黑龙江省大豆生长季旱涝时空分布特征

doi:10.3969/j.issn.1673-503X.2023.01.011

摘要/Abstract

摘要：

基于黑龙江省62个气象台站1961—2019年逐日气象资料, 利用联合国粮农组织(FAO)推荐的方法计算大豆需水量, 应用美国农业部土壤保持局推荐的方法计算有效降水, 采用M-K检验、GIS反距离加权插值等方法分析黑龙江省大豆各生育阶段水分盈亏指数及干旱与洪涝演变特征。结果表明: 黑龙江省大豆生长季内有效降水在开花以前主要呈增加趋势, 开花及以后主要呈减少趋势; 大豆需水量在第三真叶期以前主要呈增加趋势, 第三真叶期及以后呈减少趋势, 结荚—鼓粒期和鼓粒—成熟期减少趋势最为显著。大豆生长季内水分盈亏指数(Crop water surplus deficit index, CWSDI)中部偏东地区和最北部地区最高, 东部高于西部; 开花—结荚期和结荚—鼓粒期CWSDI最低, 鼓粒—成熟期最高。洪涝多发于偏北部地区, 东部多于西部, 出苗—第三真叶期洪涝发生站次最多。干旱发生频次高于洪涝, 西部或西南部干旱发生频率高于东部, 中部和北部最低, 干旱多发生于开花—鼓粒期。

关键词: 大豆, 水分盈亏指数, 干旱, 洪涝

Abstract:

Based on the daily meteorological data from 62 meteorological stations in Heilongjiang province from 1961 to 2019, the water requirement of soybean was calculated using the method recommended by FAO, and the effective precipitation was calculated using the method recommended by Soil Conservation Service of the United States Department of Agriculture.M-K test and GIS inverse distance weighted interpolation methods were used to analyze the crop water surplus deficit index (CWSDI) and the evolution characteristics of drought and flood at different growth stages of soybean in Heilongjiang province.The results showed that the effective precipitation in the growing season of soybean in Heilongjiang province mainly increased before flowering and decreased after flowering.The water requirement of soybean mainly increased before the third true leaf stage, but decreased after the third true leaf stage, and decreased significantly at pod-grain filling stage and drum-mature stage.The CWSDI of soybean in the growing season was the highest in the eastern central region and the northernmost region, and the eastern region was higher than the western region.The CWSDI was the lowest in flowering-pod and pod-drum stages, and the highest in the drum-grain stage.The flood occurred more frequently in the northern region, more in the east than in the west, and the number of flood stations was the most in the emerging and third true leaf stage.The frequency of drought was higher than that of a flood, higher in the west or southwest than in the east, and lowest in the central and north.Drought often occured in flowering-grain stage.

Key words: Soybean, Crop water surplus deficit index, Drought, Flood

中图分类号:

S162.3

翟墨,李秀芬,刘丹,余兰,曲辉辉. 黑龙江省大豆生长季旱涝时空分布特征[J]. 气象与环境学报, 2023, 39(1): 92-99.

Mo ZHAI,Xiu-fen LI,Dan LIU,Lan YU,Hui-hui QU. Spatial and temporal distribution of drought and flood in the growing season of soybean in Heilongjiang province[J]. Journal of Meteorology and Environment, 2023, 39(1): 92-99.

