宁安市水稻石板田区域气候特点解析

张翠娥，朱 云，周祥雪，刘 程，周 勇，杜博凯，王 鹏

（宁安市气象局，黑龙江 宁安157400）

1 引言

“响水大米”之品质优良，举世无双，其生长环境为亿万年前火山爆发时，火山岩浆流淌凝固而形成的大面积玄武岩“石板地”。石板上是经过亿万年的岩石风化和腐殖沉积而形成的0-30cm土壤。石板地的石板在白天吸收热量，夜晚又将吸收的热量散发出来，使石板地的地温、水温比非石板田高[1]，加之优质矿泉水的灌溉，形成其独特的、利于稻米生长的自然环境，使响水大米具备了举世无双的品质和食用价值，享有“千年贡米”之美誉。

为助力宁安市“响水大米”品牌战略发展目标，为“响水大米”迈向产业化、规模化发展步伐，2017年，分别在宁安市响水大米产业化核心产区——渤海镇上官地村水稻石板田示范田及东京城镇大荒地村非石板田示范田建成两套多要素、自动化、现代化的实景水稻生态试验站，该监测站可实现对空气温度、湿度、风向、风速、土壤耕层（包括石板）及作物冠层温度进行可视化梯度动态监测。基于石板田独特的地理条件，通过气象要素垂直空间分布将石板田与非石板田气象监测数据对比分析，用量化的气象数据阐明石板田与普通田相比之下的区域小气候特点和生态优势。

2 资料及方法

宁安市渤海镇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）和东京城镇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）均位于东京城镇近郊，两地相距4.5km。因两地海拔高度相差不大，可认为气象要素差异因下垫面不同所致。2018-2020年宁安市水稻石板田示范田和非石板田示范田实景水稻生态试验站观测资料，包括空气温度、湿度、风向、风速、土壤耕层（包括石板）、作物冠层温度及农田实景资料。充分考虑水稻的生长特点，选取150cm和60cm温、湿梯度监测数据、石板田与非石板田各生育期内水温、泥温日较差平均值对比，采用对比分析法，分析石板田、非石板田气象要素垂直空间分布，用量化的气象数据阐明石板田与普通田相比之下的区域小气候特点和生态优势。

3 各生育期气象要素分析

3.1 水稻各生育时段的确定

表1 石板田与非石板田各生育期时间

石板田与非石板田同期移栽，根据实验需要，聘请当地农业技术人员对水稻生育周期全程跟踪监测，配合实景影像资料，确定石板田与非石板田水稻作物生长各阶段生育期时段（表1）。

表2 石板田与非石板田各生育期平均温度、相对湿度差值

3.2 石板田与非石板田各生育期气象要素对比分析

3.2.1 各生育期地上150cm、60cm高度层温湿度要素对比

由表2可知，第一层（150cm）除分蘖期无差异外，其他生育期的石板田温度均较非石板田温度偏高，偏高幅度在0.2-0.3℃之间。第二层（60cm）与第一层表现相似，除分蘖期、抽穗开花期无差异外，其他生育期的石板田温度均较非石板田温度偏高，偏高幅度在0.1-0.2℃之间，偏高幅度略小于第一层。石板田与非石板田不同生育期、不同高度层平均湿度的差异相对不明显，第一层（150cm）在移栽返青期、分孽期、抽穗开花期石板田湿度略高，在1%-2%之间，其他生育期无差异；第二层（60cm）的湿度在移栽返青期、分孽期略高2%，拔节孕穗期、成熟期略低1%，其他生育期无差异，第一层湿度条件略优于第二层。

3.2.2 各生育期水温、泥温日较差对比

由数据分析（表略）可知，进入成熟期前，石板田水温日较差均低于非石板田，乳熟期两者水温相差最大，达2.3℃，拔节抽穗期次之，为1.9℃，仅成熟期石板田水温高于非石板田水温0.6℃；移栽返青期，石板田泥温日较差高于非石板田泥温0.6℃，进入分蘖期后（包括分蘖期），石板田泥温日较差均低于非石板田，成熟期两者泥温相差最大，达5.6℃，拔节抽穗期、乳熟期相近，分别为2.1℃和2.0℃。石板田白天吸热快、夜晚散热慢的特性，对作物生长和成熟极为有利。

