高纬寒地稻作区气候条件分析

姜晓欢,杨书运,任景倩,田胜尼,姜继祥

（1.安徽农业大学，安徽 合肥230036;2.黑河市气象局，黑龙江 黑河164300;3.牡丹江市气象局，黑龙江 牡丹江157000）

1 引言

黑龙江省是国家重要的商品粮基地， 北方稻区第一水稻大省，水稻面积占四大作物的27.6%，总产占38.8%，商品率超过70%，被称为中国的“战略粮仓”[1],在保障我国粮食尤其是“口粮”安全方面，占有举足轻重的地位。

近年来三江平原水稻面积增长已经接近饱和，不能满足黑龙江省水稻发展的需要。 受气候变暖影响[2]，黑龙江省北部稻区（包括讷河、北安、海伦、绥棱、铁力）以及黑河地区的农业生态环境发生了显著变化[3]，使得水稻种植界限逐渐北扩，越区种植现象时有发生。 黑河市是目前最有水稻发展空间和潜力的地区，2012年黑龙江省政府在黑河召开全省北部高纬度地区推广水稻种植现场推进会， 拉开了全省水稻北扩的帷幕。 在多种有利条件的支撑和支持下，黑龙江省水利厅、 黑龙江省农业科学院等多家单位成功开展了高纬寒地水稻攻关试验， 努力突破高纬寒地水稻种植的“禁区”，为水稻北扩奠定了基础[4]。目前水稻北扩的关键性限制因素是热量条件[5]，如何确定出最适宜推广区成为本项目最迫切解决的问题之一。 本文分析了黑龙江省北部稻区及黑河地区近50 a 气候条件变化， 旨在从气候变化方面为黑河市水稻北扩提供理论依据，为高纬寒地水稻种植、推广和增产奠定基础。

2 资料与方法

2.1 资料来源及研究站点

选取黑龙江省北部稻区（包括讷河、北安、海伦、绥棱、铁力）和黑河地区（爱辉、孙吴、逊克、北安、五大连池、嫩江）气象站作为研究站点。 用来评价分析的气象资料主要为1961-2008年北部稻区和1961-2010年黑河地区逐年及水稻生长季（5-9月）的平均气温、平均降水量、日照时数。

2.2 研究方法

针对研究需要， 利用EXCEL 的数据处理功能，对黑龙江省北部稻区和黑河地区的逐年气象资料进行平均值处理，分析各气象要素年代际间变化趋势，进而对水稻北扩的气候条件做出分析。

3 研究区域概况

黑龙江北部稻区位于47°22′-48°48′N,124°85′-128°08′E，包括讷河、北安、海伦、绥棱、铁力5 个市县。黑龙江省水稻北扩的范围在48°-51°N，包括3 市8 县（区），分别是黑河市6 个县（区）（包括嫩江、北安、五大连池、孙吴、逊克、爱辉）、伊春市的嘉荫县、大兴安岭的呼玛县，耕地面积2000 万亩左右，该区域处于全省气候区划的第三、四、五、六积温带，曾被认为是“种稻禁区”[6-7]。

4 结果与分析

4.1 黑龙江省北部稻区气候条件评估

4.1.1 温度

由黑龙江省水稻主产区及北部稻区各年代年平均气温可以看出，过去48 a 中（1961-2008年），全省稻区和北部稻区各年代年平均气温呈逐年增加趋势， 全省稻区在过去48 a 里年平均气温上升了1.5℃，平均每10 a 增加0.3 ℃；北部稻区各年代年平均气温上升了1.9 ℃，平均每10 a 增加0.38 ℃。 北部稻区各年代年平均气温上升速度大于全省稻区(表1)。

表1 黑龙江省水稻主产区及北部稻区各年代年平均气温（℃）

全省稻区和北部稻区生长季平均气温均呈现增加趋势。 通过水稻种植区的温度数据发现，1961-2008年的48 a 内生长季平均气温升高了0.9 ℃，平均每10 a 升高0.18 ℃。 而北部稻区由20 世纪60年代的16.6 ℃升至本世纪初的18.0 ℃，升高了1.4 ℃，平均每10 a 升高0.28 ℃。 北部稻区生长季平均气温上升速度快于全省稻区，全球气温升高，为水稻的北扩创造了积温条件。

4.1.2 降水

黑龙江省水稻主产区及北部稻区各年代年降水量表明，过去48 a 内，黑龙江省降水量基本呈现东多西少的趋势，且年代际间波动较大，全省稻区年降水量为372-725 mm。全省稻区60年代降水较多，至70年代全省稻区年降水量下降为492 mm。 80年代、90年代年降水量均呈现增加趋势，分别比70年代增加了12.4%和12.8%， 且90年代年降水量为各年代中最高（为555 mm），进入21 世纪年降水量又呈现下降趋势。 而北部稻区各年代年降水量最高值出现在60年代（为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年代又呈现小幅下降趋势， 至本世纪初又回到了70年代水平。 全省稻区和北部稻区各年代年降水量变化趋势一致，呈现先减小、后增加、再减小的波动势态(表2)。

表2 黑龙江省水稻主产区及北部稻区各年代年降水量（mm）

在过去48 a 中， 全省稻区各年代生长季降水量变化趋势与各年代年降水量变化趋势基本一致，也呈现先减小、后增加、再减小的趋势。 全省稻区生长季降水量最少出现在1976年，为305 mm，最多出现在1994年，为639 mm。 北部稻区生长季降水量变化趋势与全省稻区基本一致， 北部稻区生长季平均降水量为474 mm，最少出现在1976年，为299 mm，最多出现在1962年，为757 mm。

