寧安市水稻石板田區域氣候特點解析

張翠娥，朱 云，周祥雪，劉 程，周 勇，杜博凱，王 鵬

（寧安市氣象局，黑龍江 寧安157400）

1 引言

“響水大米”之品質優良，舉世無雙，其生長環境為億萬年前火山爆發時，火山巖漿流淌凝固而形成的大面積玄武巖“石板地”。石板上是經過億萬年的巖石風化和腐殖沉積而形成的0-30cm土壤。石板地的石板在白天吸收熱量，夜晚又將吸收的熱量散發出來，使石板地的地溫、水溫比非石板田高[1]，加之優質礦泉水的灌溉，形成其獨特的、利于稻米生長的自然環境，使響水大米具備了舉世無雙的品質和食用價值，享有“千年貢米”之美譽。

為助力寧安市“響水大米”品牌戰略發展目標，為“響水大米”邁向產業化、規模化發展步伐，2017年，分別在寧安市響水大米產業化核心產區——渤海鎮上官地村水稻石板田示范田及東京城鎮大荒地村非石板田示范田建成兩套多要素、自動化、現代化的實景水稻生態試驗站，該監測站可實現對空氣溫度、濕度、風向、風速、土壤耕層（包括石板）及作物冠層溫度進行可視化梯度動態監測。基于石板田獨特的地理條件，通過氣象要素垂直空間分布將石板田與非石板田氣象監測數據對比分析，用量化的氣象數據闡明石板田與普通田相比之下的區域小氣候特點和生態優勢。

2 資料及方法

寧安市渤海鎮上官地村水稻石板田示范田（129°08′24.5″E，44°08′32.3″N，海拔高度284m）和東京城鎮大荒地村非石板田示范田（129°10′18.5″E，44°05′08.6″N，海拔高度293m）均位于東京城鎮近郊，兩地相距4.5km。因兩地海拔高度相差不大，可認為氣象要素差異因下墊面不同所致。2018-2020年寧安市水稻石板田示范田和非石板田示范田實景水稻生態試驗站觀測資料，包括空氣溫度、濕度、風向、風速、土壤耕層（包括石板）、作物冠層溫度及農田實景資料。充分考慮水稻的生長特點，選取150cm和60cm溫、濕梯度監測數據、石板田與非石板田各生育期內水溫、泥溫日較差平均值對比，采用對比分析法，分析石板田、非石板田氣象要素垂直空間分布，用量化的氣象數據闡明石板田與普通田相比之下的區域小氣候特點和生態優勢。

3 各生育期氣象要素分析

3.1 水稻各生育時段的確定

表1 石板田與非石板田各生育期時間

石板田與非石板田同期移栽，根據實驗需要，聘請當地農業技術人員對水稻生育周期全程跟蹤監測，配合實景影像資料，確定石板田與非石板田水稻作物生長各階段生育期時段（表1）。

表2 石板田與非石板田各生育期平均溫度、相對濕度差值

3.2 石板田與非石板田各生育期氣象要素對比分析

3.2.1 各生育期地上150cm、60cm高度層溫濕度要素對比

由表2可知，第一層（150cm）除分蘗期無差異外，其他生育期的石板田溫度均較非石板田溫度偏高，偏高幅度在0.2-0.3℃之間。第二層（60cm）與第一層表現相似，除分蘗期、抽穗開花期無差異外，其他生育期的石板田溫度均較非石板田溫度偏高，偏高幅度在0.1-0.2℃之間，偏高幅度略小于第一層。石板田與非石板田不同生育期、不同高度層平均濕度的差異相對不明顯，第一層（150cm）在移栽返青期、分孽期、抽穗開花期石板田濕度略高，在1%-2%之間，其他生育期無差異；第二層（60cm）的濕度在移栽返青期、分孽期略高2%，拔節孕穗期、成熟期略低1%，其他生育期無差異，第一層濕度條件略優于第二層。

3.2.2 各生育期水溫、泥溫日較差對比

由數據分析（表略）可知，進入成熟期前，石板田水溫日較差均低于非石板田，乳熟期兩者水溫相差最大，達2.3℃，拔節抽穗期次之，為1.9℃，僅成熟期石板田水溫高于非石板田水溫0.6℃；移栽返青期，石板田泥溫日較差高于非石板田泥溫0.6℃，進入分蘗期后（包括分蘗期），石板田泥溫日較差均低于非石板田，成熟期兩者泥溫相差最大，達5.6℃，拔節抽穗期、乳熟期相近，分別為2.1℃和2.0℃。石板田白天吸熱快、夜晚散熱慢的特性，對作物生長和成熟極為有利。

