黑龍江省大豆不同生育階段干旱時(shí)空特征

宮麗娟 李秀芬 田寶星 王 萍 姜藍(lán)齊 趙慧穎*

1)(黑龍江省氣象科學(xué)研究所， 哈爾濱 150030)

2)(中國(guó)氣象局東北地區(qū)生態(tài)氣象創(chuàng)新開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室， 哈爾濱 150030)

引 言

大豆是黑龍江省重要的糧油作物之一，種植面積和總產(chǎn)量居全國(guó)前列，播種面積僅次于水稻和玉米，位居第三。近幾年，黑龍江省農(nóng)業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行了新的調(diào)整，大豆種植面積逐漸增加，至2017年，大豆播種面積達(dá)到3.9821×106hm2，占總播種面積的4.96%[1]。2018年《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于堅(jiān)持農(nóng)業(yè)農(nóng)村優(yōu)先發(fā)展做好“三農(nóng)”工作的若干意見(jiàn)》中進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，實(shí)施大豆振興計(jì)劃，多途徑擴(kuò)大種植面積。中國(guó)計(jì)劃把東北地區(qū)建成世界最大的非轉(zhuǎn)基因高油大豆生產(chǎn)區(qū)。國(guó)家政策的實(shí)施，將使黑龍江省成為我國(guó)大豆生產(chǎn)的重要基地。但由于大豆蒸騰系數(shù)大，需水量大，加之黑龍江省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要以雨養(yǎng)為主，降水量年際變化大，時(shí)空分布不均，致使干旱成為大豆生產(chǎn)中主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害之一[2-4]。目前判識(shí)干旱的指標(biāo)較多，包括基于遙感監(jiān)測(cè)的干旱指標(biāo)[5]和基于觀測(cè)站點(diǎn)的降水量指標(biāo)[6-8]、土壤含水量指標(biāo)[9]、Palmer干旱指標(biāo)[10-11]、綜合性干旱指標(biāo)[12-14]等。降水量指標(biāo)適用于平原且無(wú)法反映作物遭受干旱的程度，土壤含水量指標(biāo)不受地域限制但無(wú)法直觀反映作物受旱狀況[15]，Palmer干旱指標(biāo)可用于不同區(qū)域的干旱監(jiān)測(cè)，但受時(shí)間尺度的限制[16]，綜合性干旱指標(biāo)中的作物水分虧缺指數(shù)是目前應(yīng)用較廣的指標(biāo)之一，如薛昌穎等[17]根據(jù)作物水分虧缺指數(shù)分析了黃淮海地區(qū)春玉米生長(zhǎng)季干旱時(shí)空特征，邱美娟等[13]分析吉林省玉米不同生育階段干旱特征，并劃分了玉米不同生育階段的干旱風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，解文娟等[18]應(yīng)用該指數(shù)分析了東北三省大豆近50年干旱發(fā)生頻率及干旱程度，李雅善等[19]選取作物水分虧缺指數(shù)，分析了寧夏釀酒葡萄生育期內(nèi)的干旱時(shí)空差異，隋月等[20]分析了中國(guó)南方地區(qū)越冬作物冬小麥和油菜季節(jié)性干旱的時(shí)空特征。關(guān)于北方春玉米干旱指標(biāo)的研究起步較早且方法較多，形成了玉米生長(zhǎng)季的干旱等級(jí)指標(biāo)體系[21]，但對(duì)北方大豆干旱指標(biāo)的研究不僅起步較晚且方法較少，直到2018年中國(guó)氣象局頒布了大豆干旱等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。本文選取2018年大豆干旱等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，確定1981—2017年黑龍江省大豆干旱等級(jí)，分析大豆不同生育期干旱頻率和強(qiáng)度的時(shí)空變化特征，并基于該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行大豆干旱風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)，以期為黑龍江省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和防災(zāi)避災(zāi)提供參考。

