信陽粳稻晚播氣候適宜度分析

段斌 方玲 宋世枝 何世界 李慧龍 宋曉華 甄才紅

（河南省信陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南信陽464000；第一作者：duanb@163.com）

信陽粳稻晚播氣候適宜度分析

段斌 方玲 宋世枝 何世界 李慧龍 宋曉華 甄才紅

（河南省信陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南信陽464000；第一作者：duanb@163.com）

以信陽市近35年（1980-2014年）晚播粳稻幼苗期、分蘗期、拔節(jié)孕穗期、抽穗揚花期和灌漿成熟期等5個生育階段的平均氣溫、降水量和日照時數(shù)等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用前人研究的氣候適宜度公式模型，計算研究信陽粳稻晚播后的氣候適宜度。結(jié)果表明，苗期氣溫、降水和日照氣候適宜度分別為0.98、0.99和0.63，綜合值0.85，適宜度高；分蘗期分別為0.99、0.51和0.54，綜合值0.65，適宜度一般；拔節(jié)孕穗期分別為0.99、0.87和0.67，綜合值0.83，適宜度較高；抽穗揚花期分別為0.70、0.99和0.56，綜合值0.73，適宜度較高；灌漿成熟期分別為0.60、0.98和0.57，綜合值0.73，適宜度較高?？梢姡抨柧具m當(dāng)晚播后的氣候適宜度總體較為適宜。

粳稻；晚播；氣候適宜度；信陽

信陽地處河南南部，屬亞熱帶向暖溫帶過渡區(qū)，地跨淮河，位于中國亞熱帶和暖溫帶的地理分界線（秦嶺-淮河）上。信陽水稻種植歷史悠久，是我國秈稻分布的北沿，水稻種植面積45萬hm2左右，占河南省水稻面積的70%，水稻生產(chǎn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。建國以來，信陽稻作經(jīng)歷了“高改矮”、“單改雙”、“常改雜”等幾個大的發(fā)展歷程，形成了一整套以良種為中心的配套技術(shù)，帶來耕作制度的深刻變化。信陽粳稻的發(fā)展經(jīng)歷了幾起幾落。由于豫南是傳統(tǒng)的水稻種植區(qū)，從上世紀(jì)50年代中期至90年代前期，信陽粳稻的開發(fā)應(yīng)用一直受到各方重視。1985-1994年曾有3次大的“秈改粳”活動，但均以失敗而告終。部分農(nóng)業(yè)科技人員甚至對信陽能不能種植粳稻持懷疑態(tài)度。本世紀(jì)初，信陽市農(nóng)科院根據(jù)粳稻的生理特性和信陽的氣候特點，提出了推遲粳稻抽穗灌漿期和播種期的栽培對策，建立起豫南粳稻晚播高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)體系[1-4]，實現(xiàn)了豫南粳稻的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

農(nóng)作物的生長發(fā)育與自然條件關(guān)系密切，作物生長發(fā)育和產(chǎn)量形成需要一定的熱量、適宜的水分和充足的陽光。氣候?qū)ψ魑锷L的適宜程度簡稱適宜度，取值于[0，1]，它是氣候與作物相互關(guān)系的綜合量度指標(biāo)[5]。農(nóng)業(yè)生態(tài)氣候適宜度具有綜合和動態(tài)的特色，它的提出及應(yīng)用促使農(nóng)業(yè)氣候資源評價逐步客觀化和模糊定量化，為農(nóng)業(yè)氣候資源的定量分析和分類評價開辟了一個新的途徑[6]。信陽粳稻推遲播種后雖然實現(xiàn)了高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，但推遲播種后的氣候條件是否適宜粳稻生長發(fā)育，還沒有進(jìn)行具體研究。本文結(jié)合前人[7-15]的研究成果，在前人建立的農(nóng)業(yè)生態(tài)氣候適宜度動態(tài)模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合信陽的實際，應(yīng)用生態(tài)適宜度理論和模糊數(shù)學(xué)的方法建立適宜度模型，定量研究信陽粳稻推遲播種后對氣候資源的響應(yīng)，以完善豫南粳稻晚播高產(chǎn)栽培技術(shù)理論體系，為豫南稻區(qū)粳稻發(fā)展提供參考。

1 數(shù)據(jù)來源與計算方法

1.1 粳稻氣候適宜度的計算方法

信陽粳稻晚播后播種期由4月中下旬推遲到5月下旬，成熟收獲期推遲到10月中下旬，本文按照水稻生育進(jìn)程，結(jié)合信陽粳稻晚播生長實際，將粳稻生長發(fā)育過程分為幼苗期、分蘗期、拔節(jié)孕穗期、抽穗揚花期和灌漿結(jié)實期5個生長發(fā)育階段，對各生育階段的氣候適宜度進(jìn)行分析。溫度、降水和日照對豫南晚播粳稻的適宜度函數(shù)分別利用馬樹慶等[13-15]的研究成果，用下列公式計算：

