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        寧安市水稻石板田區(qū)域氣候特點解析

        2021-05-28 10:39:36張翠娥周祥雪杜博凱
        黑龍江氣象 2021年1期
        關(guān)鍵詞:水稻

        張翠娥,朱 云,周祥雪,劉 程,周 勇,杜博凱,王 鵬

        (寧安市氣象局,黑龍江 寧安157400)

        1 引言

        “響水大米”之品質(zhì)優(yōu)良,舉世無雙,其生長環(huán)境為億萬年前火山爆發(fā)時,火山巖漿流淌凝固而形成的大面積玄武巖“石板地”。石板上是經(jīng)過億萬年的巖石風(fēng)化和腐殖沉積而形成的0-30cm土壤。石板地的石板在白天吸收熱量,夜晚又將吸收的熱量散發(fā)出來,使石板地的地溫、水溫比非石板田高[1],加之優(yōu)質(zhì)礦泉水的灌溉,形成其獨特的、利于稻米生長的自然環(huán)境,使響水大米具備了舉世無雙的品質(zhì)和食用價值,享有“千年貢米”之美譽。

        為助力寧安市“響水大米”品牌戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo),為“響水大米”邁向產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?;l(fā)展步伐,2017年,分別在寧安市響水大米產(chǎn)業(yè)化核心產(chǎn)區(qū)——渤海鎮(zhèn)上官地村水稻石板田示范田及東京城鎮(zhèn)大荒地村非石板田示范田建成兩套多要素、自動化、現(xiàn)代化的實景水稻生態(tài)試驗站,該監(jiān)測站可實現(xiàn)對空氣溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、土壤耕層(包括石板)及作物冠層溫度進(jìn)行可視化梯度動態(tài)監(jiān)測?;谑逄铼毺氐牡乩項l件,通過氣象要素垂直空間分布將石板田與非石板田氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)對比分析,用量化的氣象數(shù)據(jù)闡明石板田與普通田相比之下的區(qū)域小氣候特點和生態(tài)優(yōu)勢。

        2 資料及方法

        寧安市渤海鎮(zhèn)上官地村水稻石板田示范田(129°08′24.5″E,44°08′32.3″N,海拔高度284m)和東京城鎮(zhèn)大荒地村非石板田示范田(129°10′18.5″E,44°05′08.6″N,海拔高度293m)均位于東京城鎮(zhèn)近郊,兩地相距4.5km。因兩地海拔高度相差不大,可認(rèn)為氣象要素差異因下墊面不同所致。2018-2020年寧安市水稻石板田示范田和非石板田示范田實景水稻生態(tài)試驗站觀測資料,包括空氣溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、土壤耕層(包括石板)、作物冠層溫度及農(nóng)田實景資料。充分考慮水稻的生長特點,選取150cm和60cm溫、濕梯度監(jiān)測數(shù)據(jù)、石板田與非石板田各生育期內(nèi)水溫、泥溫日較差平均值對比,采用對比分析法,分析石板田、非石板田氣象要素垂直空間分布,用量化的氣象數(shù)據(jù)闡明石板田與普通田相比之下的區(qū)域小氣候特點和生態(tài)優(yōu)勢。

        3 各生育期氣象要素分析

        3.1 水稻各生育時段的確定

        表1 石板田與非石板田各生育期時間

        石板田與非石板田同期移栽,根據(jù)實驗需要,聘請當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)技術(shù)人員對水稻生育周期全程跟蹤監(jiān)測,配合實景影像資料,確定石板田與非石板田水稻作物生長各階段生育期時段(表1)。

        表2 石板田與非石板田各生育期平均溫度、相對濕度差值

        3.2 石板田與非石板田各生育期氣象要素對比分析

        3.2.1 各生育期地上150cm、60cm高度層溫濕度要素對比

        由表2可知,第一層(150cm)除分蘗期無差異外,其他生育期的石板田溫度均較非石板田溫度偏高,偏高幅度在0.2-0.3℃之間。第二層(60cm)與第一層表現(xiàn)相似,除分蘗期、抽穗開花期無差異外,其他生育期的石板田溫度均較非石板田溫度偏高,偏高幅度在0.1-0.2℃之間,偏高幅度略小于第一層。石板田與非石板田不同生育期、不同高度層平均濕度的差異相對不明顯,第一層(150cm)在移栽返青期、分孽期、抽穗開花期石板田濕度略高,在1%-2%之間,其他生育期無差異;第二層(60cm)的濕度在移栽返青期、分孽期略高2%,拔節(jié)孕穗期、成熟期略低1%,其他生育期無差異,第一層濕度條件略優(yōu)于第二層。

        3.2.2 各生育期水溫、泥溫日較差對比

        由數(shù)據(jù)分析(表略)可知,進(jìn)入成熟期前,石板田水溫日較差均低于非石板田,乳熟期兩者水溫相差最大,達(dá)2.3℃,拔節(jié)抽穗期次之,為1.9℃,僅成熟期石板田水溫高于非石板田水溫0.6℃;移栽返青期,石板田泥溫日較差高于非石板田泥溫0.6℃,進(jìn)入分蘗期后(包括分蘗期),石板田泥溫日較差均低于非石板田,成熟期兩者泥溫相差最大,達(dá)5.6℃,拔節(jié)抽穗期、乳熟期相近,分別為2.1℃和2.0℃。石板田白天吸熱快、夜晚散熱慢的特性,對作物生長和成熟極為有利。

