氣候適宜度研究綜述

高莉莉+常君德+胡明+張碩+楊璐+張慧+楊劍虹

摘 要：近年來(lái)，大量國(guó)內(nèi)外學(xué)者在氣候適宜度模型建立、適宜性評(píng)價(jià)方面做了大量的研究工作。該文對(duì)氣候適宜度研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，為氣候適宜度的進(jìn)一步研究發(fā)展提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：氣候適宜度；模型；氣象因子

中圖分類號(hào) S162 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2017）19-0102-2

溫度、降水、日照等氣象因子綜合影響作用著作物的生長(zhǎng)和發(fā)育，在農(nóng)業(yè)發(fā)展中，氣候條件的變化對(duì)于農(nóng)作物的種植以及生長(zhǎng)影響作用最為直接。“農(nóng)作物-氣候”這一過(guò)程反映了氣候是否適宜農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育及程度如何，以及其隨時(shí)間的逐漸變化過(guò)程。農(nóng)作物的氣候適宜度即把氣候要素（光、溫、水等）的定量變化通過(guò)模糊數(shù)學(xué)中隸屬函數(shù)的方法轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量形成、品質(zhì)指標(biāo)等的氣候適宜程度。因此，建立氣候適宜度模型是開(kāi)展作物氣候適宜度評(píng)估的前提和基礎(chǔ)，作物對(duì)氣候的適宜程度直接制約并影響著作物的能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)、價(jià)值增生和信息傳遞。現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外專家已經(jīng)在氣候適宜度模型方面開(kāi)展了大量的研究工作，本文現(xiàn)綜述如下：

1 氣候適宜度模型的建立

在氣候適宜度模型研究的最初階段，王雪娥[1]等運(yùn)用系統(tǒng)論觀點(diǎn)和模糊數(shù)學(xué)方法建立了早期玉米氣候適宜度動(dòng)態(tài)模型。通過(guò)對(duì)其動(dòng)態(tài)形成的分析，并與生產(chǎn)實(shí)況相比較，證明了結(jié)果的可靠性以及適宜度理論和動(dòng)態(tài)模型在農(nóng)業(yè)氣候資源評(píng)價(jià)中的應(yīng)用價(jià)值。

趙峰[2]等通過(guò)研究溫度、降水、光照等氣候因子對(duì)河南地區(qū)冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育的影響，建立了逐旬溫度、水分和光照適宜度模型，并采用幾何平均法建立了基于溫度、降水、光照的綜合氣候適宜度函數(shù)。在國(guó)內(nèi)較早地開(kāi)展了綜合考慮光溫水的綜合效應(yīng)分析建立氣候適宜度模型。

侯玉英[3]等根據(jù)玉米生長(zhǎng)不同階段建立了日尺度氣候適宜度模型，提出作物生長(zhǎng)日可利用降水量的推算方法和氣象指標(biāo)時(shí)間插值算法，構(gòu)建了日尺度氣候適宜度模型，利用東北地區(qū)農(nóng)業(yè)氣象站的多年玉米觀測(cè)資料進(jìn)行檢驗(yàn)，從而得出了氣候適宜度與株高百粒重之間的正相關(guān)比例。

2 作物生長(zhǎng)氣候適宜性評(píng)價(jià)

宮麗娟[4]在前人對(duì)氣候適宜度研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合東北地區(qū)氣候特點(diǎn)，建立了適用于東北地區(qū)的玉米氣候適宜度模型。定量分析氣候條件對(duì)東北三省玉米生長(zhǎng)的滿足程度，結(jié)合東北三省玉米的生理特性和氣候特點(diǎn)，得出溫度、水分、日照和綜合氣候適宜度模型。并對(duì)玉米各生育期氣候適宜度特征及變化趨勢(shì)進(jìn)行了分析，為東北玉米生產(chǎn)管理適應(yīng)氣候變化提供決策依據(jù)。

代立芹[5]等通過(guò)總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)，建立了符合河北省氣候特點(diǎn)的夏玉米氣候適宜度模型，分析了河南省夏玉米的變化趨勢(shì)[29]，同時(shí)較早地將玉米產(chǎn)量與各生長(zhǎng)階段的氣候因子的適宜度分析，為河南省夏玉米生產(chǎn)決策、合理調(diào)整種植結(jié)構(gòu)等提供參考。在氣候適宜度的計(jì)算結(jié)合不同生長(zhǎng)階段采用不同權(quán)重的溫度、降水、光照適宜度，整個(gè)生長(zhǎng)期的氣候適宜度采用各生長(zhǎng)階段氣候適宜度的權(quán)重計(jì)算。從而計(jì)算出逐旬或全生育期內(nèi)氣象條件對(duì)夏玉米的適宜度，探討河北省夏玉米氣候適宜度的變化規(guī)律，為應(yīng)對(duì)全球氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)的影響，合理調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，有針對(duì)性地進(jìn)行管理提供理論依據(jù)。

3 作物產(chǎn)量動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)模型

作物產(chǎn)量動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)作物生長(zhǎng)模型已經(jīng)初步應(yīng)用到作物產(chǎn)量動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)的方法中，魏瑞江[6]等通過(guò)模糊數(shù)學(xué)中的隸屬函數(shù)方式來(lái)反映冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的氣象因子的數(shù)量變化，使作物的生長(zhǎng)氣候適宜度適宜程度從定性化走向定量化分析的重要一步，建立了冬小麥氣候適宜度模型，為河南省夏玉米生產(chǎn)決策、合理調(diào)整種植結(jié)構(gòu)有針對(duì)地進(jìn)行管理提供參考依據(jù)。

