基于地理地形及县域温度的辽宁省储粮生态亚区划分研究

◎ 刘长生，高树成，李 佳，赵 旭，曹 毅，李 玉，董 梅

（辽宁省粮食科学研究所，辽宁 沈阳 110032）

储粮生态区的准确划分及主要储粮技术研究可以指导生态区域内粮食企业应用合适的储粮技术开展粮食科学储藏工作。国内外学者开展了关于储粮生态区域划分研究，《粮油储藏技术规范》（GB/T 29890—2013）把全国分为7 个储粮生态区，并确定各区生态特点及相应储粮措施[1]。王明洁[2]基于大气温度将全国划分为7 个储粮区域；曹阳等[3]基于两维图论聚类分析把全国分为3 个储粮生态区；李贺新[4]基于GIS把吉林省划分为3 个储粮生态区，把东北地区划分为4 个大的储粮区域；吴文福等[5]基于粮食湿热平衡模型把吉林省划分为3 个储粮生态区；曾庆柏等[6]基于多元统计中的聚类分析，将湖南省储粮害虫的生态类型划分为4 类区域；王明洁等[7]基于日平均气温将江苏省划分为3 个大区和2 个亚区。辽宁省地形、气候复杂，有辽西风沙干旱地区、辽南沿海湿热地区、辽东山区、辽北冬季干冷夏季干热地区。复杂的地理、气候条件要求对应的储粮技术措施存在差别。例如，辽西风沙干旱地区粮库储粮技术措施相对简单，而辽南沿海湿热地区则需要多种储粮技术综合应用。为了研究确定不同地形、气候地区粮食企业最佳的储粮技术措施，实现低费用、低损耗、高质量的安全储粮，本文开展了辽宁省储粮生态亚区划分研究。

1 材料与方法

1.1 材料

辽宁省各市县行政区划。辽宁省包括14 个地级市（以下简称市）， 14 个地级市共分为100 个县、市、区（以下简称县），分别是沈阳市（和平区、沈河区、大东区、皇姑区、铁西区、苏家屯区、浑南区、沈北新区、于洪区、辽中区、新民市、康平县和法库县）、大连市（中山区、西岗区、沙河口区、甘井子区、旅顺口区、金州区、普兰店区、瓦房店市、庄河市和长海县）、鞍山市（铁东区、铁西区、立山区、千山区、海城市、台安县和岫岩满族自治县简称岫岩县）、抚顺市（新抚区、顺城区、望花区、东洲区、抚顺县、新宾满族自治县简称新宾县和清原满族自治县简称清原县）、本溪市（平山区、溪湖区、明山区、南芬区、本溪满族自治县简称本溪县和桓仁满族自治县简称桓仁县）、丹东市（元宝区、振兴区、振安区、东港市、凤城市和宽甸满族自治县简称宽甸县）、锦州市（古塔区、凌河区、太和区、凌海市、北镇市、黑山县和义县）、营口市（站前区、西市区、鲅鱼圈区、老边区、盖州市和大石桥市）、阜新市（海州区、新邱区、太平区、清河门区、细河区、阜新蒙古族自治县简称阜新县和彰武县）、辽阳市（白塔区、文圣区、宏伟区、弓长岭区、太子河区、灯塔市和辽阳县）、盘锦市（双台子区、兴隆台区、大洼区和盘山县）、铁岭市（银州区、清河区、调兵山市、开原市、铁岭县、昌图县和西丰县）、朝阳市（双塔区、龙城区、北票市、凌源市、朝阳县、建平县和喀喇沁左翼蒙古族自治县简称喀左县）和葫芦岛市（连山区、龙港区、南票区、兴城市、绥中县和建昌县）。

1.2 方法

1.2.1 地理位置及地形特点分析

查阅文献发现，辽宁省按地理位置应分为辽西、辽北、辽东、辽南和辽中5 个区域。按地形特点应分为山地丘陵（以山地为主）、丘陵山地（以丘陵为主）、平原和沿海4 种地形[8-11]。