1 資料與方法

1.1 資 料

本研究選用1981—2017年黑龍江省32個(gè)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站點(diǎn)資料，包括32個(gè)固定觀測(cè)地段的土壤性質(zhì)、田間持水量(單位：%)、土壤容重(單位：g·cm-3)、土壤重量含水率(單位：%)、土壤相對(duì)濕度(單位：%)和26個(gè)站點(diǎn)大豆播種至成熟期的觀測(cè)資料，以上資料來(lái)自黑龍江省氣象數(shù)據(jù)中心。研究區(qū)東西、南北跨度大，根據(jù)氣候特點(diǎn)和服務(wù)需求將全省(不包括大興安嶺地區(qū))劃分為東區(qū)、西區(qū)、南區(qū)、北區(qū)和中區(qū)5個(gè)區(qū)[22]，具體區(qū)域劃分與所選站點(diǎn)分布見(jiàn)圖1。

1.2 研究方法

1.2.1 大豆水分虧缺量及干旱等級(jí)

根據(jù)中國(guó)氣象局2018年發(fā)布的氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)大豆干旱等級(jí)中水分虧缺量(Qd)確定干旱等級(jí)[23]。Qd值的高低反映大豆水分盈虧狀況，亦反映大豆干旱程度，為避免誤解，本文將Qd統(tǒng)稱為水分盈虧量。即當(dāng)Qd>0，表明土壤中水分充足，滿足大豆生長(zhǎng)所需；當(dāng)Qd≤0，表明土壤水分虧缺，不能滿足大豆生長(zhǎng)需求，當(dāng)Qd值下降到一定程度時(shí)，干旱發(fā)生?；赒d值將大豆生育期按照播種-出苗期、三真葉-分枝期、開(kāi)花-結(jié)莢期、鼓粒期、成熟期分為5個(gè)生育階段，前2個(gè)生育階段計(jì)算0～30 cm土層深度水分盈虧量累計(jì)值，開(kāi)花-結(jié)莢期至成熟期3個(gè)階段計(jì)算0～50 cm土層深度水分盈虧量，根據(jù)水分盈虧量指標(biāo)確定大豆干旱等級(jí)(表1)。實(shí)際計(jì)算中，由于部分站點(diǎn)土壤重量含水率缺測(cè)，利用同時(shí)段土壤相對(duì)濕度與田間持水量的乘積代替。Qd土壤質(zhì)地分類參考美國(guó)制土壤質(zhì)地分類三角坐標(biāo)圖[24]，得到32個(gè)站點(diǎn)的土質(zhì)信息，其中安達(dá)站土質(zhì)是黏土，其余站點(diǎn)土質(zhì)均為壤土。由于本文僅從大豆干旱角度，未就無(wú)旱或澇的情況進(jìn)行分析，所以表1僅列出大豆在壤土和黏土上不同生育期的干旱等級(jí)。

圖1 研究區(qū)觀測(cè)站點(diǎn)分布

表1 不同生育期大豆干旱等級(jí)(單位：mm)

1.2.2 干旱頻率和強(qiáng)度

某站點(diǎn)某一時(shí)段發(fā)生干旱的年數(shù)與資料總年數(shù)的比值為干旱發(fā)生頻率[13],即

F=n/N×100%，

(1)

式(1)中，F(xiàn)為某時(shí)段干旱發(fā)生頻率(單位：%)，n為某時(shí)段發(fā)生干旱年數(shù)，N為資料總年數(shù)。本文定義F≥50%為干旱高發(fā)區(qū)，25%≤F<50%為干旱中等發(fā)生區(qū)，10%≤F<25%為干旱低發(fā)區(qū)，F(xiàn)<10%為干旱少發(fā)區(qū)。將干旱等級(jí)數(shù)字化，即將輕旱賦值為1，中旱賦值為2，重旱賦值為3，特旱賦值為4，數(shù)值越大，表示干旱強(qiáng)度越大。某站點(diǎn)干旱發(fā)生強(qiáng)度為不同等級(jí)干旱賦值之和與該站干旱發(fā)生總次數(shù)之比，即

(2)

式(2)中，T為某時(shí)段干旱強(qiáng)度，n為某時(shí)段干旱出現(xiàn)的年數(shù)，Ti為干旱等級(jí)值。

1.2.3 干旱風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)

