东北地区不同熟性水稻适宜种植区障碍型冷害时空变化*

梁立江，武永峰**，刘 聪,2，邵 帅

东北地区不同熟性水稻适宜种植区障碍型冷害时空变化*

梁立江1，武永峰1**，刘 聪1,2，邵 帅3

（1．中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部农业环境重点实验室，北京 100081；2．东华理工大学地球科学学院，南昌 330000；3.杭州电子科技大学计算机学院，杭州 310000）

利用东北地区167个气象站1986-2015年的逐日气象资料和28个物候观测站1991-2008年的逐年水稻生育期数据，参照水稻障碍型冷害国家标准，分三个时间段（1986-1995年、1996-2005年和2006-2015年）划分东北地区不同熟性水稻适宜种植区，利用冷害发生频率和站次比分析东北地区近30a（1986-2015年）不同熟性水稻适宜种植区障碍型冷害的时空规律。结果表明：研究期内，东北地区不适宜种植区域面积逐渐减小，不同熟性适宜种植区呈现北移东扩的趋势，其中以晚熟区扩大范围最为明显。不同熟性水稻适宜种植区障碍型冷害具有波动发生的特点，不同熟性区年平均冷害站次比大小表现为早熟区>晚熟区>中熟区；2006-2015年为早熟区冷害多发时段，1986-1995年为中熟区冷害多发时段，1996-2005年为晚熟区冷害多发时段；在早熟区冷害多发时段内，重度冷害的发生频率减少；2006年以后中熟区和晚熟区冷害总发生频率减小，但部分区域的不同等级冷害发生频率提高。可见，东北地区障碍型冷害发生仍具有不确定性，即使在整体冷害频率下降的情况下，个别区域在某些年份仍可能发生不同程度的冷害。

水稻；熟性；活动积温；障碍型冷害；东北地区

东北地区地处北温带季风气候区，水热条件适宜，粮食增产潜力较大，为保障中国粮食安全发挥了重要作用[1]。同时，东北地区所处纬度较高，阶段性低温现象时有发生，作物生长季内因低温产生的冷害是对该地区水稻生产影响最大的气象灾害[2]。7、8月是水稻由营养生长转为生殖生长的关键时期，若水稻在此阶段遭受短期异常低温天气过程，其生长活动将受抑制，导致生殖器官生理机能遭到破坏，引起障碍型冷害[3-4]，造成稻米品质下降，水稻产量降低。因此，充分认识东北地区水稻障碍型冷害变化规律，对保障粮食生产安全具有重要的现实意义。

国内学者针对东北地区水稻障碍型冷害时空变化规律已开展相关研究。胡春丽等[5]以气象站逐日气温数据为基础，分析了1961-2010年东北地区水稻障碍型冷害变化与区域气候增暖之间的关系，发现水稻障碍型冷害对关键发育期气温变化响应较为敏感，东北地区近年来关键发育期气温呈上升趋势，水稻障碍型冷害事件总体呈减少趋势，但局部地区受气候变率增大的影响，水稻障碍型冷害事件增加。张轶等[6]利用格点气象数据和农业气象站点生育期数据分析了1981-2010年东北地区水稻障碍型冷害的多年风险，认为东北地区障碍型冷害风险虽然整体呈下降趋势，但障碍型冷害风险范围具有波动变化，进入20世纪初，虽然气温明显增加，但障碍型冷害风险敏感区域较大，且从时间序列上看黑龙江省和吉林省在2000年以后都存在高风险冷害年份。冯喜媛等[7]以气象站逐日气温数据为基础资料，采用气象影响模型分析1961-2010年东北地区水稻障碍型冷害时空变化规律，表明东北地区水稻障碍型冷害主要发生在吉林省东北部和黑龙江省东南部，进入21世纪后，东北地区水稻障碍型冷害事件明显增多，黑龙江省和吉林省可能进入新的冷害多发阶段。在全球气候变暖背景下，东北地区仍存在水稻冷害风险，水稻障碍型冷害是否进入新的多发阶段值得研究[8]。目前，国内学者均将东北地区水稻视为单一的熟性品种对其障碍型冷害时空规律进行研究，所参照农业气象灾害标准未考虑不同熟性水稻的耐冷性差异。为此，本研究在划分不同熟性水稻适宜种植区的基础上，利用中国国家标准化管理委员会2017年发布的《北方水稻低温冷害等级》（GB/T34967-2017）国家标准（下文简称国家标准）[9]，对1986-2015年东北地区水稻障碍型冷害发生特点以及随年代发展的变化趋势进行探究，以期揭示东北地区水稻障碍型冷害随熟性变化的时空规律，从而为水稻减灾保产、优化种植布局提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 数据及其来源