易雪[7]等在前人的研究基礎(chǔ)上，以氣候適宜度為基礎(chǔ)，結(jié)合早稻的生長(zhǎng)特性，重新構(gòu)建降水和日照適宜度模型，在此基礎(chǔ)上建立早稻氣候適宜指數(shù)和氣候適宜指標(biāo)，并將早稻氣候適宜指標(biāo)和氣候適宜指數(shù)應(yīng)用于早稻氣候適宜程度診斷和動(dòng)態(tài)產(chǎn)量預(yù)報(bào)。采用加權(quán)法侯建氣候適宜度指標(biāo)，利用不同時(shí)段的氣候因子、年份已經(jīng)作物產(chǎn)量，建立小麥和早稻的產(chǎn)量動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)模型，均得到了較高的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。

4 作物發(fā)育期預(yù)報(bào)預(yù)報(bào)模型

李昊宇[8]等通過(guò)研究冀、魯、豫3省9個(gè)區(qū)域的冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育情況建立了華北地區(qū)冬小麥發(fā)育期預(yù)報(bào)模型。利用溫度、降水、日照時(shí)數(shù)、土壤水分、冬小麥發(fā)育期及有關(guān)農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)等資料、針對(duì)發(fā)育進(jìn)程，在計(jì)算溫度適宜度、日照適宜度和水分適宜度的基礎(chǔ)上，計(jì)算冬小麥氣候適宜度，并分析研究冬小麥氣候適宜度與冬小麥發(fā)育期之間的關(guān)系，探討利用氣候適宜度開(kāi)展發(fā)育期預(yù)報(bào)的技術(shù)方法。

孫小龍[9]等基于作物生理發(fā)育時(shí)間恒定原理，并結(jié)合溫度、降水、日照3個(gè)氣象要素對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程的影響，建立起了基于該地氣候適宜度的黃河河套灌區(qū)玉米發(fā)育期進(jìn)程模擬模型。以玉米生育期內(nèi)溫度、日照和土壤水分等農(nóng)業(yè)氣象要素為基礎(chǔ)，建立起基于氣候適宜度的黃河河套灌區(qū)玉米發(fā)育期進(jìn)程模擬模型，為當(dāng)?shù)赜衩追N植提供了更加細(xì)致準(zhǔn)確的合理依據(jù)。

5 氣候生態(tài)區(qū)氣候產(chǎn)量靜態(tài)模型

劉明春[10]等通過(guò)對(duì)甘肅地區(qū)不同氣候分區(qū)內(nèi)氣候特點(diǎn)的研究，將甘肅省玉米種植區(qū)域劃分為不同的生態(tài)區(qū)。利用積分回歸法描述玉米不同生長(zhǎng)階段對(duì)溫度、降水及光照的氣候因子的響應(yīng)，結(jié)合玉米產(chǎn)量建立基于不同氣候生態(tài)區(qū)的氣候因子對(duì)玉米產(chǎn)量影響模型。并以此作為主要的區(qū)劃依據(jù)，對(duì)甘肅玉米種植區(qū)域進(jìn)行氣候區(qū)劃，為玉米高產(chǎn)合理利用開(kāi)發(fā)氣候資源提供進(jìn)行探討分析。

6 運(yùn)用農(nóng)業(yè)生態(tài)氣候適宜度理論指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際方面的研究

羅懷良[11]通過(guò)對(duì)四川洪雅地區(qū)光溫水等氣候因子的研究，對(duì)洪雅縣農(nóng)業(yè)氣候適宜度進(jìn)行評(píng)價(jià)。并且通過(guò)分析氣候適宜度對(duì)作物各個(gè)生長(zhǎng)階段的響應(yīng)的成因，提出了適用于洪雅縣作物種植的合理化意見(jiàn)，為洪雅地區(qū)農(nóng)作物種植、布局調(diào)整種植結(jié)構(gòu)提供了科學(xué)有效的依據(jù)。與此同時(shí)，研究還建立了符合當(dāng)?shù)靥攸c(diǎn)的當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)氣候適宜度模型，為該地區(qū)開(kāi)展農(nóng)業(yè)氣候資源適宜性評(píng)估以及更加科學(xué)規(guī)范地進(jìn)行生產(chǎn)決策提供了參考依據(jù)。endprint

7 氣候適宜度的應(yīng)用

任玉玉等[12]通過(guò)對(duì)棉花氣候適宜度模型的研究，得出河南省棉花氣候適宜度強(qiáng)增長(zhǎng)、弱增長(zhǎng)和減弱型區(qū)域位置。魏瑞江等[2]利用氣候適宜度模型，建立了不同時(shí)段夏玉米產(chǎn)量預(yù)報(bào)模型，為夏玉米產(chǎn)量預(yù)報(bào)提供理論依據(jù)。易雪等[3]基于氣候適宜度和氣候適宜指數(shù)方法，建立了早稻產(chǎn)量預(yù)報(bào)方法。這些研究都在建立作物的氣候適宜度模型的基礎(chǔ)上，開(kāi)展適宜度模型的應(yīng)用研究。

8 展望

目前，有關(guān)氣候適宜度的研究大多處在旬、月時(shí)間尺度，這就導(dǎo)致作物生長(zhǎng)過(guò)程中的短時(shí)災(zāi)害性天氣（時(shí)間尺度<旬、月）對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生的影響難以得以反映；另外，在進(jìn)行降水適宜度計(jì)算時(shí)，目前大部分研究?jī)H對(duì)該時(shí)段的降水量進(jìn)行了考量，而未考慮前期降水量貯存在土壤中進(jìn)而對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)產(chǎn)生的影響。因此，今后應(yīng)加強(qiáng)對(duì)這幾個(gè)方面的研究。

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（責(zé)編：張宏民）endprint