基于GIS的林省水稻分蘖期气候适宜性评价

基于GIS的吉林省水稻分蘖期气候适宜性评价摘要：吉林省水稻单产在年际间波动较大，造成单产不稳的原因是多方面的，气候波动是其主要原因之一。

计算出吉林省２０个县（市）水稻分蘖期温度、降水、日照３个因素的适宜度，根据试验结果将吉林省水稻适宜种植生态区划分为最适宜区、适宜区、次适宜区、不适宜区，从而为开发和利用吉林省水稻种植区的气候资源、水稻高产栽培提供科学依据。

关键词：水稻；分蘖期；气候适宜性；地理信息系统evaluating the climatic suitability in rice tillering stage in jilin province based on gisｌｙａｎ－ｊｉｅ１，２，ｗａｎｇｙｏｎｇ－ｌｉ２，ｙａｎｇｄｅ－ｇｕａｎｇ２（１．ｃｏｌｌｅｇｅｏｆｐｌａｎｔｓｃｉｅｎｃｅ，ｊｉｌｉｎａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｓｃｉｅｎｃｅ aｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃｏｌｌｅｇｅ，ｊｉlｉｎ１３２１０１，ｊｉｌｉｎ，ｃｈｉｎａ；２．ｃｏｌｌｅｇｅｏｆａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，ｎｏｒｔｈｅａｓｔａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｈａｒｂｉｎ１５００３０，ｃｈｉｎａ）ａｂｓｔｒａｃｔ：ｔｈｅｙｅａｒｌｙｙｉｅｌｄｏｆｒｉｃｅｉｎｊｉｌｉｎｐｒｏｖｉｎｃｅｆｌｕｃｔｕａｔｅｄａｌｏｔ；ａｎｄｔｈｅｒｅｗｅｒｅｍｕｌｔｉｐｌｅｒｅａｓｏｎｓｔｈａｔｃａｕｓｉｎｇｔｈｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ，ａｍｏｎｇｗｈｉｃｈｃｌｉｍａｔｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｗａｓａｍａｉｎｃｏｎｔｒｉｂｕｔｏｒ．ｔｈｅｓｕｉｔａｂｌｅｄｅｇｒｅｅｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｒａｉｎａｎｄｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｒｉｃｅｔｉｌｌｅｒｉｎｇｓｔａｇｅｉｎ３０ｃｏｕｎｔｉｅｓ（ｃｉｔｉｅｓ）ｉｎｊｉｌｉｎｐｒｏｖｉｎｃｅｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．ａｎｄｔｈｅｅｃｏｌｏｇｉｃｓｕｉｔａｂｌｅｒｉｃｅｐｌａｎｔｉｎｇｒｅｇｉｏｎｗａｓｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｍｏｓｔｓｕｉｔａｂｌｅｒｅｇｉｏｎ，ｓｕｉｔａｂｌｅｒｅｇｉｏｎ，ｌｅｓｓｓｕｉｔａｂｌｅｒｅｇｉｏｎａｎｄｕｎｓｕｉｔａｂｌｅｒｅｇｉｏｎａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｕｓｐｒｏｖｉｄｉｎｇａｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｃｌｉｍａｔｅｒｅｓｏｕｒｃｅｓｉｎｒｉｃｅｐｒｏｄｕｃｉｎｇｒｅｇｉｏｎｉｎｊｉｌｉｎｐｒｏｖｉｎｃｅａｎｄｈｉｇｈｙｉｅｌｄｒｉｃｅｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ．ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｉｃｅ；ｔｉｌｌｅｒｉｎｇｓｔａｇｅ；ｃｌｉｍａｔｉｃｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙ；ｇｉｓ由于大气中温室气体浓度的增加，导致过去１００年里全球平均气温明显上升，ｉｐｃｃ研究报告表明，近百年全球平均温度已经上升了（０．６±０．２）℃，在未来几十年里，这种温度的上升还将持续；气候变暖变湿，各地蒸发量和降水量的时空分布随之改变，引起了日照等各种气候因子的变化［１-3］。

水稻是一种喜温的短日照作物，其生育期可分为幼苗期、分蘖期、穗分化期和结实期，由于不同生育期所需的气候条件差异很大，因而水稻产量与各生育期的气候条件关系十分密切。

其中水稻分蘖期是从秧苗移栽到幼穗分化前的时期，是决定水稻穗数的关键时期，也是为每穗粒数奠定基础的时期［4-7］。

因此，从合理利用土地和气候资源的角度出发，充分研究水稻分蘖过程中气候因素的变化规律及其与产量形成的关系，可为开发和利用水稻种植区的气候资源和品种资源、水稻高产栽培及育种引种、挖掘水稻生产潜力提供科学依据。

吉林省地处我国东北地区中部，位于北纬４０°５２′－４６°１８′、东经１２１°３８′－１３１°１９′。

面积１８．７４万ｋｍ２，占我国国土总面积的２％左右。

吉林省属于典型的温带大陆性季风气候，有明显的四季更替，虽然离海洋较近，但由于受长白山山脉呈东北西南走向高地势阻拦，大陆性气候十分明显：春季干燥多风沙；夏季高温多雨；秋季降温快，霜来早；冬季漫长，严寒少雪。

全省大部分地区年平均气温为３～５℃，全年日照时数为２２００～３０００ｈ，年活动积温为２７００～３６００℃，全省年降水量为５５０～９１０ｍｍ，年无霜期１２０～１６０ｄ，土壤肥沃，夏季日照时间长，雨热同季，为农业生产提供了良好的条件。