研究区包括黑龙江、吉林和辽宁三省，位于121°10'-135°05'E，53°33'-38°43'N，面积78.73万km2。该地区地形以平原、山地、河流为主，平原区土壤肥沃，拥有良好的水稻种植条件，是中国重要的水稻主产基地[10-11]。同时，东北地区也是水稻障碍型冷害的高发区域，每隔2～3a就会发生一次规模较大的冷害，冷害年水稻减产20%以上[12]。

气象观测数据和水稻生育期数据来自国家气象信息中心，包括东北地区167个气象站（其中，黑龙江省72站，吉林省49站，辽宁省46站）1986-2015年的逐日气温观测数据和28个物候观测台站（其中，黑龙江省10站，辽宁省8站，吉林省10站）1991-2008年的逐年观测数据，气象站点和物候观测站点分布见图1。

原始气象观测资料中存在部分异常值和缺失值，故对数据集进行预处理，包括使用EXCEL软件对数据异常值进行剔除以及使用SPSS软件中线性插补方法对缺失值进行替代[13-14]。东北地区水稻障碍型冷害灾情资料源自《中国气象灾害大典》（辽宁卷、吉林卷和黑龙江卷）、《中国气象灾害年鉴》（2002-2016年）。

图1 东北地区气象站、物候观测站分布

1.2 不同熟性水稻适宜种植区划分标准

根据宛敏渭等[15]的研究，当其它生态条件满足作物基本的生长发育要求时，温度对作物的生长发育起主导性作用，此时作物生长发育所需的下限温度及有效积温将成为制约因素。有效积温在相邻年份中变化较少，每个品种在其生育期内所要求的有效积温基本固定，所以用有效积温作为水稻熟性划分的热量指标较为合理。因此，首先参照国家标准所确定的≥10℃活动积温指标（表1），对东北地区的不同熟性水稻适宜种植区进行划分。

表1 不同熟性水稻适宜种植区积温划分标准

1.3 不同熟性水稻障碍型冷害判断标准

水稻发生障碍型冷害的关键时期位于孕穗期与开花期之间[3-4]，参照国家标准以水稻抽穗前20d为孕穗期，以水稻抽穗后10d为开花期[9]。在获取的167个气象站点观测数据中，仅28个台站点拥有完整的水稻关键发育期资料，曲辉辉等[16]在水稻障碍型冷害时空变化研究中，利用霍普金斯物候定律[17]推算东北地区无观测数据站点的水稻多年平均生育期，其结果表明该定律在东北地区适用性较好。因此，为获取所有站点的水稻发育期数据，采用霍普金斯物候定律推算无观测记录站点的水稻发育期。该物候定律主要内容为，在北美洲温带内，在其它条件相同的情况下，每向北移动1°，向东移动5°或海拔上升121.92m，植物的发育期在春季和初夏将延迟4d，在秋季则相反，提早4d。

胡春丽等[18]研究表明，水稻受灾强度受日均气温与持续日数的双重影响，故参照国家标准，以水稻关键生育期（孕穗期和开花期）日均气温和持续日数作为致灾判断因子（表2），对东北地区不同熟性水稻障碍型冷害等级进行评估。若某站点在任一水稻关键生育期内，有一日或连续几日达到障碍型冷害的气象评价指标，则认为该站点当年发生了一次障碍型冷害；若某站点发生冷害的时间间隔在一日以上，则认为该站点当年发生了多次障碍型冷害，以该站点在关键生育期内达到的最严重冷害等级为该站点当年的冷害等级。

