21期（ ）张晶晶

Transcription

1 中 国 农 学 通 报 2010,26(21): Chinese Agricultural Science Bulletin 信 阳 市 气 温 变 化 特 征 及 成 因 分 析 1,2 赵 辉, 吴 骞 1, 朱 文 洁 1, 温 涛 1, 王 守 强 3, 李 淑 华 1 1, 贾 德 生 ( 1 信 阳 市 气 象 局, 河 南 信 阳 ; 2 中 国 气 象 局 农 业 气 象 保 障 与 应 用 技 术 重 点 开 放 实 验 室, 郑 州 ; 3 商 城 县 气 象 局, 河 南 商 城 ) 摘 要 : 通 过 对 信 阳 年 气 温 观 测 资 料 统 计 分 析, 揭 示 信 阳 气 候 变 暖 的 事 实 采 用 线 性 回 归 分 析 滑 动 平 均 等 方 法 对 年 季 平 均 气 温 变 化 进 行 了 诊 断 分 析, 运 用 非 参 数 检 验 法 (M-K 法 ) 对 气 温 年 季 变 化 趋 势 进 行 了 检 验 结 果 表 明 :120 世 纪 60 年 代 气 温 波 动 较 大,60 年 代 末 期 出 现 了 年 均 气 温 最 低 值, 进 入 70 年 代 年 平 均 气 温 呈 上 升 趋 势, 平 均 增 幅 约 为 0.027, 且 达 到 0.05 显 著 性 水 平 2 年 内 气 温 变 化 存 在 季 节 性 差 异 增 温 幅 度 从 大 到 小 依 次 为 冬 季 秋 季 和 春 季 信 阳 对 全 球 气 候 变 暖 的 事 实 做 出 了 积 极 响 应, 近 49 年 平 均 气 温 增 高 趋 势 明 显, 尤 其 是 近 期 有 加 速 增 高 趋 势 关 键 词 : 气 温 变 化 ; 特 征 ;Mann-Kendall 法 中 图 分 类 号 :P 文 献 标 志 码 :A 论 文 编 号 : Xinyang City Characteristics and Causes of Temperature Change Zhao Hui 1,2 Wu Qian 1, Zhu Wenjie 1, Wen Tao 1, Li Shuhua 1, Jia Desheng 1 ( 1 Xin Yang City Meteorological Agency, XinYang Henan ; 2 China Meteorological Administration Agriculture Meteorological Phenomena Ensures with the Applied Technique Priority Laboratory, Zhengzhou ; 3 Shangcheng meteorological bureau, Henan Shangcheng ) Abstract: Xinyang 1961 through 2009, statistical analysis of temperature observations reveal the fact that global warming Xinyang. Linear regression analysis, moving average methods such as monthly mean temperature changes in diagnostic analysis, using non-parametric test (MK method) to the temperature trend in seasonal variation was tested. The results showed that: 1 In the 1960s, the temperature fluctuations changed amplitude, the late 1960s had the lowest average annual temperature into the 1970s average temperature is rising, the average increase of about 0.027, and significant at 0.05 level; 2 seasonal differences in temperature changed during the year. Order of successively decreasing temperature in winter, autumn and spring. Xinyang on the fact that global warming has made a positive response, nearly 49 years the average temperature increasing trend evident, particularly the recent increasing trend is accelerating. Key words: temperature change; characteristics; Mann-Kendall method 0 引 言 近 年 来, 全 球 气 候 变 暖 引 起 了 国 内 外 学 者 的 广 泛 [1-2] 关 注, 据 2007 年 IPCC 第 4 次 评 估 报 告 显 示, 近 100 年 ( 年 ) 全 球 地 表 平 均 气 温 上 升 了 0.74±0.18 [3], 自 1850 年 以 来 最 暖 12 个 年 份 中 有 11 个 出 现 在 近 期 的 年 ( 除 1996), 过 去 50 年 升 [4] 温 率 几 乎 是 过 去 100 年 的 2 倍, 气 候 变 暖 已 