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广西属于亚热带季风气候区,丰富的气候资源适宜陆稻和再生稻的种植推广。陆稻是广西传统的旱地粮食作物之一,也是贫困山区群众细粮的主要来源;由于巴西陆稻IAPAR-9(下同)具有生育期适宜、再生性好、适应性广、抗病能力强、抗旱等抗逆性好、高产、米质较优的特点[1-4],被广西成功引种并确定为目前广泛推广的陆稻首选品种。此外,巴西陆稻再生能力强,种一季收获两茬,既省种、省肥、省工,提高了劳动效率和土地利用率,又充分利用了气候资源,是一种经济实惠的稻作方式,也是农业产业结构调整和粮食结构优化的需要。而引种试种及气候论证结果均表明:广西一年单季种植巴西陆稻的温光水气候资源非常充裕,早、中、晚季均可单季种植[5];而在自然气候条件下,广西除桂东南少数县市以外,大部地区不适宜双季种植巴西陆稻[6]。因此,在具有种植再生稻习惯的广西推广巴西陆稻更适合采用单季-再生稻的稻作方式,尤其在那些种植双季稻热量不足,一季稻热量有余的地区发展再生稻生产更是有效增加粮食产量的良好途径。引种以来,覃守贵[3-4]等对巴西陆稻的生育特性、产量性状和栽培进行了研究,但有关巴西陆稻再生稻与气候条件的关系方面研究报道甚少。实际上,气候条件是影响巴西陆稻生长发育和高产稳产的主要因素。因此,为充分合理利用广西气候资源,因地制宜地发展巴西陆稻再生稻,避免推广过程中盲目发展造成的损失,本文通过分析巴西陆稻再生稻与气候条件的关系,采用GIS地理信息技术[7-8]和气候资源的小网格推算方法,对广西种植巴西陆稻再生稻进行气候区划,为广西的巴西陆稻再生稻合理布局提供科学指导依据。1巴西陆稻再生稻的气候条件及区划指标巴西陆稻IAPAR-9属于粳稻类中熟品种,在广西早、中、晚季均可单季种植;单季种植时全生育期约110~120d,其中灌浆结实期30d左右;巴西陆稻再生性好,再生稻全生育期65d左右,其中再生稻生长到安全齐穗期至少需要35d,单季稻全生育期所需日平均气温T≥10℃的活动积温大约2800~3000℃·d。此外,巴西陆稻生育期与温度、水分及播种期等关系密切,温度过低或水分不足会造成生育迟缓、成熟延迟;抽穗开花期及播种出苗期的降雨量、温度是制约巴西陆稻生长和产量形成的关键气候因子[5-6],抽穗扬花期的水分、温度条件若得不到满足,会影响其正常抽穗开花及授粉,易导致空秕率增多,结实率、千粒重下降,最终影响产量。1·1水分条件巴西陆稻主要依靠自然降雨来满足其生长发育对水分的需求,降雨量是制约巴西陆稻生长发育及产量的最关键气候因子,它决定了巴西陆稻的种植布局和稻作制度。据研究[6],旬内有2d或2d以上日雨量≥5mm且旬降雨量≥15mm可满足巴西陆稻播种出苗的水分要求,而旬内有3d或3d以上日雨量≥5mm且旬雨量≥25mm可满足其正常抽穗扬花的水分条件。巴西陆稻再生稻抽穗扬花期及播种出苗期这两个关键期的水分条件得到满足,即可满足其正常生长发育对水分条件的基本需求。因此可把旬内有2d或2d以上日雨量≥5mm且旬降雨量≥15mm的首旬初日(R初日)至旬内有3d或3d以上日雨量≥5mm且旬雨量≥25mm的末旬终日(R终日)的持续天数作为巴西陆稻再生稻的水分安全生长期,它是决定当地能否适宜巴西陆稻再生稻种植的关键指标。1·2热量条件热量也是限制当地能否种植巴西陆稻再生稻的重要指标,一般用热量安全生长期和积温来衡量。巴西陆稻出苗生长要求日平均气温()稳定通过10℃,无论单季稻还是再生稻,抽穗开花期均要求日平均气温在20℃以上,适宜温度为30℃左右,低于20℃易造成花粉不育,影响结实率,即巴西陆稻安全齐穗要求日平均气温稳定通过20℃。因此,可把≥10℃初日至≥20℃终日期间的持续天数作为巴西陆稻再生稻的热量安全生长期,它是影响当地能否种植巴西陆稻再生稻的重要热量指标之一。巴西陆稻生长发育需要一定的安全生长期,还需要一定的积温才能完成整个生育,因此还应考虑巴西陆稻再生稻生育期的积温,其全生育期要求大于10℃的活动积温≥4650℃·d,达不到积温要求,巴西陆稻不能正常发育和成熟,影响产量和品质。1·3气候区划指标根据巴西陆稻再生稻对气候条件的要求,综合以上分析结果,可选择R初日至R终日的持续天数,≥10℃活动积温(用∑表示),≥10℃至≥20℃的持续天数,作为广西地区巴西陆稻再生稻的适宜种植气候区划指标(见表1)。