表2 不同熟性种植区水稻障碍型冷害判断标准

注：抽穗前20d为孕穗期，抽穗后10d为开花期，Ta为抽穗前20d内（孕穗期）逐日观测平均气温，Tb为抽穗后10d内（抽穗期）逐日观测平均气温；符号“-”代表持续保持，符号“+”代表超过某一持续天数。

Note: The booting stage is the 20 days before heading, the flowering stage is the 10 days after heading. Ta is the daily mean temperature in 20 days before heading; Tb is the daily mean temperature in 10 days after heading. The symbol "-" indicates continuous, the sign "+" indicates more than a certain duration.

1.4 水稻障碍型冷害时空格局分析

采用某一年份冷害发生站数与总站数的比值（站次比F）表示该年冷害出现范围的大小[19]，即

式中，m为各熟性区内发生冷害的站点数，M为各熟性区内站点总数，各熟性区不包括不适宜种植区。同时，利用多元线性回归方法分析冷害站次比随研究年份的线性变化趋势。

以10a为一个时段（1986-1995年、1996-2005年和2006-2015年），采用某一时段出现冷害的年数与该时段总年数的比值（Pi）表示某一站该时段冷害的发生频率（%），即

式中，n为该站点指定时段内发生某种等级冷害的年数，N为指定时段内总年数，i为用于区别不同站点的代号。

2 结果与分析

2.1 不同熟性水稻适宜种植区划分及其变化

基于东北地区各气象站点1986-2015年的逐日气温观测数据，参照国家标准制定的80%保证率下≥10℃活动积温指标，采用5日滑动平均法[16]判定≥10℃温度的起止日期，即从一年中最长的一段≥10℃的5日滑动平均温度序列中，选取第1个≥10℃的5日滑动平均组中的第1个≥10℃的日期作为起始日期，选取最后一个≥10℃的5日滑动平均组中的最后一个≥10℃的日期作为终止日期，≥10℃活动积温为起止日期时段内≥10℃的日平均气温的总和，采用AUSPLIN气象插值软件对研究区内各站点有效积温进行插值。参照国家标准划定的不同熟性水稻适宜种植区活动积温指标，采用ARCGIS软件中重分类（Reclassify）工具对气象插值结果进行分类，将东北地区分为早熟型、中熟型、晚熟型水稻适宜种植区以及不适宜水稻种植区4个类别，其对应的≥10℃积温区间分别为1800～2400℃·d、2400～2850℃·d、≥2850℃·d和＜1800℃·d。

东北地区水稻熟性分区如图2所示。由图可见，1986-1995年（T1时段），不适宜种植区主要分布在黑龙江省西北部大兴安岭、黑河及伊春地区和吉林省东部白山、延边地区，早熟区主要位于黑龙江省东部、吉林省中东部和辽宁省东北部，中熟区主要集中在黑龙江省西南部和吉林省中西部，晚熟区主要分布在辽宁省中西部；与T1时段相比，T2时段（1996-2005年）不适宜种植区范围向西北部减小，减小部分主要来自黑龙江省西北部和吉林省东部不适宜种植区向早熟区的转化，早熟区范围减小明显，减小部分主要来自黑龙江省东部早熟区向中熟区的转化，中熟区范围变化较大，位于黑龙江省东部的中熟区范围向东北部增加，而位于吉林省中西部的中熟区范围减小，晚熟区范围增加明显，增加部分主要来自吉林省中西部的中熟区向晚熟区的转化；与T2时段相比，T3时段（2006-2015年）不适宜种植区和早熟区范围持续向西北部减小，不适宜种植区缩至黑龙江省西北部大兴安岭地区，黑龙江省东北部早熟区持续向中熟区转化，中熟区范围因黑龙江省西北部早熟区的转化而增加，晚熟区范围则变化不明显。

