懷化地區(qū)水稻優(yōu)等氣候品質(zhì)時(shí)空分布特征分析

易 永，李民華，張 偉，黃安鳳，肖 健

（1. 武陵片區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)智能控制技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 懷化 418000；2. 懷化市氣象局，湖南 懷化 418000）

隨著我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民生活水平的提高，廣大消費(fèi)者對(duì)糧食的安全和品質(zhì)要求越來越高，因此水稻種植也面臨供給側(cè)改革，大力發(fā)展優(yōu)質(zhì)稻，滿足市場(chǎng)需求，是增加農(nóng)民收入，實(shí)現(xiàn)脫貧致富和鄉(xiāng)村振興的一條重要途徑。懷化市地處湘西南，位于雪峰山脈和武陵山脈的結(jié)合部，境內(nèi)以山地為主，氣候?qū)偕降貋啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，雨熱同期，水稻種植以一季秈稻為主，種植面積約21.5 萬hm2，產(chǎn)量約150 萬t，單靠增加產(chǎn)量來提升種植效益其空間非常有限。有研究表明，氣候和水稻品質(zhì)關(guān)系密切，而懷化生態(tài)環(huán)境優(yōu)越，非常適宜水稻種植，原生和人工培育的優(yōu)質(zhì)稻米品種眾多，因此懷化地區(qū)發(fā)展優(yōu)質(zhì)稻具有得天獨(dú)厚的先天條件[1-4]。但懷化地處山區(qū)，地形復(fù)雜，局地小氣候特征明顯，以往的稻米氣候品質(zhì)研究多基于國(guó)家臺(tái)站，一站一縣，主要以精米率為主[5-8]，氣候代表性和精度不夠，難以滿足當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)一季稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，因此有必要開展更精細(xì)的一季稻氣候品質(zhì)研究，為懷化地區(qū)優(yōu)質(zhì)稻種植的時(shí)空布局提供可靠的氣象依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 稻米氣候品質(zhì)指標(biāo)計(jì)算方法

稻米品質(zhì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)很多，主要有營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)（蛋白質(zhì)含量、直鏈淀粉率等）、加工品質(zhì)（整精米率）、外觀品質(zhì)（堊白度）、食味品質(zhì)（堿消值）等。研究表明，營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)主要取決于品種差異，但精米率、堊白度、堿消值與抽穗揚(yáng)花—灌漿期的氣象條件關(guān)系極其密切[9-13]。

分析了懷化地區(qū)近30 a 的水稻發(fā)育期資料，發(fā)現(xiàn)其該地區(qū)水稻進(jìn)入抽穗始期（指大田中10%的禾苗抽穗的時(shí)期）后平均3 d 可到達(dá)抽穗普遍期（指大田中50%的禾苗抽穗的時(shí)期），再過3 d 可進(jìn)入齊穗期（指大田中80%的禾苗抽穗的時(shí)期）。因此，根據(jù)氣候評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)[13]，以始穗期為起點(diǎn)（第N 天），分別計(jì)算（N+7）～（N+26）d 的平均氣溫、（N-6）～（N+13）d 的平均氣溫日較差、（N+1）～（N+30）d 的平均最低氣溫分別作為第N 天始穗的稻米整精米率、堊白度、堿消值氣候品質(zhì)指標(biāo)值，得到優(yōu)等以上氣候品質(zhì)始穗日期區(qū)間，再利用上述3 類優(yōu)等日期區(qū)間疊加得到優(yōu)等綜合氣候品質(zhì)的始穗日期區(qū)間，即始日取最晚值，終日取最早值。

綜合考慮，該研究主要參考肖敏光等[13]的秈稻稻米氣候評(píng)價(jià)指標(biāo)采用品質(zhì)等級(jí)指數(shù)評(píng)價(jià)法開展懷化地區(qū)一季稻稻米氣候品質(zhì)時(shí)空規(guī)律分析，具體指標(biāo)見表1。

表1 整精米率、堊白度、堿消值氣候評(píng)價(jià)指標(biāo) （℃）

1.2 始穗安全終日計(jì)算方法

水稻種植必須基于安全生產(chǎn)，秋季寒露風(fēng)天氣會(huì)導(dǎo)致秈稻抽穗揚(yáng)花卡頸、空秕率增加甚至絕收等嚴(yán)重后果，必須保證抽穗揚(yáng)花期在安全的氣溫區(qū)間，項(xiàng)目組將日平均氣溫穩(wěn)定通過23℃的終日作為抽穗揚(yáng)花期安全終日[4-10]，而多年來可達(dá)到80%安全抽穗保證率的抽穗終日日期即為抽穗安全穩(wěn)定終日。23℃穩(wěn)定終日采用滑動(dòng)平均法確定，即下半年第一個(gè)5 日滑動(dòng)平均氣溫低于23℃的前一個(gè)5 日中間最后一個(gè)大于23℃的日期。因?yàn)橹鞒樗肫诖蠹s在一周左右，所以抽穗安全穩(wěn)定終日減掉7 d 即為始穗安全終日，若始穗安全終日比優(yōu)等氣候品質(zhì)始穗日期區(qū)間終日早，則始穗安全終日為優(yōu)等氣候品質(zhì)始穗日期區(qū)間終日。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