干旱風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)是一種表征干旱風(fēng)險(xiǎn)程度的指標(biāo)，它將干旱強(qiáng)度和干旱發(fā)生頻率有機(jī)結(jié)合在一起，能較客觀反映干旱的風(fēng)險(xiǎn)性大小[13]。將全省各站分為輕旱、中旱、重旱和特旱4組，計(jì)算每組干旱頻率與該組Qd中值乘積之和，即

(3)

式(3)中,k為干旱風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(單位：mm)，Di為第i組出現(xiàn)的頻數(shù)，n為資料總年數(shù)，Hi為第i組Qd的中值(單位：mm)，A為組數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 大豆生長(zhǎng)季水分盈虧量變化特征

圖2和表2為黑龍江省大豆各生育期平均水分盈虧量及其氣候傾向率，1981—2017年大豆全生育期水分盈虧量為7.21～146.62 mm，全省平均為88.63 mm，其空間分布為東多西少，從小到大排列，依次為西區(qū)、南區(qū)、北區(qū)、中區(qū)和東區(qū)；全省大豆水分盈虧量的氣候傾向率為-0.42 mm·10 a-1，總體呈下降趨勢(shì)，各區(qū)水分盈虧量氣候傾向率從小到大排列，依次為中區(qū)、南區(qū)、北區(qū)、西區(qū)和東區(qū)，其中，中區(qū)、南區(qū)和北區(qū)為減小趨勢(shì)，且中區(qū)和南區(qū)達(dá)到0.05 和0.01顯著性水平，東區(qū)和西區(qū)為增大趨勢(shì)。從各生育期看，全省大豆三真葉-分枝期水分盈虧量最少，為7.09 mm，成熟期最多，達(dá)到25.72 mm； 西區(qū)在各生育期均為最小。水分盈虧量在各生育期上表現(xiàn)為播種-出苗期后減少，至三真葉-分枝期達(dá)到最小，后又上升，呈“V”字型。從時(shí)間變化上看，鼓粒期和成熟期全省水分盈虧量的氣候傾向率為負(fù)值，其余生育期為正值，其中成熟期的減少趨勢(shì)明顯，達(dá)到0.05顯著性水平。東區(qū)在播種-出苗期至開(kāi)花-結(jié)莢期水分盈虧量氣候傾向率均為正值，其中播種-出苗期、三真葉-分枝期達(dá)到0.01顯著性水平，即增加趨勢(shì)明顯；南區(qū)在開(kāi)花-結(jié)莢期至成熟期，中區(qū)在鼓粒期和成熟期呈減小趨勢(shì)，達(dá)到0.05或0.01顯著性水平，其他各區(qū)各生育期變化趨勢(shì)不明顯。除南區(qū)外，全省及各區(qū)的水分盈虧量氣候傾向率表現(xiàn)為播種-出苗期后先增加至三真葉-分枝期或開(kāi)花-結(jié)莢期最大，后又下降，呈倒“V”字型(圖略)。綜合來(lái)看，空間上西區(qū)大豆水分盈虧量最小，時(shí)間上大豆三真葉-分枝期水分盈虧量普遍較小，即空間上西區(qū)發(fā)生干旱的可能性較大，時(shí)間上大豆三真葉-分枝期發(fā)生干旱的可能性較大。

圖2 1981—2018年黑龍江省大豆全生育期水分盈虧量

表2 不同生育期大豆水分盈虧量(Qd)及氣候傾向率

注：*，**分別表示達(dá)到0.05，0.01顯著性水平。

2.2 大豆干旱頻率的時(shí)空變化

圖3為黑龍江省大豆全生育期不同干旱等級(jí)頻率的空間變化，干旱總頻率從高到低，分別是西區(qū)、中區(qū)、南區(qū)、北區(qū)和東區(qū)，且西區(qū)發(fā)生頻率明顯高于其他4個(gè)區(qū)域，全生育期平均達(dá)25.0%以上(4年1遇)，比東區(qū)10.0%(10年1遇)高15.0%，為干旱中等發(fā)生區(qū)。從不同干旱等級(jí)看，輕旱頻率為10.5%，中旱次之，為3.6%，特旱最低，僅為0.5%；輕旱頻率和干旱總發(fā)生頻率的空間分布類似，最高的西區(qū)和最低的東區(qū)分別達(dá)18.1%(低發(fā)區(qū))和7.3%(少發(fā)區(qū))；中旱、重旱和特旱全生育期干旱發(fā)生頻率均為西區(qū)最高，北區(qū)最低，中旱發(fā)生頻率高于6.0%的地區(qū)集中在西區(qū)和中區(qū)西部，即松嫩平原西部；重旱發(fā)生頻率低于中旱，頻率高于2.0% 的地區(qū)集中在西區(qū)東南部、南區(qū)西部和中區(qū)西部；特旱發(fā)生頻率更低，東區(qū)最高達(dá)1.0%，高于2.0%的地區(qū)集中在東區(qū)、北區(qū)和中區(qū)交界處及松嫩平原的零星地區(qū)。