图2 1986-2015年不同阶段东北地区不同熟性水稻适宜种植区分布

可见，随着时间的发展，东北地区水稻不适宜种植区范围逐渐减小，不同熟性水稻适宜种植区范围不断北移东扩，其中以晚熟区扩大范围最为明显。

2.2 不同熟性水稻适宜种植区域障碍型冷害影响范围及其变化

2.2.1 总冷害站次比

由图3可见，研究期内历年不同熟性水稻适宜种植区发生障碍型冷害的站次比波动很大，各熟性区存在差异。具体来看，30a间，早熟区有2a（1994、2000年）、中熟区有3a（1997、2008、2013年）、晚熟区有5a（1991、1994、2007、2008、2014年）未发生冷害（总冷害站次比为0），早熟区最少、晚熟区最多，具体年份也不相同。比较不同熟性区冷害影响站次比较大年份可见，早熟区冷害影响最大年份是2006年和2009年，有60%的站点受到冷害影响；中熟区冷害影响最大年份也是2006年，有71%的站点受到影响；晚熟区在2006年有37%的站点受到冷害影响，冷害影响范围最大的是1989年，有55%的站点受到影响。从《气象灾害大典》和《中国气象灾害年鉴》的记载和姜丽霞等[20-22]的研究中可发现，1993、1994、2007、2008、2013和2014年为东北地区冷害较少年份，而在2006年东北地区遭遇了大范围阶段性低温，当年黑龙江省有29.6万hm2农田遭受低温冷害，吉林省有23个县（市）出现了障碍型冷害，辽宁省7月下旬北部开原、本溪、阜新等地出现阶段性低温冷害。可见，所选指标能较好地反映整个东北地区范围内水稻障碍型低温冷害的发生状况。总体上看，在所有研究年份均有冷害发生，早熟区在T1-T2-T3时段内冷害发生年数变化不明显，中熟区和晚熟区在T3时段进入冷害少发阶段。早熟区和中熟区冷害影响范围在T3时段呈增加趋势，晚熟区冷害影响范围在T3时段呈减小趋势。

不同熟性区冷害平均影响站次比也不同，早熟区年平均冷害站次比为0.24，中熟区为0.13，晚熟区为0.15，可见，早熟区受冷害影响范围最大，中熟区最小。采用线性回归方法分析不同熟性区发生障碍型冷害站次比与研究年份的关系，得出早熟区、中熟区和晚熟区内两者回归系数的P值分别为0.86、0.41和0.68，均未通过0.05水平的显著性检验，可见，不同熟性区障碍型冷害站次比随研究年份的线性变化趋势不显著，但具有显著的阶段性特征。分阶段计算不同熟性区冷害站次比年平均值可见（图3），早熟区冷害站次比年平均值存在T1-T2-T3时段历经先减小后增大的过程，在T3时段达到最大值；中熟区冷害站次比年平均值在T1-T2-T3时段逐渐增大，并在T3时段达到最大值；晚熟区冷害站次比年平均值在T1-T2-T3时段历经先增大后减小的过程，最大值出现在T2时段。

图3 1986-2015年东北地区不同熟性水稻适宜种植区障碍型冷害总站次比

注：1986-1995年为T1时段，1996-2005年为T2时段，2006-2015年为T3时段。下同。

Note: T1 stage is 1986-1995, T2 stage is 1996-2005, T3 stage is 2006-2015. The same as below.

2.2.2 不同强度等级冷害站次比

由图4a可见，研究期内，早熟区发生轻度冷害的年份数最多，中度冷害次之，重度冷害最少，分别为25a、21a和17a。比较不同熟性区冷害影响站次比较大年份可见，早熟区轻度冷害影响最大的是2001年，31%的站点受到影响，中度冷害影响范围最大的是2006年，27%的站点受到影响，重度冷害影响范围最大的是2009年，33%的站点受到影响。早熟区各等级冷害年平均站次比也不同，轻度冷害年平均站次比为0.10，中度冷害为0.08，重度冷害为0.06，可见，早熟区轻度冷害的影响范围最大，重度冷害的影响范围最小。从早熟区各等级冷害站次比年平均值看出，轻度冷害站次比年平均值在T1-T2-T3时段逐渐增大；中度冷害站次比年平均值在T1-T2-T3时段经历先减小后增大的过程，在T3时段达到最大值；重度冷害站次比年平均值在T1-T2-T3时段经历先减小后增大的过程，最大值出现在T1时段。总体上看，早熟区发生冷害年份占所有研究年份的93%，轻度冷害和中度冷害在T1-T2-T3时段内发生年数变化不明显，重度冷害在T3时段进入少发阶段。进入T3时段，各冷害影响范围呈增加趋势。

