延边地区水稻与玉米生产潜力计算方法的研究

杨鹤 马云飞 全秋浩 冯超

摘要    利用逐日氣温、辐射、积温、降水、日照时数等1961—2015年期间吉林延边8个气象站常规地面气象观测资料，采用气候倾向率、滑动平均法、ArcGIS插值处理的方法分析气象要素的时空分布规律。研究并选择适合吉林延边地区的农业气候生产潜力公式，计算得到了1961—2015年吉林延边的水稻和玉米的生产潜力，进而定量表达气候影响的水稻和玉米可能达到的生产能力。从气候变化的角度出发研究农业生产潜力，其结果是制订农业发展战略规划、估算土地人口承载力的重要依据，在理论和实践上都有重要的意义。

关键词    水稻;玉米;生产潜力;计算方法;吉林延边

中图分类号    S511;S513        文献标识码    A        文章编号   1007-5739（2018）23-0018-02

农业生产潜力研究是客观的。结合吉林延边粮食生产具体情况并科学界定农业生产潜力的含义和研究范围，在气候、土壤和农业技术条件下可定量表达水稻和玉米的生产能力。其结果是制订农业发展战略规划、估算土地人口承载力的重要依据，因而从气候变化的角度出发研究农业生产潜力，在理论和实践上都有重要的意义。

任美锷[1]测算土地的承载力，研究得出四川各地的农作物生产力有显著差别，其原因是由于人文条件和自然环境两者的共同影响。竺可桢[2]认为，农业生产因地制宜和因时制宜两者兼顾，气候影响粮食生产的3个最基本因素是太阳辐射总量、温度、雨量，进而论述气候与粮食作物生产的关系。马树庆[3]在20世纪90年代对东北粮食生产潜力做了大量研究，1994年在对东北农业气候土壤资源潜力及开发利用的研究中，克服了生产潜力计算结果偏离实际情况的问题，得到了可以指导农业生产、长远规划并估算东北人口承载力的订正函数。1997年马树庆[4]运用热、光、水、土壤资源数据计算出吉林省的粮豆生产潜力，与实际产量进行对比，得到了农业自然资源利用率，详细比较得出的结论是，吉林省空间和作物在自然资源利用率方面有明显差异，并提出通过改良种植等方法提高粮豆单产[5]。

1    研究区域与方法

1.1    研究区域

吉林延边位于中国东北吉林省东部，与朝鲜、俄罗斯接壤，延边总面积约占吉林省面积的1/4，拥有耕地面积21.8万hm2，其中水稻4.3万hm2、水田17.5万hm2。人均拥有耕地面积0.1 hm2，高于全国和吉林省平均水平。主要粮食作物有水稻、玉米和大豆。

2    结果与分析

2.1    水稻和玉米光合生产潜力

吉林延边地区近55年水稻光合生产潜力在19 355～25 752 kg/hm2之间，平均值为21 987 kg/hm2，空间分布是延边南部和北部高、西南部低，延边安图西南部、敦化南部水稻光合生产潜力相对较低，为19 355～20 954 kg/hm2;延边北部敦化北部、汪清北部水稻光合生产潜力相对较高，为24 154～25 752 kg/hm2。玉米光合生产潜力在20 249～29 029 kg/hm2之间，平均值为24 324 kg/hm2，空间分布是延边西南部和北部高、西南部低。延边安图西南部、敦化南部玉米光合生产潜力相对较低，为20 249～22 444 kg/hm2;延边北部敦化北部、汪清北部玉米光合生产潜力相对较高，为26 835～29 029 kg/hm2。

2.2    水稻和玉米光温生产潜力

水稻光温生产潜力在6 411～18 168 kg/hm2之间，平均值为13 827 kg/hm2，空间分布是延边南部高、东部和西部低。延边西部敦化西南部、安图西南部水稻光温生产潜力相对较低，为6 411～9 351 kg/hm2;延边南部和龙东部、龙井南部水稻光温生产潜力相对较高，为15 230～18 168 kg/hm2。玉米光温生产潜力，在14 889～18 896 kg/hm2之间，平均值为17 073 kg/hm2，空间分布是延边中南部高、西北部低。延边西北部敦化、安图西北部，玉米光温生产潜力相对较低，为14 889～15 891 kg/hm2;延边南部龙井南部、和龙东部小部分地区和图们西南部，玉米光温生产潜力相对较高，为17 896～18 896 kg/hm2。

2.3    水稻和玉米气候生产潜力

水稻气候生产潜力在5 899～16 715 kg/hm2之间，平均值为12 721 kg/hm2，空间分布是延边南部高、东部和西部低。延边西部敦化西南部、安图西南部水稻气候生产潜力相对较低，为6 411～9 351 kg/hm2;延边南部和龙东部、龙井南部和珲春南部小部分地区水稻气候生产潜力相对较高，为15 230～18 168 kg/hm2。玉米光温生产潜力在13 616～17 850 kg/hm2之间，平均值为15 822 kg/hm2，空间分布是延边中南部高、西北部低。延边西北部敦化、安图西北部，玉米光温生产潜力相对较低，为13 616～14 675 kg/hm2;延边南部龙井南部、和龙东部小部分地区和图们西南部，玉米光温生产潜力相对较高，为16 793～17 850 kg/hm2。

3    结论与讨论

本文按照热量资源、日照资源、水资源等气候因素计算的水稻、玉米生产潜力，采用各气象要素（气温、降水量、日照等）的平均数据计算生产潜力总量，但有很多不确定性因素存在，如未考虑极端气候事件、病虫害、杂草和土地利用率等对水稻和玉米生产潜力的影响;考虑气象因素的同时，未考虑社会经济因素如施肥措施、灌溉方法、机械自动化的投入等。

本文对水稻和玉米的生产潜力讨论只是运用理论，若将以上问题加以研究，再与大数据、云计算相结合，进而得到农业气候区划结果，这对吉林延边水稻和玉米生产将会更具有操作性。

4    参考文献

[1] 任美锷.四川省农作物生产力的地理分布[J].地理学报，1950，16（1）：1-22.

[2] 竺可桢.论我国气候的几个特点及其与粮食作物生产的关系[J].地理学报，1964，30（1）：1-13.

[3] 马树庆.东北区农业气候土壤资源潜力及开发利用研究[J].地理科学，1995，15（3）：243-253.

[4] 马树庆.吉林省粮食生产的农业自然资源利用率研究[J].中国农业气象，1997，18（2）：24-28.

[5] 张雄化，钟若愚.自然资源利用及其效率研究：基于粮食安全生产的视角[J].技术经济与管理研究，2014（12）：3-7.

[6] 马树庆，郭顺姬，白亚梅，等.东北区农业气候土壤资源潜力及开发利用研究[J].地理科学，1995，15（3）：243-252.

[7] 马树庆.气候变化对东北区粮食产量的影响及其适应性对策[J].气象学报，1996，54（4）：484-492.

[8] 李秀芬，马树庆，宫丽娟，等.基于WOFOST的东北地区玉米生育期气象条件适宜度评价[J].中国农业气象，2013，34（1）：43-49.

[9] 李春云，戴玉杰，宋玉红.蒸发势的一种计算方法[J].应用气象学报，2001，12（1）：91-96.