2巴西陆稻再生稻合理布局的气候区划广西地形地貌复杂,海拔高差大,由于经度、纬度、海拔及下垫面特性不同,气候资源存在明显的空间分布差异,在23·67万km2的陆地上仅分布有90个气象观测站点,平均每个站点气象观测资料相当于代表周围2630km2区域面积上的气象资料,各站点的气象观测资料仅能代表平均区域的气候资源分布,难以客观反映区域内气候资源的空间变化。为此,可应用GIS建立基于地理信息的小网格气候资源推算模型,推算出广西无测站地区的气候资源要素值,得到广西不同地理背景下lkm×lkm网格点上的气候资源立体分布情况。2·1气候资源空间推算模型为了客观地描述巴西陆稻再生稻的3个气候区划指标在广西的实际分布,可建立区划指标的空间推算模型,以此来推算气候区划指标在无测站地区的分布状况。气候要素与当地的经度、纬度、海拔等地理因子有着密切关系,区划指标与地理因子的关系模型可表示为:Y=f(λ,φ,h)+ε(1)式中,Y为气候区划指标;λ、φ、h分别代表经度、纬度、海拔高度;函数f(φ,λ,h)为区划指标的气候学方程;ε为余差项,称综合地理残差,为φ,λ,h所拟合的气候学方程的残差部分,ε=Y(实测值)f(φ,,λh)(2)把广西86个气象站1961-2000年的气候观测资料及对应站点的经度、纬度、海拔等地理信息数据,应用数理统计学的回归分析方法,将经度、纬度、海拔高度因子作为自变量,把≥10℃活动积温、≥10℃至≥20℃期间持续天数、R初日至R终日期间持续日数分别作为因变量,建立巴西陆稻再生稻气候区划指标的空间推算模型(见表2)。表1巴西陆稻再生稻合理布局的气候区划指标区划指标最适宜区适宜区次适宜区不适宜区≥10℃活动积温(℃·d)≥4950 4650~4950 4300~4650≤4300≥10℃至≥20℃的持续天数(d)≥190 165~190 145~165≤145R初日至R终日的持续日数(d)≥190 165~190 145~165≤145表2气候区划指标的空间推算模型区划指标模型(方程表达式)复相关系数显著水平≥10℃活动积温(℃·d)Y=35111·105 193·096λ298·472φ2·214h 0·963 0·01≥10℃至≥20℃持续天数(d)Y=1222·115 6·94λ9·868φ0·068h 0·942 0·01R初日至R终日的持续天数(d)Y=1529·244+15·088λ+2·864φ+0·023h 0·737 0·012·2 GIS支持下的气候区划首先利用GIS软件从国家基础地理信息中心提供的1:25万广西基础地理信息数据库中提取出1km×1km网格的经度、纬度、海拔高度等网格数据和广西的省级、县级边界、县级以上行政点等矢量数据;然后将1km×1km网格的经度λ、纬度φ、海拔高度h等地理信息数据代入表2中的气候区划因子推算模型,推算出每个区划因子在网格上的分布;再利用反距离权重插值法以86个气象台站的残差值为样本内插出1km×1km网格的残差分布;最后将区划因子推算值图与残差值图叠加得到广西1km×1km网格的巴西陆稻再生稻各区划指标分布图。将上述3个气候区划指标分布图,采用打分法,按照表1中的巴西陆稻再生稻区划指标进行分级打分,即给每一个分级指标赋予一定的分值,如指标≥10℃活动积温,当∑≥4950℃·d时赋分值20分,当4650℃·d≤∑<4950℃·d时赋分值15分,4300℃·d≤∑<4650℃·d时赋分值10分,∑≤4300℃·d时赋分值5分;再根据3个指标总分数值的大小将广西的巴西陆稻再生稻划分为最适宜、适宜、次适宜和不适宜气候区,制作广西巴西陆稻再生稻合理布局气候区划图(见图1)。3分区评述与对策建议Ⅰ最适宜气候区主要分布在桂东南大部、桂东北局部、沿海局部以及宾阳、上林、马山、都安等县一带,即浦北、博白、陆川、北流、玉林、桂平、平南、容县、岑溪、藤县、梧州、苍梧等县市的大部分区域,以及昭平、蒙山、贺县、钟山、富川、恭城、平乐、荔浦、阳朔、桂林、临桂、灵川、永福、鹿寨、融安、融水、东兴、防城、钦州、合浦、灵山、横县、贵港、宾阳、上林、马山、都安、东兰等县市的部分区域。本区≥10℃活动积温≥4950℃·d,≥10℃至≥20℃的持续天数190d以上,R初日至R终日的持续天数≥190d。热量丰富,降雨充沛,光照充足,安全生长期长,温光水资源匹配良好,最适宜巴西陆稻再生稻生长,可大面积发展巴西陆稻再生稻规模生产。