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中国主要稻作区水稻生产气候资源的时空特征_姜晓剑

第27卷第7期农业工程学报V ol.27 No.7 238 2011年7月Transactions of the CSAE Jul. 2011

中国主要稻作区水稻生产气候资源的时空特征

姜晓剑,汤 亮,刘小军,黄 芬,曹卫星,朱 艳※

(南京农业大学/国家信息农业工程技术中心,江苏省信息农业高技术研究重点实验室,南京 210095)

摘要:中国地域广大,水稻生产气候资源分布的时空差异给中国水稻生产带来了较高的不确定性。基于中国主要稻作区333个气象台站1961~1970年(1960s)和1996~2005年(2000s) 2个10 a历史时期的逐日气象资料,使用ANUSPLIN软件包生成栅格化的逐日气象要素表面值;然后基于栅格逐年计算并比较了2个历史时期水稻生育期内主要气候资源(总日照时数、总有效积温、平均气温日较差、总降水量、总降水天数和平均降水强度)的时空分布特征。结果表明,同1960s 相比,2000s中国主要稻作区水稻生育期内的平均总日照时数减少了11.93%,东北、西南地区减少的幅度小于中部和南方;平均总有效积温增加了9.40%,东北和西南地区增加的幅度大于中部和南方,但是在中部和南方存在总有效积温减少的地区;平均气温日较差减少了 4.86%,东北和西南地区减少的幅度大于中部和南方,但在中部和南方地区亦存在部分增加的区域;总降水量增加了1.59%,平均降水强度增加了3.22%,平均降水强度的变化率在空间分布上与总降水量基本一致,东北地区和宁夏回族自治区总降水量和平均降水强度呈降低的趋势,而中部和南方大部分地区呈增加的趋势;

平均总降水天数减少了 1.60%,东北地区和中部地区的降低幅度要小于南方沿海地区。该研究结果为进一步分析中国主要稻作区的水稻增产潜力及增产途径提供了技术支撑。

关键词:水稻,气候资源,空间分布,时间分布,中国稻作区

doi:10.3969/j.issn.1002-6819.2011.07.042

中图分类号:S161 文献标志码:A 文章编号:1002-6819(2011)-07-0238-08

姜晓剑,汤 亮,刘小军,等. 中国主要稻作区水稻生产气候资源的时空特征[J]. 农业工程学报,2011,27(7):238-245.

Jiang Xiaojian, Tang Liang, Liu Xiaojun, et al. Spatial and temporal characteristics of rice production climatic resources in main growing regions of China[J]. Transactions of the CSAE, 2011, 27(7): 238-245. (in Chinese with English abstract)

0 引 言

水稻是中国主要的粮食作物之一,中国60%以上的人口以稻米为主食[1-2],因此水稻生产力的稳定增长对保障国家粮食安全起着重要作用。光、温、水等气候资源显著影响着水稻生长,而中国稻作区域范围较广,气候资源分布的时空差异对水稻生产造成较高的不确定性。

在全球气候变暖背景下,国内外学者对中国近年来光、温、水等气候资源的时空分布特征进行了大量研究。前人研究表明,中国大部分地区的地表气温持续上升,降水增加,日照时数减少,但是这些气象要素在一年中的变化不均匀[3-5],受海拔影响,中国气候在长时间尺度上的变化也存在空间上的不同步现象[6-7]。前人基于气象台站的历史观测数据,对特定区域光、温、水等农业气候资源的时空分布特征进行了详细的研究[8],但主要以年或季节为单位[9-11],研究方法也大多基于特定区域气象台

收稿日期:2010-08-20 修订日期:2011-07-13

基金项目:教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET-08-0797)、国家自然科学基金(30871448)、国家重点基础研究发展计划(2009CB118608)和江苏省自然科学基金(BK2008330)资助。

作者简介:姜晓剑(1978-),男,江苏淮安人,博士生,主要研究方向为农业信息方面的研究。南京南京农业大学农学院,210095。

Email: aspnetant@https://www.doczj.com/doc/3d18988842.html,

※通信作者:朱艳(1976-),女,江苏南通人,教授,博士生导师,主要从事信息农学的研究。南京南京农业大学农学院,210095。

Email: yanzhu@https://www.doczj.com/doc/3d18988842.html, 站的逐日观测数据进行年度或季节性指标计算,再将各个气象站点的计算结果进行空间插值分析生成结果表面,并进行最终的时空分布特征研究[12-14],而基于大尺度空间区域(中国主要稻作区)气象要素表面[15]进行水稻生育期内气候资源时空分布特征的研究还鲜见报道。