式中，B=（T2-T0）/（T0-T1），S（T）為豫南粳稻生育期內(nèi)溫度適宜度，S（R）為降水適宜度，S（S）為日照時數(shù)氣候適宜度。T是豫南粳稻某個生育期的平均氣溫，T1、T2、T0分別是粳稻在該生育期內(nèi)生長發(fā)育的下限、上限和最適溫度。R表示豫南粳稻某個生長發(fā)育階段的降水量，R0表示該生長發(fā)育階段作物生理需水量。以粳稻生育期內(nèi)日照時數(shù)達(dá)可照時數(shù)的70%（日照百分率）為臨界點，認(rèn)為日照百分率達(dá)到70%以上，豫南粳稻對光照條件的反應(yīng)達(dá)到適宜狀態(tài)。S0為日照時數(shù)為70%的日照時數(shù)，b為經(jīng)驗常數(shù)。模型各參數(shù)取值見表1。

表1 水稻各生育期的溫度、生理需水量、日照時數(shù)模型參數(shù)

表2 信陽粳稻晚播后各生育時期主要氣候因子（1980-2014）

為綜合反映溫度、日照、降水對豫南稻區(qū)粳稻晚播氣候適宜性的影響，選用幾何平均的方法構(gòu)建豫南粳稻綜合氣候適宜度模型[10]，即：

1.2 氣候資料

本文利用1980-2014年共35年的粳稻推遲播種后不同生長發(fā)育時期內(nèi)平均溫度、降雨量和日照時數(shù)，計算粳稻晚播后的氣候適宜度。氣象資料來源于信陽市氣象局氣象觀測站。數(shù)據(jù)的處理主要運用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)完成。信陽地區(qū)35年粳稻各生育時期主要氣候因子見表2。

1.3 氣候適宜度的評價標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)黃璜[15]對于氣候適宜度評價標(biāo)準(zhǔn)評價信陽粳稻晚播后氣候適宜度。適宜度＞0.85，適宜度高；適宜度為0.70～0.85，適宜度較高；適宜度為0.50～0.70，適宜度一般；適宜度＜0.5，適宜度低。

2 結(jié)果與分析

2.1 信陽粳稻晚播溫度適宜度

根據(jù)公式1，利用1980-2014年信陽粳稻生長發(fā)育階段平均溫度35年平均值，計算粳稻晚播后的溫度適宜度，結(jié)果見表3。從表3可見，信陽粳稻推遲晚播后，苗期到拔節(jié)孕穗期溫度適宜度高，適宜度均在0.98以上?？梢姡聿ズ?，信陽溫度條件較適宜粳稻的生長發(fā)育。據(jù)近35年氣象資料，信陽地區(qū)平均溫度春季為15.0℃，夏季為26.4℃，秋季為15.9℃，最高溫度出現(xiàn)在7、8月份。晚播后粳稻灌漿期主要是在9月份至10月上中旬，根據(jù)近35年氣候數(shù)據(jù)分析結(jié)果，9月份平均溫度為21.68℃，到10月份氣溫開始下降，但也在粳稻灌漿適宜溫度范圍內(nèi)，整個灌漿期平均溫度為19.98℃（見表2）。有關(guān)研究表明，粳稻適宜灌漿期溫度為21.00℃～23.00℃[16]。信陽粳稻推遲播種后，溫度條件接近粳稻灌漿期適宜溫度，適宜粳稻灌漿結(jié)實，且晝夜溫差大，對灌漿結(jié)實有利，有利于增加粳稻產(chǎn)量[4，17]。

2.2 信陽粳稻晚播降水適宜度

根據(jù)公式2計算信陽粳稻晚播后的降水適宜度。從表3可見，信陽粳稻晚播后除分蘗期降水適宜度表現(xiàn)一般外，其余生育階段降水適宜度均較高，其中，幼苗期、抽穗揚花期和灌漿成熟期適宜度均達(dá)到0.98以上，拔節(jié)孕穗期也達(dá)到0.87。據(jù)近35年統(tǒng)計結(jié)果，信陽地區(qū)常年降水總量為900～1 400 mm，粳稻晚播后生育期內(nèi)降水總量為700 mm左右，降雨集中在6月下旬至8月下旬（降水量為450 mm左右，占粳稻生育期降水總量的62.8%），而這一時期正是晚播粳稻分蘗期至抽穗揚花期，是水稻需水最多的時期，正常年份降水量基本可以滿足這一時期需水要求，但由于時空分布不均，降水往往過于集中，容易造成不同生育時期降水量過多或過少。至9月份以后，降水量減少，氣溫下降，田間蒸發(fā)量小，而此時粳稻需水量也較小，保持田間干干濕濕狀態(tài)，有利于粳稻的灌漿結(jié)實?？偟目磥?，豫南粳稻晚播后，降水條件較適宜粳稻生長發(fā)育。