從地理分布特征、氣候變化和數(shù)據(jù)可比性等方面綜合考慮，氣象資料采用懷化市107 個(gè)氣象站2011—2020 年的平均氣溫、最低氣溫、日較差等數(shù)據(jù)，采用自主編程、Excel 等方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并用suffer 繪制等值線圖，文中圖片以審圖號(hào)湘S（2020）025 號(hào)的地圖為基礎(chǔ)，利用surfer 軟件提取縣市邊界，導(dǎo)出bln 格式地圖文件作為底圖，地圖中若某站點(diǎn)沒有統(tǒng)計(jì)結(jié)果則標(biāo)記為“X”。

2 結(jié)果與分析

2.1 整精米率氣候品質(zhì)分析

如圖1、圖2 所示，懷化地區(qū)大部分優(yōu)等以上精米氣候品質(zhì)始穗日期區(qū)間始日為8 月上中旬，終日大多為9 月上旬。隨著海拔的升高，氣溫逐漸降低，始穗日期區(qū)間總體呈提前趨勢(shì)；其中，海拔210 m 以下的始穗日期區(qū)間一般為8 月中旬—9 月中旬初期，海拔210～380 m 一般為8 月上旬—9 月下旬后期，海拔380～600 m 大多為7 月上旬—9 月上旬中后期，海拔600 ～800 m 以上為7 月上旬—8 月下旬，龍莊灣站（1 222 m）為7 月上旬—8 月10 日。

圖1 優(yōu)等以上整精米氣候品質(zhì)始穗始日分布

圖2 優(yōu)等以上整精米氣候品質(zhì)始穗終日分布

如圖3 所示，懷化適宜水稻種植地區(qū)均有一定時(shí)段的優(yōu)等以上整精米率氣候品質(zhì)始穗日數(shù)，地理分布特征明顯，麻陽(yáng)—鶴城—中方—辰溪—溆浦—沅陵的沅水中下游—溆水—錦江河谷地帶、托口—洪江站沅水中游谷地區(qū)間的日數(shù)偏少，為30 d 以下；溆浦東側(cè)雪峰山區(qū)的水田莊站和新田站、溆浦—洪江東側(cè)的葛竹坪站—龍莊灣站—橫板橋站—塘灣站、靖州—通道東側(cè)和南側(cè)雪峰南嶺山脈的寨牙站—木腳村站—平坦村站—獨(dú)坡站—戈沖村站等、靖州西側(cè)云貴高原余脈的三鍬站、新晃西側(cè)南側(cè)云貴高原余脈的鄧寨站—天堂站以及天雷山林場(chǎng)站、芷江縣的牛牯坪站的日數(shù)偏多，達(dá)50 d 以上，為最有利于形成整精米的地區(qū)；其他地區(qū)的日數(shù)在30～50 d 之間。

圖3 懷化地區(qū)優(yōu)等以上整精米率氣候品質(zhì)始穗日數(shù)分布

2.2 堊白度氣候品質(zhì)分析

懷化地處山區(qū)，日夜溫差較大，不利于堊白形成，如圖4、圖5 所示，優(yōu)等以上堊白度氣候品質(zhì)始穗日期區(qū)間大部分為7 月上中旬—9 月上中旬；局地地理環(huán)境對(duì)溫差影響較大，位于城區(qū)的站點(diǎn)及通風(fēng)性較差的站點(diǎn)日期區(qū)間明顯偏短，始日推遲到7 月上旬末期或中旬，終日大多也有所提前到8 月下旬至9 月上旬，其中懷化站終日較早，為8 月4 日；海拔800～900 m 可能受云霧干擾的原因，7—9 月溫差較小，海拔800～900 m 以上山區(qū)的天堂站、黃巖站的優(yōu)等區(qū)間為7 月下旬后期，天雷山林場(chǎng)站甚至沒有優(yōu)等以上的堊白度氣候品質(zhì)；1 440 m 的龍莊灣站反而較長(zhǎng)，為7月17 日—8 月20 日。