成 为 一 个 不 争 的 事 实, 它 对 世 界 的 生 态 系 统 及 社 会 经 济 产 生 了 [5] 并 将 持 续 产 生 重 大 影 响 近 年 来, 一 些 学 者 曾 对 全 球 近 百 年 气 温 变 化 趋 势 作 过 深 入 研 究, 从 宏 观 角 度 分 [6-9] 析 了 增 温 趋 势 及 时 空 变 化 特 征, 有 关 气 候 变 暖 的 论 著 已 有 很 多 在 全 球 气 候 变 暖 的 大 背 景 下, 各 地 区 对 全 球 气 候 变 暖 的 响 应 存 在 着 很 大 的 差 异 信 阳 地 处 东 经 113º42'-115º55', 北 纬 31º25'-32º40', 为 亚 热 带 向 暖 温 带 过 渡 地 区, 作 为 大 气 系 统 的 重 要 组 成 部 分, 当 然 也 积 极 的 响 应 着 全 球 气 候 变 暖 的 大 背 景 笔 者 对 信 阳 基 金 项 目 : 中 国 气 象 局 农 业 气 象 保 障 与 应 用 技 术 重 点 开 放 实 验 室 基 金 项 目 信 阳 毛 尖 绿 茶 农 业 气 候 资 源 区 划 研 究 (AMF201002) 作 者 简 介 : 赵 辉, 男,1978 年 出 生, 河 南 省 潢 川 县 人, 工 程 师, 本 科 主 要 从 事 作 物 气 象 农 业 气 象 灾 害 评 估 工 作 pqqxj6868@126.com 收 稿 日 期 : , 修 回 日 期 :

2 赵 辉 等 : 信 阳 市 气 温 变 化 特 征 及 成 因 分 析 年 近 49 年 年 季 平 均 气 温 变 化 特 征 进 行 研 究, 对 减 缓 或 适 应 气 候 变 化 有 一 定 的 指 导 意 义, 对 当 地 的 环 境 保 护 和 生 态 建 设 有 重 要 的 现 实 意 义 [10] 1 资 料 来 源 与 方 法 选 用 信 阳 地 区 气 象 观 测 站 年 各 月 平 均 气 温 年 平 均 气 温 及 距 平 值 采 用 Mann-Kendall 非 参 数 统 计 检 验 方 法, 对 信 阳 年 气 温 观 测 资 料 进 行 气 温 变 化 趋 势 检 验 分 析 非 参 数 检 验 法 是 进 行 气 候 变 化 客 观 性 检 测 中 一 种 很 好 的 方 法, 其 优 点 是 不 需 要 样 本 遵 从 一 定 的 分 布, 也 不 受 少 数 异 常 值 的 干 扰, 是 检 验 时 间 序 列 的 理 想 方 法 非 参 数 检 验 公 式 如 下 : ì ï ï z c = í ï ï î 其 中, n - 1 S = s - 1 var(s),s > 0 0, s = 0 (1) s + 1 var(s),s < 0 n i = 1 k = i + 1 sgn(x k - x i ) (2) sgn(θ) = ì 1,θ > 0 ï í 0,θ = 0 (3) ï î-1,θ < 0 式 (2) 近 似 服 从 正 态 分 布, 该 统 计 量 的 期 望 和 方 差 分 别 为 : E( s ) = 0 (4) n(n - 1)(2n + 5) var[ s ] = (5) 18 将 样 本 序 列 x i (i = 1,2,...,n) 的 分 布 函 数 记 为 F i (x), 则 在 Mann-Kendall 假 设 检 验 中 H0:F i (x)= =F n (x), 即 x i (i = 1,2,...,n) 为 独 立 同 分 布 随 机 样 本 ; H 1:F i (x)> >F n (x) 或 F i (x)< <F n (x), 即 序 列 存 在 趋 势 变 化 在 双 边 检 验 中, 当 -z 1 - α/2 z c +z 1 - α/2 时, 接 受 零 假 设 H 0; 否 则,z c <-z 1 - α/2 表 明 序 列 有 显 著 下 降 趋 势,z c >+z 1 - α/2 表 明 序 列 有 显 著 上 升 趋 势 其 中,+z 1 - α/2 为 标 准 正 态 方 差,α 为 显 著 性 检 验 水 平 2 结 果 与 分 析 2.1 年 际 及 年 代 际 气 温 变 化 分 析 在 全 球 和 中 国 气 温 逐 渐 变 暖 的 大 背 景 下, 位 于 中 国 江 淮 流 域 的 信 阳 地 区 年 均 气 温 也 有 逐 年 升 高 的 趋 势 以 年 信 阳 地 区 气 象 观 测 站 年 均 气 温 变 化 曲 线 作 为 分 析 时 段 ( 详 见 图 1) 气 温 度 从 图 1 可 以 看 出 : 近 49 年 年 均 气 温 总 体 呈 上 升 过 程, 而 且 上 升 趋 势 比 较 明 显 对 近 49 年 的 年 均 气 温 进 行 线 性 拟 合, 其 趋 势 方 程 为 : y = 0.027x (R 2 = ), 即 信 阳 地 区 年 均 气 温 平 均 每 年 升 高 约 图 1 信 阳 气 温 年 际 变 化 曲 线 年 平 均 气 温 年 滑 动 平 均 趋 势 线 年 份 表 1 信 阳 年 代 际 平 均 气 温 距 平 时 段 年 均 气 温 距 平 春 季 (3 5 月 ) 气 温 距 平 夏 季 (6 8 月 ) 气 温 距 平 秋 季 (9 11 月 ) 气 温 距 平 冬 季 (12 2 月 ) 气 温 距 平 均 值 由 表 1 可 以 看 出 : 近 49 年 年 均 气 温 为 15.4, 从 20 世 纪 60 年 代 初 期 到 1967 年 年 均 气 温 变 化 不 大,60 年 代 末 期, 气 温 急 剧 降 低, 造 成 年 10 年 年 平 均 年 温 最 低 的 原 因, 为 14.9, 比 均 值 偏 低 0.5 其 中,1969 年 年 平 均 气 温 达 到 12.4, 是 近 49 年 最 低 值, 最 高 温 度 出 现 在 2007 年, 年 均 气 温 为 16.5, 比 常 年 偏