本研究根据中国主要稻作区333个气象台站1961-1970年(1960s)和1996-2005年(2000s)2个10 a历史时期的逐日气象资料,生成精度较高的大尺度空间区域逐日气象栅格数据,并基于栅格计算2个历史时期中国主要稻作区水稻生长季的主要气候资源(总日照时数、总有效积温、平均气温日较差、总降水量、总降水天数以及平均降水强度),探讨中国主要稻作区水稻生育期内气候资源的时空分布特征,为进一步分析中国主要稻作区的水稻增产潜力及增产途径等提供技术支撑。

1 数据与方法

1.1 研究区域

本文的研究区域为《全国水稻高产创建技术规范模式图》[16]中涉及的中国主要稻作区域,见图1a,剔除常年≥10℃的积温低于2 000℃的区域[17](图1b的红色区域),包括黑龙江、吉林、辽宁、宁夏、江苏、安徽、上海、四川、重庆、湖北、贵州、湖南、江西、浙江、福建、云南、广西、广东和海南等省、市、自治区,分布于中国6个稻作区,包含中国的稻米主产区。

第7期姜晓剑等:中国主要稻作区水稻生产气候资源的时空特征239

1.2 数据及处理

1.2.1 中国数字高程数据(DEM)

数字高程模型(DEM)数据采用中国水稻主产区数字高程图(分辨率为5.4 km),原始资料为国际农业研究咨商组提供的90 m分辨率的中国数字高程图[18],根据中国水稻主产区地图,使用ArcGIS软件生成栅格精度为0.05°(约为5 400 m×5 400m )的中国水稻主产区DEM 数据(图1 b)。

1.2.2 气象数据

获取了中国主要稻作区333个气象观测站点的地理坐标信息(图1c)和1961-1970年、1996-2005年2个10 a历史时期的逐日基本气象要素数据(最高气温、最低气温、日照时数和降水量),对其进行整理后存入数据库进行管理,用于后续计算(其中福建因缺少1962-1970年的气象数据,所以其1960s的气象要素为1961年的气象数据;宁夏缺少1968-1970年的完整气象数据,因此其1960s的气象要素为1961-1967年的气象数据)。

1.2.3 水稻播种和收获日期

本研究采用的中国主要稻作区的播种和收获日期来自农业部印发的《全国水稻高产创建技术规范模式图》[18],该模式图针对全国水稻主要生产区设计了41个技术规范模式(图1a),各技术规范模式涵盖了一定地区,水稻播种和收获日期在各区域范围内的空间变异比较小,因此本研究对其采用分区处理的方法,将中国主要稻作区分为若干区域,在划分的每个区域中设置相同的水稻播种和收获日期进行计算。对《水稻高产创建技术规范模式图》中既有单季稻高产技术规范模式又有双季稻高产技术规范模式的地区(图1a中黑线标记的地区),其水稻生产气候资源计算按照双季稻高产技术规范模式进行。

1.3 数据处理

研究表明,ANUSPLIN软件中的薄盘光滑样条插值法在全球气象插值研究中表现较好,计算效率高,易于使用[19-21]。因此,本研究采用ANUSPLIN软件将中国气象观测站点的数据插值转化为气象表面数据。国内外学者的研究[19-21]表明,影响气温空间分布的因素以海拔高度和地形最显著,因此对气温数据进行插值时,使用经度和纬度作为二阶样条,将高程作为独立变量;影响日照时数和降水量分布的因素比较复杂,对日照时数和降水量进行插值时,使用经度和纬度作为二阶样条,未设置独立变量[19-22]。

本研究中水稻生长季的基本气象要素计算采用逐栅格逐年计算的方式进行。首先,使用ANUSPLIN软件对中国主要稻作区333个气象观测站点1961-1970年、1996-2005年2个10 a历史时期的基本气象要素(最高气温、最低气温、日照时数和降水量)进行插值运算,获取20 a逐日基本气象要素表面数据;然后,采用编程的方法对所获取的中国主要稻作区1961-1970年、1996-2005年2个历史时期(共20 a)的逐日基本气象要素数据表面进行计算,使用ArcGIS软件提供的组件读取每个栅格对应的气象数据及播种和收获日期,并记录每个栅格2个10 a历史时期中逐年水稻生育期内的气候变化;最终,将运算结果按照2个历史时期分别进行处理,构建栅格数据,并生成专题图。

图1 中国主要稻作区不同水稻栽培管理模式、常年≥10℃积温、海拔高度及气象站点空间分布图

Fig.1 Distribution of rice management plan (a), average accumulated temperature above 10℃(b), elevation and weather sites (c) in main

rice growing regions of China

2 结果与分析

基于栅格逐年计算了1961-1970年、1996-2005年中国主要稻作区水稻生育期内的总日照时数、总有效积温、平均气温日较差、总降水量、总降水日数以及平均降水强度,并计算求得1961-1970年(1960s)和1996-2005年(2000s)2个10 a历史时期水稻生育期内的平均总有效积温、总日照时数、平均气温日较差、总降水量、总降水日数以及降水强度的时空分布图。2.1 总日照时数