        3.2.3 各生育期5cm、10cm、20cm、30cm土層溫度對比

        由數(shù)據(jù)分析(表略)可知,5cm土層溫度,石板田在分孽期、拔節(jié)孕穗期、抽穗開花期均低于同土層非石板田溫度,差值分別為-0.2℃、-0.7℃、-0.3℃;在乳熟期、成熟期則明顯高于非石板田,差值分別為2.0℃和1.2℃。10cm、20cm、30cm土層溫度,各生育期石板田土壤溫度均高于非石板田土壤溫度,10 m土層偏高幅度為0.0-2.0℃,20cm土層偏高幅度為0.8-2.2℃,30cm土層偏高幅度為1.5-2.5℃。各生育期均表現(xiàn)為隨著土層深度的加深,石板田土壤溫度較非石板田的土壤溫度偏高幅度增大明顯。

        4 石板田2020年度綜合氣候評價

        通過對各生育周期內(nèi)石板田與非石板田一日當(dāng)中四次監(jiān)測(02 h、08 h、14 h、20 h)氣象要素的空氣溫度、濕度、水面溫度和泥面溫度日較差、淺層及深層平均溫度數(shù)據(jù)對比分析,初步得到石板田綜合氣候評價結(jié)論:

        (1)溫、濕度環(huán)境較好。石板田與非石板田同處于第二積溫帶,就其各生育期平均氣溫指標(biāo)看,石板田平均溫度略高,在0.1-0.3℃之間;濕度指標(biāo)反映不明顯??偟目矗魃趦?nèi)石板田日平均溫度要素略高,從而說明石板田活動積溫條件要好于非石板田,更適宜中晚熟品種的選擇與種植。

        (2)各生育期水溫、泥溫日較差較小。石板田水溫和泥面日較差變化幅度總趨均小于非石板田,差異值在0.4-5.6℃不等。石板田日較差小,說明石板田白天吸熱夜晚散熱特性越明顯,石板田保持恒溫狀態(tài),對作物生長和成熟極為有利。

        (3)淺層與深層地溫明顯偏高。經(jīng)過對淺層、深層各生育期平均溫度要素對比,石板田在淺層5cm分孽期、拔節(jié)孕穗期、抽穗開花期溫度偏高優(yōu)勢不明顯,其他時段呈現(xiàn)一定的增高狀態(tài);在淺層10cm、20cm、30cm及深層35cm、40cm、50cm、80cm均呈現(xiàn)平均溫度增高良好表現(xiàn),溫度偏高1.8-4.8℃之內(nèi),表明石板田其石板下墊面形成獨有的水稻生長環(huán)境特性,有助于提高水稻作物對熱量條件的需要,為“石板大米”產(chǎn)量提高、稻米的品質(zhì)提升及作物品種的選擇提供的先決條件。

        5 結(jié)論

        利用2018-2020年寧安市水稻石板田與非石板田垂直氣象觀測資料,采用對比分析方法,對東寧市水稻石板田區(qū)域氣候特點進(jìn)行了分析,結(jié)果表明:

        (1)不同生育階段石板田地上150cm、60cm高度層氣溫較同層次非石板田氣溫總體偏高0.1-0.3℃;石板田150cm高度層的濕度在移栽返青期、分孽期、抽穗開花期較非石板田相對濕度略高,60cm高度層的濕度在移栽返青期、分孽期較非石板田相對濕度略高。

        (2)進(jìn)入成熟期前,石板田水溫日較差均低于非石板田,偏低幅度在0.4-2.3℃之間;進(jìn)入分蘗期后(包括分蘗期),石板田泥溫日較差均低于非石板田,偏低幅度在1.1-5.6℃之間。

        (3)5cm土層溫度,石板田在分孽期、拔節(jié)孕穗期、抽穗開花期均低于同土層非石板田溫度,在乳熟期、成熟期則明顯高于非石板田。10cm、20cm、30cm土層溫度,各生育期石板田土壤溫度均高于非石板田土壤溫度,且隨著土層深度的加深,偏高幅度增大明顯。

        石板田與非石板田雖處于同一積溫帶,但由于石板地的石板在白天吸收熱量、夜晚又將吸收的熱量散發(fā)出來的特性,使石板田水稻生長周期內(nèi)的溫、濕環(huán)境總體上優(yōu)于非石板田,有利于收獲成熟度高、品質(zhì)佳的稻米。本研究利用近3a的氣象觀測資料,初步解析了寧安市水稻石板田區(qū)域的氣候特點,研究成果可為打造“響水大米”品牌戰(zhàn)略及提升稻米產(chǎn)業(yè)價值、種植品種的選擇及氣候品質(zhì)評價工作的開展提供強有力的氣象數(shù)據(jù)支撐。

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