图4b显示，过去30a中，中熟区发生轻度冷害年数最多，为25a，重度冷害发生年数最少，为15a，中度冷害年数为20a。中熟区各等级冷害在2006年影响范围达到最大，24%的站点受到轻度冷害影响，27%的站点受到中度冷害影响，20%的站点受到重度冷害影响。中熟区轻度冷害年平均站次比最大，其次为中度冷害，重度冷害年平均站次比最小，分别为0.06、0.05和0.02。中熟区各等级冷害站次比年平均值显示，轻度冷害站次比年平均值在T1-T2-T3时段经历先增大后减小的过程，中度冷害和重度冷害站次比年平均值在T1-T2-T3时段逐渐增大。总体上看，中熟区发生冷害年份占到所有研究年份的90%，轻度冷害和中度冷害在T1-T2-T3时段内发生年数变化不明显，重度冷害在T1-T2-T3时段内发生年数逐渐增加。进入T3时段，轻度冷害影响范围减小，中度冷害和重度冷害影响范围在研究期内逐渐扩大。

图4c显示，研究期内晚熟区各等级冷害发生年数差异较大，轻度冷害发生年数为24a，中度冷害发生年数为19a，重度冷害发生年数为13a，轻度冷害最多，重度冷害最少。晚熟区轻度冷害在1989年影响范围达到最大，有48%的站点受到冷害影响，中度冷害和重度冷害影响范围最大的是1996年，分别为29%和27%。晚熟区轻度冷害年平均站次比为0.12，影响范围最大，重度冷害年平均站次比为0.03，影响范围最小，中度冷害年平均站次比为0.08。分阶段计算晚熟区各等级冷害站次比年平均值可见，轻度冷害站次比年平均值在T1-T2-T3时段逐渐减小，中度冷害和重度冷害站次比年平均值在T1-T2-T3时段经历先增大后减小的过程。总体上看，晚熟区发生冷害年份占到所有研究年份的83%，T2时段为轻度冷害高发期，中度冷害在T1-T2-T3时段内发生年数变化不明显，重度冷害在T3时段进入少发阶段。进入T3时段，各等级冷害影响范围呈减小趋势。

图4 1986-2015年东北地区早熟(a)、中熟(b)、晚熟区(c)水稻轻度(1)、中度(2)、重度(3)障碍型冷害站次比

2.3 不同熟性水稻适宜种植区障碍型冷害发生频率及其变化

2.3.1 总冷害频率

由图5可见，整个分析期各站点障碍型冷害的频率变化较大，不同熟性区存在差异。

图5a为T1时段水稻障碍型冷害频率的空间分布。由图可见，T1时段冷害发生频率>30%的站点主要位于早熟区黑龙江省西北部孙吴、五营地区、中东部嘉荫、海伦地区和吉林省东部罗子沟地区，中熟区在黑龙江省东北部龙江、富裕地区，晚熟区位于辽宁省南部熊岳和凌源地区，其它地区冷害较少发生。T1时段为早熟区冷害高发期，冷害发生频率>30%的站点占29%，其中冷害发生频率>50%的站点位于早熟区黑龙江省西北部孙吴、五营地区；由图5b可见，与T1时段相比，T2时段早熟区冷害发生程度减轻，早熟区冷害频率>30%的站点占16%，主要位于黑龙江省西北部呼玛地区，中熟区和晚熟区冷害发生程度加重，冷害频率>30%的站点占比增加，其中，中熟区吉林省东部和龙地区冷害发生频率>50%；图5c显示，T3时段早熟区黑龙江省西北部呼玛、五营地区发生冷害频率较高，为50%以上，占站点总数的20%，除此之外，T3时段发生冷害频率>30%的站点主要位于中熟区黑龙江省东北部北安、桦川地区，晚熟区，辽宁省南部葫芦岛、盖州地区，其它地区冷害较少发生。