Ⅱ适宜气候区主要分布在北海、合浦、灵山、横县、贵港、武宣、象州、柳州、柳城、罗城、环江等地以西和南丹、东兰、大化、平果、武鸣、邕宁、上思、宁明、凭祥等地以东的大部分区域,以及桂东北部分区域和那坡、靖西、德保、天等、大新等县的大部分区域。本区≥10℃活动积温4650~4950℃·d,≥10℃至≥20℃的持续天数165~190d,R初日至R终日的持续天数165~190d。本区温光水条件虽然图1基于GIS的巴西陆稻再生稻合理布局气候区划图不如最适宜区,但安全生长期仍较长,雨量较充足,光热条件较理想,温光水资源配合仍较好,能满足巴西陆稻再生稻的生长发育需要,是巴西陆稻再生稻适宜气候区,可适度规模发展巴西陆稻再生稻生产。主要不利气候条件是:北部的县市春季升温慢,秋季降温快,有时出现低温冷害天气。选择适播期内播种,并采用各种防寒抗寒措施,可避免或减轻春寒、寒露风的影响。Ⅲ次适宜气候区主要分布在桂西北和桂西南的大部分区域,即龙州、宁明、崇左、上思、扶绥、南宁、隆安、田东、田阳、百色、田林、隆林、乐业、天峨、凤山、凌云、巴马等县市的大部分区域,以及西林、南丹、那坡、德保、天等、大新、平果、武鸣、邕宁、来宾等县市的局部以及桂东北局部区域。本区≥10℃活动积温4300~4650℃·d,≥10℃至≥20℃的持续天数145~165d,R初日至R终日的持续天数145~165d。本区安全生长期较短,温光条件一般,水分条件相对较差,温光水资源匹配不及适宜区,仍可基本满足巴西陆稻再生稻生长发育的基本需求,但不利于其高产稳产,因此不宜大面积生产,仅限于适量种植。本区主要不利气候条件是:水资源不足,尤其西南部雨季来得迟,春旱频率高,易导致产量波动。选择适播期和灌溉条件较好的地段适量种植,可避免或减轻旱害,尤其在抽穗关键期遇干旱时,可采用淋水等措施防御干旱,以利丰产与稳产。Ⅳ不适宜气候区主要分布在桂北、桂西高寒山区少数区域和田东、田阳、百色等县市的右江河谷局部区域。除了右江河谷水资源明显缺乏以外,其余区域海拔较高,热量明显不足,春秋季低温冷害严重,不适宜种植巴西陆稻再生稻,不应盲目推广。4结论与讨论(1)采用GIS技术及气候资源小网格推算方法开展巴西陆稻再生稻合理布局气候区划,突破了以往气候因子只能描述其在水平方向变化的局限,能够直观地反映出区划指标随地理位置和海拔高度的立体变化特征,其空间分辨率达到1km×1km,区划结果比传统气候区划更客观、精细,更利于广西巴西陆稻再生稻高产稳产优质和优化布局。(2)应用GIS技术进行巴西陆稻再生稻种植气候区划,能划分出广西高寒山区少数区域的不适宜气候区,而用传统气候区划方法则无法区分。金钟山、摩天岭、天平山、海洋山、银锭山、萌渚岭、大瑶山、大明山等山的顶峰海拔高度在1700m以上,岑王老山、元宝山、猫儿山、越城岭等山的顶峰海拔高度超过2000m,这些山区海拔高,热量条件差,低温冷害严重,明显缺乏巴西陆稻再生稻生产的适宜气候条件。该结果与实际调查情况比较相符,突破了传统气候区划资料以点代面、区划精度偏低的局限,明显地提高了作物气候区划的精度和实用性,充分表明了GIS技术在作物气候区划细化应用中的优越性。(3)本区划主要考虑生态气候条件,实际上巴西陆稻再生稻的种植推广除了受气候条件影响以外,还受土壤类型、土壤肥力等其它生态环境因素的影响。如果在实际生产布局中结合土壤等方面的综合信息,使巴西陆稻再生稻农业气候区划更加深化、细化,区划成果将更实用。因此,关于这方面的综合研究有待进一步探讨和完善。GIS支持下的巴西陆稻IAPAR-9再生稻合理布局气候区划@何燕$广西区气象减灾研究所!南宁530022
@李政$广西区气象减灾研究所!南宁530022
@廖雪萍$广西云湖技术开发公司
@孙涵$广西区气象减灾研究所!南宁530022根据巴西陆稻IAPAR-9生长发育对气候条件的要求,结合其在广西的引种试验结果,分析确定了广西种植巴西陆稻再生稻的气候区划指标;利用数理统计分析方法,建立气候区划指标的空间推算模型,并采用GIS技术推算出广西lkm×lkm网格点上的有关气候要素值,利用GIS的空间分析和多层复合方法,对广西的巴西陆稻再生稻进行气候区划,为广西巴西陆稻再生稻的合理布局提供科学依据。GIS技术;;巴西陆稻再生稻;;气候区划[1]刘生梁,陈大洲,朱新华,等.巴西陆稻IAPAR9高产栽培技术[M].南昌:江西科技出版社,1998:1-10.
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