图2显示,在空间分布上,不同年代单季稻种植区域内水稻全生育期总日照时数由北向南均呈逐渐减少的趋势,东北西部、宁夏中北部的水稻全生育期总日照时数较高,在1 100 h以上,而西南地区较低,在700~900 h 之间,四川盆地、重庆以及贵州北部地区最低,在500~700 h之间;双季稻种植区域内,北部和南部地区的总日照时数较高,在1 300 h以上,而西部和中部地区水稻生育期内总日照时数较低,在1 100~1 300 h之间。

农业工程学报 2011年 240 图2c 显示,同1960s 相比,2000s 中国主要稻作区水

稻生育期内的平均总日照时数减少了11.93%,大部分地区

(蓝色区域)呈减少趋势,影响水稻干物质生产。其中,

东北地区大部和西南地区降低的幅度在10%以内;而中部

和东南部的大部分地区减少的幅度在10%~20%;四川、

重庆、湖北、安徽、江西、贵州以及广东局部地区减少的幅度大约为20%~30%;但在黑龙江、宁夏、云南和福建的局部地区(红色区域),则出现了日照时数增加的趋势,其中东北北部、东北东部、宁夏和福建部分地区水稻生育期内的总日照时数增加幅度较大,在10%以内。

注:未用紫色线条标记区域为单季稻种植区域,紫色线条标记区域为双季稻种植区域,下同。

图2 中国主要稻作区水稻生育期内总日照时数的时空分布

Fig.2 Spatial and temporal distribution of total sunshine hours during rice growing period in main rice planting region of China

2.2 ≥10℃有效积温

图3显示,在空间分布上,不同年代水稻生育期内

≥10℃的总有效积温由北向南具有逐渐增加的趋势。其

中东北地区、宁夏南部以及西南山区水稻生育期内的总

有效积温较低,在1 000~2 000 ℃·d 之间;宁夏中部和

南部、四川、重庆、贵州、江苏北部和南部的大部分地

区略高,在2 000~3 000 ℃·d 之间;双季稻区的大多数

地区在3 000℃·d 以上。研究表明,水稻全生育期所需的

有效积温一般要求1 000 ℃·d 以上[23],

2个历史时期的水稻生育期内的平均总有效积温除了在东北局部地区和西

南山区不足1 000℃·d 以外,其他地区均超过了1 000

℃·d ,基本能够满足水稻生长的需要。

图3c 显示,同1960s 相比,2000s 水稻生育期内的平均总有效积温增加了9.40%。其中,大部分地区(红色区域)的有效积温呈增加的趋势,有效积温小于1 000℃·d 的地区有所缩小;东北北部以及宁夏东南部等局部地区增加幅度甚至达到了15%~20%;黑龙江大部分地区、吉林、辽宁、宁夏北部、四川盆地西北部边缘以及云南西部地区增加的幅度较大,约为5%~15%;中部大部分地区有效积温的增加幅度在5%以内,东南部沿海地区的增加幅度约为5%~10%;但在四川与重庆交界处以及福建局部地区(蓝色区域),水稻生育期内总有效积温略有减少,减少的幅度在1%以内。

图3 中国主要稻作区水稻生育期内的总有效积温(≥10℃)时空分布

Fig.3 Spatial and temporal distribution of total growing degree-days above 10℃during rice growing period in main rice planting region of China

2.3 平均气温日较差

图4显示,在空间分布上,不同年代水稻生育期内

平均气温日较差由北向南具有逐渐减少的趋势,其中东

北地区、宁夏大部以及西南部分地区水稻生育期内的平均气温日较差较大,在8℃以上,中部和南部的大部分地区平均气温日较差基本在9℃以下。 图4c 显示,同1960s 相比,2000s 中国主要稻作区水稻生育期内的平均气温日较差减少了4.86%,其中吉林

第7期姜晓剑等:中国主要稻作区水稻生产气候资源的时空特征241

中部、安徽北部、湖北中部以及云南西部等局部地区降低了10%~15%,东北大部分地区降低了5%~10%,四川盆地以东、长江中下游地区(湖北、湖南、江西、安徽和江苏)、福建、广东以及海南平均气温日较差降低的幅度亦在5%~10%之间,而宁夏中南部、中部地区和东南地区等部分地区,水稻生育期内平均气温日较差减少幅度稍低,在5%以内;但辽宁东部、宁夏东部、四川盆地北部、浙江东部以及福建南部等局部地区水稻生育期内的平均气温日较差处于上升的趋势,增加幅度约为5%。由于昼夜温差的大小对水稻产量和品质的形成具有一定的影响,水稻生育期内总日较差降低幅度较大的地区,如东北地区、云南以及中部和东南部分地区,则需要通过调节栽培管理措施,以减少气候变化对水稻品质和产量带来的不利影响。

