農業氣象條件與水稻種植區劃之間的關系

摘 要：水稻是我國的重要糧食作物，在農業市場中占據主導地位。日益增長的人口數量和糧食需求量與總產量之間的矛盾，使得糧食危機愈發嚴重。在過去的幾十年里，我國糧食總產量有了大幅度提升，饑餓人口顯著降低，但世界上仍有很大部分人口不能獲得必需的糧食，這些都為農業生產系統帶來了巨大壓力。與此同時，農耕面積的減少，水資源短缺、氣候條件多變等現象也給糧食增產帶來了極大的挑戰。對此，通過研究氣象條件與水稻種植區劃之間的關系，揭示潛在分布與氣候的適應性具有重要意義，能夠為優化水稻種植布局，改進栽培與管理制度，科學應對惡劣氣候變化提供理論依據。

關鍵詞：農業氣象;水稻;種植條件

中圖分類號：S511文獻標識碼：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20191030064

引言

農業氣象條件主要是指水稻種植所需要的氣候資源，能夠為其提供必要的物質和能量等條件，例如光照、溫濕度、降水、空氣等氣象因子的數量或強度及其組合。具有年日周期的循環性、時空變化的不穩定性、反復性以及多變性。不僅制約了某個地區的農業生產類型，對于生產能力也有較大的影響。

1 農業氣象條件與水稻種植區劃研究現狀

我國是人口大國，也是農業生產大國。自20世紀70年代以來，國內糧食總產量便不斷上漲，實現了主要糧食供給從長期短缺→大體總量平衡→豐年有余的歷史性轉變，僅由少數的農耕面積便養活了世界30%的人口，深受其他國家的重視。然而，全球糧食總增長面積與人口需求極不對應，特別是非洲地區，受氣候條件的影響，糧食資源非常貧乏。糧食作為社會經濟發展、國家實力提升、人民和諧生存的基礎，不僅關系著國家經濟的獨立性和安全性，更關系到小康社會的實現，隨著我國人口數量的不斷增長，社會經濟水平的日益提升，營養結構不斷改善，人均糧食消費水平將進一步提升，解決糧食問題仍然是頭等大事。

農業氣候區劃是把不同地區與農業相關的氣候資源條件作為依據，結合作物栽培與成長所需的農業氣象，分析有利于當地農作物生長的氣候資源，并劃分適宜區，能夠較為合理地安排水稻種植、改進耕作制度，提高氣象資源利用率，為促進作物增產提供條件。現階段，農業產業正朝著高質高產、高效低耗的轉變改革，雖然成功轉化了一些科研成果，在一定程度上提高了生產效益，但大多數地區由于缺乏專業的理論知識和技術指導，減產情況仍然無法得到有效改善，經濟損失嚴重。為了解決這一現狀，科學家對作物的生長特性和氣象因子作出了適宜性研究。如美國農業部在20世紀實行的調查計劃，通過設定非監督的分類程序，再借助遙感技術檢測有關作物生長的地理環境、氣候資源分布狀況等，為農業科研提供幫助，這個項目便是農業資源的航天遙感器。

MokheleE.M.團隊基于經濟學的角度對非洲等干旱地區的作物生長環境進行了適宜性區劃研究;SkopE團隊則基于經濟與環境的共同作用分析了作物生長特性，并作了有關風險區劃;RadR.B.團隊改變了傳統的適宜性區劃模式，引入了GIS系統，使得區劃結果更加可靠、準確和精細;BulagakovD.S.團隊重點研究了GIS對農耕土壤退化情況的檢測效果，并對未來特定地區農業產業的分部作出預測。我國科學家李金健等人構建了一個指標要素空間分布模型，然后利用GIS系統和決策樹等方法把我國作物的生長適宜區劃分為3個等級。適宜區、較適宜區和不適宜區;楊麗霞等人分析了某種作物在栽培、發育和生長過程中所需的氣候資源，并利用GIS技術進行區劃。

縱觀農業科研領域，大多為作物種植區劃研究。當前面臨的一大困境便是如何有效把氣象觀測數據同作物的生長數據聯系起來，對此區劃科研成果鮮有報道。要深入探索適宜種植區對水稻生長所需的氣象資源供給，結合氣象因子的特性進行研究，為實現水稻增產和提質提供必要的依據。

2 水稻的適宜種植條件

水稻栽培已經有大約6500a的歷史，在國內種植范圍較廣，從南到北均有規模化水稻種植區。在我國糧食作物生產中，水稻播種面積達到25%，產量則超過50%。水稻是一種喜溫的短日照作物，類型眾多，在不同的氣候條件下呈現出不同的生長特性。水稻種植區劃則是合理布控水稻栽培格局的關鍵。長期的水稻種植與農業氣象研究表明，凡是能夠滿足日平均溫度超過10℃，并且天數穩定在110d左右，或日平均溫度超過18℃，并且天數穩定在30d左右的地區均有利于水稻的生長發育。

