蒙古东北部大豆气候适宜度等级及种植区划研究

　　摘要:为高效利用内蒙古东北部地区水热资源,发展冷凉地区大豆种植业,利用呼伦贝尔市、兴安盟及周边黑龙江地区近30年的气象观测资料和大豆发育期资料,采用气候适宜度分析方法,计算了该区域近30年逐年大豆气候适宜度,建立了气候适宜度评价指标,进行了基于GIS的呼伦贝尔市大豆适宜种植区划。研究结果表明,温度适宜度和水热综合适宜度≥0.6为适宜,0.4~0.6为较适宜,≤0.4为不适宜;降水适宜度≥0.7为适宜,0.6~0.7为较适宜,≤0.6为不适宜。大豆适宜种植区域为大兴安岭农区东南端;较适宜种植区域为大兴安岭东麓,适宜种植区的外沿;不适宜种植区位于呼伦贝尔市北部林区及西部牧区。在林区南部的农林交错带中,该区1900~2100℃积温区域为玉米不适宜种植地区,但可以大力发展大豆种植业,在调整种植业结构时可考虑在这一区域增加大豆种植面积。

　　关键词:内蒙古东北部;气候适宜度;评价指标;大豆种植;区划方法

　　内蒙古东北部是全国重要的优质大豆[Glycinnemax(L.)Merrill]生产基地,也是东北大豆产区的重要组成部分,其种植面积仅次于玉米(ZeamaysL.)。2016—2017年,内蒙古自治区根据市场需求变化,对种植业进行了科学调整,破解种植业的玉米作物“一粮独大”问题,逐步增加东北部地区大豆的种植面积。气候适宜度方法近几年被广泛用于农作物和气候条件之间适应程度的研究,主要应用领域为开展气候变化背景下农业气候资源的适宜性评估、农业应对气候变化及合理开发和高效利用农业气候资源等[1]。

　　1研究区域概况及资料来源

　　1.1研究区自然特征

　　内蒙古东北部的呼伦贝尔市地处呼伦贝尔高原,介于115°31′~126°04′E,47°05′~53°20′N,境内地形复杂多样,地势起伏多变,包括大兴安岭山地、呼伦贝尔高原、河谷平原低地3个较大的地形单元,大兴安岭呈北东北—南西南走向,贯穿本区中部,构成呼伦贝尔市地形的整体。以大兴安岭为界,全市气温东西差异较大,大兴安岭山地为寒冷作物带,西部草原为温凉作物带,岭东为温和作物带,且气候资源具有明显的水平地带性(纬向)和垂直地带性,其中热量资源体现更为明显。1.2资料来源1.2.1地理信息资料地理信息数据来源于国家测绘局1∶25万地理信息数据,包括呼伦贝尔市乡镇行政边界、道路、数字高程栅格数据等地理信息资料;2007年版各市/县、各镇的行政区划图件以及各气象观测站点的经纬度坐标。

　　1.2.2气象数据及大豆发育期资料

　　为了建立小网格推算模型,本文气象数据以呼伦贝尔市(16个台站)为主,黑龙江省(富裕、甘南、加格达奇、龙江、讷河、齐齐哈尔、依安)和兴安盟(胡尔勒、阿尔山、索伦、音德尔)等11个台站为辅(主要参与建立模型),利用连续30年历史气象数据,包括1987—2016年27个气象观测站点的日平均气温、日降水量数据;呼伦贝尔市和兴安盟大豆各发育期资料以扎兰屯农业气象监测站资料为准,黑龙江各站以龙江农业气象监测站资料为准。

　　2分析方法

　　2.1地理信息资料的处理

　　应用1∶25万地理信息数据,在地理信息系统平台下,进行各层地理信息数据的导入、拼接、拓扑运算和投影、配准等图层处理,最终生成呼伦贝尔市的海拔高度、经度和纬度栅格图层。

　　2.2精细化种植区划方法

　　区划采用气候适宜度分析方法,计算27个气象监测站30年气候适宜度平均值,建立气候适宜度与地理信息的小网格推算模型,充分利用GIS强大的空间分析功能,结合农业气候相似理论和地域分布规律,实现由点到面的空间合并,最终生成基于气候适宜度的大豆种植区划图,并与传统的≥10℃积温区划图进行对比分析,进行分区评述。