2.3 信陽粳稻晚播日照適宜度

表3 豫南粳稻晚播氣候適宜度

根據(jù)公式3計算信陽粳稻晚播日照適宜度。從表3可見，信陽粳稻晚播后從苗期到灌漿成熟期日照適宜度均表現(xiàn)一般，日照適宜度在0.54～0.67之間。根據(jù)35年氣候資料統(tǒng)計結(jié)果，信陽地區(qū)太陽總輻射年平均4 700~5 100 MJ/m2，日照百分率年平均為45%，信陽地區(qū)從6月份開始進(jìn)入汛期，降雨量較多，陰雨天較多，日照相對較少。進(jìn)入9月份后，粳稻進(jìn)入灌漿成熟期，陰雨天減少，秋高氣爽，日照時數(shù)相對較長，雖然達(dá)不到日照百分率70%的最適宜要求，但旬平均日照時數(shù)達(dá)到75.71 h（表2），在粳稻整個生育時期內(nèi)也是最高的，仍然有利于粳稻灌漿結(jié)實。

2.4 信陽粳稻綜合氣候適宜度

根據(jù)公式4計算信陽粳稻晚播后的綜合氣候適宜度。從表3可見，信陽粳稻晚播后綜合氣候適宜度較高。其中，幼苗期綜合氣候適宜度達(dá)到0.85，拔節(jié)孕穗期達(dá)到0.83，抽穗揚花期和灌漿成熟期均為0.73，分蘗期綜合氣候適宜度一般，只有0.63?？偟膩砜矗抨柧就聿ズ笳麄€生育期內(nèi)氣候?qū)镜纳L仍較為適宜。

信陽粳稻推遲播種后，苗期至拔節(jié)孕穗期均處于溫度較高、降水量較多、太陽輻射較強(qiáng)的時期，此時正是粳稻需水量較大、溫度要求相對較高的時期，也是粳稻生長發(fā)育較旺盛的時期，此時較高的溫度、較強(qiáng)的光照和充沛的降水有利于粳稻生長，而8月下旬降水量相對較少，此時粳稻正值抽穗揚花期，也是粳稻能否取得高產(chǎn)的關(guān)鍵時期，陰雨天氣和高溫天氣均不利于粳稻的抽穗揚花，高溫天氣易導(dǎo)致結(jié)實率降低，連續(xù)陰雨天氣除了影響粳稻揚花授粉，還容易引發(fā)病害。信陽大部分縣鄉(xiāng)有較好的灌溉條件，能夠滿足這一時期的需水要求。多年的田間試驗和生產(chǎn)實際表明，信陽粳稻晚播后灌漿成熟期溫度適中、降水量較小、日照充分，光溫條件相比未推遲播種更適宜粳稻灌漿結(jié)實，有利于提高結(jié)實率、增加千粒重、改善稻米品質(zhì)和提高產(chǎn)量。

3 小結(jié)與討論

3.1 時空分布不均，導(dǎo)致年際間差異較大

信陽市具有豐富的農(nóng)業(yè)氣候資源，光、熱、水資源充沛，但由于受季風(fēng)環(huán)流影響，氣象要素的時空分布不均，年際間差異較大，同一年不同時段也有差異，如1986年和1991年，8月下旬降水量為0，正值晚播粳稻的抽穗揚花期，降水適宜度也為0，對整個數(shù)據(jù)分析有一定的影響。時空分布不均，導(dǎo)致信陽粳稻晚播氣候適宜度年際間差異較大，且個別年份或局部地區(qū)還有一些突發(fā)性的氣象災(zāi)害，往往會給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成損失。

3.2 栽培方法、品種特性不同受氣候影響也不同

由于不同的品種、不同的栽培條件和管理措施，水稻對光、熱、水等氣候資源利用也有差異，氣候?qū)ψ魑锷L的適宜程度也不一樣。本文以晚播粳稻整個生育時期為時間段，較籠統(tǒng)的分析了信陽粳稻晚播后生長發(fā)育與氣候的適宜程度，雖然沒有考慮品種、栽培技術(shù)等方面的差異，但對信陽乃至整個豫南稻區(qū)的粳稻生產(chǎn)仍具有一定的指導(dǎo)意義，也有利于完善豫南粳稻晚播高產(chǎn)栽培技術(shù)理論體系，為豫南粳稻產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供參考。

3.3 氣候適宜度的應(yīng)用需要與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際相結(jié)合

信陽處于河南省南部，大別山北麓，地形復(fù)雜多樣，西部和南部屬于山地，中部為丘陵崗地，北部為平原和洼地。不同的地理條件造成了種植制度、種植習(xí)慣的差異。本文分析了粳稻晚播后的氣候適宜度，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了參考，但實際生產(chǎn)中還需與基本生產(chǎn)條件、種植習(xí)慣相結(jié)合，結(jié)合本區(qū)域?qū)嶋H，科學(xué)安排好種植規(guī)劃，將粳稻安排在適宜的氣候條件下種植，才能充分利用當(dāng)?shù)貧夂蛸Y源優(yōu)勢，實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)和農(nóng)民增收。

[1] 宋世枝，段斌，何世界.豫南粳稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)障礙因子與栽培對策[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2005，21（5）：206-208.

