duì)比，采用對(duì)比分析法，分析石板田、非石板田氣象要素垂直空間分布，用量化的氣象數(shù)據(jù)闡明石板田與普通田相比之下的區(qū)域小氣候特點(diǎn)和生態(tài)優(yōu)勢(shì)。

3 各生育期氣象要素分析

3.1 水稻各生育時(shí)段的確定

表1 石板田與非石板田各生育期時(shí)間

石板田與非石板田同期移栽，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，聘請(qǐng)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)技術(shù)人員對(duì)水稻生育周期全程跟蹤監(jiān)測(cè)，配合實(shí)景影像資料，確定石板田與非石板田水稻作物生長(zhǎng)各階段生育期時(shí)段（表1）。

表2 石板田與非石板田各生育期平均溫度、相對(duì)濕度差值

3.2 石板田與非石板田各生育期氣象要素對(duì)比分析

3.2.1 各生育期地上150cm、60cm高度層溫濕度要素對(duì)比

由表2可知，第一層（150cm）除分蘗期無(wú)差異外，其他生育期的石板田溫度均較非石板田溫度偏高，偏高幅度在0.2-0.3℃之間。第二層（60cm）與第一層表現(xiàn)相似，除分蘗期、抽穗開(kāi)花期無(wú)差異外，其他生育期的石板田溫度均較非石板田溫度偏高，偏高幅度在0.1-0.2℃之間，偏高幅度略小于第一層。石板田與非石板田不同生育期、不同高度層平均濕度的差異相對(duì)不明顯，第一層（150cm）在移栽返青期、分孽期、抽穗開(kāi)花期石板田濕度略高，在1%-2%之間，其他生育期無(wú)差異；第二層（60cm）的濕度在移栽返青期、分孽期略高2%，拔節(jié)孕穗期、成熟期略低1%，其他生育期無(wú)差異，第一層濕度條件略優(yōu)于第二層。

3.2.2 各生育期水溫、泥溫日較差對(duì)比

由數(shù)據(jù)分析（表略）可知，進(jìn)入成熟期前，石板田水溫日較差均低于非石板田，乳熟期兩者水溫相差最大，達(dá)2.3℃，拔節(jié)抽穗期次之，為1.9℃，僅成熟期石板田水溫高于非石板田水溫0.6℃；移栽返青期，石板田泥溫日較差高于非石板田泥溫0.6℃，進(jìn)入分蘗期后（包括分蘗期），石板田泥溫日較差均低于非石板田，成熟期兩者泥溫相差最大，達(dá)5.6℃，拔節(jié)抽穗期、乳熟期相近，分別為2.1℃和2.0℃。石板田白天吸熱快、夜晚散熱慢的特性，對(duì)作物生長(zhǎng)和成熟極為有利。

3.2.3 各生育期5cm、10cm、20cm、30cm土層溫度對(duì)比

由數(shù)據(jù)分析（表略）可知，5cm土層溫度，石板田在分孽期、拔節(jié)孕穗期、抽穗開(kāi)花期均低于同土層非石板田溫度，差值分別為-0.2℃、-0.7℃、-0.3℃；在乳熟期、成熟期則明顯高于非石板田，差值分別為2.0℃和1.2℃。10cm、20cm、30cm土層溫度，各生育期石板田土壤溫度均高于非石板田土壤溫度，10 m土層偏高幅度為0.0-2.0℃，20cm土層偏高幅度為0.8-2.2℃，30cm土層偏高幅度為1.5-2.5℃。各生育期均表現(xiàn)為隨著土層深度的加深，石板田土壤溫度較非石板田的土壤溫度偏高幅度增大明顯。

4 石板田2020年度綜合氣候評(píng)價(jià)

通過(guò)對(duì)各生育周期內(nèi)石板田與非石板田一日當(dāng)中四次監(jiān)測(cè)（02 h、08 h、14 h、20 h）氣象要素的空氣溫度、濕度、水面溫度和泥面溫度日較差、淺層及深層平均溫度數(shù)據(jù)對(duì)比分析，初步得到石板田綜合氣候評(píng)價(jià)結(jié)論：