圖3 1981—2017年黑龍江省大豆全生育期不同干旱等級(jí)頻率分布

續(xù)圖3

由大豆干旱頻率的時(shí)間變化(圖4)可知，對(duì)于干旱總發(fā)生頻率，東區(qū)在開(kāi)花-結(jié)莢期最高，達(dá)到19.0%以上，播種-出苗期最低，在6.0%以下；西區(qū)在三真葉-分枝期最高，達(dá)到38.7%，鼓粒期和成熟期最低，約20.0%，且該區(qū)大豆各生育期干旱發(fā)生總頻率均大于其他4個(gè)區(qū)域，即西區(qū)為干旱發(fā)生最頻繁；南區(qū)在三真葉-分枝期最高，播種-出苗期最低；北區(qū)與西區(qū)類似，均為三真葉-分枝期最高，播種-出苗期最低；中區(qū)開(kāi)花-結(jié)莢期最高，播種-出苗期最低。對(duì)于輕旱發(fā)生頻率，東區(qū)在開(kāi)花-結(jié)莢期最高，播種-出苗期最低；西區(qū)在三真葉-分枝期最高，達(dá)26.1%，鼓粒期最低為11.7%；南區(qū)和北區(qū)均在三真葉-分枝期最高，為15.0%以上，鼓粒期最低；中區(qū)在開(kāi)花-結(jié)莢期最高，播種-出苗期最低。對(duì)于中旱發(fā)生頻率，各區(qū)在三真葉-分枝期最高，為5.0% 以上，東區(qū)在播種-出苗期和成熟期最低；西區(qū)在開(kāi)花-結(jié)莢期最低；南區(qū)在播種-出苗期最低；北區(qū)在成熟期為0，即未發(fā)生中旱；中區(qū)在播種-出苗期最低。對(duì)于重旱發(fā)生頻率，除南區(qū)在鼓粒期(1.7%)最高外，其他各區(qū)均在開(kāi)花-結(jié)莢期最高，為1.5%以上，播種-出苗期除西區(qū)(0.9%)外，均未發(fā)生重旱。對(duì)于特旱，僅東區(qū)在大豆各生育期發(fā)生頻率為0.5%以上，其余各區(qū)很少或未發(fā)生。

圖4 1981—2017年黑龍江省不同生育期大豆干旱頻率

綜合大豆干旱發(fā)生頻率的時(shí)空特征，輕旱發(fā)生頻率最高，特旱最低。不同等級(jí)干旱在大豆三真葉-分枝期和開(kāi)花-結(jié)莢期發(fā)生頻率較高，而大豆生長(zhǎng)前后期，發(fā)生頻率較低。從各區(qū)域看，西區(qū)相較于其他區(qū)域干旱發(fā)生更頻繁，東區(qū)、北區(qū)和南區(qū)為干旱少發(fā)區(qū)域。