[2]宋世枝，崔滿星，扶定，等.豫南粳稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2000（10）：33.

[3] 宋世枝，何盛蓮，段斌，等.淺析豫南粳稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培對策[J].信陽師范學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2001，63（2）：241-243.

[4]宋世枝，段斌，扶定，等.粳稻在豫南晚播的生長發(fā)育及增產(chǎn)效果研究[J].信陽師范學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2002，66（1）：104-106.

[5]顧恒岳，艾南山，陳國禎.中國農(nóng)業(yè)氣候的動態(tài)分析[J].蘭州大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，1983，19（4）：144-151.

[6]羅懷良，陳國階，朱波.農(nóng)業(yè)生態(tài)氣候適宜度研究進(jìn)展[J].中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2004，25（1）：28-32.

[7]俞芬，千懷遂，段海來.淮河流域水稻的氣候適宜度及變化趨勢分析[J].地理科學(xué)，2008，28（4）：537-542.

[8] 賴純佳，千懷遂，段海來，等.淮河流域小麥-水稻種植制度的氣候適宜性[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，44（14）：2 868-2 875.

[9]賴純佳，千懷遂，段海來，等.淮河流域雙季稻氣候適宜度及其變化趨勢[J].生態(tài)學(xué)雜志，2009，28（11）：2 339-2 346.

[10]俞芬，千懷遂，段海來.淮河流域單季稻氣候風(fēng)險研究[J].地理科學(xué)，2011，31（4）：501-507.

[11]趙峰，千懷遂，焦士興.農(nóng)作物氣候適宜度模型研究——以河南省冬小麥為例[J].資源科學(xué)，2003，25（6）：77-82.

[12]張建軍，馬曉群，許瑩.安徽省一季稻生長氣候適宜性評價指標(biāo)的建立與試用[J].氣象，2013，39（1）：88-93.

[13]馬樹慶.吉林省農(nóng)業(yè)氣候研究[M].北京：氣象出版社，1994：32-178.

[14]蔣定生，黃國俊，帥啟富，等.渭北旱塬降水對農(nóng)作物生長適宜度的模糊分析[J].水土保持研究，1992（2）：60-71.

[15]黃璜.中國紅黃壤地區(qū)作物生產(chǎn)的氣候生態(tài)適應(yīng)性研究[J].自然資源學(xué)報，1996，11（4）：340-345.

[16]高亮之，李林.水稻氣象生態(tài)[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1992：342.

[17]梁光商.水稻生態(tài)學(xué)[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1983：173-196.

[18]方德義，許傳禎，朱慶生，等.實用水稻栽培學(xué)[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1981：238-243.

Analysis of Climate Suitability of Late Sowing Japonica Rice in Xinyang Area

DUAN Bin,FANG Ling,SONG Shizhi,HE Shijie,LI Huilong,SONG Xiaohua,ZHEN Caihong
（Xinyang Academy of Agricultural Sciences of Henan Province,Xinyang,Hehan 464000,China;1st author:duanb@163.com）

Based on the data of daily average temperatures,precipitation and sunshine duration in rice growth period during the past 35 years（1980-2014）in Xinyang City,calculated the climate suitability of seedling stage,tillering stage,jointing-booting stage,flowering stage and filling stage after delayed sowing of japonica rice by using the climate suitability model.The results showed that,after delayed sowing,seedling stage temperatures,precipitation and sunshine duration suitability were 0.98,0.99 and 0.63 respectively; comprehensive climate suitability is 0.85,the degree was high;tillering stage were 0.99,0.51 and 0.54,climate suitability was 0.65, the degree was medium;jointing-booting stage were 0.99,0.87 and 0.67,climate suitability was 0.85,the degree was higher;flowering stage were 0.60,0.98 and 0.57,climate suitability is 0.73,the degree was higher;filling stage were 0.60,0.98 and 0.57,climate suitability was 0.73,the degree was higher.Climate suitability of late sowing japonica rice in Xinyang area was relatively appropriate.

japonica rice;late sowing;climate suitability;Xinyang City

S162

A

1006-8082（2017）02-0053-04

2016-11-17

河南省重大科技專項“豫南稻區(qū)秈改粳技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化”（121100110200）；國家水稻產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)項目