圖4 優(yōu)等以上堊白氣候品質(zhì)始穗始日分布

圖5 優(yōu)等以上堊白氣候品質(zhì)始穗終日分布

如圖6 所示，總體來看中低山區(qū)優(yōu)等以上堊白度氣候品質(zhì)指數(shù)始穗日數(shù)較多，低海拔河谷地帶及較高山區(qū)日數(shù)較少，牛牯坪站、辰溪站、懷化站、廣坪站，龍莊灣站等為10～20 d，尤其是海拔800～900 m 的高山地區(qū)長(zhǎng)度明顯偏短（0～9 d）；長(zhǎng)界站、沅陵、托口、通道、蒿吉坪站、瀘陽(yáng)站、麻陽(yáng)等地區(qū)為20～40 d；其他地區(qū)長(zhǎng)度一般在40 d 以上。

圖6 懷化地區(qū)優(yōu)等以上堊白度氣候品質(zhì)始穗日數(shù)分布

2.3 堿消值氣候品質(zhì)分析

堿消值氣候品質(zhì)主要取決于最低氣溫，因此優(yōu)等以上堿消值氣候品質(zhì)始穗日期區(qū)間終日一般為安全抽穗終日。如圖7、圖8 所示，隨海拔升高，優(yōu)等以上始穗?yún)^(qū)間呈提前趨勢(shì)，海拔380 m 及以下的始穗日期區(qū)間一般為8 月下旬—9 月中旬中期，海拔380～600 m 一般為8 月中旬—9 月中旬，海拔800 m 以上為7月下旬或8 月上旬至8 月下旬，但龍莊灣為7 月1 日至8 月20 日。

圖7 懷化地區(qū)優(yōu)等以上堿消值氣候品質(zhì)始穗始日分布

圖8 懷化地區(qū)優(yōu)等以上堿消值氣候品質(zhì)始穗終日分布

從優(yōu)等以上堿消值氣候品質(zhì)始穗日數(shù)（圖9）來看，沅陵北部武陵山脈的陳家溪站—軍大坪站—大合坪站—七甲坪站一線、沅陵—溆浦—洪江—懷化—會(huì)同—靖州東部雪峰山地帶的官莊站—杜家坪站—大渭溪站—水田莊站—新田站—北斗溪站—龍莊灣站—黃茅園站—塘灣站—八面山站一線及龍場(chǎng)—蒿吉坪站—鐵坡站—黃巖站—老屋背站等雪峰山余脈、會(huì)同—靖州東側(cè)雪峰山區(qū)的高椅站—沙溪站—甘棠站—寨牙站一線、通道全境（縣城河谷除外）、靖州—會(huì)同西部—新晃鄧寨站—天堂站—天雷山林場(chǎng)站等云貴高原余脈、芷江—麻陽(yáng)西晃山區(qū)優(yōu)等始穗日數(shù)較多，為20 d以上；其他地區(qū)為10～20 d 之間。

圖9 懷化地區(qū)優(yōu)等以上堿消值氣候品質(zhì)始穗日數(shù)分布

2.4 優(yōu)等綜合氣候品質(zhì)分析

如圖10、圖11 所示，懷化地區(qū)優(yōu)等以上綜合氣候品質(zhì)指數(shù)始穗日期區(qū)間一般為8 月中下旬—9 月上旬。隨海拔升高，始日呈明顯提前趨勢(shì)，海拔300 m以下的始穗日期區(qū)間為8 月下旬，海拔500 m 以下大多為8 月中旬中期，海拔500 m 以上大多為8 月中旬初期，其中靖州三鍬站、新晃鄧寨站、鶴城黃巖站為7 月28—30 日，龍莊灣站為7 月18 日；大部分終日為9 月上旬，但新晃貢溪站、溆浦中都站為8 月16 日，龍莊灣站為8 月11 日。

