蒙古東北部大豆氣候適宜度等級及種植區(qū)劃研究

　　摘要:為高效利用內(nèi)蒙古東北部地區(qū)水熱資源,發(fā)展冷涼地區(qū)大豆種植業(yè),利用呼倫貝爾市、興安盟及周邊黑龍江地區(qū)近30年的氣象觀測資料和大豆發(fā)育期資料,采用氣候適宜度分析方法,計算了該區(qū)域近30年逐年大豆氣候適宜度,建立了氣候適宜度評價指標,進行了基于GIS的呼倫貝爾市大豆適宜種植區(qū)劃。研究結果表明,溫度適宜度和水熱綜合適宜度≥0.6為適宜,0.4~0.6為較適宜,≤0.4為不適宜;降水適宜度≥0.7為適宜,0.6~0.7為較適宜,≤0.6為不適宜。大豆適宜種植區(qū)域為大興安嶺農(nóng)區(qū)東南端;較適宜種植區(qū)域為大興安嶺東麓,適宜種植區(qū)的外沿;不適宜種植區(qū)位于呼倫貝爾市北部林區(qū)及西部牧區(qū)。在林區(qū)南部的農(nóng)林交錯帶中,該區(qū)1900~2100℃積溫區(qū)域為玉米不適宜種植地區(qū),但可以大力發(fā)展大豆種植業(yè),在調整種植業(yè)結構時可考慮在這一區(qū)域增加大豆種植面積。

　　關鍵詞:內(nèi)蒙古東北部;氣候適宜度;評價指標;大豆種植;區(qū)劃方法

　　內(nèi)蒙古東北部是全國重要的優(yōu)質大豆[Glycinnemax(L.)Merrill]生產(chǎn)基地,也是東北大豆產(chǎn)區(qū)的重要組成部分,其種植面積僅次于玉米(ZeamaysL.)。2016—2017年,內(nèi)蒙古自治區(qū)根據(jù)市場需求變化,對種植業(yè)進行了科學調整,破解種植業(yè)的玉米作物“一糧獨大”問題,逐步增加東北部地區(qū)大豆的種植面積。氣候適宜度方法近幾年被廣泛用于農(nóng)作物和氣候條件之間適應程度的研究,主要應用領域為開展氣候變化背景下農(nóng)業(yè)氣候資源的適宜性評估、農(nóng)業(yè)應對氣候變化及合理開發(fā)和高效利用農(nóng)業(yè)氣候資源等[1]。

　　1研究區(qū)域概況及資料來源

　　1.1研究區(qū)自然特征

　　內(nèi)蒙古東北部的呼倫貝爾市地處呼倫貝爾高原,介于115°31′~126°04′E,47°05′~53°20′N,境內(nèi)地形復雜多樣,地勢起伏多變,包括大興安嶺山地、呼倫貝爾高原、河谷平原低地3個較大的地形單元,大興安嶺呈北東北—南西南走向,貫穿本區(qū)中部,構成呼倫貝爾市地形的整體。以大興安嶺為界,全市氣溫東西差異較大,大興安嶺山地為寒冷作物帶,西部草原為溫涼作物帶,嶺東為溫和作物帶,且氣候資源具有明顯的水平地帶性(緯向)和垂直地帶性,其中熱量資源體現(xiàn)更為明顯。1.2資料來源1.2.1地理信息資料地理信息數(shù)據(jù)來源于國家測繪局1∶25萬地理信息數(shù)據(jù),包括呼倫貝爾市鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政邊界、道路、數(shù)字高程柵格數(shù)據(jù)等地理信息資料;2007年版各市/縣、各鎮(zhèn)的行政區(qū)劃圖件以及各氣象觀測站點的經(jīng)緯度坐標。