图4 中国主要稻作区水稻生育期内平均气温日较差的时空分布

Fig.4 Spatial and temporal distribution of average difference of diurnal air temperature during rice growing period in main rice planting

region of China

2.4 总降水量、总降水天数以及降水强度

图5显示,在空间分布上,不同年代水稻生育期内的总降水量由北向南具有逐渐增加的趋势,单季稻种植区域中大部分地区水稻生育期内的总降水量在550 mm 以下,东北、西南大部分地区总降水量在350~550 mm 之间,双季稻种植区域中南方大部分地区降水量在950 mm以上。中国稻田需水量由南到北有逐渐增大的趋势,单季稻的稻田需水量一般在380~2 280 mm,双季稻的稻田需水量一般在680~1 270 mm[24];但不同年代水稻生育期内的平均总降水量却由东南向西北逐渐递减,南方地区降水较多,而北方大部分地区如果单纯依赖于降水则无法满足水稻生产的需要,因此水分匮缺成为这些地区水稻生产的主要制约因素。从总降水天数来看(图6),单季稻种植区域中东北地区、江苏、安徽、湖南和湖北等部分地区水稻生育期内的总降水天数在130~150 d之间,云南北部地区在170~190 d之间,其他大部分地区的总降水天数在150~170 d之间,而双季稻种植区域中湖北、安徽、湖南、江西和福建部分地区总降水天数在200~225 d之间,广西和广东部分地区在250~275 d之间,其余地区在230~250 d之间。图7显示,单季稻种植区域中不同年代水稻生育期内的平均降水强度由西北向东南呈逐渐增加的趋势,东北部分地区和宁夏大部分地区的平均降水强度在2.3 mm以内,云南、贵州、湖南、湖北和安徽局部地区在4.6~6.9 mm之间,其他地区在2.3~4.6 mm之间,双季稻种植区域中大部分地区的平均降水强度在4.7~6.3 mm之间,安徽、浙江、湖南、广西和广东部分地区的平均降水强度在3.1~4.7 mm之间,而广东和福建部分地区的平均降水强度在6.3~7.9 mm之间。

图5 中国主要稻作区水稻生育期内总降水量的时空分布

Fig.5 Spatial and temporal distribution of total precipitation during the rice growing period in main rice planting region of China

农业工程学报 2011年

242

图6 中国主要稻作区水稻生育期内总降水天数的时空分布

Fig.6 Spatial and temporal distribution of total precipitation days during the rice growing period in main rice planting region of China

图7 中国主要稻作区水稻生育期内平均降水强度的时空分布

Fig.7 Spatial and temporal distribution of average daily precipitation during the rice growing period in main rice planting region of China