3.2.3 各生育期5cm、10cm、20cm、30cm土層溫度對比

由數據分析（表略）可知，5cm土層溫度，石板田在分孽期、拔節孕穗期、抽穗開花期均低于同土層非石板田溫度，差值分別為-0.2℃、-0.7℃、-0.3℃；在乳熟期、成熟期則明顯高于非石板田，差值分別為2.0℃和1.2℃。10cm、20cm、30cm土層溫度，各生育期石板田土壤溫度均高于非石板田土壤溫度，10 m土層偏高幅度為0.0-2.0℃，20cm土層偏高幅度為0.8-2.2℃，30cm土層偏高幅度為1.5-2.5℃。各生育期均表現為隨著土層深度的加深，石板田土壤溫度較非石板田的土壤溫度偏高幅度增大明顯。

4 石板田2020年度綜合氣候評價

通過對各生育周期內石板田與非石板田一日當中四次監測（02 h、08 h、14 h、20 h）氣象要素的空氣溫度、濕度、水面溫度和泥面溫度日較差、淺層及深層平均溫度數據對比分析，初步得到石板田綜合氣候評價結論：

（1）溫、濕度環境較好。石板田與非石板田同處于第二積溫帶，就其各生育期平均氣溫指標看，石板田平均溫度略高，在0.1-0.3℃之間；濕度指標反映不明顯。總的看，各生育期內石板田日平均溫度要素略高，從而說明石板田活動積溫條件要好于非石板田，更適宜中晚熟品種的選擇與種植。

（2）各生育期水溫、泥溫日較差較小。石板田水溫和泥面日較差變化幅度總趨均小于非石板田，差異值在0.4-5.6℃不等。石板田日較差小，說明石板田白天吸熱夜晚散熱特性越明顯，石板田保持恒溫狀態，對作物生長和成熟極為有利。

（3）淺層與深層地溫明顯偏高。經過對淺層、深層各生育期平均溫度要素對比，石板田在淺層5cm分孽期、拔節孕穗期、抽穗開花期溫度偏高優勢不明顯，其他時段呈現一定的增高狀態；在淺層10cm、20cm、30cm及深層35cm、40cm、50cm、80cm均呈現平均溫度增高良好表現，溫度偏高1.8-4.8℃之內，表明石板田其石板下墊面形成獨有的水稻生長環境特性，有助于提高水稻作物對熱量條件的需要，為“石板大米”產量提高、稻米的品質提升及作物品種的選擇提供的先決條件。

5 結論

利用2018-2020年寧安市水稻石板田與非石板田垂直氣象觀測資料，采用對比分析方法，對東寧市水稻石板田區域氣候特點進行了分析，結果表明：

（1）不同生育階段石板田地上150cm、60cm高度層氣溫較同層次非石板田氣溫總體偏高0.1-0.3℃；石板田150cm高度層的濕度在移栽返青期、分孽期、抽穗開花期較非石板田相對濕度略高，60cm高度層的濕度在移栽返青期、分孽期較非石板田相對濕度略高。

（2）進入成熟期前，石板田水溫日較差均低于非石板田，偏低幅度在0.4-2.3℃之間；進入分蘗期后（包括分蘗期），石板田泥溫日較差均低于非石板田，偏低幅度在1.1-5.6℃之間。

（3）5cm土層溫度，石板田在分孽期、拔節孕穗期、抽穗開花期均低于同土層非石板田溫度，在乳熟期、成熟期則明顯高于非石板田。10cm、20cm、30cm土層溫度，各生育期石板田土壤溫度均高于非石板田土壤溫度，且隨著土層深度的加深，偏高幅度增大明顯。

石板田與非石板田雖處于同一積溫帶，但由于石板地的石板在白天吸收熱量、夜晚又將吸收的熱量散發出來的特性，使石板田水稻生長周期內的溫、濕環境總體上優于非石板田，有利于收獲成熟度高、品質佳的稻米。本研究利用近3a的氣象觀測資料，初步解析了寧安市水稻石板田區域的氣候特點，研究成果可為打造“響水大米”品牌戰略及提升稻米產業價值、種植品種的選擇及氣候品質評價工作的開展提供強有力的氣象數據支撐。