3 348 中 国 农 学 通 报 高 2.2, 年 均 气 温 超 过 16.0 的 年 份 共 有 8 年 ( ), 其 中 20 世 纪 年 代 一 年,90 年 代 二 年,21 世 纪 初 出 现 5 年, 呈 现 出 气 温 升 高, 进 入 21 世 纪 有 明 显 加 速 之 势 由 于 气 温 的 年 际 波 动 幅 度 较 大, 在 此 笔 者 引 入 5 年 滑 动 平 均 气 温, 它 在 一 定 程 度 上 可 以 减 弱 异 常 年 份 气 温 或 观 测 误 差 给 多 年 平 均 气 温 变 化 趋 势 带 来 的 负 面 影 响, 是 一 种 比 年 均 气 温 变 化 曲 线 更 好 地 反 映 气 温 变 化 趋 势 的 一 种 方 法 近 49 年 来, 信 阳 气 温 逐 渐 升 高 且 有 加 速 升 高 之 势 的 事 实 可 以 肯 定 随 着 工 业 化 城 市 化 进 程 的 不 断 加 快, 如 不 能 及 时 有 效 的 采 取 节 能 环 保 减 排 措 施, 未 来 气 温 升 高 的 趋 势 将 更 加 迅 速 2.2 季 节 变 化 分 析 [11] 陈 文 海 等 对 中 国 年 气 候 变 化 趋 势 的 季 节 性 特 征 进 行 分 析 后 认 为 : 不 同 季 节 气 温 变 化 趋 势 差 异 很 大, 增 温 主 要 发 生 在 冬 春 季 节, 夏 季 大 部 分 地 区 以 降 温 为 主, 秋 季 以 中 高 纬 度 的 增 温 趋 势 最 为 显 著 根 据 气 候 学 定 义 [12], 结 合 信 阳 气 候 特 点, 笔 者 将 四 季 划 分 为 : 春 季 (3 5 月 ), 夏 季 (6 8 月 ), 秋 季 (9 11 月 ), 冬 季 (12 月 2 月 ) 图 2 中 依 次 为 :(a) 春 季 (b) 夏 季 (c) 秋 季 (d) 冬 平 均 气 温 度 平 均 气 温 度 春 季 秋 季 年 份 年 份 季 从 各 个 季 节 温 度 线 性 拟 和 增 长 率 变 化 来 看, 冬 季 秋 季 的 增 温 趋 势 较 为 明 显, 春 季 增 温 趋 势 较 弱, 夏 季 呈 现 降 温 趋 势 对 于 信 阳 气 温 的 持 续 上 升, 贡 献 最 大 的 是 冬 季, 其 次 是 秋 季 和 春 季 从 ( 图 2) 和 ( 表 1) 可 得 出 以 下 几 点 : 春 季 ( 图 2a) 平 均 气 温 呈 上 升 趋 势 20 世 纪 年 代 平 均 气 温 较 稳 定,80 年 代 气 温 缓 慢 上 升,90 年 代 迅 速 上 升,21 世 纪 初 气 温 相 对 稳 定, 但 仍 处 于 缓 慢 上 平 均 气 温 度 平 均 气 温 度 夏 季 冬 季 年 平 均 气 温 5 年 滑 动 平 均 趋 势 线 Trend line 图 2 信 阳 气 温 季 节 变 化 曲 线 年 份 年 份 升 阶 段 21 世 纪 初 平 均 气 温 较 20 世 纪 60 年 代 上 升 了 约 0.6 夏 季 ( 图 2b) 平 均 气 温 呈 下 降 趋 势 尤 其 是 20 世 纪 年 代 下 降 迅 速, 可 能 是 导 致 近 49 年 来 夏 季 气 温 呈 下 降 趋 势 的 主 要 原 因 之 一, 进 入 20 世 纪 90 年 代 夏 季 气 温 开 始 缓 慢 回 升 21 世 纪 初 较 60 年 代 平 均 气 温 下 降 约 0.5 秋 季 ( 图 2c) 平 均 气 温 呈 稳 步 升 高 趋 势 21 世 纪

4 赵 辉 等 : 信 阳 市 气 温 变 化 特 征 及 成 因 分 析 349 初, 秋 季 气 温 上 升 幅 度 最 大, 较 20 世 纪 60 年 代 上 升 了 约 0.7 冬 季 ( 图 2d) 是 四 季 增 暖 变 幅 最 大 的 季 节, 平 均 气 温 升 高 趋 势 显 著 20 世 纪 年 代 呈 稳 步 上 升 趋 势, 到 了 90 年 迅 速 上 升, 比 60 年 代 上 升 了 世 纪 初 比 20 世 纪 60 年 代 上 升 了 约 0.9, 是 一 年 四 季 中 增 温 幅 度 最 明 显 的 季 节 2.3 气 温 变 化 趋 势 检 验 对 信 阳 近 49 年 来 各 个 季 节 和 全 年 平 均 气 温 时 间 序 列 趋 势 分 析 表 明 ( 表 2): 信 阳 年 均 气 温 升 高 明 显, 但 存 在 季 节 性 差 异 全 年 平 均 气 温 的 统 计 量 Z c(3.505) 大 于 标 准 正 态 方 差 Z 1-α/2(Z 1-α/2=1.96), 年 均 气 温 变 化 上 升 趋 势 明 显, 达 到 0.05 的 显 著 性 水 平 另 外, 各 个 季 节 对 气 温 升 高 的 贡 献 率 大 小 也 不 完 全 相 同, 各 个 季 节 对 年 均 气 温 升 高 的 贡 献 率 从 大 到 小 依 次 为 冬 季 秋 季 春 季 和 夏 季 春 季 秋 季 及 冬 季 的 平 均 气 温 统 计 量 Z c 均 大 于 Z 1-α/2, 变 化 趋 势 同 样 也 比 较 明 显, 且 达 到 0.05 显 著 性 水 平, 但 是, 夏 季 平 均 气 温 的 统 计 量 Z c 仅 为 , 小 于 Z 1-α/2, 其 时 间 序 列 没 有 通 过 显 著 性 检 验 夏 季 气 温 与 整 个 地 区 气 