圖10 懷化地區(qū)優(yōu)等以上綜合氣候品質(zhì)始穗始日分布

圖11 懷化地區(qū)優(yōu)等以上綜合氣候品質(zhì)始穗終日分布

如圖12 所示，優(yōu)等以上綜合氣候品質(zhì)始穗日期區(qū)間長(zhǎng)度地理分布特征明顯，其中國(guó)家站所在的河谷地帶和海拔800～900 m 站點(diǎn)優(yōu)等以上氣候品質(zhì)始穗日期日數(shù)較少甚至為零，例如辰溪—麻溪鋪—沅陵—長(zhǎng)界—清浪一線沅水下游河谷地帶、懷芷盆地、新晃東南部的天堂站—貢溪站—天雷山林場(chǎng)站、廣坪站、托口站、蒿吉坪站、麻陽(yáng)站等站點(diǎn)；而主要優(yōu)質(zhì)產(chǎn)區(qū)主要分布在東側(cè)雪峰山及余脈中低山區(qū)、西側(cè)云貴高原余脈中低山區(qū)、沅陵西北側(cè)武陵山區(qū)一帶，優(yōu)質(zhì)日期區(qū)間長(zhǎng)度基本在20 d 以上，例如沅陵西北側(cè)武陵山區(qū)的陳家溪站—軍大坪站—七甲坪站一線、沅陵溆浦東側(cè)雪峰山區(qū)的杜家坪站—大渭溪站—均坪站—水田莊—新田站一帶、溆浦—洪江—會(huì)同等縣市東側(cè)雪峰山區(qū)的北斗溪站—鐵坡站—橫板橋站—塘灣站—八面山站—高椅站—沙溪站—甘棠站—寨牙站一帶、通道縣除縣城谷地以外幾乎所有地區(qū)、靖州西側(cè)云貴高原余脈的三鍬站—排牙山林場(chǎng)站—新廠站一帶、芷江西側(cè)明山山區(qū)的大樹坳—楊公廟站—木葉溪站、新晃西側(cè)的鄧寨站、鶴城的賀家田、中方的龍場(chǎng)站—下坪、辰溪的蘇木溪等；其他地區(qū)在5～20 d 之間。

圖12 懷化地區(qū)優(yōu)等以上綜合氣候品質(zhì)始穗日數(shù)分布

3 小結(jié)與討論

從優(yōu)等以上綜合氣候品質(zhì)始穗日期區(qū)間及日數(shù)分布特征來看，懷化大部分地區(qū)都存在一定區(qū)間的優(yōu)等以上氣候品質(zhì)抽穗窗口，其中以沅陵北部武陵山區(qū)、全市東部雪峰山區(qū)、通道全縣、西部云貴高原余脈等地區(qū)海拔300～600 m 的中低山區(qū)優(yōu)等以上綜合氣候品質(zhì)抽穗窗口期最長(zhǎng)，較適合發(fā)展優(yōu)質(zhì)稻米生產(chǎn)。海拔800～900 m 及海拔300 m 以下的河谷地帶的優(yōu)等以上綜合氣候品質(zhì)抽穗窗口很短或沒有。

河谷地帶和海拔800～900 m 站點(diǎn)優(yōu)等以上始穗日數(shù)偏少主要有2 個(gè)原因。一是當(dāng)?shù)刈畲鬁夭顣r(shí)段與適宜低溫時(shí)段不相同，導(dǎo)致堊白度和堿消值氣候品質(zhì)的優(yōu)等時(shí)段不相同，具體來講就是優(yōu)等以上堊白度氣候品質(zhì)時(shí)段明顯提前，但優(yōu)等以上的堿消值時(shí)段靠后，二者不重合。二是海拔800～900 m 地區(qū)本身溫差偏低導(dǎo)致優(yōu)等以上堊白度氣候品質(zhì)日數(shù)偏少。

懷化地區(qū)優(yōu)等以上綜合氣候品質(zhì)始穗日主要在8月中下旬—9 月上旬，各個(gè)地區(qū)略有差異，海拔300 m 以下地區(qū)最好將水稻抽穗期安排在8 月下旬至9 月上旬，海拔300～500 m 的地區(qū)最好安排在8 月中旬中期—8 月下旬，海拔500 m 以上地區(qū)最好在安排在8月中旬，高寒山區(qū)最好安排在7 月下旬至8 月上旬。

優(yōu)等以上綜合氣候品質(zhì)抽穗窗口很短或沒有的地區(qū)發(fā)展優(yōu)質(zhì)稻生產(chǎn)，可根據(jù)氣象原因選擇品種，從基因上彌補(bǔ)氣候的不足，例如河谷地帶宜選擇本身堊白度較低的品種，將抽穗期安排在8 月中下旬—9 月上旬，以獲得較好的整精米率和堿消值。

從基地布局來講，優(yōu)等以上氣候品質(zhì)始穗期日數(shù)應(yīng)當(dāng)作為主要?dú)夂蛟u(píng)價(jià)指標(biāo)，優(yōu)質(zhì)稻生產(chǎn)基地應(yīng)該布置在優(yōu)等以上氣候品質(zhì)抽穗期較長(zhǎng)的地區(qū)，一方面是因?yàn)閮?yōu)等以上氣候品質(zhì)抽穗期較長(zhǎng)越利于優(yōu)良品質(zhì)的形成，另一方面是因?yàn)檩^長(zhǎng)的優(yōu)等以上氣候品質(zhì)抽穗期可以適應(yīng)水稻生長(zhǎng)發(fā)育的波動(dòng)，更有利于安排生產(chǎn)。