3.2.3 各生育期5cm、10cm、20cm、30cm土层温度对比

由数据分析（表略）可知，5cm土层温度，石板田在分孽期、拔节孕穗期、抽穗开花期均低于同土层非石板田温度，差值分别为-0.2℃、-0.7℃、-0.3℃；在乳熟期、成熟期则明显高于非石板田，差值分别为2.0℃和1.2℃。10cm、20cm、30cm土层温度，各生育期石板田土壤温度均高于非石板田土壤温度，10 m土层偏高幅度为0.0-2.0℃，20cm土层偏高幅度为0.8-2.2℃，30cm土层偏高幅度为1.5-2.5℃。各生育期均表现为随着土层深度的加深，石板田土壤温度较非石板田的土壤温度偏高幅度增大明显。

4 石板田2020年度综合气候评价

通过对各生育周期内石板田与非石板田一日当中四次监测（02 h、08 h、14 h、20 h）气象要素的空气温度、湿度、水面温度和泥面温度日较差、浅层及深层平均温度数据对比分析，初步得到石板田综合气候评价结论：

（1）温、湿度环境较好。石板田与非石板田同处于第二积温带，就其各生育期平均气温指标看，石板田平均温度略高，在0.1-0.3℃之间；湿度指标反映不明显。总的看，各生育期内石板田日平均温度要素略高，从而说明石板田活动积温条件要好于非石板田，更适宜中晚熟品种的选择与种植。

（2）各生育期水温、泥温日较差较小。石板田水温和泥面日较差变化幅度总趋均小于非石板田，差异值在0.4-5.6℃不等。石板田日较差小，说明石板田白天吸热夜晚散热特性越明显，石板田保持恒温状态，对作物生长和成熟极为有利。

（3）浅层与深层地温明显偏高。经过对浅层、深层各生育期平均温度要素对比，石板田在浅层5cm分孽期、拔节孕穗期、抽穗开花期温度偏高优势不明显，其他时段呈现一定的增高状态；在浅层10cm、20cm、30cm及深层35cm、40cm、50cm、80cm均呈现平均温度增高良好表现，温度偏高1.8-4.8℃之内，表明石板田其石板下垫面形成独有的水稻生长环境特性，有助于提高水稻作物对热量条件的需要，为“石板大米”产量提高、稻米的品质提升及作物品种的选择提供的先决条件。

5 结论

利用2018-2020年宁安市水稻石板田与非石板田垂直气象观测资料，采用对比分析方法，对东宁市水稻石板田区域气候特点进行了分析，结果表明：

（1）不同生育阶段石板田地上150cm、60cm高度层气温较同层次非石板田气温总体偏高0.1-0.3℃；石板田150cm高度层的湿度在移栽返青期、分孽期、抽穗开花期较非石板田相对湿度略高，60cm高度层的湿度在移栽返青期、分孽期较非石板田相对湿度略高。

（2）进入成熟期前，石板田水温日较差均低于非石板田，偏低幅度在0.4-2.3℃之间；进入分蘖期后（包括分蘖期），石板田泥温日较差均低于非石板田，偏低幅度在1.1-5.6℃之间。

（3）5cm土层温度，石板田在分孽期、拔节孕穗期、抽穗开花期均低于同土层非石板田温度，在乳熟期、成熟期则明显高于非石板田。10cm、20cm、30cm土层温度，各生育期石板田土壤温度均高于非石板田土壤温度，且随着土层深度的加深，偏高幅度增大明显。

石板田与非石板田虽处于同一积温带，但由于石板地的石板在白天吸收热量、夜晚又将吸收的热量散发出来的特性，使石板田水稻生长周期内的温、湿环境总体上优于非石板田，有利于收获成熟度高、品质佳的稻米。本研究利用近3a的气象观测资料，初步解析了宁安市水稻石板田区域的气候特点，研究成果可为打造“响水大米”品牌战略及提升稻米产业价值、种植品种的选择及气候品质评价工作的开展提供强有力的气象数据支撑。