1.2.2 大气温度及湿度获取

对全省14 个市（每个市选择1 ～2 个粮库）的15 个典型粮库开展问卷调查，调查内容包括典型粮库2018—2020年储粮技术应用情况及历史天气情况。

1.2.3 温度数据统计方法

（1）大气日平均温度计算公式。根据《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB 50019—2015），室外计算逐时温度th、日平均温度tp、气温日较差Δtd存在关系为th=tp+βΔtd，β为室外温度逐时变化系数。根据GB 50019—2015，1 d 中不同时刻的β值不同，见表1。由表1 可知，9:00 和20:00，β值接近于0，逐时温度th等于日平均温度tp。表中β最低温度在3:00-6:00，最高温度在13:00-16:00。如果已知某天最高气温tmax和最低气温tmin，根据th=tp+βΔtd，可知tmin=tp-0.47(tmax-tmin)，即tp=0.53tmin+0.47tmax。经过铁岭市典型粮库实际检测数据验证，采用关系式计算的室外（环境）温度日平均值与实测逐时温度日平均值偏差在-0.6 ～0.4 ℃，误差较小。因此，可以用此关系式在仅有环境温度最高值和最低值情况下，计算该日期的环境温度日平均值。

表1 室外温度逐时变化系数表

（2）各县温度数据统计方法。根据沈阳市和阜新市典型粮库提供的每5 d 检测1 次的大气温度数据及储粮技术应用情况调查数据，绘制沈阳市6 号浅圆仓和彰武县4 号平房仓2018—2020年3年的大气温度、仓内温度、上层粮温和平均粮温曲线即三温曲线，分别见图1、图2。由图1、图2 可知，两图中3年的三温曲线呈周期性变化，各年的三温曲线相差不大。根据铁岭市典型粮库提供的各县每天历史天气数据，按照大气平均温度计算公式，计算铁岭县2018—2020年各天平均气温并绘制曲线，见图3。由图3 可知，铁岭县2018—2020年3年的气温曲线呈周期性变化，各年的气温曲线相差不大。由此可见，可以选用3年中1年的温度数据为代表，与其他地区同一年的温度数据进行对比分析，本文选用各县2019年的温度数据。

图1 沈阳市6 号浅圆仓2018—2020年三温曲线图

图2 彰武县4 号平房仓2018—2020年三温曲线图

图3 铁岭县2018—2020年气温曲线图

以辽宁省北部的铁岭县和南部的盘山县为例，依据两个县的历史天气数据，按照大气平均温度计算公式计算两个县的2019年各天平均气温，见图4。由图4可知，铁岭县、盘山县2019年平均气温曲线走势一致，但全年总体上盘山县平均气温高于铁岭县。统计铁岭县、盘山县2019年1—12月平均气温，见表2。由表2 可知，平均气温高于15 ℃（低温储粮温度界限）的月份为5—9月，共5 个月（以下简称“夏季”），平均气温低于0 ℃（冰点）的月份为1月、2月、11月和12月，其中11月份前半月气温高于0 ℃（以下简称“冬季”）。铁岭县、盘山县冬季（1月、2月、11月、12月）月平均温差较大，大于1 ℃，夏季（5—9月）月平均温差较小，小于1 ℃。剩余的月份分别属于春季和秋季，由于春季和秋季时间短，气温波动幅度大，气温偶然影响因素多，本文将其归入全年平均气温中，不做单独统计。受地理、地形等因素的影响，各县每天大气温度的最高值与最低值的差值存在差异，该差值反映各县每天气温的变化幅度。因此，确定各县气温统计指标有6 个，分别是2019年全年平均气温、全年平均温差、夏季（5—9月共5 个月153 d）平均气温、夏季平均温差、冬季（1—2月、11月15日至12月31日共3 个半月106 d）平均气温以及冬季平均温差。