　　1.2.2氣象數(shù)據(jù)及大豆發(fā)育期資料

　　為了建立小網(wǎng)格推算模型,本文氣象數(shù)據(jù)以呼倫貝爾市(16個臺站)為主,黑龍江省(富裕、甘南、加格達奇、龍江、訥河、齊齊哈爾、依安)和興安盟(胡爾勒、阿爾山、索倫、音德爾)等11個臺站為輔(主要參與建立模型),利用連續(xù)30年歷史氣象數(shù)據(jù),包括1987—2016年27個氣象觀測站點的日平均氣溫、日降水量數(shù)據(jù);呼倫貝爾市和興安盟大豆各發(fā)育期資料以扎蘭屯農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測站資料為準,黑龍江各站以龍江農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測站資料為準。

　　2分析方法

　　2.1地理信息資料的處理

　　應用1∶25萬地理信息數(shù)據(jù),在地理信息系統(tǒng)平臺下,進行各層地理信息數(shù)據(jù)的導入、拼接、拓撲運算和投影、配準等圖層處理,最終生成呼倫貝爾市的海拔高度、經(jīng)度和緯度柵格圖層。

　　2.2精細化種植區(qū)劃方法

　　區(qū)劃采用氣候適宜度分析方法,計算27個氣象監(jiān)測站30年氣候適宜度平均值,建立氣候適宜度與地理信息的小網(wǎng)格推算模型,充分利用GIS強大的空間分析功能,結合農(nóng)業(yè)氣候相似理論和地域分布規(guī)律,實現(xiàn)由點到面的空間合并,最終生成基于氣候適宜度的大豆種植區(qū)劃圖,并與傳統(tǒng)的≥10℃積溫區(qū)劃圖進行對比分析,進行分區(qū)評述。

　　3結果與分析

　　3.1呼倫貝爾大豆種植的溫度適宜度變化及區(qū)劃

　　由圖1a可知,從溫度適宜度分析,呼倫貝爾可滿足大豆生長發(fā)育需要的區(qū)域明顯分為兩大部分。第1部分為呼倫貝爾市東部的農(nóng)區(qū),該區(qū)域大豆生長季(5—9月)平均氣溫在14.7~17.8℃,基本滿足大豆生長發(fā)育需要。其中扎蘭屯市東南部邊緣、阿榮旗東南部、莫旗南部溫度適宜度在0.6以上,處于大豆生長發(fā)育的溫度適宜等級;扎蘭屯市中部、阿榮旗中部、莫旗大部和鄂倫春旗東南部地區(qū)溫度適宜度為0.4~0.6,處于較適宜等級。第2部分為大興安嶺以西的牧區(qū),該區(qū)域5—9月平均氣溫在15.6~17.3℃,可以滿足大豆生長期對溫度的要求。其中新右旗中部和南部地區(qū)溫度適宜度為適宜等級,新右旗北部、新左旗、陳旗大部、鄂溫克旗及海拉爾區(qū)部分地區(qū)處于較適宜等級。不能滿足大豆生長發(fā)育對溫度需求的區(qū)域主要位于大興安嶺山地的廣大林區(qū)和嶺西牧區(qū)東部地區(qū),該區(qū)域5—9月平均氣溫為12.2~15.0℃,大部地區(qū)無霜期不足100d,種植大豆不能成熟。

　　3.2降水適宜度區(qū)劃結果分析

　　由圖1b可知,從降水適宜度分析,呼倫貝爾大豆生長季降水適宜度由東向西逐漸減小,地帶性明顯。第1部分為大興安嶺東麓的東北部地區(qū),包括鄂倫春旗東北部和莫旗大部地區(qū),該區(qū)域年降水量420~490mm,降水適宜度在0.7以上,處于適宜等級,出現(xiàn)干旱的幾率較小,水分條件完全可以滿足大豆生長發(fā)育需要。第2部分為大興安嶺東麓東南部的農(nóng)區(qū)和大興安嶺山地的林區(qū),包括扎蘭屯市、阿榮旗、根河市、牙克石市以及額爾古納市東部和鄂溫克旗東部,該區(qū)域年降水量400mm左右,降水適宜度為0.6~0.7,處于較適宜等級,水分條件基本可以滿足大豆生長發(fā)育需要,但出現(xiàn)干旱的幾率較大。第3部分為大興安嶺以西的牧區(qū),該區(qū)域年降水量不足300mm,降水適宜度在0.6以下,處于不適宜等級,不能滿足大豆生長發(fā)育對水分的需求。