温 升 高 呈 负 相 关 表 2 信 阳 气 温 时 间 序 列 趋 势 检 验 序 列 值 春 季 夏 季 秋 季 冬 季 年 均 Zc H R A R R 注 :R 为 拒 绝,A 为 接 受 ; 显 著 性 水 平 为 R 2.4 气 温 变 化 对 信 阳 毛 尖 绿 茶 生 长 的 影 响 及 成 因 分 析 对 信 阳 毛 尖 绿 茶 生 长 的 影 响 (1) 气 候 变 暖 会 促 进 茶 叶 生 长, 增 加 茶 叶 产 量 ; (2) 气 候 变 暖 还 会 给 茶 叶 生 产 带 来 病 虫 害 等 问 题, 十 年 前 冬 天 很 冷, 虫 子 不 易 存 活, 而 现 在 气 温 普 遍 偏 高 会 给 害 虫 生 长 带 来 有 利 条 件 因 为 冷 暖 空 气 活 动 频 繁, 常 出 现 晴 冷 相 间 的 天 气, 会 导 致 越 冬 虫 卵 基 数 偏 高, 加 大 了 病 虫 害 监 测 防 治 工 作 的 成 本 (3) 气 候 变 暖 使 得 毛 尖 绿 茶 的 采 摘 期 一 年 比 一 年 提 前, 以 前 谷 雨 前 后 才 能 品 尝 到 的 新 茶 现 在 清 明 前 就 上 市 了 物 以 稀 为 贵, 十 年 前, 头 一 年 的 茶 叶 一 直 要 喝 到 第 二 年 的 5 月 份, 尝 新 的 心 理 驱 使 人 们 对 新 上 市 的 新 茶 格 外 青 睐, 但 变 暖 的 气 候 催 发 茶 叶 大 规 模 集 中 上 市, 消 费 者 的 新 鲜 感 减 少 了, 加 上 产 量 加 大, 春 茶 价 格 上 升 空 间 面 临 压 力 气 温 变 化 成 因 分 析 气 温 升 高 是 自 然 因 素 和 人 为 因 素 共 同 作 用 的 结 果, 但 是, 人 类 活 动 的 作 用 是 主 要 的, 起 主 导 的 作 用 归 纳 起 来, 主 要 有 以 下 几 个 方 面 : (1) 在 全 球 气 候 变 暖 的 大 背 景 下, 信 阳 地 区 气 温 升 高 是 对 全 球 气 候 变 暖 的 积 极 响 应 随 着 全 球 工 业 化 进 程 的 加 快, 以 牺 牲 能 源 为 代 价 的 经 济 发 展, 不 断 释 放 大 量 的 温 室 气 体 和 气 溶 胶, 必 然 促 进 全 球 气 候 变 [13] 暖 (2) 地 方 经 济 发 展 的 初 期, 往 往 也 是 以 牺 牲 和 破 坏 生 态 环 境 为 代 价 而 进 行 的, 高 污 染 高 能 耗 企 业 温 室 气 体 和 气 溶 胶 的 大 量 排 放, 对 气 候 变 暖 也 起 到 了 积 极 的 [14] 促 进 作 用 (3) 水 资 源 的 不 合 理 开 发 利 用 造 成 地 下 水 位 快 速 下 降, 地 表 植 被 枯 萎 死 亡, 干 旱 化 荒 漠 化 加 剧, 也 是 [15] 造 成 全 球 气 候 变 暖 的 原 因 之 一 (4) 随 着 城 市 化 进 程 的 加 快, 城 市 规 模 的 扩 大 导 致 土 地 利 用 方 式 的 彻 底 改 变 对 局 部 气 温 改 变 的 贡 献 也 不 容 忽 视 3 结 论 与 讨 论 (1) 通 过 对 信 阳 市 近 49 年 年 季 平 均 气 温 变 化 特 征 进 行 统 计 分 析, 结 果 表 明 : 信 阳 市 气 候 变 暖 的 事 实 存 在, 是 对 全 球 气 候 变 暖 的 积 极 响 应, 随 着 时 间 序 列 的 推 移 年 平 均 气 温 呈 上 升 趋 势, 春 秋 冬 三 季 气 候 变 暖 趋 势 明 显, 夏 季 气 温 升 幅 不 明 显, 甚 至 呈 现 出 负 值, 这 可 能 与 信 阳 雨 热 同 步 的 气 候 特 点 有 关, 夏 季 气 温 高 降 水 也 多, 抵 消 了 气 温 升 幅 的 速 度 在 此 引 用 了 Mann-Kendall 非 参 数 统 计 检 验 方 法 是 相 对 客 观 的 一 种 统 计 方 法 (2) 此 文 所 得 出 的 结 论 与 以 往 关 于 气 候 变 暖 的 特 征 分 析 大 体 上 相 同, 所 不 同 的 是, 在 此 文 分 析 的 结 果 中, 夏 季 气 候 出 现 负 增 长 现 象 比 较 明 显, 以 往 大 多 数 分 析 都 是 夏 季 气 候 变 暖 特 征 不 明 显, 出 现 负 值 的 现 象 很 少, 甚 至 没 有 这 种 结 论 这 种 结 果 对 信 阳 气 候 变 暖 的 总 体 趋 势 不 会 产 生 太 大 的 影 响, 可 能 与 信 阳 特 殊 的 气 候 环 境 有 关, 这 需 要 进 一 步 对 信 阳 的 夏 季 气 温 和 降 水 特 征 进 行 更 加 细 致 的 分 析 (3) 此 研 究 仅 仅 对 信 阳 地 区 的 气 温 变 化 特 征 进 行 了 分 析, 只 是 对 信 阳 气 候 变 化 作 了 一 部 分 的 分 析, 有 一 定 的 局 限 性, 信 阳 的 气 候 变 化 包 括 的 要 素 很 多, 没 有 对 其 它 气 候 要 素 进 行 分 析, 需 要 今 后 进 一 步 的 做 这 方 面 工 作 (4) 此 文 只 是 对 信 阳 的 气 温 变 化 特 征 进 行 了 分 析,

