农业气象条件与水稻种植区划之间的关系

摘 要：水稻是我国的重要粮食作物，在农业市场中占据主导地位。日益增长的人口数量和粮食需求量与总产量之间的矛盾，使得粮食危机愈发严重。在过去的几十年里，我国粮食总产量有了大幅度提升，饥饿人口显著降低，但世界上仍有很大部分人口不能获得必需的粮食，这些都为农业生产系统带来了巨大压力。与此同时，农耕面积的减少，水资源短缺、气候条件多变等现象也给粮食增产带来了极大的挑战。对此，通过研究气象条件与水稻种植区划之间的关系，揭示潜在分布与气候的适应性具有重要意义，能够为优化水稻种植布局，改进栽培与管理制度，科学应对恶劣气候变化提供理论依据。

关键词：农业气象;水稻;种植条件

中图分类号：S511文献标识码：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20191030064

引言

农业气象条件主要是指水稻种植所需要的气候资源，能够为其提供必要的物質和能量等条件，例如光照、温湿度、降水、空气等气象因子的数量或强度及其组合。具有年日周期的循环性、时空变化的不稳定性、反复性以及多变性。不仅制约了某个地区的农业生产类型，对于生产能力也有较大的影响。

1 农业气象条件与水稻种植区划研究现状

我国是人口大国，也是农业生产大国。自20世纪70年代以来，国内粮食总产量便不断上涨，实现了主要粮食供给从长期短缺→大体总量平衡→丰年有余的历史性转变，仅由少数的农耕面积便养活了世界30%的人口，深受其他国家的重视。然而，全球粮食总增长面积与人口需求极不对应，特别是非洲地区，受气候条件的影响，粮食资源非常贫乏。粮食作为社会经济发展、国家实力提升、人民和谐生存的基础，不仅关系着国家经济的独立性和安全性，更关系到小康社会的实现，随着我国人口数量的不断增长，社会经济水平的日益提升，营养结构不断改善，人均粮食消费水平将进一步提升，解决粮食问题仍然是头等大事。

农业气候区划是把不同地区与农业相关的气候资源条件作为依据，结合作物栽培与成长所需的农业气象，分析有利于当地农作物生长的气候资源，并划分适宜区，能够较为合理地安排水稻种植、改进耕作制度，提高气象资源利用率，为促进作物增产提供条件。现阶段，农业产业正朝着高质高产、高效低耗的转变改革，虽然成功转化了一些科研成果，在一定程度上提高了生产效益，但大多数地区由于缺乏专业的理论知识和技术指导，减产情况仍然无法得到有效改善，经济损失严重。为了解决这一现状，科学家对作物的生长特性和气象因子作出了适宜性研究。如美国农业部在20世纪实行的调查计划，通过设定非监督的分类程序，再借助遥感技术检测有关作物生长的地理环境、气候资源分布状况等，为农业科研提供帮助，这个项目便是农业资源的航天遥感器。

MokheleE.M.团队基于经济学的角度对非洲等干旱地区的作物生长环境进行了适宜性区划研究;SkopE团队则基于经济与环境的共同作用分析了作物生长特性，并作了有关风险区划;RadR.B.团队改变了传统的适宜性区划模式，引入了GIS系统，使得区划结果更加可靠、准确和精细;BulagakovD.S.团队重点研究了GIS对农耕土壤退化情况的检测效果，并对未来特定地区农业产业的分部作出预测。我国科学家李金健等人构建了一个指标要素空间分布模型，然后利用GIS系统和决策树等方法把我国作物的生长适宜区划分为3个等级。适宜区、较适宜区和不适宜区;杨丽霞等人分析了某种作物在栽培、发育和生长过程中所需的气候资源，并利用GIS技术进行区划。

纵观农业科研领域，大多为作物种植区划研究。当前面临的一大困境便是如何有效把气象观测数据同作物的生长数据联系起来，对此区划科研成果鲜有报道。要深入探索适宜种植区对水稻生长所需的气象资源供给，结合气象因子的特性进行研究，为实现水稻增产和提质提供必要的依据。

2 水稻的适宜种植条件

水稻栽培已经有大约6500a的历史，在国内种植范围较广，从南到北均有规模化水稻种植区。在我国粮食作物生产中，水稻播种面积达到25%，产量则超过50%。水稻是一种喜温的短日照作物，类型众多，在不同的气候条件下呈现出不同的生长特性。水稻种植区划则是合理布控水稻栽培格局的关键。长期的水稻种植与农业气象研究表明，凡是能够满足日平均温度超过10℃，并且天数稳定在110d左右，或日平均温度超过18℃，并且天数稳定在30d左右的地区均有利于水稻的生长发育。