表2 铁岭县、盘山县2019年1—12月平均气温表

图4 铁岭县、盘山县2019年气温曲线图

2 结果与分析

2.1 地理位置及地形特点分析及结果

辽宁省位于我国东北地区南部，渤海、黄海北部。辽宁省总体地势为东西两侧较高，中部地势较低；北部高于南部；南部为曲折漫长的海岸线[9]。因此，依据地理位置及地形特点，辽宁省按地形总体上可以分为东部山地丘陵区、西部丘陵山地区、南部沿海区和中部平原区[8]，中部平原区又依据地理和海拔不同分为辽北平原区和辽中平原区。辽宁省各县地形以及平均气温见表3 ～表7。受地理位置、地形和海拔高度等因素影响，各地形分布地区的四季气候存在明显差异，从而影响储粮温度、湿度及储粮生态。在其他条件相同的情况下，一般沿海地区湿度大于内陆地区，南部地区温度大于北部地区，山地地区温度低于平原区，海拔每升高100 m，气温下降0.6 ℃[9]。根据各县地形，对辽宁省储粮生态亚区进行总体分区。

表3 辽东山地丘陵区各县地形及平均气温统计表

表7 辽中平原区各县地形及平均气温统计表

2.1.1 辽东山地丘陵区

辽东山地丘陵区位于辽宁省东部，主要地形为山地、丘陵。辽东山地丘陵区应包括抚顺市全市、本溪市全市、丹东市的宽甸县和凤城市，铁岭市的西丰县、鞍山市的岫岩市待定（表3）。该区平均海拔约800 m，与临近地区比较，冬季气温较低；秋季霜期早；夏季降雨较多，平均气温较低，昼夜温差大。

2.1.2 辽西丘陵山地区

辽西丘陵山地区位于辽宁省西北部，主要地形为丘陵和中低山地，有少量平原。辽西丘陵山地区应包括朝阳市全市、阜新市全市。待定的有锦州市义县以及葫芦岛市（建昌县）（表4）。该区平均海拔约500 m，与临近地区比较，夏季气温高，昼夜温差大，降水比较少，风沙比较大。年降水量约500 mm，且季节分布不均匀，70%分布在夏季，20%分布在冬季，春秋季只占10%[10]。

表4 辽西丘陵山地区各县地形及平均气温统计表

2.1.3 辽南沿海区

辽南沿海区位于辽宁省南部沿海，全部为沿海市县（距离海岸线约50 km），主要地形为平原及低山地[11]。辽南沿海区应包括丹东市市区（含振兴区）、东港市、大连市全市、营口市全市、盘锦市全市、锦州市的凌海市（含锦州市市区）、葫芦岛市的兴城市（含葫芦岛市市区）和绥中县（表5）。该区平均海拔小于200 m，与临近地区比较，夏季气温高，冬季气温较高，降水较多，年降水量约900 mm，空气湿度大。

表5 辽南沿海区各县地形及平均气温统计表

2.1.4 辽北平原区

辽北平原区位于辽宁省北部，主要地形为平原，有少量低山。辽北平原区应包括铁岭市铁岭县（含铁岭市市区及调兵山市）、开原市、昌图县，待定市县有沈阳市康平县和法库县（表6）。该区平均海拔小于200 m，与临近地区比较，夏季气温较高，冬季气温较低，空气湿度较小。

表6 辽北平原区各县地形及平均气温统计表

2.1.5 辽中平原区

辽中平原区位于辽宁省中部，主要地形为平原、低山。辽中平原区应包括上述4 个分区之外的市县，即沈阳市市区（含辽中区）、新民市、辽阳市全市、鞍山市台安县、海城市（含鞍山市市区）、锦州市黑山县、北镇市（表7）。该区平均海拔小于200 m，与临近省内地区比较，气候适中，降雨量适中。