5 350 中 国 农 学 通 报 气 候 变 化 必 然 对 生 态 环 境 农 业 生 产 人 民 生 活 等 产 生 不 同 程 度 的 影 响, 此 文 没 有 做 这 方 面 的 研 究, 今 后 要 加 强 这 方 面 的 研 究 参 考 文 献 [1] 王 绍 武. 全 球 气 候 变 暖 与 未 来 发 展 趋 势 [J]. 第 四 纪 研 究,1991,11(3): [2] 曾 绍 美, 严 中 伟.21 世 纪 全 球 增 暖 的 显 著 性 分 析 [J]. 应 用 气 象 学 报, 1999,10(S1): [3] IPCC. Summary for Policymakers of Climate Change 2007: The Physical Science Basis[R].Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental-Panel on Climate Change.Cambridge:Cambridge University Press,2007. [4] 秦 大 河, 陈 振 林, 罗 勇, 等. 气 候 变 化 科 学 的 最 新 认 知 [J]. 气 候 变 化 研 究 进 展,2007,3(2): [5] 秦 大 河. 气 候 变 化 : 科 学 影 响 和 对 策. 中 国 气 象 年 鉴 [M]. 北 京 : 气 象 出 版 社,2004:119. [6] 丁 一 汇, 戴 晓 苏. 中 国 近 百 年 来 的 温 度 变 化 [J]. 气 象,1994,20(12): [7] 任 国 玉. 郭 军, 徐 铭 志, 等. 近 50 年 中 国 地 面 气 候 变 化 基 本 特 征 [J]. 气 象 学 报,2005,63(6): [8] 任 国 玉, 地 表 气 温 变 化 研 究 的 现 状 和 问 题 [J]. 气 象,2003,29(8): [9] 刘 燕, 程 正 泉, 叶 萌. 广 州 市 气 温 的 气 候 变 化 特 征 及 其 成 果 分 析 [J]. 气 象,2008,34(2): [10] 张 宝 军, 马 金 珠, 赵 鑫, 等. 近 50 年 来 民 勤 县 气 温 变 化 特 征 及 其 原 因 分 析 [J]. 干 旱 地 区 农 业 研 究,2007,25(2): [11] 陈 文 海, 柳 艳 香, 马 柱 国. 中 国 年 气 候 变 化 趋 势 的 季 节 特 征 [J]. 高 原 气 象,2002,21(3): [12] 张 宝 坤. 中 国 四 季 之 分 布 [J]. 地 理 学 报,1934,1(1):1-18. [13] 张 丕 远. 有 关 气 候 变 化 及 其 影 响 研 究 的 展 望 [J]. 地 理 学 报,1994,49 ( 增 刊 ): [14] 王 绍 武. 全 球 气 候 变 暖 与 未 来 发 展 趋 势 [J]. 第 四 纪 研 究,1991(3): [15] 陈 隆 勋. 朱 文 琴. 王 文, 等,1998. 中 国 近 45 年 来 气 候 变 化 的 研 究 [J]. 气 象 学 报,56(3):

6 中 国 农 学 通 报 2010,26(21): Chinese Agricultural Science Bulletin 冀 南 冬 小 麦 冬 前 农 业 气 候 资 源 变 化 特 征 孙 东 磊 1 1,2, 梁 钰, 姬 宋 鹏 1, 贾 秋 兰 1 1,2, 马 峙 英 ( 1 河 北 省 邢 台 市 气 象 局, 河 北 邢 台 ; 2 河 北 农 业 大 学, 河 北 保 定 ) 摘 要 : 利 用 年 河 北 省 南 部 4 个 气 象 站 气 象 资 料, 采 用 线 性 气 候 倾 向 率 小 波 分 析 及 Mann-Kendall 检 测 方 法 对 冬 小 麦 越 冬 前 主 要 农 业 气 候 资 源 变 化 特 征 进 行 分 析 结 果 表 明 : 近 50 年 来, 冀 南 麦 区 冬 小 麦 越 冬 期 推 迟, 冬 前 热 量 资 源 更 加 丰 富 ; 冬 小 麦 冬 前 0 积 温 和 越 冬 开 始 日 期 变 化 在 1987 年 前 后 存 在 突 变 点 ; 冬 小 麦 冬 前 日 照 时 数 及 均 一 化 干 湿 指 数 变 化 不 明 显, 没 有 突 变 现 象 发 生 ; 冬 小 麦 越 冬 开 始 日 期 存 在 6~7 年 和 12~16 年 两 类 尺 度 周 期 变 化 规 律 ; 年 冬 前 0 积 温 存 在 6~8 年 周 期 变 化 规 律, 年 存 在 8~10 年 周 期 变 化 规 律 ; 冬 前 日 照 时 数 具 有 明 显 多 时 间 尺 度 周 期 变 化 特 征, 但 近 20 年 来 逐 渐 呈 现 10~12 年 周 期 变 化 规 律 ; 均 一 化 干 湿 指 数 变 化 存 在 4~6 年 和 14~16 年 2 类 尺 度 周 期 变 化 综 合 分 析 表 明, 河 北 省 南 部 麦 区 冬 前 0 积 温 及 越 冬 始 期 变 化 明 显, 可 适 当 调 整 小 麦 播 期 以 适 应 气 候 变 化 ; 近 10 年 来, 麦 区 干 湿 特 征 呈 现 变 湿 趋 势, 冬 小 麦 发 生 冻 害 概 率 减 小, 但 年 际 间 干 湿 变 化 较 大, 冬 前 灌 溉 仍 为 减 轻 小 麦 越 冬 冻 害 风 险 的 有 效 措 施 关 键 词 : 冬 小 麦 ; 农 业 气 候 资 源 ; 小 波 分 析 ;Mann-Kendall 检 测 中 图 分 类 号 :S162.5 文 献 标 志 码 :A 论 文 编 号 : Characteristics of Agricultural Climate Resources of Winter Wheat Growth Period before Overwintering in Southern Hebei Sun Donglei 1, Liang Yu 1,2, Ji Songpeng, Jia Qiulan, Ma Zhiying 