高緯寒地稻作區氣候條件分析

姜曉歡,楊書運,任景倩,田勝尼,姜繼祥

（1.安徽農業大學，安徽 合肥230036;2.黑河市氣象局，黑龍江 黑河164300;3.牡丹江市氣象局，黑龍江 牡丹江157000）

1 引言

黑龍江省是國家重要的商品糧基地， 北方稻區第一水稻大省，水稻面積占四大作物的27.6%，總產占38.8%，商品率超過70%，被稱為中國的“戰略糧倉”[1],在保障我國糧食尤其是“口糧”安全方面，占有舉足輕重的地位。

近年來三江平原水稻面積增長已經接近飽和，不能滿足黑龍江省水稻發展的需要。 受氣候變暖影響[2]，黑龍江省北部稻區（包括訥河、北安、海倫、綏棱、鐵力）以及黑河地區的農業生態環境發生了顯著變化[3]，使得水稻種植界限逐漸北擴，越區種植現象時有發生。 黑河市是目前最有水稻發展空間和潛力的地區，2012年黑龍江省政府在黑河召開全省北部高緯度地區推廣水稻種植現場推進會， 拉開了全省水稻北擴的帷幕。 在多種有利條件的支撐和支持下，黑龍江省水利廳、 黑龍江省農業科學院等多家單位成功開展了高緯寒地水稻攻關試驗， 努力突破高緯寒地水稻種植的“禁區”，為水稻北擴奠定了基礎[4]。目前水稻北擴的關鍵性限制因素是熱量條件[5]，如何確定出最適宜推廣區成為本項目最迫切解決的問題之一。 本文分析了黑龍江省北部稻區及黑河地區近50 a 氣候條件變化， 旨在從氣候變化方面為黑河市水稻北擴提供理論依據，為高緯寒地水稻種植、推廣和增產奠定基礎。

2 資料與方法

2.1 資料來源及研究站點

選取黑龍江省北部稻區（包括訥河、北安、海倫、綏棱、鐵力）和黑河地區（愛輝、孫吳、遜克、北安、五大連池、嫩江）氣象站作為研究站點。 用來評價分析的氣象資料主要為1961-2008年北部稻區和1961-2010年黑河地區逐年及水稻生長季（5-9月）的平均氣溫、平均降水量、日照時數。

2.2 研究方法

針對研究需要， 利用EXCEL 的數據處理功能，對黑龍江省北部稻區和黑河地區的逐年氣象資料進行平均值處理，分析各氣象要素年代際間變化趨勢，進而對水稻北擴的氣候條件做出分析。

3 研究區域概況

黑龍江北部稻區位于47°22′-48°48′N,124°85′-128°08′E，包括訥河、北安、海倫、綏棱、鐵力5 個市縣。黑龍江省水稻北擴的范圍在48°-51°N，包括3 市8 縣（區），分別是黑河市6 個縣（區）（包括嫩江、北安、五大連池、孫吳、遜克、愛輝）、伊春市的嘉蔭縣、大興安嶺的呼瑪縣，耕地面積2000 萬畝左右，該區域處于全省氣候區劃的第三、四、五、六積溫帶，曾被認為是“種稻禁區”[6-7]。

4 結果與分析

4.1 黑龍江省北部稻區氣候條件評估

4.1.1 溫度

由黑龍江省水稻主產區及北部稻區各年代年平均氣溫可以看出，過去48 a 中（1961-2008年），全省稻區和北部稻區各年代年平均氣溫呈逐年增加趨勢， 全省稻區在過去48 a 里年平均氣溫上升了1.5℃，平均每10 a 增加0.3 ℃；北部稻區各年代年平均氣溫上升了1.9 ℃，平均每10 a 增加0.38 ℃。 北部稻區各年代年平均氣溫上升速度大于全省稻區(表1)。