图5c 显示,同1960s 相比,2000s 中国主要稻作区

水稻生育期内的平均总降水量增加了1.59%。其中北方大

部分地区的总降水量呈减少的趋势,减少幅度在10%以

内,辽宁中南部的总降水量减少幅度在10%~20%;南方

大部分地区增加的幅度在10%以内,四川盆地以东、安

徽、江苏南部、湖南南部、广东、广西等局部地区的增

加幅度在10%~20%,但在江苏北部、四川盆地西部、江

西东部、浙江西南部、云南贵州交界处、贵州南部、福

建中南部亦有局部地区出现减少的趋势,减少的幅度在

10%以内。图6c 显示,与1960s 相比,2000s 中国主要稻

作区水稻生育期内总降水天数减少了1.60%。其中,辽宁

南部、沿海地区以及其他局部地区的总降水天数减少了

2%~4%;其他大部分地区减少的幅度在2%以内;但仍

有局部地区表现出增加的趋势,增加幅度大约在2%以

内。辽宁南部和宁夏的降水量和总降水天数都有较大幅

度的下降。水稻生育期内的平均降水强度增加了3.22%,

其变化率的空间分布基本同总降水量(图7c )。北方地

区降水量、降水强度的减少和南方降水量、降水强度的

增多,将有可能引发一些不利于水稻生产的极端气候现

象发生。

3 讨 论

近50年来,中国年均日照时数显著下降,其中减少

最明显的地区是东部地区,1961~1990年中国年均日照时数在35°N 以北主要是增加区,以南主要是减少区,减少幅度最大的季节为冬季,其次是夏季[25]。中国主要稻作区内大部分地区水稻生育期内总日照时数处于减少的趋势,东北、西南地区减少的幅度小于南方地区,其中四川盆地、贵州中部和湖北中部的减少幅度最大。从理论上讲,日照时数下降对水稻光合生产将产生负面的影响,不利于高产。 近50年来中国年平均地表气温升高1.1℃,增温速率为0.22℃/10 a ,其中冬季和春季增温明显,但是西南地区(四川盆地以东和贵州)的降温现象较为明显,尤其是春季和夏季变凉现象突出,长江中下游地区夏季平均气温也呈变凉趋势[26]。1961~1990年中国年平均气温变化在东北地区有明显增加的趋势,其中秋季和冬季的贡献最大,在南方增温变化不大,而在四川、贵州、云南北部和福建等地区有变冷趋势[27]。中国主要稻作区在水稻生育期内的总有效积温大部分地区处于增加的趋势,其中东北地区增加的幅度较大,为5%~15%,南方大部分地区略有增加,增加幅度在5%以内,西南山区和东南部沿海地区增加幅度在5%~10%之间,而四川和福建等部分地区则减少了0~1%。全球气候变化过程中,最高气温变化不大,最低气温明显上升,导致气温日较差变小,而夜间温度上升,增加了水稻夜间维持呼吸速率和干物质的消耗[28],过高的夜间温度影响花粉萌发和结实[29],白天和夜间温度影响水稻的发育速率,最适合的夜

第7期姜晓剑等:中国主要稻作区水稻生产气候资源的时空特征243

间温度大约为25~29℃,气温日较差为2~4℃[30-31],最低气温每上升1℃,在亚热带地区将引起产量下降约4.63%[32],在热带地区则使产量下降约10%[33]。中国主要稻作区内大部分地区水稻生育期内平均气温日较差都在5℃以上,东北、宁夏和西南地区平均气温日较差较高,水稻的发育速率较低,而东南、中部地区的平均气温日较差较低,平均气温高,水稻的发育速率较高。中国主要稻作区内大部分地区水稻生育期内的平均气温日较差具有降低的趋势,东北、宁夏北部和西南等平均气温日较差较高的地区其降低趋势更加明显,一般在5%~10%之间,四川盆地以东、长江中下游地区(湖北、湖南、江西、安徽和江苏)、福建、广东以及海南平均气温日较差降低的幅度亦在5%~10%之间,而宁夏中南部、中部地区和东南地区水稻生育期内平均气温日较差减少幅度稍低,在5%以内,南方部分地区还出现了平均气温日较差升高的趋势,主要分布在四川盆地以东的局部地区和东南沿海地区,增加幅度在5%左右。

中国在1950~2000年的年平均降水量没有明显的变化趋势,但是不同区域上的变化趋势差异明显,其中东北地区东部、西部和华东地区的降水量呈明显增多的趋势,而东北地区中部和华中地区的降水明显减少[34]。而中国主要稻作区水稻生育期内的总降水量和平均降水强度在东北大部分地区和南方局部地区有减少的趋势,南方大部分地区降水量和平均降水强度均有所增加;总降水天数大部分地区都有所降低,南方局部地区有增加的趋势。水稻生育期内降水量的增加有利于水稻产量的增加,但过多的降水会使水稻产量急剧下降[31],因此在东北地区和南方地区中部等总降水量和平均降水强度均减少的区域中,水稻产量可能因降水量的减少而降低,而南方地区总降水量和平均降水强度均呈增加的趋势,容易导致极端降水天气,如洪水等,将会对水稻的正常生产带来不利影响。同时,辽宁南部和宁夏的总降水量、总降水天数和平均降水强度都有较大幅度的下降,水稻生产中应注重加强灌溉,提高水分利用率,避免降水过少对水稻生长带来的不利影响。

中国水稻种植区域广阔,气候多样,因收集到的中国主要稻作区内水稻播期和收获期以及气象数据有限,加上气象数据插值计算本身具有一定的误差,因此本研究所分析的中国主要稻作区水稻生育期内的气候资源变化规律具有一定的局限性,有待今后进一步的补充和完善。

4 结 论

本研究基于栅格逐年计算了1961~1970年、1996~2005年2个10 a历史时期中国主要稻作区水稻生育期内的主要气候资源(总日照时数、总有效积温、平均气温日较差、总降水量、总降水天数和平均降水强度),比较和探讨了2个历史时期气候资源变化的时空分布规律。