1,2 ( 1 Xingtai Meteorological Bureau, Hebei Province, Xingtai Hebei ; 2 Agricultural University of Hebei, Baoding Hebei ) Abstract: On the basis of the meteorologic data observed by 4 meteorological stations in southern Hebei from 1962 to 2009, the variation features of agricultural climate resources during the growth period before overwintering was studied by applying the methods of climatic trend rate, wavelet analysis and M-K methods. The results showed that the first day of winter wheat overwintering period was postponed and climate heat resources was more abundant in recent fifty years. The first day of winter wheat overwintering period and climate heat resources were also existed abrupt change over Sunshine hours and aridity-wetness homogenized index during the growth period before winter did not change significantly and there were no abrupt changes. The first day of winter wheat overwintering period had mainly the interannual oscillation periods of 6-7 years and years. The accumulate temperature of 0 before overwintering had mainly the interannual oscillation periods of 6-8 years from 1962 to 1988 and that of 8-10 years from Multi-scale variations existed in sunshine hours and years variation period was identified over the past twenty years. Aridity-wetness homogenized index during the growth period before winter had mainly the interannual oscillation periods of 4-6 years and years. The results indicated that climate heat resources and the first day of winter wheat overwintering period changed obviously. Appropriate readjustment should be made by full consideration of climate change in recent ten years. Aridity-wetness homogenized index showed 基 金 项 目 : 国 家 十 一 五 科 技 支 撑 重 大 项 目 课 题 黄 淮 海 中 北 部 平 原 小 麦 玉 米 两 熟 丰 产 高 效 技 术 集 成 与 示 范 研 究 (2006BAD02A08) 第 一 作 者 简 介 : 孙 东 磊, 男,1979 年 出 生, 硕 士, 工 程 师, 现 主 要 从 事 农 业 气 象 研 究 通 信 地 址 : 河 北 省 邢 台 市 守 敬 路 76 号 邢 台 市 气 象 局,Tel: , xtsdl@126.com 收 稿 日 期 : , 修 回 日 期 :

7 352 中 国 农 学 通 报 the wetting trend and the probability of freezing damage was little.with the interannual changes of dry and wet, irrigation before wintering was the important measures that reduced risks of the wheat frozen injury. Key words: winter wheat; agricultural climate resources; wavelet analysis; Mann-Kendall testing 0 引 言 农 业 气 候 资 源 包 括 热 量 降 水 日 照 等, 其 要 素 的 变 化 决 定 着 农 业 生 产 措 施 的 变 化 许 多 学 者 在 农 业 气 候 资 源 变 化 对 作 物 生 长 发 育 产 量 及 栽 培 措 施 的 影 响 方 面 做 了 大 量 研 究 [1-6] 小 麦 的 生 长 发 育 是 在 一 定 的 气 候 环 境 条 件 下 进 行 的, 其 中 光 