图5 1986-1995年(a)、1996-2005年(b)和2006-2015(c)年东北地区水稻障碍型冷害发生频率

2.3.2 不同强度等级冷害频率

（1）轻度等级冷害。由图6a可见，T1时段早熟区黑龙江省西北部克山、依安地区，晚熟区辽宁省中部双辽、法库地区的站点发生轻度冷害频率>20%，其它地区冷害较少发生，T1时段为晚熟区轻度冷害发生频率最高的时段，发生轻度冷害频率>20%的站点占9%（图6a1）；T2时段早熟区轻度冷害比T1时段发生程度加重明显，有8%的站点发生轻度冷害的频率>30%，T2时段轻度冷害发生频率>20%的站点主要位于早熟区吉林省东北部安图地区，中熟区黑龙江省东北部鹤岗区和吉林省东部通化、和龙地区，晚熟区辽宁省东南部岫岩地区，其它地区冷害较少发生（图6a2）；T3时段早熟区黑龙江省西北部呼玛地区和晚熟区辽宁省东南部大石桥地区的站点发生轻度冷害频率>20%，而其它地区发生冷害频率较低，其中中熟区大部发生轻度冷害频率在10%～20%（图6a3）。

（2）中度等级冷害。图6b显示，T1时段发生中度冷害频率>20%的站点主要集中在早熟区黑龙江省西北部五大连池地区和东北部嘉荫地区，晚熟区辽宁省南部喀左、抚顺地区，其它地区冷害发生较少（图6b1）；T2时段为早熟区中度冷害发生频率最高的时段，有8%的站点发生中度冷害的频率>30%，主要分布在吉林省东部安图地区，发生中度冷害频率>20%的站点主要位于黑龙江省东北部宝清地区和吉林省东部汪清地区，晚熟区辽宁省南部熊岳和海城地区（图6b2）；进入T3时段后，整个研究区内发生中度冷害的频率整体减少，但中熟区发生中度冷害频率>20%站点数相对T2时段增加，其余大部地区中度冷害较少发生（图6b3）。

（3）重度等级冷害。由图6c可见，T1时段早熟区重度冷害发生频率较高，10%的站点发生重度冷害频率>20%，其中黑龙江省西北部孙吴、伊春地区的站点发生中度冷害频率>30%，而中熟区和晚熟区大部分站点发生冷害频率均≤20%（图6c1）；T2时段与T1时段相比，各熟性区发生重度冷害程度减轻，仅早熟区吉林省东部和龙地区的站点发生重度冷害频率在20%～30%，其余地区发生冷害频率均≤20%（图6c2）；T3时段早熟区发生重度冷害程度继续减轻，各熟性区发生重度冷害频率均≤20%（图6c3）。

图6 1986-1995年(1)、1996-2005年(2)和2006-2015年(3)东北地区水稻轻度(a)、中度(b)和重度(c)障碍型冷害发生频率

3 结论与讨论

3.1 结论

（1）1986-2015年东北地区不适宜水稻种植的区域逐渐减小，不同熟性适宜种植区范围呈现北移东扩的趋势，适宜水稻种植区域范围增加。研究期内东北水稻障碍型冷害在不同熟性种植区的时空分布表现为，早熟区冷害年平均站次比最高，晚熟区次之，中熟区最低。

（2）2006-2015年为早熟区冷害多发时段，1986-1995年为中熟区冷害多发时段，1996-2005年为晚熟区冷害多发时段；在2006-2015年，早熟区重度冷害发生频率最低，中熟区中度冷害发生频率增加明显，晚熟区轻度冷害发生频率显著增加。

（3）2006年以后，中熟区和晚熟区冷害发生频率整体下降，但是个别区域在某些年份仍出现不同程度的冷害，表明东北地区冷害发生具有不确定性。不同熟性区冷害多发时间段并不一致，不同等级冷害的多发时间段也不相同。

3.2 讨论

（1）本研究在关键生育期时间确定上，利用霍普金斯物候定律[17]推算东北地区无观测数据站点的水稻关键生育期时间，与实际生育期时间存在一定偏差。因此，今后应对研究区各站点生育期资料进行完善，使指标能更好地体现冷害对不同熟性区水稻的影响。