明确该研究区域的农业气候特征，对于合理分配光、温、水等气候资源，确定农业开发利用的方向都具有重要意义［8］。

１材料与方法１．１资料来源利用吉林省２０个气象观测站点１９７１～２００６年气象资料。

包括逐日的最高气温、平均气温、最低气温、降水量、日照时数资料。

气象数据由国家气象局农业气象中心提供。

１．２研究方法以吉林省２０个气象站点种植的水稻中熟品种为例，对吉林省水稻分蘖期的平均气温、平均日照时数、累计降水量分别进行统计。

１．３模型选择根据前人的研究结果［9-15］，引入气候适宜度模型进行吉林省水稻气候适宜度的计算。

１）温度适宜度可用下式计算。

ｓｔ＝■ｂ＝■式中，t是某生育期的平均气温，t１、t２、t０分别是水稻在该时段内生长发育的最低温度、最高温度和最适温度。

２）降水适宜度计算公式。

ｓｒ＝ｒ／ｒ０ｒ＜ｒ０ｒ０／ｒｒ≥ｒ０式中，ｒ表示某生育期天然降水量（ｍｍ）；ｒ０表示作物生理需水量（ｍｍ）；当ｒ略大于ｒ０，且完全可被土壤贮存接纳时，可认为ｓｒ≈１。

３）日照适宜度函数。

以日照时数达可照时数的７０％（日照百分率）为临界点，认为日照百分率达到７０％以上，水稻对光照条件的反应即达到适宜状态。

ｓｓ＝ｅ■ｓ＜ｓ０１ｓ≥ｓ０式中，ｓ表示实际日照时数（ｈ），ｓ０表示日照百分率为７０％的日照时数，ｂ为常数。

１．４水稻适宜度模型中各个生育指标的确定２结果与分析２．１吉林省水稻气候适宜度计算结果根据农业气候适宜性研究隶属函数理论［16］，将计算出的吉林省水稻气候适宜度结果分为４个等级：适宜度大于０．８０0为最适宜区；０．７６0～０．８０0为适宜区；０．７１0～０．７５0为次适宜区；小于０．７０0为不适宜区。

试验遵循均匀分布的原则，在吉林省内选择了２０个气象站点１９７１～２００６年逐日的降水量、平均气温和日照时数及１９４９～２００６年吉林省对应２０个县（市）逐年水稻单产，计算水稻的气候产量，用ｓｐｓｓ软件将气候适宜度与气候产量作相关分析，在０．０５水平上通过了显著性检验。

表明试验设计的水稻气候适宜度模型能客观反映出吉林省水稻分蘖期气候适宜性水平及其动态变化，可以用之进行水稻分蘖期气候适宜性评价。

２．２吉林省水稻分蘖期气候适宜性评价利用ｇｉｓ的制图功能［17］，结合吉林省水稻分蘖期气候适宜度数据，绘出吉林省水稻分蘖期气候适宜性区划图，从而将吉林省水稻生产划分为以下４个区域。

最适宜区：吉林省的双辽、四平、长岭、梅河、白城。

这一地区气候温暖，雨热同季，光照充足。

年≥１０℃活动积温３０３５℃，霜前８０％保证率活动积温２８８５℃。

年降水量５６７～５７７ｍｍ。

５～９月日照时数１２２６～１２２９ｈ，日照百分率５６．６％～５６．８％。

无霜期１４３～１４５ｄ，安全成熟期９月２３～２５日。

适宜区：吉林省的通榆、前郭、蛟河、长春。

这一区域年≥１０℃活动积温２７６５℃，霜前８０％保证率活动积温２６１５℃。

年降水量７００ｍｍ左右，５～９月日照时数１１５９ｈ左右，日照百分率４７．８％。

无霜期１３１～１４０ｄ，安全成熟期９月１５～２２日。

次适宜区：吉林省的延吉、扶余、乾安、敦化、集安、桦甸、通化。

不适宜区：临江、靖宇、抚松、长白。

３讨论３．１水稻生产中存在的问题１）水土流失严重，耕地质量下降。

原来厚８０～１３０ｃｍ的黑土层现在己经降到了２０～３０ｃｍ，土壤有机质含量明显降低，土地生产力随之下降。

水田多年连作，地力消耗严重，待开发的荒地或低洼地一般较脊薄，盐碱严重，土壤沙性大，保水保肥能力差。

２）水资源短缺，生产用水紧张。

东北三省降水主要集中在７～８月，常出现干旱，特别是春旱。

近几年东北三省一些地区水稻生产用水短缺现象一直存在。

３）低温冷害频繁发生，稻瘟病危害日趋严重，年度间单产水平波动剧烈。

２００６年吉林省水稻因稻瘟病减产１０％～２０％，严重的减产达５０％～８０％。

３．２提高水稻产量的主要农业措施１）水稻分蘖除了受气温、日照、降水等气候因素的影响外，还要受到播种量、不同育苗方法、插秧期、深度及密度、土壤肥力等多种因素的影响，凌凤楼等［5］研究表明，分蘖是品种本身的固有特性，品种间分蘖差异比较大，因此水稻生产上应选用分蘖力强的品种，提高单株水稻的有效分蘖数，靠群体优势取得高产。

２）不同肥力对分蘖的影响调查表明，不同肥力间分蘖差异是很明显的，肥力高，分蘖多，分蘖成穗率高，每穴有效穗数多，且以重施基肥对分蘖有利。

因此可通过改良土壤，增加有机质，增强稻田抗旱保水的能力。

３）根据气象台的天气预报，关注天气变化，采取抵御低温的措施，并选用耐冷性强的优质高产品种。

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