结果表明,在这2个历史时期中,中国主要稻作区水稻生育期内的平均总日照时数减少了11.93%,≥10℃的总有效积温增加了9.40%,平均气温日较差减少了4.86%,总降水量增加了1.59%,平均降水强度增加了3.22%,总降水天数减少了1.60%。中国主要稻作区水稻生育期内的平均总日照时数东北、西南地区减少的幅度小于中部和南方地区减少的幅度;东北和西南地区≥10℃的有效积温增加的幅度大于中部和南方地区增加的幅度,中部和南方局部地区≥10℃的有效积温呈降低的趋势;东北、西南地区平均气温日较差减少的幅度大于中部和南方的部分地区,中部和南方局部区域平均气温日较差呈现增加的趋势;东北地区和宁夏总降水量和平均降水强度呈降低的趋势,而中部和南方大部分地区总降水量和平均降水强度呈增加的趋势,东北地区和中部地区的总降水天数的降低幅度小于南方沿海地区的降低幅度。本研究结果为进一步分析全球气候变化条件下中国主要稻作区的水稻增产潜力及增产途径提供了技术支撑。

[参 考 文 献]

[1]谢立勇,林而达. 二氧化碳浓度增高对稻、麦品质影响研

究进展[J]. 应用生态学报,2007,18(3):659-664.

Xie Liyong, Lin Erda. Effects of CO2 enrichment on grain

quality of r ice and wheat: a research review[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2007, 18(3): 659-664. (in Chinese with English abstract)

[2]张淑梅,张建明,李丁鲁,等. 高抗性淀粉粳稻新品系稻

米淀粉链长分布与主要品质特性差异[J]. 中国农业科学,

2009,42(6):2237-2243.

Zhang Shumei, Zhang Jianming, Li Dinglu, et al. The difference between starch chain length distribution and main

quality characteristics of high resistant starch lines of Japonica Rice[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2009, 42(6):

2237-2243. (in Chinese with English abstract)

[3]唐国利,任国玉. 近百年中国地表气温变化趋势的再分析

[J]. 气候与环境研究,2005,10(4):791-798.

Tang Guoli, Ren Guoyu. Reanalysis of surface air temperature change of the last 100 years over China[J].

Climatic and Environmental Research, 2005, 10(4): 791-

798. (in Chinese with English abstract)

[4]IPCC. Climate Change 2007: The Physical Science Basis [M].

Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2007.

[5]任国玉,徐铭志,初子莹,等. 近50年来中国地面气候变

化基本特征[J]. 气象学报,2005,63(6):942-956.

Ren Guoyu, Xu Mingzhi, Chu Ziying, et al. Climate changes

of China’s mainland over the past half century[J]. Acta Meteorologica Sinica, 2005, 63(6): 942-956. (in Chinese

with English abstract)

[6]卢爱刚,庞德谦,康世明,等. 全球变暖背景下中国气温

时空差异响应[J]. 干旱区资源与环境,2009,23(8):61-

65.

Lu Aigang, Pang Deqian, Kang Shiming, et al. Temporal and

spatial responses of temperature variation across China under

the background of global warming[J]. Journal of Arid Land

Resources and Environment, 2009, 23(8): 61-65. (in Chinese with English abstract)

农业工程学报2011年244

[7]He Y Q, Wilfred H T, Zhang Z L, et al. Asynchronous

holocene climatic change across China: a review[J].

Quaternary Research, 2004, 61(1): 52-63.

[8]陈家金,陈惠,马治国,等. 福建农业气候资源时空分布

特征及其对农业生产的影响[J]. 中国农业气象,2007,

28(1):1-4.

Chen Jiajin, Chen Hui, Ma Zhiguo, et al. Characters of temporal and spatial distribution of agro-meteorological climate resources and their impacts on agricultural production

in Fujian Province[J]. Chinese Journal of Agrometeorology,

2007, 28(1): 1-4. (in Chinese with English abstract)

[9]邓根云. 气候变化对中国农业的影响[M]. 北京:北京科学

技术出版社,1993.

[10]侯光良,李继良,张谊光. 中国农业气候资源[M]. 北京:

中国人民大学出版社,1993.

[11]林孝松.农业气候资源研究进展[J]. 海南师范学院学报:

自然科学版,2003,16(4):87-91.

Lin Xiaosong. Research progress in the agroclimatic resources. Journal of Hainan Normal University: Natural Science Edition, 2003, 16(4): 87-91. (in Chinese with English abstract)

[12]李勇,杨晓光,王文峰,等. 气候变化背景下中国农业气

候资源变化I. 华南地区农业气候资源时空变化特征[J].

应用生态学报,2010,21(10):2605-2614.

Li Yong, Yang Xiaoguang, Wang Wenfeng, et al. Changes of

China agricultural climate resources under the background of

climate change.I. Spatiotemporal change characteristics of agricultural climate resources in South China[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2010, 21(10): 2605-2614. (in

Chinese with English abstract)

[13]代姝玮,杨晓光,赵孟,等. 气候变化背景下中国农业气

候资源变化II. 西南地区农业气候资源时空变化特征[J].