2.3 大豆干旱強(qiáng)度時(shí)空變化

圖5為黑龍江省大豆干旱強(qiáng)度的時(shí)空分布。由圖5可見(jiàn)，大豆全生育期干旱強(qiáng)度從高到低分別是中區(qū)、西區(qū)、南區(qū)、東區(qū)和北區(qū)，其中,中區(qū)強(qiáng)度最高,為1.08～1.69；北區(qū)最低，為0.84～1.57；平均強(qiáng)度大于1.40的區(qū)域集中在東區(qū)西南部、西區(qū)東部、南區(qū)西部、北區(qū)東部和中區(qū)大部。從大豆各生育期(圖略)看，鼓粒期干旱強(qiáng)度最高，其次開(kāi)花-結(jié)莢期，播種-出苗期最低。從區(qū)域看(圖略)，東區(qū)和中區(qū)干旱強(qiáng)度時(shí)間變化特征相同，均在開(kāi)花-結(jié)莢期最高，達(dá)到1.63和1.69，其中五大連池、湯原和饒河最高，強(qiáng)度在2.00以上，播種-出苗期最低，分別為0.91和0.84；西區(qū)在鼓粒期干旱強(qiáng)度最高，達(dá)到1.61，開(kāi)花-結(jié)莢期最低為1.40；南區(qū)在鼓粒期最高，為1.61，播種-出苗期最低，為1.05；北區(qū)在開(kāi)花-結(jié)莢期最高，達(dá)1.57，播種-出苗期最低，為0.84。綜合看，大豆干旱強(qiáng)度發(fā)生較高的地區(qū)集中在黑龍江省的中西部，時(shí)間上看，東區(qū)、北區(qū)和中區(qū)大豆在三真葉-分枝期至鼓粒期階段干旱發(fā)生強(qiáng)度高于播種-出苗期和成熟期，西區(qū)和南區(qū)鼓粒期至成熟期干旱發(fā)生強(qiáng)度高于播種-出苗期到開(kāi)花-結(jié)莢期。

圖5 1981—2018年黑龍江省大豆生育期干旱強(qiáng)度

2.4 大豆干旱風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的時(shí)空變化

大豆干旱風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為負(fù)值，-11.00 mm～0范圍內(nèi)指數(shù)越小，風(fēng)險(xiǎn)越大。大豆全生育期干旱風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)從小到大分別為西區(qū)、中區(qū)、東區(qū)、南區(qū)和北區(qū)(圖6)，其中西區(qū)干旱風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為-3.76～-2.21 mm，干旱風(fēng)險(xiǎn)高，北區(qū)干旱風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為-2.81～-0.59 mm，干旱風(fēng)險(xiǎn)最低。從干旱風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的時(shí)間變化上看，全省大豆干旱風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)在開(kāi)花-結(jié)莢期最小，在播種-出苗期最大，但各區(qū)干旱風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)變化不同，東區(qū)、南區(qū)和中區(qū)變化趨勢(shì)相似，均為播種-出苗期風(fēng)險(xiǎn)最大，之后逐漸減少，開(kāi)花-結(jié)莢期達(dá)到最小，隨后又逐漸升高，說(shuō)明這3個(gè)區(qū)域在開(kāi)花-結(jié)莢期干旱風(fēng)險(xiǎn)高，在播種-出苗期干旱風(fēng)險(xiǎn)低；西區(qū)和北區(qū)干旱風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)在播種-出苗期最大，三真葉-分枝期最小，即在三真葉-分枝期干旱風(fēng)險(xiǎn)高，播種-出苗期干旱風(fēng)險(xiǎn)低。

圖6 1981—2017年黑龍江省大豆干旱風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)

以大豆干旱風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為依據(jù)，利用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS中的K-mean聚類分析方法將風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)進(jìn)行區(qū)域劃分，將黑龍江省大豆各發(fā)育期干旱分為高、次高、中等、次低和低5類風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，具體見(jiàn)表3和圖7。

表3 黑龍江省大豆干旱指數(shù)等級(jí)劃分(單位：mm)

2.4.1 低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)

黑龍江省大豆全生育期干旱低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)集中在東區(qū)的勃力，南區(qū)的牡丹江中東部、雞西西部，北區(qū)的嫩江；播種-出苗期低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布在除西區(qū)中南部，東區(qū)、北區(qū)和中區(qū)相鄰地區(qū)外的全省大部地區(qū)；三真葉-分枝期低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)明顯減少，僅在東區(qū)的虎林、勃力，西區(qū)龍江，南區(qū)哈爾濱、五常、穆林、寧安，北區(qū)嫩江和中區(qū)巴彥等地零星分布；開(kāi)花-結(jié)莢期進(jìn)一步減少，僅在南區(qū)穆棱和北區(qū)嫩江；鼓粒期分布于東區(qū)的東北部、佳木斯、寶清，西區(qū)克山、南區(qū)五常、穆棱、寧安，北區(qū)呼瑪、嫩江和中區(qū)的巴彥；成熟期低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積擴(kuò)大，主要集中在東區(qū)大部，西區(qū)克山、拜泉，南區(qū)五常、穆棱、寧安，北區(qū)中西部及嘉蔭，中區(qū)巴彥和方正。

