摘要:為高效利用內蒙古東北部地區水熱資源,發展冷涼地區大豆種植業,利用呼倫貝爾市、興安盟及周邊黑龍江地區近30年的氣象觀測資料和大豆發育期資料,采用氣候適宜度分析方法,計算了該區域近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。大豆適宜種植區域為大興安嶺農區東南端;較適宜種植區域為大興安嶺東麓,適宜種植區的外沿;不適宜種植區位于呼倫貝爾市北部林區及西部牧區。在林區南部的農林交錯帶中,該區1900~2100℃積溫區域為玉米不適宜種植地區,但可以大力發展大豆種植業,在調整種植業結構時可考慮在這一區域增加大豆種植面積。

　　關鍵詞:內蒙古東北部;氣候適宜度;評價指標;大豆種植;區劃方法

　　內蒙古東北部是全國重要的優質大豆[Glycinnemax(L.)Merrill]生產基地,也是東北大豆產區的重要組成部分,其種植面積僅次于玉米(ZeamaysL.)。2016—2017年,內蒙古自治區根據市場需求變化,對種植業進行了科學調整,破解種植業的玉米作物“一糧獨大”問題,逐步增加東北部地區大豆的種植面積。氣候適宜度方法近幾年被廣泛用于農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業氣候資源的適宜性評估、農業應對氣候變化及合理開發和高效利用農業氣候資源等[1]。

　　1研究區域概況及資料來源

　　1.1研究區自然特征

　　內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,其中熱量資源體現更為明顯。1.2資料來源1.2.1地理信息資料地理信息數據來源于國家測繪局1∶25萬地理信息數據,包括呼倫貝爾市鄉鎮行政邊界、道路、數字高程柵格數據等地理信息資料;2007年版各市/縣、各鎮的行政區劃圖件以及各氣象觀測站點的經緯度坐標。

　　1.2.2氣象數據及大豆發育期資料

　　為了建立小網格推算模型,本文氣象數據以呼倫貝爾市(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30年歷史氣象數據,包括1987—2016年27個氣象觀測站點的日平均氣溫、日降水量數據;呼倫貝爾市和興安盟大豆各發育期資料以扎蘭屯農業氣象監測站資料為準,黑龍江各站以龍江農業氣象監測站資料為準。

　　2分析方法

　　2.1地理信息資料的處理

　　應用1∶25萬地理信息數據,在地理信息系統平臺下,進行各層地理信息數據的導入、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、經度和緯度柵格圖層。

　　2.2精細化種植區劃方法

　　區劃采用氣候適宜度分析方法,計算27個氣象監測站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格推算模型,充分利用GIS強大的空間分析功能,結合農業氣候相似理論和地域分布規律,實現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劃圖,并與傳統的≥10℃積溫區劃圖進行對比分析,進行分區評述。

　　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育需要的區域明顯分為兩大部分。第1部分為呼倫貝爾市東部的農區,該區域大豆生長季(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,該區域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部分地區處于較適宜等級。不能滿足大豆生長發育對溫度需求的區域主要位于大興安嶺山地的廣大林區和嶺西牧區東部地區,該區域5—9月平均氣溫為12.2~15.0℃,大部地區無霜期不足100d,種植大豆不能成熟。

　　3.2降水適宜度區劃結果分析

　　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,包括鄂倫春旗東北部和莫旗大部地區,該區域年降水量420~490mm,降水適宜度在0.7以上,處于適宜等級,出現干旱的幾率較小,水分條件完全可以滿足大豆生長發育需要。第2部分為大興安嶺東麓東南部的農區和大興安嶺山地的林區,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育需要,但出現干旱的幾率較大。第3部分為大興安嶺以西的牧區,該區域年降水量不足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育對水分的需求。

　　4討論與結論

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

　　4.1大豆氣候適宜度區劃結果與≥10℃積溫區劃結果對比分析

　　大豆適宜度種植區劃圖(圖3a)與80%保證率下≥10℃活動積溫圖[25](圖3b)對比分析發現,呼倫貝爾市大豆適宜種植區域處于2300~2500℃積溫帶,具體分布于扎蘭屯市、阿榮旗南部大部地區;≥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和中早熟區,為玉米的最適宜和適宜種植區,這一區域也為大豆適宜種植區域,與傳統種植理念十分吻合。大豆較適宜種植區域較為廣泛,處于2100~2300℃積溫帶,包括扎蘭屯市、阿榮旗北部鄉鎮、莫旗大部鄉鎮及鄂倫春旗東南部鄉鎮,這些地區也是玉米較適宜種植區域;1900~2100℃積溫帶,包括扎蘭屯市、阿榮旗北部邊界鄉鎮及鄂倫春旗中部鄉鎮,由于熱量資源欠缺和早霜的危害,該區域為玉米不適宜種植地區,但可以大力發展大豆種植業,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大豆氣候適宜度區劃結果與分級判別區劃結果對比分析

　　參考玉米分級判別區劃方法[25],選用日平均溫度≥10℃活動積溫、年降水量、日最低氣溫≥2℃無霜期作為大豆區劃指標進行區劃與本研究區劃結果對比分析。由圖4可知,與分級判別區劃結果相比,氣候適宜度判別區劃結果中,大豆適宜種植區域邊緣向東南縮減,區域面積有所減小,較適宜種植區域邊緣向北延伸,區域面積明顯增加。出現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,但是以整個發育期的氣象條件作為適宜區劃因子,沒有考慮作物各個發育期對氣象條件需求的動態變化,而適宜度區劃則是在綜合考慮作物各個發育期水熱適宜程度的基礎上,確定各發育期適宜指標及權重系數,再確定整個發育階段的適宜指標,在此基礎上進行區劃,其結果更能體現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和實用價值。

　　參考文獻References

　　[1]宮麗娟,李宇光,王萍,等.黑龍江省玉米氣候適宜度變化分析[J].吉林農業科學,2012,37(5):75–80GONGLJ,LIYG,WANGP,etal.VariationofclimatesuitabilityofmaizeinHeilongjiangProvince[J].JournalofJilinAgriculturalSciences,2012,37(5):75–80

　　[2]陳炳東.氣候變化對農作物適宜度影響研究進展[J].北京農業,2012,(18):153CHENBD.Impactsofclimatechangeoncropsuitabilityinfluenceresearchprogress[J].BeijingAgriculture,2012,(18):153

　　[3]劉實,王勇,繆啟龍,等.近50年東北地區熱量資源變化特征[J].應用氣象學報,2010,21(3):266–278LIUS,WANGY,MIAOQL,etal.VariationcharacteristicsofthermalresourcesinNortheastChinainrecent50years[J].JournalofAppliedMeteorologicalScience,2010,21(3):266–278