应用生态学报,2010,22(2):442-452.

Dai Shuwei, Yang Xiaoguang, Zhao Meng, et al. Changes of

China agricultural climate resources under the background of

climate change.II. Spatiotemporal change characteristics of agricultural climate resources in Southwest China[J]. Chinese

Journal of Applied Ecology, 2010, 22(2): 442-452. (in Chinese with English abstract)

[14]刘志娟,杨晓光,王文峰,等. 气候变化背景下中国农业

气候资源变化IV. 黄淮海平原半湿润暖温麦-玉两熟灌

溉农区农业气候资源时空变化特征[J]. 应用生态学报,

2010,22(4):905-912.

Liu Zhijuan, Yang Xiaoguang, Wang Wenfeng, et al. Changes

of China agricultural climate resources under the background

of climate change. IV. Spatiotemporal change characteristics

of agricultural climate resources in sub-humid warm-temperate

irrigated wheat-maize agricultural area of Huang-Huai-Hai Plain[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2010, 22(4):

905-912. (in Chinese with English abstract)

[15]赵俊芳,郭建平,马玉平,等. 气候变化背景下我国农业

热量资源的变化趋势及适应对策[J]. 应用生态学报,

2010,21(10):2922-2930.

Zhao Junfang, Guo Jianping, Ma Yuping, et al. Change trends

of China agricultural thermal resources under climate change

and related adaptation countermeasures[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2010, 21(10): 2922-2930. (in Chinese

with English abstract)

[16]中华人民共和国农业部.中国水稻高产栽培模式图

[EB/OL].https://www.doczj.com/doc/3d18988842.html,/ztzl/ql/jsms/P020*******

79290158332.doc, 2009-04-19/2009-12-09.

[17]梅方权,吴宪章,姚长溪,等. 中国水稻种植区划[J]. 中

国水稻科学,1988,2(3):97-110.

Mei Fangquan, Wu Xianzhang, Yao Changxi, et al. Rice cropping regionalization in China[J]. Chinese Journal Rice Science, 1988, 2(3): 97-110. (in Chinese with English abstract)

[18]Consultative Group on International Agricultural Research.

The CGIAR Consortium for Spatial Information[EB/OL].

https://www.doczj.com/doc/3d18988842.html,/selection/inputCoord.asp, 2008-08-19

/2009-12-09.

[19]Hujmans R J, Cameron S E, Parra J L, et al. Very high

resolution interpolated climate surfaces for global land areas[J]. International Journal of Climatology, 2005, 25(15):

1965-1978.

[20]阎洪. 薄板光顺样条插值与中国气候空间模拟[J]. 地理科

学,2004,24(2):163-169.

Yan Hong. Modeling spatial distribution of climate in China

using thin plate smoothing spline interpolation[J]. Scientla Geograohica Sinica, 2004, 24(2): 163-169. (in Chinese with

English abstract)

[21]刘志红,McVicar TR,李领涛,等. 基于ANUSPLIN的时

间序列气象要素空间插值[J]. 西北农林科技大学学报:自

然科学版,2008,36(10):227-234.

Liu Zhihong, McVicar TR, Li Lingtao, et al. Interpolation for

time series of meteorological variables using ANUSPLIN[J].

Journal of Northwest Sci-Tech University of Agriculture and

Forestry: Natural Science Edition, 2008, 36(10): 227-234.

(in Chinese with English abstract)

[22]Hutchinson M F. ANUSPLIN Version 4. 3 User Guide[Z].

Canberra: Center for Resource and Environment Studies, Australia National University, 2004.

[23]黄丕生. 早稻品种的生长发育与热量条件关系的分析[J].

南京农业大学学报,1994,2:22-31.

Huang Pisheng. Relationship between the growth and development of early rice varieties and thermal conditions[J].

Journal of Nanjing Agriculture College, 1994, 2: 22-31. (in

Chinese with English abstract)

[24]刁操铨,等. 作物栽培学各论(南方本)[M]. 北京:中国农

业出版社,1994.

[25]陈隆勋,朱文琴,王文,等. 中国近45年来气候变化的研

究[J]. 气象学报,1998,56(3):257-271.

Chen Longxun, Zhu Wenqin, Wang Wen, et al. Studies on climate changes in China in recent 45 years[J]. Acta Meteorologica

Sinica, 1998, 56(3): 257-271. (in Chinese with English abstract)

[26]陈隆勋,邵永宁,张清芳,等. 近四十年我国气候变化的

初步分析[J]. 应用气象学报,1991,2(2):164-174.

Chen Longxun, Shao Yongning, Zhang Qingfang, et al.

