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(jì)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(píng)價(jià)指標(biāo),進(jìn)行了基于GIS的呼倫貝爾市大豆適宜種植區(qū)劃。研究結(jié)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?yàn)榇笈d安嶺農(nóng)區(qū)東南端;較適宜種植區(qū)域?yàn)榇笈d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(cuò)帶中,該區(qū)1900~2100℃積溫區(qū)域?yàn)橛衩撞贿m宜種植地區(qū),但可以大力發(fā)展大豆種植業(yè),在調(diào)整種植業(yè)結(jié)構(gòu)時(shí)可考慮在這一區(qū)域增加大豆種植面積。

　　關(guān)鍵詞:內(nèi)蒙古東北部;氣候適宜度;評(píng)價(jià)指標(biāo);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(zhì)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(duì)種植業(yè)進(jìn)行了科學(xué)調(diào)整,破解種植業(yè)的玉米作物“一糧獨(dú)大”問題,逐步增加?xùn)|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(yīng)程度的研究,主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)殚_展氣候變化背景下農(nóng)業(yè)氣候資源的適宜性評(píng)估、農(nóng)業(yè)應(yīng)對(duì)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(fù)雜多樣,地勢(shì)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(gè)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(gòu)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?hào)鸥駭?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(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)。

　　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(gè)臺(tái)站)為主,黑龍江省(富裕、甘南、加格達(dá)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(gè)臺(tái)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(gè)氣象觀測站點(diǎn)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(zhǔn),黑龍江各站以龍江農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測站資料為準(zhǔn)。

　　2分析方法

　　2.1地理信息資料的處理

　　應(yīng)用1∶25萬地理信息數(shù)據(jù),在地理信息系統(tǒng)平臺(tái)下,進(jìn)行各層地理信息數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、拼接、拓?fù)溥\(yùn)算和投影、配準(zhǔn)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(xì)化種植區(qū)劃方法

　　區(qū)劃采用氣候適宜度分析方法,計(jì)算27個(gè)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(qiáng)大的空間分析功能,結(jié)合農(nóng)業(yè)氣候相似理論和地域分布規(guī)律,實(shí)現(xiàn)由點(diǎn)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(jìn)行對(duì)比分析,進(jìn)行分區(qū)評(píng)述。

　　3結(jié)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(jí);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(jí)。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(duì)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(jí),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(jí)。不能滿足大豆生長發(fā)育對(duì)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(jié)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(jí),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(jí),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(jí),不能滿足大豆生長發(fā)育對(duì)水分的需求。

　　4討論與結(jié)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(rèn)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(jí)判別區(qū)劃方法,前者沒有考慮水熱資源的綜合效應(yīng),后者沒有體現(xiàn)水熱條件對(duì)各生育期階段的不同效應(yīng),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(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)內(nèi)蒙古呼倫貝爾市大豆產(chǎn)區(qū)進(jìn)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(jié)果與≥10℃積溫區(qū)劃結(jié)果對(duì)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(dòng)積溫圖[25](圖3b)對(duì)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(gè)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?yàn)橛衩撞贿m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(shí)以增加大豆種植面積。

　　4.2大豆氣候適宜度區(qū)劃結(jié)果與分級(jí)判別區(qū)劃結(jié)果對(duì)比分析

　　參考玉米分級(jí)判別區(qū)劃方法[25],選用日平均溫度≥10℃活動(dòng)積溫、年降水量、日最低氣溫≥2℃無霜期作為大豆區(qū)劃指標(biāo)進(jìn)行區(qū)劃與本研究區(qū)劃結(jié)果對(duì)比分析。由圖4可知,與分級(jí)判別區(qū)劃結(jié)果相比,氣候適宜度判別區(qū)劃結(jié)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(jí)判別雖然也綜合考慮了水熱的綜合影響效應(yīng),但是以整個(gè)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(gè)發(fā)育期對(duì)氣象條件需求的動(dòng)態(tài)變化,而適宜度區(qū)劃則是在綜合考慮作物各個(gè)發(fā)育期水熱適宜程度的基礎(chǔ)上,確定各發(fā)育期適宜指標(biāo)及權(quán)重系數(shù),再確定整個(gè)發(fā)育階段的適宜指標(biāo),在此基礎(chǔ)上進(jìn)行區(qū)劃,其結(jié)果更能體現(xiàn)大豆整個(gè)生長期對(duì)氣候條件的適宜程度,對(duì)擴(kuò)大種植面積有更科學(xué)的理論依據(jù)和實(shí)用價(jià)值。

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