南充市一季稻气候适宜性分析及区划

郑慧琳　鲜铁军　黄维

摘要：根据四川省南充市1960-2014年逐日气象数据，借助气候适宜度模型分析该市温度、光照、降水适宜度和气候适宜度的时空分布规律，并结合营山县一季稻产量资料，将气候适宜度划分为4个等级，最后对南充市一季稻的气候适宜性进行区划。结果表明，温度、降水适宜度未表现出明显的变化趋势，光照适宜度明显下降，气候适宜度在一定程度上下降但变化趋势系数不显著；气候适宜度与空壳率的相关系数为-0.603，通过了0.01水平显著性检验；研究区气候适宜度介于0.60～0.70，处于中适宜区和低适宜区，中适宜区主要集中在南充市东北部和西充县附近，其余地区为低适宜区。

关键词：气候适宜度；一季稻；生育期；回归方程；南充市

中图分类号：S511；S161 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）19-3646-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.19.013

Abstract： Based on the daily meteorological data from 1960 to 2014 in Nanchong city， Sichuan province， climate suitability model was used to analyze the temporal and spatial variability of temperature， sunshine， precipitation suitability and climate suitability. Meanwhile， by using the rice yield data of Yingshan county， the climate suitability was divided into 4 levels. Finally， climate suitability regionalization of single-season rice was carried out in Nanchong city. The results showed， the temperature and precipitation suitability showed a no obvious trend while sunshine suitability presented a significant downward trend； Climate suitability showed a decreased trend but the trend coefficient was not significant. The correlation coefficient between climate suitability and the shell rate was -0.603， which passed the 0.01 level of significance test； Since climate suitability of study area were between 0.60 and 0.70， the whole study area were in middle climate suitability and low climate suitability. Middle suitability areas were mainly concentrated in northeast of Nanchong city and nearby Xichong county， and the rest of study areas were low climate suitability area.

Key words： climate suitability； single-season rice； growth period； regression equation； Nanchong city

南充市地處四川省东北部、嘉陵江中游，是川东北区域中心城市。该市处于典型的中亚热带湿润季风气候区，四季分明，雨热同季，全年易受东亚季风、印度季风和高原季风复合影响，灾害性天气频率较大[1]。随着全球气候变化的进一步加剧，特别是气候变暖进而引发光照和降水异常，扩大了灾害性天气的影响范围，增加了灾害性天气的发生频率[2]，威胁着农业的正常生产和人民财产安全。在该气候条件背景下，定量评价农作物生育期内气象因子适宜性程度和分析其变化规律，对应对气候变化、保障农业正常生产具有重要的意义。

目前，许多学者开展了水稻的气候适宜性研究。例如，俞芬等[3]对淮河流域单季度光、温、水适宜性进行分析，得出了降水量是淮河流域水稻气候适宜度的主要限制因子；田俊等[4]使用Morlet小波分析方法研究了近50年来江西省双季早稻温度、光照、降水适宜度的年际变化特征和未来趋势，为早稻气候年景预测提供了新方法；此外还有黄淑娥等[5]、张建军等[6]、谭孟祥等[7]、黄维等[8]分别对江西、安徽、江苏省等地区的水稻气候适宜性进行了分析。从上述研究可见，通过对光、温、水适宜度和气候适宜度变化规律进行分析，可以为水稻生产趋利避害、优化资源配置、合理安排生产布局提供科学指导。目前，关于四川省南充市一季稻气候适宜性的相关研究尚未见报道。因此，本研究借助气候适宜度模型，结合一季稻生育期观测资料和产量资料，对南充市一季稻的光、温、水适宜度和气候适宜度的时空分布规律进行分析，并制作相应的气候适宜性区划图，为有关部门制定农业生产计划和优化当前种植布局提供科学依据。

1 数据与方法

1.1 研究区

南充市位于四川盆地东北部，介于北纬30°35′-31°51′、东经105°27′-106°58′，全年气候特征表现为春早、夏长、秋短、霜雪少、冬暖，年平均气温17 ℃左右，年降雨量1 100 mm，年日照时间1 200～1 500 h。水稻作为南充市最主要的粮食作物，常年种植面积14万～15万hm2，占全市粮食作物播种面积的20%～25%，总产量高达全市粮食总产的35%～40%，因而水稻产量的高低直接影响全市粮食产量的增减[9]。研究区气象站和农业气象观测站如图1所示。

1.2 数据

从南充市气象局获取阆中、仪陇、南部、西充、蓬安、营山和高坪1960-2014年逐日气象资料，包括平均温度、降水量、日照时间等，并以营山县1980-2009年和高坪区1980-2014年的一季稻关键生育期的多年平均值作为研究区的生育期数据源，包括出苗期、移栽期、拔节期、抽穗期和生理成熟期，如表1所示。将一季稻的整个生育期划分为4个阶段，分别为出苗到移栽（ST）、移栽到幼穗分化（TP）、幼穗分化到抽穗开花（PF）、抽穗开花到生理成熟（FM）[8]，产量资料为营山县1980-2009的一季稻空壳率，空壳率分布情况见图2。