照 温 度 水 分 是 最 重 要 的 影 响 因 子, 如 果 冬 前 农 业 气 候 资 源 条 件 发 生 变 化, 必 将 影 响 冬 小 麦 适 播 期 及 生 长 发 育 状 况, 最 终 影 响 小 麦 的 产 量 和 品 质 [7-11] 只 有 根 据 农 业 气 候 条 件 变 化 及 时 调 整 栽 培 技 术, 才 能 真 正 体 现 栽 培 技 术 的 正 确 性 准 确 性 近 年 来, 冀 南 麦 区 冬 小 麦 越 冬 前 农 业 气 候 条 件 变 化 较 大, 采 用 传 统 耕 作 栽 培 方 式 易 导 致 冬 小 麦 冬 前 旺 长 无 效 分 孽 增 加 抗 寒 性 差 等 状 况 发 生, 不 利 于 小 麦 产 量 的 形 成, 因 此 根 据 越 冬 前 农 业 气 候 条 件 的 变 化 规 律, 选 择 最 佳 品 种 探 索 合 适 的 栽 培 技 术 将 有 利 于 正 确 地 指 导 农 业 生 产, 减 少 农 民 损 失, 为 冀 南 麦 区 的 冬 小 麦 栽 培 管 理 提 供 科 学 依 据, 确 保 河 北 省 南 部 小 麦 主 产 区 丰 产 丰 收 此 文 基 于 年 的 气 象 资 料 分 析 了 近 50 年 来 冀 南 麦 区 越 冬 开 始 日 期 冬 前 0 积 温 冬 前 日 照 时 数 及 冬 前 干 湿 变 化 规 律, 以 期 为 正 确 地 指 导 农 业 生 产, 提 供 合 理 的 依 据 1 资 料 与 方 法 基 于 年 气 象 资 料, 根 据 完 整 的 资 料 地 貌 和 冬 小 麦 的 种 植 与 分 布, 选 取 南 宫 市 肥 乡 县 涉 县 内 丘 县 4 个 县 ( 市 ) 作 为 代 表, 对 冬 小 麦 越 冬 开 始 日 期 冬 前 0 积 温 冬 前 日 照 时 数 及 均 一 化 干 湿 指 数 进 行 分 析 采 用 SPSS 11.0 软 件 进 行 相 关 分 析 和 方 差 分 析, 采 用 MATLAB 6.5 软 件 进 行 小 波 分 析 冬 小 麦 越 冬 开 始 日 期 为 日 平 均 气 温 0 终 日, 日 平 均 气 温 0 终 日 冬 小 麦 冬 前 0 积 温 统 计 采 用 五 日 滑 动 平 均 法, 均 一 化 干 湿 指 数 为 降 水 量 与 蒸 发 量 的 标 准 化 距 平 之 差 如 下 : I = ΔR - ΔE (1) σ R σ E 式 (1) 中,ΔR,ΔE,σ R,σ E 分 别 为 降 水 量 和 蒸 发 量 的 距 平 和 均 方 差 从 式 (1) 可 以 看 出 降 水 蒸 发 均 一 化 干 湿 指 数 正 负 值 分 别 对 应 湿 和 干 两 种 异 常 状 态 由 于 本 干 湿 指 数 既 考 虑 了 降 水 和 蒸 发 两 个 分 量, 是 表 示 水 分 平 衡 的 一 种 综 合 指 标, 它 反 映 的 信 息 要 比 降 水 更 丰 富 [12] [13-15] 此 研 究 小 波 分 析 采 用 复 值 Morlet 小 波 作 为 母 小 波 函 数, 其 表 达 式 为 : ψ(t) = e ict e -t2 /2 式 (1) 中,c 为 常 数 ;i 表 示 虚 部 + Wf (a,b) = a -1/2 f (t)ψ ( t - b a )dt - (2) 式 (2) 中,(a,b) 称 为 小 波 变 换 系 数,f ( t ) 为 1 个 分 析 信 号 函 数,a 为 分 辨 尺 度 ( 也 叫 放 大 因 子 ),b 为 平 移 因 子,ψ * 为 小 波 函 数 复 共 轭 函 数 通 过 对 气 象 资 料 时 间 序 列 进 行 Morlet 复 值 小 波 的 连 续 变 换, 可 以 得 到 小 波 变 换 系 数 的 实 部 信 息, 揭 示 气 象 要 素 多 时 间 尺 度 结 构 在 利 用 小 波 变 换 技 术 进 行 信 息 诊 断 时, 最 重 要 的 是 末 点 趋 势, 所 以 要 科 学 地 进 行 小 波 信 息 诊 断, 就 必 须 消 除 边 界 效 应 为 了 减 小 边 界 效 应, 有 必 要 在 序 列 的 两 端 支 垫 一 些 资 料, 对 资 料 进 行 延 展 资 料 的 延 展 方 法 很 多, 常 见 的 方 法 有 零 边 界 法 对 称 延 伸 法 相 似 延 伸 法 趋 零 延 伸 边 界 法 等 [16] 此 文 选 择 了 对 称 延 伸 法 对 资 料 进 行 了 延 展, 得 到 长 度 为 原 序 列 3 倍 的 数 据 序 列, 待 小 波 变 换 完 成 后, 只 保 留 原 始 时 段 内 的 小 波 系 数 具 体 方 法 如 下 : 设 原 资 料 系 列 为 :f (1),f (2),,f (n) 向 前 延 伸 n 点 :f (-i) = f (i + 1),i = 0,1,n - 1 向 后 延 伸 n 点 :f (i + n) = f (n i),i = 1,,n 结 果 与 分 析 2.1 越 冬 始 期 变 化 年 间 小 麦 越 冬 始 期 一 般 为 12 月 9 日, 最 早 为 2009 年 11 月 9 日, 最 晚 为 2007 年, 为 翌 年 1 月 9 日 越 冬 始 期 在 波 动 中 呈 上 升 的 趋 势, 但 线 性 拟 合 未 通 过 0.05 显 著 性 水 平 检 验, 表 明 线 性 增 长 规 律 不 明 显 ( 图 1a) 越 冬 始 期 存 在 6~7 年 和 12~16 年 两 类 尺 度 周 期 变 化 规 律 ( 图 2a), 从 12~16 年 尺 度 周 期 变 化 规 律 来 看, 周 期 变 化 较 为 明 显, 但 震 荡 周 期 呈 逐 渐 减 小 趋 势, 近 20 年 来 呈 12 年 周 期 变 化 规 律, 具 体 表 现 为 年 年 年 处 于 偏 晚 阶 段, 年 年 年 处 于 为 偏 早 阶 段,2007 年 后 越 冬 始 期 处 于 偏 晚 期, 周