表1 黑龍江省水稻主產區及北部稻區各年代年平均氣溫（℃）

全省稻區和北部稻區生長季平均氣溫均呈現增加趨勢。 通過水稻種植區的溫度數據發現，1961-2008年的48 a 內生長季平均氣溫升高了0.9 ℃，平均每10 a 升高0.18 ℃。 而北部稻區由20 世紀60年代的16.6 ℃升至本世紀初的18.0 ℃，升高了1.4 ℃，平均每10 a 升高0.28 ℃。 北部稻區生長季平均氣溫上升速度快于全省稻區，全球氣溫升高，為水稻的北擴創造了積溫條件。

4.1.2 降水

黑龍江省水稻主產區及北部稻區各年代年降水量表明，過去48 a 內，黑龍江省降水量基本呈現東多西少的趨勢，且年代際間波動較大，全省稻區年降水量為372-725 mm。全省稻區60年代降水較多，至70年代全省稻區年降水量下降為492 mm。 80年代、90年代年降水量均呈現增加趨勢，分別比70年代增加了12.4%和12.8%， 且90年代年降水量為各年代中最高（為555 mm），進入21 世紀年降水量又呈現下降趨勢。 而北部稻區各年代年降水量最高值出現在60年代（為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年代又呈現小幅下降趨勢， 至本世紀初又回到了70年代水平。 全省稻區和北部稻區各年代年降水量變化趨勢一致，呈現先減小、后增加、再減小的波動勢態(表2)。

表2 黑龍江省水稻主產區及北部稻區各年代年降水量（mm）

在過去48 a 中， 全省稻區各年代生長季降水量變化趨勢與各年代年降水量變化趨勢基本一致，也呈現先減小、后增加、再減小的趨勢。 全省稻區生長季降水量最少出現在1976年，為305 mm，最多出現在1994年，為639 mm。 北部稻區生長季降水量變化趨勢與全省稻區基本一致， 北部稻區生長季平均降水量為474 mm，最少出現在1976年，為299 mm，最多出現在1962年，為757 mm。

4.1.3 日照時數

1961-2008年，全省稻區各年代生長季日照時數呈現先減小、后增加的趨勢，由60年代1241 h 下降至90年代的1 158 h，比60年代減少了6.7%，至本世紀初生長季日照時數又回升至1 193 h。 而北部稻區各年代生長季日照時數起伏波動較大， 呈現先增加、后減小、再增加、至本世紀初又減小的勢態。 北部稻區各年代生長季日照時數最大值出現在70年代，為1 297 h，比60年代增加了5.4%，之后的80年代又呈現下降趨勢，比70年代減少了5.2%，90年代生長季日照時數較80年代增加了18 h。 與全省稻區各年代生長季日照時數比較， 北部稻區日照時數波動更為頻繁，但70年代后北部稻區生長季日照時數均大于全省稻區，說明北部稻區日照時數較長(表3)。

表3 黑龍江省水稻主產區及北部稻區各年代生長季(5-9月)日照時數（h）

綜上所述，北部稻區溫度升高，雨量充沛，日照較長，加之近幾年大豆種植收益下降，使得水稻種植界北移，出現了跨區域種植現象[8-9]。 為了增加水稻產量，增加農民收益，2011年黑龍江省政府提出了水田北擴的政策，開始水稻北擴試種。

4.2 黑河地區氣候條件評估

由表4 可以看出，20 世紀60年代至21 世紀初，黑河地區平均氣溫由-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區平均值（平均每10 a 升高0.3 ℃）和北部稻區平均值（平均每10 a 升高0.38 ℃），升溫明顯。 黑河地區各年代降水量變化趨勢與北部稻區基本吻合： 呈現先減小，再增加，再減少的波動勢態。 黑河地區60年代降水量為523.0 mm, 至70年代降低至472.5 mm，為各年代最低，之后降水量明顯增加，80年代降水量最多為533.8 mm，90年代以后降水量又呈現下降趨勢。日照時數出現顯著的波動，60年代日照時數為259.1 h，70年代上升為各年代最高 （269.8 h），80年代以后雖略有下降但保持在258.0 h 左右，21 世紀初出現了各年代最低值。