图/表 8

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参考文献 33

1	中华人民共和国国家统计局. 中国统计年鉴: 2020[M]. 北京: 中国统计出版社, 2020: 397- 403.
2	李正国, 杨鹏, 唐华俊, 等. 气候变化背景下东北三省主要作物典型物候期变化趋势分析[J]. 中国农业科学, 2011, 44 (20): 4180- 4189.
3	王倩. 气候变化背景下黑龙江省黑土区大豆气候生产潜力研究[D]. 哈尔滨: 东北农业大学, 2014: 14-16.
4	代粮, 刘玉洁, 潘韬. 中国东北三省大豆虚拟水时空分异及其影响因素研究[J]. 地球信息科学学报, 2018, 20 (9): 1274- 1285.
5	郭建平. 气候变化对中国农业生产的影响研究进展[J]. 应用气象学报, 2015, 26 (1): 1- 11.
6	贺伟, 布仁仓, 熊在平, 等. 1961—2005年东北地区气温和降水变化趋势[J]. 生态学报, 2013, 33 (2): 519- 531.
7	朱海霞, 李秀芬, 殷世平, 等. 基于SPI指数的黑龙江省近46年大豆生长季干旱特征评估[J]. 大豆科学, 2020, 39 (5): 758- 766.
8	许佳琦, 周永吉, 姜丽霞, 等. 1965—2014年黑龙江省洪涝灾害时空演变特征[J]. 气象与环境学报, 2020, 36 (3): 41- 48.
9	姜丽霞, 王晾晾, 吕佳佳, 等. 基于Hurst指数的黑龙江省作物生长季降水趋势研究[J]. 气象与环境学报, 2020, 36 (2): 70- 77.
10	王秋京, 李秀芬, 闫平, 等. 黑龙江省主要农业气象灾害时序特征及其对大豆产量影响的灰色关联分析[J]. 中国农学通报, 2020, 36 (3): 81- 87.
11	温丹苹, 李静, 何朋飞. 黑龙江省农业气象灾害与大豆产量的灰色关联分析[J]. 自然灾害学报, 2017, 26 (4): 56- 62.
12	中国气象局. 大豆干旱等级: QX/T 446-2018[S]. 北京: 气象出版社, 2018.
13	宫丽娟, 李秀芬, 田宝星, 等. 黑龙江省大豆不同生育阶段干旱时空特征[J]. 应用气象学报, 2020, 31 (1): 95- 104.
14	解文娟, 杨晓光, 杨婕, 等. 气候变化背景下东北三省大豆干旱时空特征[J]. 生态学报, 2014, 34 (21): 6232- 6243.
15	朱海霞, 李秀芬, 赵慧颖, 等. 黑龙江省大豆生长季干旱时空格局[J]. 干旱地区农业研究, 2019, 37 (2): 229- 237. 229-237, 259
16	李玖颖, 王欣亮, 王忠波, 等. 黑龙江省近50年大豆需水量与干旱时空分布特征研究[J]. 农业机械学报, 2020, 51 (8): 223- 237.
17	任宗悦, 刘晓静, 刘家福, 等. 近60年东北地区春玉米旱涝趋势演变研究[J]. 中国生态农业学报(中英文), 2020, 28 (2): 179- 190.
18	王蕊, 张继权, 郭恩亮, 等. 近55 a吉林中西部玉米生长季旱涝时空特征分析[J]. 自然灾害学报, 2018, 27 (1): 186- 197.
19	Hopkins A D . Periodical events and natural law as guides to agricultural research and practice[M]. Washington: RareBooksClub. com, 1918: 10- 12.
20	FAO. CROPWAT: a computer program for irrigation planning and management[R]. Rome: FAO, 1992: 20-21.
21	Döll P , Siebert S . Global modeling of irrigation water requirements[J]. Water Resources Research, 2002, 38 (4): 1037.
22	李勇, 杨晓光, 叶清, 等. 1961—2007年长江中下游地区水稻需水量的变化特征[J]. 农业工程学报, 2011, 27 (9): 175- 183.
23	Allen R G , Pruitt W O , Wright J L , et al. A recommendation on standardized surface resistance for hourly calculation of reference ETo by the FAO56 Penman-Monteith method[J]. Agricultural Water Management, 2006, 81 (1/2): 1- 22.
24	Allen R G , Pereira L S , Raes D , et al. Crop evapotranspiration(guidelines for computing crop water requirements)[M]. Rome: FAO, 1998: 15- 86.
25	高晓容, 王春乙, 张继权, 等. 近50年东北玉米生育阶段需水量及旱涝时空变化[J]. 农业工程学报, 2012, 28 (12): 101- 109.
26	汪婷, 沈玉峰, 孙首华, 等. 1961—2008年昆山市气候变化特征[J]. 气象与环境学报, 2010, 26 (5): 53- 56.
27	魏凤英. 现代气候统计诊断与预测技术[M]. (2版)北京: 气象出版社, 2007: 63- 66.
28	张和喜, 迟道才, 刘作新, 等. 作物需水耗水规律的研究进展[J]. 现代农业科技, 2006, (5): 52- 54.
29	张淑杰, 周广胜, 李荣平. 基于涡度相关的春玉米逐日作物系数及蒸散模拟[J]. 应用气象学报, 2015, 26 (6): 695- 704.
30	中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. 气象干旱等级: GB/T 20481-2017[S]. 北京: 中国标准出版社, 2017.
31	中国气象局. 农业干旱等级: GB/T 32136-2015[S]. 北京: 中国标准出版社, 2016.
32	董秋婷, 李茂松, 刘江, 等. 近50年东北地区春玉米干旱的时空演变特征[J]. 自然灾害学报, 2011, 20 (4): 52- 59.
33	聂堂哲, 张忠学, 林彦宇, 等. 1959—2015年黑龙江省玉米需水量时空分布特征[J]. 农业机械学报, 2018, 49 (7): 217- 227.