2.4.2 次低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)

大豆全生育期干旱次低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布在東區(qū)大部、西區(qū)北部和龍江、南區(qū)中西部、北區(qū)和中區(qū)大部；播種-出苗期集中部分在三江平原西部、西區(qū)大部、南區(qū)西南部和北區(qū)的五大連池；三真葉-分枝期集中在黑龍江省中東部，包括東區(qū)、南區(qū)和中區(qū)大部，西區(qū)面積縮小至龍江一地，北區(qū)范圍北移擴(kuò)大，包括呼瑪、黑河、嫩江；開(kāi)花-結(jié)莢期相較于三真葉-分枝期在西區(qū)和北區(qū)范圍基本不變，但中東部明顯縮小，東區(qū)僅包括勃力和撫遠(yuǎn)，南區(qū)包括牡丹江、哈爾濱、五常，中區(qū)僅包括青岡；鼓粒期范圍擴(kuò)大，分布在東區(qū)大部、西區(qū)北部和龍江、南區(qū)中東部、北區(qū)西部、中區(qū)南部；成熟期集中分布在黑龍江中部。

2.4.3 中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)

從大豆全生育期看，干旱中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)集中東區(qū)、北區(qū)和中區(qū)相鄰的湯原、勃力、依蘭，西區(qū)中部和南區(qū)西南部；播種-出苗期是大豆各生育期干旱中等風(fēng)險(xiǎn)面積最小的階段，僅分布在東區(qū)湯原、西區(qū)富裕、泰來(lái)和安達(dá)；三真葉-分枝期面積擴(kuò)大，包括西區(qū)和北區(qū)大部，中區(qū)和南區(qū)西部，東區(qū)新增撫遠(yuǎn)和饒河；開(kāi)花-結(jié)莢期比三真葉-分枝期范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，囊括了東區(qū)東北角、西區(qū)龍江、南區(qū)東部和北區(qū)西部外全省大部地區(qū)；鼓粒期范圍縮小，包括東區(qū)西部、北區(qū)東部、中區(qū)北部相鄰部分，西區(qū)大部、南區(qū)西南部及尚志；成熟期集中在西區(qū)大部、南區(qū)西南部和三江平原西部的東區(qū)、北區(qū)和中區(qū)三區(qū)相鄰地區(qū)。

2.4.4 次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)

大豆干旱次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)在東區(qū)、北區(qū)和中區(qū)相鄰的湯原、勃力和依蘭，西區(qū)的泰來(lái)、安達(dá)；從各生育期看，播種-出苗期僅分布在東區(qū)的湯原；三真葉-分枝期在東部范圍不變，西區(qū)分布在安達(dá)和克山，南區(qū)的肇源，北區(qū)的五大連池；開(kāi)花-結(jié)莢期相較于三真葉-分枝期在東區(qū)、北區(qū)和中區(qū)范圍明顯擴(kuò)大，西區(qū)和南區(qū)的安達(dá)、肇源連成片，新增北區(qū)黑河和中區(qū)的海倫；成熟期范圍縮小，僅剩西區(qū)富裕、泰來(lái)，東區(qū)、北區(qū)和中區(qū)相鄰地區(qū)和中區(qū)海倫；成熟期在大豆上一生育期基礎(chǔ)上，新增安達(dá)、肇源。

2.4.5 高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)

黑龍江省大豆干旱高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)范圍很小，由圖7可見(jiàn)，僅東區(qū)湯原一地出現(xiàn)干旱高風(fēng)險(xiǎn)；從各生育階段看，大豆干旱高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要出現(xiàn)在開(kāi)花-結(jié)莢期，鼓粒期和成熟期，播種-出苗期和三真葉-分枝期無(wú)干旱高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