表4 黑河地區各年代年氣象要素平均值

5-9月是水稻的生長季，是水稻生殖生長的關鍵時期。 黑河地區各年代生長季氣象要素變化趨勢與各年代年氣象要素平均值變化趨勢基本一致。 氣溫由60年代15.7 ℃上升為21 世紀初的17.3 ℃， 上升了1.6 ℃，平均每10 a 上升0.32 ℃，比全省稻區生長季氣溫升高速率（0.18 ℃/10 a）快0.14 ℃(表5)，升溫明顯且速度很快，有利于水稻成熟和生長。 生長季降水量由60年代91.9 mm 下降至70年代81.1 mm，80年代降水又逐漸增多，之后出現明顯下降的過程，至21 世紀初下降至81.0 mm，為各年代最低。 黑河地區生長季降水量變化趨勢與北部稻區變化趨勢呈現一致性。日照時數表現為先上升，后下降，再上升的波動特點，60年代至70年代日照時數增加至各年代最高值，80年代和90年代日照時數呈下降趨勢，至21世紀初又回升至70年代水平。

表5 黑河地區各年代生長季（5-9月）氣象要素

5 結論

黑龍江省北部稻區各年代年平均氣溫以0.38 ℃/10 a 的速度顯著上升， 黑河地區升溫速率為0.4 ℃/10 a,均快于全省稻區平均值0.3 ℃/10 a。研究區生長季氣溫也呈現明顯上升趨勢， 北部稻區生長季氣溫以0.28 ℃/10 a 速率上升，黑河地區升溫速率為0.32℃/10 a 快于北部稻區， 全省稻區生長季升溫速率為0.18 ℃/10 a,低于北部稻區和黑河地區。綜上，氣溫升高，氣候變暖的總趨勢在緯度較高地區更加明顯，且升溫速率快于低緯度地區。 溫度升高，積溫增加，有利于水稻種植、 生長和增產， 為水稻北擴提供了良機。

近50 a 來，研究區降水量呈現明顯的波動勢態。北部稻區和黑河地區各年代平均降水量變化趨勢一致，都是先減少，后增加，再減少，且降水量最低值均出現在70年代。 各年代降水量出現：北部稻區＞全省稻區＞黑河地區的特點， 說明北部稻區降水最為充沛，而黑河地區降水量低于全省稻區平均值。

研究區生長季日照時數呈現明顯的波動性且無顯著規律。 各年代生長季日照時數呈現：黑河地區＞北部稻區＞全省稻區的分布特點，北部稻區生長季日照時數在120-130 h，黑河地區在250 h 左右，兩研究區相差約100 h，說明緯度越高生長季日照時數越長。 這一特點有利于植物的光合作用和干物質積累，有利于高緯寒地水稻品質的提高。

[1]潘國軍.黑河市水稻生產潛力分析與建議[N].黑河日報，2014（3）.

[2]王紹武，龔道溢.對氣候變暖問題爭議的分析[J].地理研究，2001，20（2）：153-160.

[3]姜麗霞，李帥，閆平,等.黑龍江水稻冷害V 冷害的空間分布規律[J].黑龍江農業科學,2009（6）：12-15.

[4]楊秀峰，王萬霞，商全玉.高緯寒地-黑河市稻作歷史與發展趨勢[J].中國種業，2010，11：78-79.

[5]姜麗霞，李帥，閆平,等.黑龍江水稻孕穗期障礙型冷害及其對產量的影響[J]. 中國農業氣象，2009，30（3）：463-468.

[6]郭儒東，楊秀峰，梁吉利,等.極早熟高產優質水稻新品種黑粳8 號及其栽培技術[J].作物雜志，2008(1)：106.

[7]王萬霞，楊秀峰.高緯高寒稻作區水稻發展現狀與對策[J].北京農業，2010，15：21-23.

[8]吳震明，衣洪巖.黑龍江省北部高緯高寒地區水稻發展存在的問題及對策[J].黑龍江農業科學，2012(9)：130-132.

[9] 商全玉. 黑河市水稻生產發展存在的問題及對策[J].中國種業，2013(7)：27-28.