　　3结果与分析

　　3.1呼伦贝尔大豆种植的温度适宜度变化及区划

　　由图1a可知,从温度适宜度分析,呼伦贝尔可满足大豆生长发育需要的区域明显分为两大部分。第1部分为呼伦贝尔市东部的农区,该区域大豆生长季(5—9月)平均气温在14.7~17.8℃,基本满足大豆生长发育需要。其中扎兰屯市东南部边缘、阿荣旗东南部、莫旗南部温度适宜度在0.6以上,处于大豆生长发育的温度适宜等级;扎兰屯市中部、阿荣旗中部、莫旗大部和鄂伦春旗东南部地区温度适宜度为0.4~0.6,处于较适宜等级。第2部分为大兴安岭以西的牧区,该区域5—9月平均气温在15.6~17.3℃,可以满足大豆生长期对温度的要求。其中新右旗中部和南部地区温度适宜度为适宜等级,新右旗北部、新左旗、陈旗大部、鄂温克旗及海拉尔区部分地区处于较适宜等级。不能满足大豆生长发育对温度需求的区域主要位于大兴安岭山地的广大林区和岭西牧区东部地区,该区域5—9月平均气温为12.2~15.0℃,大部地区无霜期不足100d,种植大豆不能成熟。

　　3.2降水适宜度区划结果分析

　　由图1b可知,从降水适宜度分析,呼伦贝尔大豆生长季降水适宜度由东向西逐渐减小,地带性明显。第1部分为大兴安岭东麓的东北部地区,包括鄂伦春旗东北部和莫旗大部地区,该区域年降水量420~490mm,降水适宜度在0.7以上,处于适宜等级,出现干旱的几率较小,水分条件完全可以满足大豆生长发育需要。第2部分为大兴安岭东麓东南部的农区和大兴安岭山地的林区,包括扎兰屯市、阿荣旗、根河市、牙克石市以及额尔古纳市东部和鄂温克旗东部,该区域年降水量400mm左右,降水适宜度为0.6~0.7,处于较适宜等级,水分条件基本可以满足大豆生长发育需要,但出现干旱的几率较大。第3部分为大兴安岭以西的牧区,该区域年降水量不足300mm,降水适宜度在0.6以下,处于不适宜等级,不能满足大豆生长发育对水分的需求。

　　4讨论与结论

　　呼伦贝尔地区大豆种植没有明确的区划方法和区划图,多年来以玉米种植积温带界定大豆种植区域,认为适宜种玉米的区域也适宜大豆种植。目前,大豆种植区划采用传统的≥10℃积温区划和分级判别区划方法,前者没有考虑水热资源的综合效应,后者没有体现水热条件对各生育期阶段的不同效应,本研究利用内蒙古和黑龙江大豆主产区的气候适宜度确定的评价指标,对内蒙古呼伦贝尔市大豆产区进行了基于适宜度方法的种植区划。

　　4.1大豆气候适宜度区划结果与≥10℃积温区划结果对比分析

　　大豆适宜度种植区划图(图3a)与80%保证率下≥10℃活动积温图[25](图3b)对比分析发现,呼伦贝尔市大豆适宜种植区域处于2300~2500℃积温带,具体分布于扎兰屯市、阿荣旗南部大部地区;≥2500℃积温带,分布于扎兰屯市、阿荣旗及莫旗最东南端边缘,这两个积温带为春播玉米的中熟区和中早熟区,为玉米的最适宜和适宜种植区,这一区域也为大豆适宜种植区域,与传统种植理念十分吻合。大豆较适宜种植区域较为广泛,处于2100~2300℃积温带,包括扎兰屯市、阿荣旗北部乡镇、莫旗大部乡镇及鄂伦春旗东南部乡镇,这些地区也是玉米较适宜种植区域;1900~2100℃积温带,包括扎兰屯市、阿荣旗北部边界乡镇及鄂伦春旗中部乡镇,由于热量资源欠缺和早霜的危害,该区域为玉米不适宜种植地区,但可以大力发展大豆种植业,在不大面积缩减玉米种植面积的同时以增加大豆种植面积。

　　4.2大豆气候适宜度区划结果与分级判别区划结果对比分析

　　参考玉米分级判别区划方法[25],选用日平均温度≥10℃活动积温、年降水量、日最低气温≥2℃无霜期作为大豆区划指标进行区划与本研究区划结果对比分析。由图4可知,与分级判别区划结果相比,气候适宜度判别区划结果中,大豆适宜种植区域边缘向东南缩减,区域面积有所减小,较适宜种植区域边缘向北延伸,区域面积明显增加。出现差别的原因是分级判别虽然也综合考虑了水热的综合影响效应,但是以整个发育期的气象条件作为适宜区划因子,没有考虑作物各个发育期对气象条件需求的动态变化,而适宜度区划则是在综合考虑作物各个发育期水热适宜程度的基础上,确定各发育期适宜指标及权重系数,再确定整个发育阶段的适宜指标,在此基础上进行区划,其结果更能体现大豆整个生长期对气候条件的适宜程度,对扩大种植面积有更科学的理论依据和实用价值。

　　参考文献References

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