（1）溫、濕度環(huán)境較好。石板田與非石板田同處于第二積溫帶，就其各生育期平均氣溫指標(biāo)看，石板田平均溫度略高，在0.1-0.3℃之間；濕度指標(biāo)反映不明顯?？偟目矗魃趦?nèi)石板田日平均溫度要素略高，從而說(shuō)明石板田活動(dòng)積溫條件要好于非石板田，更適宜中晚熟品種的選擇與種植。

（2）各生育期水溫、泥溫日較差較小。石板田水溫和泥面日較差變化幅度總趨均小于非石板田，差異值在0.4-5.6℃不等。石板田日較差小，說(shuō)明石板田白天吸熱夜晚散熱特性越明顯，石板田保持恒溫狀態(tài)，對(duì)作物生長(zhǎng)和成熟極為有利。

（3）淺層與深層地溫明顯偏高。經(jīng)過(guò)對(duì)淺層、深層各生育期平均溫度要素對(duì)比，石板田在淺層5cm分孽期、拔節(jié)孕穗期、抽穗開(kāi)花期溫度偏高優(yōu)勢(shì)不明顯，其他時(shí)段呈現(xiàn)一定的增高狀態(tài)；在淺層10cm、20cm、30cm及深層35cm、40cm、50cm、80cm均呈現(xiàn)平均溫度增高良好表現(xiàn)，溫度偏高1.8-4.8℃之內(nèi)，表明石板田其石板下墊面形成獨(dú)有的水稻生長(zhǎng)環(huán)境特性，有助于提高水稻作物對(duì)熱量條件的需要，為“石板大米”產(chǎn)量提高、稻米的品質(zhì)提升及作物品種的選擇提供的先決條件。

5 結(jié)論

利用2018-2020年寧安市水稻石板田與非石板田垂直氣象觀測(cè)資料，采用對(duì)比分析方法，對(duì)東寧市水稻石板田區(qū)域氣候特點(diǎn)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：

（1）不同生育階段石板田地上150cm、60cm高度層氣溫較同層次非石板田氣溫總體偏高0.1-0.3℃；石板田150cm高度層的濕度在移栽返青期、分孽期、抽穗開(kāi)花期較非石板田相對(duì)濕度略高，60cm高度層的濕度在移栽返青期、分孽期較非石板田相對(duì)濕度略高。

（2）進(jìn)入成熟期前，石板田水溫日較差均低于非石板田，偏低幅度在0.4-2.3℃之間；進(jìn)入分蘗期后（包括分蘗期），石板田泥溫日較差均低于非石板田，偏低幅度在1.1-5.6℃之間。

（3）5cm土層溫度，石板田在分孽期、拔節(jié)孕穗期、抽穗開(kāi)花期均低于同土層非石板田溫度，在乳熟期、成熟期則明顯高于非石板田。10cm、20cm、30cm土層溫度，各生育期石板田土壤溫度均高于非石板田土壤溫度，且隨著土層深度的加深，偏高幅度增大明顯。

石板田與非石板田雖處于同一積溫帶，但由于石板地的石板在白天吸收熱量、夜晚又將吸收的熱量散發(fā)出來(lái)的特性，使石板田水稻生長(zhǎng)周期內(nèi)的溫、濕環(huán)境總體上優(yōu)于非石板田，有利于收獲成熟度高、品質(zhì)佳的稻米。本研究利用近3a的氣象觀測(cè)資料，初步解析了寧安市水稻石板田區(qū)域的氣候特點(diǎn)，研究成果可為打造“響水大米”品牌戰(zhàn)略及提升稻米產(chǎn)業(yè)價(jià)值、種植品種的選擇及氣候品質(zhì)評(píng)價(jià)工作的開(kāi)展提供強(qiáng)有力的氣象數(shù)據(jù)支撐。