（2）由于冷害依据的分级标准、分析方法等不尽相同，本研究所分析的水稻冷害分布区域、频率与其它文献[23-24]有差别，主要体现在轻度和中度冷害分布区，而重度冷害的分布区域、频率与余会康等[25-27]的研究结果大体相同。

（3）东北地区不同熟性水稻适宜种植区遭受冷害的频率差异较大、波动性明显，而近50a（1961-2010年）极端低温事件呈增加趋势[28]，其波动性导致冷害发生不确定性增加，因此，障碍型冷害仍是东北地区水稻生产中应着重关注的气象灾害。在气候变化背景下，应结合障碍型冷害发生的表现特征，合理安排种植制度和提前准备防灾救灾措施[29]，以减小障碍型冷害对水稻产量的影响。

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Temporal and Spatial Distribution of Sterile-type Chilling Damage in Rice Growth- suited Areas with Different Maturity in Northeast China

LIANG Li-jiang1, WU Yong-feng1, LIU Cong1,2, SHAO Shuai3

(1. Key Laboratory of Agricultural Environment, Ministry of Agriculture/Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 2. College of Earth Sciences, East China University of Technology, Nanchang 330000; 3.Department of Computer Science, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310000)

Northeast China is the main rice producing area in China, and chilling damage is the most serious meteorological disaster affecting rice production in this area. Study on the temporal and spatial distribution of sterile-type chilling damage in the rice growth-suited areas with different maturity is helpful to provide the scientific basis for the rational production and management of rice in Northeast China. Based on the daily mean air temperature data at 167 meteorological stations and rice growth stage record data at 28 phenological observation stations, Chilling Damage Grade of Rice Northern China (GB / t 34967-2017) was selected to evaluate sterile-type chilling damage in the rice growth-suited areas with different maturity in Northeast China. First, the rice growth-suited areas with different maturity at three stages 1986-1995, 1996-2005 and 2006-2015 were determined based on the 80% guarantee rate of active accumulated temperature. Then, the ratio (F) of the meteorological stations with sterile-type chilling damage and frequency (P) of chilling damage were calculated to analyze temporal and spatial distribution of the damage from 1986 to 2015. The results showed that the area unsuitable for rice growth decreased gradually and the rice growth-suited area with different maturity showed an expanding trend towards north and east. Among them, the late-maturating rice area showed the most significant increase. The ratio (F) of the stations with sterile-type chilling damage was the largest in the early-maturating rice area, followed by the late-maturating rice area and midseason-maturating rice area. The occurrence frequency (P) of sterile-type chilling damage varied greatly among stations and rice growth-suited areas with different maturity. During 1986-1995, 1996-2005 and 2006-2015, obvious sterile-type chilling damage mainly occurred in the midseason-maturating, late-maturating and early-maturating rice area, respectively. During 2006-2015, the frequency (P) of sterile-type chilling damage with Sever grade reduced in the early-maturating rice area, while the frequency (P) with Middle grade in the midseason-maturating rice area and Slight grade in the late-maturating rice area increased. It should be noted that sterile-type chilling damage in Northeast China was still uncertain despite the overall decline in frequency, and probably occurred in any area and any year. The fluctuation of sterile-type chilling damage led to the increase of its uncertainty. In the context of climate change, the planting system, disaster prevention and relief measures should be reasonably arranged in combination with the characteristics of sterile-type chilling damage occurrences, so as to reduce its impact on rice yield.

Rice; Maturity; Active accumulated temperature; Sterile-type chilling damage of rice; Northeast China

10.3969/j.issn.1000-6362.2020.05.005

梁立江,武永峰,刘聪,等.东北地区不同熟性水稻适宜种植区障碍型冷害时空变化[J].中国农业气象,2020,41(5):308-319

2019−11−25

武永峰，E-mail: wuyongfeng@caas.cn

十三五国家重点研发计划子课题（2017YFD0300402-2）

梁立江，E-mail：llj1943@qq.com