近年来，我国水稻种植区划的依据是先用温度条件把农耕地划分为可种植区和不可种植区，然后再根据可种植区的水资源分布、气候干燥指数以及稻作熟制等适应性指标，同时结合地理位置和自然环境把可种植区划分为6个水稻1级气候生态带、22个2级区。6个水稻1级气候生态带为东北半湿润单季早粳稻带，西北干旱、熟制单季早粳、中粳带，华北半湿润、熟2熟单季中粳中籼带，西南湿润2熟3熟单季双季稻带，华中湿润2熟3熟单季双季稻带，华南湿润3熟2熟双季稻带。大兴安岭、阿尔泰高原高山区则为不可种植区，需要明确的是，受全球气候变暖的影响，我国多地出现干旱少雨情况，淡水资源急剧缺乏，水稻生产不断受阻，部分地区已不再适合传统水稻品种的栽培，这就需要相关专家进一步研究分析。

3 气象条件与水稻种植区划之间的关系

通过对各水稻适宜种植区的气象资料和地理环境资源等进行分析，收集多个气象站点的数据记录，记录包含年、月、日3个时间节点的日照强度、平均气温、最高和最低气温、降水等信息。地理环境资源则包括区划的界线、站点海拔等信息。

3.1 光照资源

太阳是地球上所有生物生长、发育和其他各项生命活动的重要能源，植物可以通过光合作用制造有机物，供自身需求。水稻作为喜光作物，对光照的需求量极高，一般在生育期的光照要达到1500h，有利于积累干物质。综合我国的光照资源分布状况，平均日照时数为232.5h，一年中日照强度最高集中在8月，平均可达到306.4h;2月日照强度最低，平均为213.2h。年平均日照百分率为62.4%，8月日照百分率达到最高，为65.7%，6月最低，仅为35.8%。

3.2 热量资源

温度对于水稻品种的确定具有决定性作用，主要影响水稻发育期，与产量和品质有着密切关联。在水稻分蘖前期，最适宜温度为15～35℃，在此区间温度越高，水稻有效分蘖数也越多，总产量将提高。分蘖期之后，最适宜温度则要控制在25～30℃，低于或高于此温度，都将形成较多无效分蘖，降低产量。我国多处温带季风气候区，日平均温度高于0℃的活动积温达到7530℃，冬季气候在冷流的作用下寒冷干燥，夏季炎热降雨量丰富。冬夏季风交替的春秋2个季节的气温比较适宜，多为晴雨多变。冬季气温普遍较低，南热北冷，温差较大，最大可超过50℃。主要是因为冬季太阳直射南半球，北半球获得的太阳热量少;冬季盛行冬季风，夏季大多数地区（青藏高原除外）普遍为高温，南北温差不大。主要是因为夏季太阳直射北半球，热量较多，白昼时间长，减缓了南北接受太阳光热的差异。

3.3 降水资源

据观测，水稻在生育期的最适需水量为600～900mm，不同阶段的水量都会影响到水稻的生产总量和品种。我国年降水量的空间分布为由东南沿海向西北内陆递减。由于我国东南部临海，西北深入至大陆内部，使得水分循环自东南沿海向西北内陆递减。降水的季节性变化使得各地降水量分布不均，大多数地区降水集中在5—10月份，一般占据全年的85%。南方雨季开始早结束晚，北方雨季开始晚结束早。因此水稻种植的主要时期为5—10月，此间地区降水量平均为780mm，能够为水稻的生长提供必要条件。

研究表明：在适宜温度范围内，水稻的发芽率同温度呈现正比关系，温度越高则其生长势能越好。水稻种子的发芽最适宜温度为16～35℃，秧苗生长的适宜温度为20～32℃，种子发芽期遇到低温则会延缓出芽，甚至造成烂秧现象，降低了水稻的成活率。我国6月上旬的平均气温为23～23.5℃，南部地区同北部、中部地区相比温度要高，平均温度为23～23.9℃，与水稻发芽期和生长期的最适温度相符合。南部地区相较于中北部地区而言更能促进种子的发芽，北部地区的插秧时间更晚，也能保证水稻对温度的要求。夏末秋初的低温冷害类似阴雨天气，总体上呈现出南低北高的态势。此时期是水稻灌浆成熟的重要阶段，一旦发生低温冷害，将导致大面积的水稻减产。

4 结论

总体而言，我国南部地区特殊的气候条件和地理环境更有利于水稻的生长发育，但也容易受旱涝、高温热害、低温冷害等气象灾害的不良影响，并且沿海地区的台风也会给水稻带来较大损害。对此，水稻种植者要根据水稻区划的气象特征合理规避气象灾害，降低负面作用，使水稻安全度过发育期。

参考文献

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作者简介：

周丹（1985-），女，助工。研究方向：大气科学。