圖7 黑龍江省大豆不同生育期干旱風(fēng)險(xiǎn)分布

3 結(jié)論與討論

本文基于2018年大豆干旱等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，利用黑龍江省土壤相對(duì)濕度和大豆生育期資料，分析了大豆不同生育期干旱發(fā)生的時(shí)空分布特征，主要結(jié)論如下：

1) 黑龍江省大豆輕旱發(fā)生的頻率最高，中旱次之，重旱及特旱低；干旱總頻率、輕旱和中旱頻率空間上呈自西南向東北逐漸減少的趨勢(shì)，而重旱、特旱分別集中在松嫩平原中部和三江平原西部的相對(duì)較小區(qū)域，不同等級(jí)干旱在大豆三真葉至結(jié)莢期發(fā)生頻率較高，而大豆播種-出苗期和成熟期發(fā)生頻率較低。

2) 從黑龍江省大豆干旱發(fā)生強(qiáng)度看，中區(qū)干旱發(fā)生強(qiáng)度最高，為1.08～1.69；西區(qū)次之；北區(qū)最低，為0.84～1.57。從時(shí)間變化看，大豆三真葉至鼓粒期在東部、北區(qū)和中區(qū)干旱發(fā)生強(qiáng)度高于播種-出苗期和成熟期，而鼓粒期至成熟期在西區(qū)和南區(qū)干旱發(fā)生強(qiáng)度高，播種-出苗期低。

3) 黑龍江省大豆干旱風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，西區(qū)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為-3.76～-2.21 mm，干旱風(fēng)險(xiǎn)高；中區(qū)次之；北區(qū)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為-0.59～-2.81 mm，干旱風(fēng)險(xiǎn)最低。全省大豆在開(kāi)花-結(jié)莢期干旱風(fēng)險(xiǎn)最高，播種-出苗期最低，干旱風(fēng)險(xiǎn)中等以上的區(qū)域集中在松嫩平原西部和三江平原西南部，其他大部地區(qū)為次低或低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

本研究采用大豆干旱等級(jí)最新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)黑龍江省大豆各生育階期干旱進(jìn)行分析，結(jié)果可見(jiàn)，大豆各生育期干旱時(shí)間變化和空間分布與解文娟等[18]研究結(jié)果基本一致，同時(shí)本文的大豆干旱中等以上風(fēng)險(xiǎn)區(qū)與胡惠杰等[25]發(fā)現(xiàn)的降水不能滿足需水的區(qū)域基本吻合，這在一定程度上說(shuō)明利用大豆干旱等級(jí)分析黑龍江省大豆干旱的科學(xué)性。值得注意的是，由于與解文娟等[18]的作物水分虧缺指數(shù)(CWDI)標(biāo)準(zhǔn)不同，本文中得到的大豆干旱程度普遍偏輕，另外，西區(qū)尤其是松嫩平原西部是春旱頻發(fā)區(qū)，該區(qū)在大豆播種時(shí)一般通過(guò)延遲播種或坐水種等措施抗旱避災(zāi)，這在土壤濕度指標(biāo)上反映不明顯，故與本文中該區(qū)干旱風(fēng)險(xiǎn)分析存在差異。本文綜合分析了黑龍江省大豆干旱發(fā)生頻率、強(qiáng)度以及干旱風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，對(duì)大豆生產(chǎn)有一定的指導(dǎo)意義。由于大豆干旱等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)綜合考慮了不同土壤質(zhì)地的土壤底墑和大豆生長(zhǎng)阻滯濕度，排除了降水和灌溉時(shí)由于地表徑流和地面蒸發(fā)的水分流失，對(duì)研究干旱對(duì)大豆生長(zhǎng)影響更具有實(shí)際意義，但研究區(qū)觀測(cè)土壤重量含水量的站點(diǎn)較少，影響精細(xì)化分析，同時(shí)大豆干旱等級(jí)指標(biāo)與其他干旱指標(biāo)未進(jìn)行對(duì)比。因此，大豆干旱等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與其他干旱指標(biāo)的差異，結(jié)合不同指標(biāo)彌補(bǔ)單一方法的局限性，綜合分析干旱對(duì)大豆生產(chǎn)的影響，有待進(jìn)一步分析。