浙江省早稻生育期(生长季)农业气候资源初步研究

周弘媛, 张立波, 章永辉, 甄国凝, 黄鲁鑫

中国农学通报. 2024, 40(35): 99-109

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中国农学通报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (35) : 99-109. DOI: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0153
资源·环境·生态·土壤·气象

浙江省早稻生育期(生长季)农业气候资源初步研究

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Preliminary Study on Agricultural Climate Resources during the Early Rice Growth Season in Zhejiang Province

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摘要

为提高浙江省早稻生育期(生长季)气候资源利用率,并实现早稻持续稳产与增产。研究利用浙江省66个国家气象站1971—2022年逐日平均气温、降水量、日照等数据,采取线性倾向率、M-K检验等方法,分析了浙江省近52 a早稻生育期(生长季)热量、降水、光照资源的时空变化特征。结果表明,浙江省早稻生育期、生长季平均气温呈西南高、东北低的分布特征,并以0.34℃/10、0.38℃/10 a气候倾向率波动上升,2002年有激增点;浙江省早稻生长季≥10℃积温年平均在2719.1~3286.4℃·d之间,呈西南高东北低,以75.8℃·d/10 a的气候倾向率增加,东北部增速高于西南部地区,热量资源的空间差异呈缩小态势。降水资源年际变化很大,空间分布上均自西南向东北逐步递减,差异显著,早稻生育期和生长季降水量气候倾向率分别以12.2 mm/10 a和14.1 mm/10 a的速率缓慢增加,空间分布呈东北高西南低阶梯状分布,且多为递增趋势。光照资源年际变幅较大,早稻生育期、生长季平均日照时数分别为698.9 h、771.9 h,并以-11.2 h/10 a、-8.9 h/10 a气候倾向率减少。研究结果为提高气候资源利用率、规避气象灾害和分品种科学布局等方面提供气象依据和支撑,实现浙江地区早稻持续增产。

Abstract

To enhance the utilization rate of climatic resources during the growth season of early rice in Zhejiang Province and to achieve sustained and increased yields, daily average temperature, precipitation, and sunlight data from 66 national meteorological stations in Zhejiang Province spanning from 1971 to 2022 were analyzed in this study. Utilizing methods such as linear trend analysis and Mann-Kendall (M-K) test, the spatial-temporal variation characteristics of heat, precipitation, and light resources during the early rice growing period and growing season over the past 52 years were examined. The results indicate that the average temperature during the early rice growing period and growing season exhibits a distribution pattern characterized by higher values in the southwest and lower values in the northeast. The climate tendency rate fluctuates with increase of 0.34℃/10a and 0.38℃/10a for average temperature for heat accumulation, with a significant increase point observed in 2002. The annual accumulated temperature above10℃ for early rice ranges between 2719.1 to 3286.4℃·d, also displaying a southwest-high/northeast-low gradient with an increasing climate trend of 75.8°C·d/10a; notably, northeastern regions exhibit a faster increase compared to southwestern areas, leading to a reduction in spatial disparities regarding thermal resources. Interannual variability is significant for precipitation resources; their spatial distribution decreases progressively from southwest to northeast with marked differences observed across regions. The climate trends for precipitation during both the early rice growing period and overall growth season show slow increases at rates of approximately 12.2mm/10a and 14.1mm/10a respectively; these trends follow a staircase-like distribution where northeastern areas are wetter than southwestern ones. Light resource availability demonstrates considerable interannual fluctuations as well, and sunshine resources also exhibit large interannual variations with average sunshine hours being 698.9h and 771.9h, respectively, both showing declines at rates of -11.2h/10a and -8.9h/10a.The research findings provide meteorological evidence and support for enhancing the utilization of climate resources, mitigating meteorological disasters, and implementing scientifically informed varietal distribution, and help to achieve a sustained increase in early rice production in the Zhejiang region.

关键词

农业气候资源 / 早稻生育期(生长季) / 浙江 / 降水量 / 日照时数 / 气候变暖 / 种植制度 / 时空分析

Key words

agricultural climate resources / early rice growing season / Zhejiang / precipitation / sunshine hours / climate warming / planting system / spatiotemporal analysis

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周弘媛 , 张立波 , 章永辉 , 甄国凝 , 黄鲁鑫. 浙江省早稻生育期(生长季)农业气候资源初步研究. 中国农学通报. 2024, 40(35): 99-109 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0153
ZHOU Hongyuan , ZHANG Libo , ZHANG Yonghui , ZHEN Guoning , HUANG Luxin. Preliminary Study on Agricultural Climate Resources during the Early Rice Growth Season in Zhejiang Province. Chinese Agricultural Science Bulletin. 2024, 40(35): 99-109 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0153