4.1.3 日照时数

1961-2008年，全省稻区各年代生长季日照时数呈现先减小、后增加的趋势，由60年代1241 h 下降至90年代的1 158 h，比60年代减少了6.7%，至本世纪初生长季日照时数又回升至1 193 h。 而北部稻区各年代生长季日照时数起伏波动较大， 呈现先增加、后减小、再增加、至本世纪初又减小的势态。 北部稻区各年代生长季日照时数最大值出现在70年代，为1 297 h，比60年代增加了5.4%，之后的80年代又呈现下降趋势，比70年代减少了5.2%，90年代生长季日照时数较80年代增加了18 h。 与全省稻区各年代生长季日照时数比较， 北部稻区日照时数波动更为频繁，但70年代后北部稻区生长季日照时数均大于全省稻区，说明北部稻区日照时数较长(表3)。

表3 黑龙江省水稻主产区及北部稻区各年代生长季(5-9月)日照时数（h）

综上所述，北部稻区温度升高，雨量充沛，日照较长，加之近几年大豆种植收益下降，使得水稻种植界北移，出现了跨区域种植现象[8-9]。 为了增加水稻产量，增加农民收益，2011年黑龙江省政府提出了水田北扩的政策，开始水稻北扩试种。

4.2 黑河地区气候条件评估

由表4 可以看出，20 世纪60年代至21 世纪初，黑河地区平均气温由-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区平均值（平均每10 a 升高0.3 ℃）和北部稻区平均值（平均每10 a 升高0.38 ℃），升温明显。 黑河地区各年代降水量变化趋势与北部稻区基本吻合： 呈现先减小，再增加，再减少的波动势态。 黑河地区60年代降水量为523.0 mm, 至70年代降低至472.5 mm，为各年代最低，之后降水量明显增加，80年代降水量最多为533.8 mm，90年代以后降水量又呈现下降趋势。日照时数出现显著的波动，60年代日照时数为259.1 h，70年代上升为各年代最高 （269.8 h），80年代以后虽略有下降但保持在258.0 h 左右，21 世纪初出现了各年代最低值。

表4 黑河地区各年代年气象要素平均值

5-9月是水稻的生长季，是水稻生殖生长的关键时期。 黑河地区各年代生长季气象要素变化趋势与各年代年气象要素平均值变化趋势基本一致。 气温由60年代15.7 ℃上升为21 世纪初的17.3 ℃， 上升了1.6 ℃，平均每10 a 上升0.32 ℃，比全省稻区生长季气温升高速率（0.18 ℃/10 a）快0.14 ℃(表5)，升温明显且速度很快，有利于水稻成熟和生长。 生长季降水量由60年代91.9 mm 下降至70年代81.1 mm，80年代降水又逐渐增多，之后出现明显下降的过程，至21 世纪初下降至81.0 mm，为各年代最低。 黑河地区生长季降水量变化趋势与北部稻区变化趋势呈现一致性。日照时数表现为先上升，后下降，再上升的波动特点，60年代至70年代日照时数增加至各年代最高值，80年代和90年代日照时数呈下降趋势，至21世纪初又回升至70年代水平。

表5 黑河地区各年代生长季（5-9月）气象要素

5 结论

黑龙江省北部稻区各年代年平均气温以0.38 ℃/10 a 的速度显著上升， 黑河地区升温速率为0.4 ℃/10 a,均快于全省稻区平均值0.3 ℃/10 a。研究区生长季气温也呈现明显上升趋势， 北部稻区生长季气温以0.28 ℃/10 a 速率上升，黑河地区升温速率为0.32℃/10 a 快于北部稻区， 全省稻区生长季升温速率为0.18 ℃/10 a,低于北部稻区和黑河地区。综上，气温升高，气候变暖的总趋势在纬度较高地区更加明显，且升温速率快于低纬度地区。 温度升高，积温增加，有利于水稻种植、 生长和增产， 为水稻北扩提供了良机。

近50 a 来，研究区降水量呈现明显的波动势态。北部稻区和黑河地区各年代平均降水量变化趋势一致，都是先减少，后增加，再减少，且降水量最低值均出现在70年代。 各年代降水量出现：北部稻区＞全省稻区＞黑河地区的特点， 说明北部稻区降水最为充沛，而黑河地区降水量低于全省稻区平均值。

研究区生长季日照时数呈现明显的波动性且无显著规律。 各年代生长季日照时数呈现：黑河地区＞北部稻区＞全省稻区的分布特点，北部稻区生长季日照时数在120-130 h，黑河地区在250 h 左右，两研究区相差约100 h，说明纬度越高生长季日照时数越长。 这一特点有利于植物的光合作用和干物质积累，有利于高纬寒地水稻品质的提高。

[1]潘国军.黑河市水稻生产潜力分析与建议[N].黑河日报，2014（3）.

[2]王绍武，龚道溢.对气候变暖问题争议的分析[J].地理研究，2001，20（2）：153-160.

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[5]姜丽霞，李帅，闫平,等.黑龙江水稻孕穗期障碍型冷害及其对产量的影响[J]. 中国农业气象，2009，30（3）：463-468.

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[7]王万霞，杨秀峰.高纬高寒稻作区水稻发展现状与对策[J].北京农业，2010，15：21-23.

[8]吴震明，衣洪岩.黑龙江省北部高纬高寒地区水稻发展存在的问题及对策[J].黑龙江农业科学，2012(9)：130-132.

[9] 商全玉. 黑河市水稻生产发展存在的问题及对策[J].中国种业，2013(7)：27-28.