　　4討論與結論

　　呼倫貝爾地區(qū)大豆種植沒有明確的區(qū)劃方法和區(qū)劃圖,多年來以玉米種植積溫帶界定大豆種植區(qū)域,認為適宜種玉米的區(qū)域也適宜大豆種植。目前,大豆種植區(qū)劃采用傳統(tǒng)的≥10℃積溫區(qū)劃和分級判別區(qū)劃方法,前者沒有考慮水熱資源的綜合效應,后者沒有體現(xiàn)水熱條件對各生育期階段的不同效應,本研究利用內(nèi)蒙古和黑龍江大豆主產(chǎn)區(qū)的氣候適宜度確定的評價指標,對內(nèi)蒙古呼倫貝爾市大豆產(chǎn)區(qū)進行了基于適宜度方法的種植區(qū)劃。

　　4.1大豆氣候適宜度區(qū)劃結果與≥10℃積溫區(qū)劃結果對比分析

　　大豆適宜度種植區(qū)劃圖(圖3a)與80%保證率下≥10℃活動積溫圖[25](圖3b)對比分析發(fā)現(xiàn),呼倫貝爾市大豆適宜種植區(qū)域處于2300~2500℃積溫帶,具體分布于扎蘭屯市、阿榮旗南部大部地區(qū);≥2500℃積溫帶,分布于扎蘭屯市、阿榮旗及莫旗最東南端邊緣,這兩個積溫帶為春播玉米的中熟區(qū)和中早熟區(qū),為玉米的最適宜和適宜種植區(qū),這一區(qū)域也為大豆適宜種植區(qū)域,與傳統(tǒng)種植理念十分吻合。大豆較適宜種植區(qū)域較為廣泛,處于2100~2300℃積溫帶,包括扎蘭屯市、阿榮旗北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)、莫旗大部鄉(xiāng)鎮(zhèn)及鄂倫春旗東南部鄉(xiāng)鎮(zhèn),這些地區(qū)也是玉米較適宜種植區(qū)域;1900~2100℃積溫帶,包括扎蘭屯市、阿榮旗北部邊界鄉(xiāng)鎮(zhèn)及鄂倫春旗中部鄉(xiāng)鎮(zhèn),由于熱量資源欠缺和早霜的危害,該區(qū)域為玉米不適宜種植地區(qū),但可以大力發(fā)展大豆種植業(yè),在不大面積縮減玉米種植面積的同時以增加大豆種植面積。

　　4.2大豆氣候適宜度區(qū)劃結果與分級判別區(qū)劃結果對比分析

　　參考玉米分級判別區(qū)劃方法[25],選用日平均溫度≥10℃活動積溫、年降水量、日最低氣溫≥2℃無霜期作為大豆區(qū)劃指標進行區(qū)劃與本研究區(qū)劃結果對比分析。由圖4可知,與分級判別區(qū)劃結果相比,氣候適宜度判別區(qū)劃結果中,大豆適宜種植區(qū)域邊緣向東南縮減,區(qū)域面積有所減小,較適宜種植區(qū)域邊緣向北延伸,區(qū)域面積明顯增加。出現(xiàn)差別的原因是分級判別雖然也綜合考慮了水熱的綜合影響效應,但是以整個發(fā)育期的氣象條件作為適宜區(qū)劃因子,沒有考慮作物各個發(fā)育期對氣象條件需求的動態(tài)變化,而適宜度區(qū)劃則是在綜合考慮作物各個發(fā)育期水熱適宜程度的基礎上,確定各發(fā)育期適宜指標及權重系數(shù),再確定整個發(fā)育階段的適宜指標,在此基礎上進行區(qū)劃,其結果更能體現(xiàn)大豆整個生長期對氣候條件的適宜程度,對擴大種植面積有更科學的理論依據(jù)和實用價值。

　　參考文獻References

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