要素类型	生育期	气候倾向率/[mm·(10 a)^-1]
要素类型	生育期	黑河	富裕	庆安	集贤	哈尔滨	穆棱
有效降水	播种—出苗期	0.83	0.68	1.06	0.13	1.90^**	1.62^*
	出苗—第三真叶期	0.60	0.79	1.04	-0.24	0.77	-0.53
	第三真叶—开花期	-0.27	-0.58	1.62	-0.01	2.66	0.47
	开花—结荚期	-0.14	0.59	-1.70	-0.97	-2.22^*	-1.00
	结荚—鼓粒期	-0.02	0.17	-1.48	-1.72	-1.08	-1.37
	鼓粒—成熟期	-1.25	-1.31	-2.21^*	-0.13	-1.36	-0.33
需水量	播种—出苗期	0.82	0.00	1.09^*	0.09	0.91^*	-0.78
	出苗—第三真叶期	1.00	0.01	1.25^*	0.72	0.45	-0.04
	第三真叶—开花期	0.54	-0.13	-0.14	-1.67	-1.69	0.11
	开花—结荚期	-0.14	-0.82	-0.70	-2.05^*	-1.71^*	0.31
	结荚—鼓粒期	-1.25	-1.55^*	-0.36	-2.44^*	-2.19^*	-0.09
	鼓粒—成熟期	-0.68	-0.87^*	-0.75^*	-2.59^**	-2.30^**	-0.87

等级	类型	CWSDI/(%)
0	无旱	≥-30
1	轻旱	[-40, -30)
2	中旱	[-50, -40)
3	重旱	[-60, -50)
4	特旱	＜-60

[1]	方缘, 陈妮娜, 姜鹏, 耿世波, 米娜, 王贺然, 朱宪龙, 张玉书. 基于WOFOST模型的辽西地区典型旱年不同播期玉米干旱损失评估[J]. 气象与环境学报, 2022, 38(4): 93-101.
[2]	吴秀兰,张婧莉,余行杰,玛依拉·买买提艾力. 新疆天山山区干旱灾害综合风险评估与区划[J]. 气象与环境学报, 2022, 38(4): 161-167.
[3]	李秀芬,马树庆,于海,徐丽萍,陈凤涛,宫丽娟. 春大豆鼓粒至成熟期水分胁迫对结实和产量的影响[J]. 气象与环境学报, 2021, 37(5): 86-92.
[4]	庄瑶, 鲍瑞娟, 张容焱, 何金海, 汪澜. 基于MCI指数的福建省干旱气候特征[J]. 气象与环境学报, 2021, 37(5): 93-99.
[5]	王秀萍,李燕,张悦,赛瀚,李潇潇. 2018年盛夏大连地区极端高温干旱天气环流特征及成因分析[J]. 气象与环境学报, 2021, 37(4): 70-77.
[6]	许佳琦,周永吉,姜丽霞,曹义娜,郭立峰. 1965—2014年黑龙江省洪涝灾害时空演变特征[J]. 气象与环境学报, 2020, 36(3): 41-48.
[7]	王猛,高桂芹,王爱军,张莉,万绪江,袁雷武. 唐山市农业洪涝灾害面积与暴雨关系分析[J]. 气象与环境学报, 2020, 36(3): 93-97.
[8]	吴双, 姜丽霞, 李宇光, 宫丽娟, 田宝星, 吴英. 基于自然灾害风险理论的黑龙江省玉米干旱风险评价[J]. 气象与环境学报, 2019, 35(6): 139-144.
[9]	王萍, 闫平, 李秀芬, 王晾晾, 王秋京, 宫丽娟. 黑土区土壤水分含量对大豆产量构成因素的影响[J]. 气象与环境学报, 2019, 35(5): 115-122.
[10]	李晶, 王婉昭, 刘东明, 黄岩, 王莹, 李荣平. 2017年辽宁省春夏季精细化气象干旱监测评估[J]. 气象与环境学报, 2019, 35(3): 100-105.
[11]	马永忠, 蔡福, 赵先丽, 王阳. 花后持续干旱对玉米生理参数及产量的影响[J]. 气象与环境学报, 2019, 35(2): 102-106.
[12]	郭小芹, 罗永忠. 1961—2016年祁连山区季节性干旱综合指数特征分析[J]. 气象与环境学报, 2019, 35(1): 88-93.
[13]	尹晓东, 董思言, 韩振宇, 王荣. 未来50 a长江三角洲地区干旱和洪涝灾害风险预估[J]. 气象与环境学报, 2018, 34(5): 66-75.
[14]	张剑明;段丽洁. 2013年夏季湖南省持续高温干旱变化特征及其成因分析[J]. 气象与环境学报, 2018, 34(4): 45-51.
[15]	张德来;蔡福;史奎桥; 杨扬;张慧;张兵兵;杨露;高全;吕晓. 东北地区春玉米主要生理参数对拔节至灌浆期干旱的响应[J]. 气象与环境学报, 2018, 34(4): 134-138.