近年來，我國水稻種植區劃的依據是先用溫度條件把農耕地劃分為可種植區和不可種植區，然后再根據可種植區的水資源分布、氣候干燥指數以及稻作熟制等適應性指標，同時結合地理位置和自然環境把可種植區劃分為6個水稻1級氣候生態帶、22個2級區。6個水稻1級氣候生態帶為東北半濕潤單季早粳稻帶，西北干旱、熟制單季早粳、中粳帶，華北半濕潤、熟2熟單季中粳中秈帶，西南濕潤2熟3熟單季雙季稻帶，華中濕潤2熟3熟單季雙季稻帶，華南濕潤3熟2熟雙季稻帶。大興安嶺、阿爾泰高原高山區則為不可種植區，需要明確的是，受全球氣候變暖的影響，我國多地出現干旱少雨情況，淡水資源急劇缺乏，水稻生產不斷受阻，部分地區已不再適合傳統水稻品種的栽培，這就需要相關專家進一步研究分析。

3 氣象條件與水稻種植區劃之間的關系

通過對各水稻適宜種植區的氣象資料和地理環境資源等進行分析，收集多個氣象站點的數據記錄，記錄包含年、月、日3個時間節點的日照強度、平均氣溫、最高和最低氣溫、降水等信息。地理環境資源則包括區劃的界線、站點海拔等信息。

3.1 光照資源

太陽是地球上所有生物生長、發育和其他各項生命活動的重要能源，植物可以通過光合作用制造有機物，供自身需求。水稻作為喜光作物，對光照的需求量極高，一般在生育期的光照要達到1500h，有利于積累干物質。綜合我國的光照資源分布狀況，平均日照時數為232.5h，一年中日照強度最高集中在8月，平均可達到306.4h;2月日照強度最低，平均為213.2h。年平均日照百分率為62.4%，8月日照百分率達到最高，為65.7%，6月最低，僅為35.8%。

3.2 熱量資源

溫度對于水稻品種的確定具有決定性作用，主要影響水稻發育期，與產量和品質有著密切關聯。在水稻分蘗前期，最適宜溫度為15～35℃，在此區間溫度越高，水稻有效分蘗數也越多，總產量將提高。分蘗期之后，最適宜溫度則要控制在25～30℃，低于或高于此溫度，都將形成較多無效分蘗，降低產量。我國多處溫帶季風氣候區，日平均溫度高于0℃的活動積溫達到7530℃，冬季氣候在冷流的作用下寒冷干燥，夏季炎熱降雨量豐富。冬夏季風交替的春秋2個季節的氣溫比較適宜，多為晴雨多變。冬季氣溫普遍較低，南熱北冷，溫差較大，最大可超過50℃。主要是因為冬季太陽直射南半球，北半球獲得的太陽熱量少;冬季盛行冬季風，夏季大多數地區（青藏高原除外）普遍為高溫，南北溫差不大。主要是因為夏季太陽直射北半球，熱量較多，白晝時間長，減緩了南北接受太陽光熱的差異。

3.3 降水資源

據觀測，水稻在生育期的最適需水量為600～900mm，不同階段的水量都會影響到水稻的生產總量和品種。我國年降水量的空間分布為由東南沿海向西北內陸遞減。由于我國東南部臨海，西北深入至大陸內部，使得水分循環自東南沿海向西北內陸遞減。降水的季節性變化使得各地降水量分布不均，大多數地區降水集中在5—10月份，一般占據全年的85%。南方雨季開始早結束晚，北方雨季開始晚結束早。因此水稻種植的主要時期為5—10月，此間地區降水量平均為780mm，能夠為水稻的生長提供必要條件。

研究表明：在適宜溫度范圍內，水稻的發芽率同溫度呈現正比關系，溫度越高則其生長勢能越好。水稻種子的發芽最適宜溫度為16～35℃，秧苗生長的適宜溫度為20～32℃，種子發芽期遇到低溫則會延緩出芽，甚至造成爛秧現象，降低了水稻的成活率。我國6月上旬的平均氣溫為23～23.5℃，南部地區同北部、中部地區相比溫度要高，平均溫度為23～23.9℃，與水稻發芽期和生長期的最適溫度相符合。南部地區相較于中北部地區而言更能促進種子的發芽，北部地區的插秧時間更晚，也能保證水稻對溫度的要求。夏末秋初的低溫冷害類似陰雨天氣，總體上呈現出南低北高的態勢。此時期是水稻灌漿成熟的重要階段，一旦發生低溫冷害，將導致大面積的水稻減產。

4 結論

總體而言，我國南部地區特殊的氣候條件和地理環境更有利于水稻的生長發育，但也容易受旱澇、高溫熱害、低溫冷害等氣象災害的不良影響，并且沿海地區的臺風也會給水稻帶來較大損害。對此，水稻種植者要根據水稻區劃的氣象特征合理規避氣象災害，降低負面作用，使水稻安全度過發育期。

參考文獻

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作者簡介：

周丹（1985-），女，助工。研究方向：大氣科學。