1.3 一季稻气候适宜度模型

1.3.1 温度适宜度 温度适宜度的隶属函数一般采用Beta函数形式[10]，根据赵峰等[11]研究，其计算公式如下：

1.3.2 光照适宜度 光照适宜度主要采用分段函数形式[11]，如式（2）所示：

1.3.3 降水适宜度 降水适宜度采用分段函数形式[8，11]，如式（3）所示：

1.3.4 气候适宜度 作物的生长状况受到光、温、水的复合影响，则气候适宜度的计算公式为：

2.1 温度、光照、降水和气候适宜度的年际变化规律

图3为温度、光照、降水适宜度和气候适宜度1960-2014的年际变化，从图3a可以看出，温度适宜度的变化范围为0.82～0.98，温度适宜度较高的4个年份分别为1965、1980、1993和2005年，其值均在0.96以上，2006年温度适宜度最低，仅为0.82；从图3b可以看出，降水适宜度的变化范围为0.37～0.76，变化幅度较大，降水适宜度最高的年份为1992年，达0.76，最低在2006年，仅为0.37，与温度适宜度最低的年份相同。温度适宜度和降水适宜度虽然年际波动较大，但整体均未表现出明显的变化趋势。经查阅，2006年的南充市气温异常偏高，为历史第二高位，多项气象记录突破历史极值[13]，对农业生产造成了巨大的影响。

从图3c可以看出，光照适宜度的变化范围位0.33～0.80，变化幅度較大，光照适宜度最高的年份为1980年，达0.80，最低在2009年，仅为0.33，光照适宜度在1960-1978年时段内呈显著上升趋势，1978年后开始迅速下降，光照适宜度在整个研究时段内虽然波动较大，但整体下降趋势明显，趋势系数通过了0.05水平显著性检验。从图3d可以看出，气候适宜度的变化范围为0.51～0.79，气候适宜度最高的年份为1990年，达0.79，最低在2014年，仅为0.51，气候适宜度在波动中下降，但趋势系数未通过0.05水平显著性检验，下降趋势不明显。

2.2 温度、光照、降水适宜度和气候适宜度的空间分布规律

图4为3个气象因子适宜度和气候适宜度的空间分布图，从温度适宜度的空间分布图可以看出，整个研究区的温度适宜度在0.91～0.94，空间差异小，南充市西北部的温度适宜度稍高，南部则相对偏低一些；从光照适宜度的空间分布图可以看出，南充市光照适宜度在0.55～0.67，研究区东北部是光照适宜度的高值区，适宜度在0.64以上，除了西充县的光照适宜度仍在0.6以上外，研究区的西北部和南部光照适宜度值偏低，均在0.6以下；从降水适宜度的空间分布可以看出，降水适宜度的范围在0.54～0.60，空间差异不大，从西往东降水适宜度逐渐递增；从气候适宜度的空间分布可以看出，整个研究区的气候适宜度值基本落在0.60～0.70，与光照适宜度的空间分布较为相似，高值区域仍集中在南充市东北部和西充县附近。

2.3 气候适宜度适用性验证及等级划分

利用营山县1980-2009年的一季稻空壳率观测资料，与对应年份的气候适宜度进行相关性分析，结果见图5。从图5可以看出，气候适宜度与空壳率呈负相关，表明气候适宜度越高，空壳率越小，两者的相关系数为-0.603，通过了0.01水平显著性检验，气候适宜度能在一定程度上反映一季稻的空壳率情况，因此，结合实际生产，分别以空壳率5%、10%、15%为划分适宜性等级的界限，利用建立好的回归方程，将气候适宜度划分成高适宜、中适宜、低适宜和不适宜4个等级，结果见表5。

2.4 气候适宜度年代分析和气候适宜性区划

根据表5的气候适宜度等级划分结果，对整个研究区1960-2014年的气候适宜度进行年代分析，如表6所示。从表6可以看出，1960-1969年，有7年中适宜，3年低适宜，不存在不适宜和高适宜年份；1970-1979年和1980-1989年中仍然以中适宜年份为主，都出现了1年的高适宜年份，但也都出现了2年不适宜年份；1990-1999年低适宜年份最多；2000年以后不适宜年份最多，达6年，占该年代的40%。就整体情况而言，随着年代的推进，不适宜年份在增多，适宜性下降，但就整个研究时段内来说，不适宜年份、低适宜年份、中适宜年份和高适宜年份分别占21.8%、32.7%、36.4%和9.1%，中适宜年份仍然居多。

以表5的气候适宜度等级为区划指标，根据研究区气候适宜度的跨度范围，可将南充市划分为2个区域，即一季稻气候中适宜区、低适宜区，不存在不适宜区和高适宜区，结果如图6所示。从图6可以看出，南充市的东部和西充县附近为一季稻气候中适宜区，其他地区都为低适宜区，低适宜区的面积大于中适宜区。结合图4可知，在温度适宜度空间分布差距不大的情况下，光照适宜度和降水适宜度都是东北部较高，因此，中适宜区基本处于南充市东部。

3 小结与讨论

温度适宜度和降水适宜度年际波动较大，但均表现出明显的变化趋势，光照适宜度虽在1960-1978年表现为上升趋势，但整个研究时段内仍呈现下降趋势。此外，本研究关于气候适宜度变化趋势的结论与俞芬等[3]、谭孟祥等[7]、赖纯佳等[14]研究相似，都认为气候适宜度在一定程度上呈下降趋势。研究区温度适宜度空间差异小，整个研究区温度适宜度范围在0.91～0.94，表明温度条件较好，基本能满足水稻生长发育，光照适宜度东北部较高，降水适宜度从东往西依次递减，因此，从最后的区划结果可以看出，中适宜区主要集中在南充市东北部和西充县附近，其余地区都为低适宜区。

气候适宜度模型综合考虑了温度、光照和降水因子，反映了作物生长期内的基本环境状况，能定量评价作物的适宜性程度，被广泛地应用于各类作物适宜性评价中。本研究借助于该模型不仅分析了南充市一季稻温度、光照、降水适宜度和气候适宜度的时空分布规律，还划分了气候适宜度等级指标，制作了气候适宜性区划图，研究成果可以为有关部门评价和预测一季稻气候适宜程度、优化水稻种植布局提供科学参考。

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