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【目的】研究气候变化背景下中国东北三省春玉米气候适宜性的变化特征,为东北地区春玉米种植的合理布局提供科学依据。【方法】本文以1981年为时间节点,把1961—2010年分为两个时间段,基于东北三省74个气象站点1961—2010年的观测资料,根据农业气象学指标,在分析1981—2010年较1961—1980年东北三省春玉米可能种植北界变化的基础上,利用APSIM-Maize模型模拟春玉米可能种植区域内各气象站点逐年的雨养产量,结合统计学方法,分析春玉米雨养产量高产性和稳产性的变化特征,并综合得到气候变化背景下中国东北三省春玉米的气候适宜区分布的变化特征。【结果】(1)与1961—1980年相比,1981—2010年春玉米的可能种植北界向北移动了158.3—285.8 km,春玉米可能种植面积增加了3.87×104 km2,占东北三省土地面积的4.91%。(2)1981—2010年,东北三省春玉米雨养产量的最高产区、高产区和次高产区面积占可能种植面积比例由81.14%增加为86.66%,其中最高产区和高产区面积比例由36.61%减少为34.82%,而次高产区则由44.53%增加到51.85%,低产区面积占研究区域面积的比例由18.86%减少为13.34%。研究区域内雨养产量的单产减少40 kg•hm-2,但由于春玉米可能种植区域总面积的扩大,特别是高产区和次高产区面积的增加,研究区域内雨养产量的总产增加了7.0%。(3)东北三省春玉米雨养产量的最稳产区、稳产区和次稳产区面积占可能种植面积的比例由80.20%增加为89.28%,且最稳产区和稳产区面积比例由40.97%增加为49.97%,而低稳产区面积占研究区域面积的比例由19.80%减少为10.72%。(4)东北三省春玉米气候适宜区和次适宜区面积占可能种植面积的比例由61.09%增加为83.00%,但最适宜区面积比例由18.83%减少为6.67%,可种植区面积占研究区域面积的比例由20.08%减少为10.33%。研究区域内春玉米可稳定获得的雨养产量的单产总体下降了171 kg•hm-2,但由于春玉米可能种植区域总面积的增加,特别是适宜区和次适宜区面积的增加,研究区域内可稳定获得的雨养产量的总产增加了2.6%。【结论】全球气候变暖背景下,东北三省春玉米种植北界明显向北向西移动,春玉米的可能种植面积增加;在春玉米可能种植区域内,如果不考虑品种和栽培管理措施的适应,雨养产量的最高产区面积所占比例缩小,春玉米雨养产量的单产下降,但由于可能种植面积的增加,东北三省春玉米雨养产量的总产增加;春玉米雨养产量的稳定性增加,其中最稳产区和稳产区面积占研究区域面积的比例增加;在春玉米可能种植的区域内,春玉米的气候最适宜区面积减少明显,研究区域内春玉米可稳定获得的雨养产量的单产下降,但由于春玉米可能种植面积的增加,特别是适宜区和次适宜区面积的增加,可稳定获得的雨养产量的总产增加。
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作物生殖生长期长度与作物产量和品质密切相关。为深入探究作物生殖生长期长度(reproductive growth period lengths, RGLs)对气候变化和技术进步的响应, 基于1981—2010年长江中下游地区单季稻生殖生长期和气象数据, 量化不同RGLs (孕穗期—抽穗期(booting to heading, BDHD)、抽穗期—乳熟期(heading to milking, HDMS)、乳熟期—成熟期(milking to maturity, MSMD)和孕穗期—成熟期(booting to maturity, BDMD))对平均温度(mean temperature, TEM)、累积降水量(cumulative precipitation, PRE)和累积日照时数(cumulative sunshine duration, SSD)的敏感性, 并分离气候变化和技术进步对不同RGLs的影响。结果表明, 1981—2010年长江中下游地区单季稻BDMD呈延长趋势(0.24 d a-1), 其中, HDMS延长趋势最明显(0.16 d a-1)。气候因子中高温和寡照不利于单季稻不同RGLs延长, 其中, TEM对BDHD、HDMS和MSMD变化趋势的平均相对贡献分别为-50.0%、-50.7%和-21.9%, SSD对BDHD、HDMS和MSMD变化趋势的平均相对贡献分别为-47.2%、-48.7%和-67.6%。技术进步弥补了气候变化对不同RGLs变化趋势的不利影响。研究表明, 技术进步可能是当前单季稻稳产高产和趋利避害的主要手段, 未来可以采用较长生殖生长期和耐热性品种来适应持续的气候变化。
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基金

浙江省自然科学基金重点项目(LZJMZ23D050001)
浙江省基础公益计划项目(LGF22D050007)
浙江省气象局重点项目(2020ZD07)
浙江省气象局一般项目(2022YB22)
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