Preliminary analysis of climatic change during the last 39

第7期姜晓剑等:中国主要稻作区水稻生产气候资源的时空特征245

years in China[J]. Quarterly Journal of Applied Meteorology, 1991, 2(2): 164-174. (in Chinese with English abstract) [27]陈隆勋,周秀骥,李维亮,等. 中国近80年来气候变化特

征及其形成机制[J]. 气象学报,2004,62(5):634-646.

Chen Longxun, Zhou Xiuji, Li Weiliang, et al. Characteristics of the climate change and its formation mechanism in China in last 80 years[J]. Acta Meteorologica Sinica, 2004, 62(5): 634-646. (in Chinese with English abstract)

[28]Ryan M G. Effects of climate change on plant respiration[J].

Ecological Application, 1991, 1(2): 157-167.

[29]Mohammed A R, Tarpley L. High nighttime temperatures

affect rice productivity through altered pollen germination and spikelet fertility[J]. Agricultural and Forest Meteorology, 2009, 149(6-7): 999-1008.

[30]Yin X Y, Kropff M J, Goudriaan J. Differential effects of day

and night temperature on development to flowering in rice[J].

Annals of Botany, 1996, 77(3): 203-213. [31]Yin X Y, Kropff M J, Goudriaan J. The effects of temperature

on leaf appearance in rice[J]. Annals of Botany, 1996, 77(3):

215-221.

[32]Tao F L, Yokozawa M, Xu Y L, et al. Climate changes and

trends in phenology and yields of field crops in China, 1981

-2000[J]. Agricultural and Forest Meteorology, 2006, 138(1-4): 82-92.

[33]Peng S B, Huang J L, Sheehy J E, et al. Rice yields decline

with higher night temperature from global warming[J].

Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 2004, 101(27): 9971-9975

[34]左洪超,吕世华,胡隐樵. 中国近50年气温及降水量的变

化趋势分析[J]. 高原气象,2004,23(2):238-244.

Zuo Hongchao, Lü Shihua, Hu Yinqiao. Variations trend of yearly mean air temperature and precipitation in China in the

last 50 years[J]. Plateau Meteorology, 2004, 23(2): 238-244.

(in Chinese with English abstract)

Spatial and temporal characteristics of rice production climatic resources

in main growing regions of China

Jiang Xiaojian, Tang Liang, Liu Xiaojun, Huang Fen, Cao Weixing, Zhu Yan※

(National Engineering and Technology Center for Information Agriculture, Jiangsu Key Laboratory for Information Agriculture, Nanjing

Agricultural University, Nanjing 210095, China)

Abstract: The climate resources during rice-growing periods in main growing regions of China are highly uncertain because of its vast area and marked variation. The daily meteorological data during the years from 1961 to 1970 (1960s) and 1996 to 2005 (2000s) of 333 weather stations in main rice growing regions of China were processed to generate the gridded daily meteorological surface data using ANUSPLIN and ARCGIS. The spatial and temporal distribution characteristics of the climate resources for the rice production, including total sunshine hours, total growing degree days above 10, average difference of diurnal air temperature, total precipitation, total rainfall days and average daily ℃

precipitation during rice-growing periods between two decades (1960s and 2000s) were calculated and analyzed based on the grid cell. As compared with 1960s, the total sunshine hours in rice-growing periods of 2000s decreased by 11.93%, and the decreasing rates of total sunshine hours in the Northeast and Southwest China were lower than those in the Middle and South China. From 1960s to 2000s, the total growing degree days above 10 increased by 9.40%, and

the increasing rates of total growing degree days above 10 in the Northeast and Southwest China were faster than

those in the Middle and South China. However, in part areas of the Middle and South China, the total growing degree days above 10 during rice

℃-growing periods decreased. The average differences of diurnal air temperature during rice-growing periods of 2000s decreased by 4.86% as compared with 1960s, while increased in part areas of the Middle and South China. The decreasing rates of average difference of diurnal air temperature in the Northeast and Southwest China were higher than those in the Middle and South China. Compared with 1960s, total precipitation during rice-growing periods in 2000s increased by 1.59% and average daily precipitation increased by 3.22%. The spatial distribution of the change rate of average daily precipitation was similar to that of total precipitation, the total precipitation and average daily precipitation decreased in Ningxia province and the Northeast China, while increased in the Middle and South China. Compared with 1960s, the total rainfall days during rice-growing periods of 2000s decreased by 1.60%, and the decreasing rates of total rainfall days in the Northeast and Middle China were lower than that in the South China. These results can provide the technical support for further analysis of yield increasing potential and yield increasing method of rice in China.

Key words: rice, climatic resources, spatial distribution, temporal distribution, rice growing regions, China

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