2.2 县域温度分析及结果

大气温度通过传导及热辐射影响储粮仓房仓内空间温湿度及粮堆温湿度，影响各项储粮技术的应用效果。按照本文1.2.3（1）和1.2.3（2）方法，统计辽宁省各县夏季、冬季和全年大气平均温度和平均温差，再将各县按本文2.1 中的总体分区进行分区，对总体分区待定的县依据大气平均气温分区，分区结果见表3 ～表7。由表3 ～表7 可知，辽北平原区应包括沈阳市康平县、法库县以及铁岭市铁岭县（含铁岭市市区及调兵山市）、开原市和昌图县，其中沈阳市的康平县、法库县的夏季、冬季和全年平均气温接近于辽北平原区的平均气温，因此应将康平县、法库县归到辽北平原区。辽北平原区气温特点是夏季平均气温较高，冬季平均气温较低。辽东山地丘陵区应包括铁岭市西丰县、抚顺市全市、本溪市全市、丹东市的宽甸县、凤城市以及鞍山市的岫岩县，其中铁岭市西丰县的平均气温略低于辽东山地区的平均气温，岫岩县的平均气温略高于辽东山地区的平均气温，但与其他分区平均气温比较，更接近于辽东山地丘陵区。辽东山地丘陵区气温特点是夏季、冬季、全年平均气温较低，夏季、冬季、全年平均温差较高。

辽南沿海区应包括丹东市市区、东港市、大连市全市、营口市全市、盘锦市全市、锦州市的凌海市（含锦州市市区）以及葫芦岛市的兴城市（含葫芦岛市市区）、绥中县，这些县沿海，且大气温度接近于辽南沿海区的平均气温。辽南沿海区的气温特点是夏季、冬季、全年平均气温较高，夏季、冬季、全年平均温差较小。辽西丘陵山地区应包括葫芦岛市的建昌县、朝阳市全市、阜新市全市以及锦州市的义县，其中葫芦岛市的建昌县、锦州市的义县的平均气温与辽西丘陵山地区平均气温更接近，应归到辽西丘陵山地区。辽西丘陵山地区的气温特点是夏季平均气温较高，夏季、冬季、全年平均温差较大。辽中平原区应包括沈阳市（除康平县、法库县外）、辽阳市全市、鞍山市（除岫岩市外）、锦州市（除凌海市、义县外）。辽中平原区的气温特点是夏季平均气温较高。

2.3 全省各分区大气湿度统计分析

大气湿度的高低影响仓内空间及粮堆内部湿热的排出，并影响储粮害虫的生长、繁殖[12]。在各分区内分别选择1 ～3 个典型粮库，对典型粮库粮情数据中2019年大气湿度按冬季、夏季和全年进行统计，见表8。由表8 可知，辽南沿海和辽东山区年平均湿度较高，分别达到63.5%和66.0%；夏季湿度较高，分别达到70.4%和70.6%。辽北平原区、辽中平原区和辽西丘陵山地区的年平均湿度较低，分别为52.3%、51.8%和56.7%。辽北平原区的冬季平均湿度最低，为47.5%。

表8 辽宁省各分区大气湿度统计表

3 结论与建议

本次储粮生态亚区划分以各县历史天气数据为主要依据，因此本储粮生态亚区的划分的最小地域单位为县，各储粮生态亚区的界限与相关县的界限一致。根据地理位置及地形特点、大气温度、大气湿度统计分析结果，建议将辽宁省划分为5 个储粮生态亚区，分别是辽西丘陵干燥储粮生态亚区、辽北平原干燥储粮生态亚区、辽东山地高湿储粮生态亚区、辽中平原低湿储粮生态亚区以及辽南沿海高湿储粮生态亚区。①第一亚区。辽西丘陵干燥储粮生态亚区，包括阜新市全市、朝阳市全市、葫芦岛市建昌县、锦州市义县。②第二亚区。辽北平原干燥储粮生态亚区，包括沈阳市康平县和法库县、铁岭市（西丰县除外）。③第三亚区。辽东山地高湿储粮生态亚区，包括铁岭市西丰县、抚顺市全市、本溪市全市、丹东市宽甸县和凤城市、鞍山市岫岩县。④第四亚区。辽中平原低湿储粮生态亚区，包括沈阳市（康平县和法库县除外）、辽阳市全市、鞍山市（岫岩县除外）、锦州市黑山县和北镇市。⑤第五亚区。辽南沿海高湿储粮生态亚区，包括葫芦岛市（建昌县除外）、锦州市（北镇市、黑山县和义县除外）、盘锦市全市、营口市全市、大连市全市和丹东市（宽甸县、凤城市除外）。