8 孙 东 磊 等 : 冀 南 冬 小 麦 冬 前 农 业 气 候 资 源 变 化 特 征 353 期 变 化 曲 线 正 值 中 心 仍 未 出 现, 表 明 未 来 8~10 年 内 年 仍 处 于 偏 晚 期 从 6~8 年 尺 度 周 期 变 化 规 律 来 看, 近 3 年 来, 偏 早 周 期 已 经 闭 合, 偏 晚 周 期 已 经 开 始 从 图 中 可 以 看 出, 冬 小 麦 越 冬 始 期 小 尺 度 周 期 早 晚 的 变 化 嵌 套 在 较 大 尺 度 变 化 背 景 下, 一 般 每 个 大 尺 度 周 期 包 括 1~2 个 小 尺 度 周 期 变 化,2 个 尺 度 周 期 变 化 在 整 个 分 析 时 段 表 现 相 对 稳 定 且 具 有 全 域 性 图 3a 为 冀 南 麦 区 越 冬 始 期 的 M-K 统 计 量 曲 线, 图 中 20 世 纪 70 年 代 初 中 期 UF k 小 于 0, 表 示 该 时 段 越 冬 始 期 有 提 前 趋 势, 其 他 时 段 UF k 大 于 0, 表 明 越 冬 始 期 有 推 迟 的 趋 势 UF k 和 UB k 曲 线 交 点 有 6 处, 其 中 1963 年 1976 年 1987 年 曲 线 出 现 交 点 后,UF k 线 随 后 超 过 置 信 线, 表 明 交 点 为 突 变 发 生 时 间, 出 现 突 变 的 区 域 为 1965 年 年 1984 年 年 年 UF k 线 远 远 超 过 置 信 线, 这 说 明 小 麦 越 冬 始 期 推 迟 趋 势 明 显, 这 一 突 变 现 象 是 从 1987 年 开 始 的 积 温 变 化 此 文 采 用 10 月 1 日 为 普 遍 播 种 日 期, 日 平 均 气 温 稳 定 在 0 时, 为 小 麦 越 冬 期, 计 算 冬 前 0 积 温 年 平 均 积 温 为 678, 积 温 最 少 的 年 份 是 日 数 历 年 日 期 平 均 日 期 线 性 拟 合 年 移 动 平 均 a 年 份 1981 年, 为 537, 最 多 的 年 份 是 2006 年, 为 862 利 用 线 性 拟 合 方 法 进 行 气 候 倾 向 分 析 表 明, 冀 南 麦 区 冬 前 0 积 温 增 加 率 为 30.6/10 年, 相 关 系 数 R 为 0.547, 通 过 0.05 水 平 显 著 性 检 验, 线 性 增 长 规 律 明 显 小 波 分 析 表 明, 年 冬 前 0 积 温 存 在 6~8 年 的 震 荡 周 期, 且 强 度 较 弱 ; 年, 存 在 8~10 年 震 荡 周 期, 具 体 表 现 为 年 年 和 冬 前 积 温 处 于 偏 多 阶 段, 年 和 年 处 于 为 偏 少 阶 段 2009 年 冬 前 0 积 温 仍 偏 少, 这 种 处 于 偏 少 阶 段 周 期 变 化 震 荡 仅 刚 开 始, 推 测 周 期 变 化 的 负 值 中 心 将 在 2~3 年 后 出 现, 表 明 未 来 3 5 年 冬 前 积 温 将 仍 处 于 偏 少 阶 段 上 述 变 化 周 期 在 整 个 分 析 时 段 表 现 不 太 稳 定 且 不 具 有 全 域 性 图 3b 为 冀 南 麦 区 冬 前 0 积 温 的 M-K 统 计 量 曲 线,20 世 纪 60 年 代 初 期 和 20 世 纪 70 年 代 末 期 UF k 大 于 0, 但 未 超 过 置 信 线, 说 明 该 时 段 冬 前 0 积 温 呈 增 加 趋 势, 但 趋 势 不 显 著 20 世 纪 60 年 代 末 至 20 世 纪 70 年 代 初 UF k 接 近 0, 积 温 没 有 明 显 变 化 趋 势 从 20 世 纪 80 年 末 期 开 始 至 2009 年,UF k 线 明 显 超 过 置 信 线, 积 温 增 加 趋 势 显 著, 为 突 变 发 生 的 时 间 区 域, 根 据 冬 前 积 温 线 性 拟 合 年 移 动 平 均 年 份 b 小 时 日 照 时 数 线 性 拟 合 年 移 动 平 均 年 份 c 均 一 化 干 湿 指 数 线 性 拟 合 年 滑 动 平 均 图 1 冬 小 麦 越 冬 始 期 (a) 冬 前 0 积 温 (b) 冬 前 日 照 时 数 (c) 均 一 化 干 湿 指 数 (d) 变 化 图 d 年 份

9 354 中国农学通报 c d ５ a b ４ ３ ２ ３ 年份 年份 ２ ５ ４ c ２ １ ２ ０ ５ ２００６ ２００２ １９９８ １９９４ １９９０ １９８６ １９８２ １９７８ １９７４ １９７０ １ １９６６ １ ５ ０ １９６２ ２００６ ２００２ １９９８ １９９４ １９９０ １９８６ １９８２ １９７８ １９７４ １９７０ １ １９６６ １ １９６２ ０ ５ d ３ １ ５ ０ ２００６ ２００２ １９９８ １９９４ １９９０ １９８６ １９８２ １９７８ １９７４ ２ １９７０ １ １９６６ ０ １９６２ ２ ０ ０ ６ ２ ０ ０ ２ １ ９ ９ ８ １ ９ ９ ４ １ ９ ９ ０ １ ９ ８ ６ １ ９ ８ ２ １ ９ ７ ８ １ ９ ７ ４ １ ９ ７ ０ １ ９ ６ ６ １ １ ９ ６ ２ ０ ５ １ １ ５ ２ ２ ５ b 图 2 冬小麦越冬始期 a 冬前 0 积温 b 冬前日照时数 c 均一化干湿指数 d 小波分析 ３ ２ ５ ２ １ ５ １ ０ ５ ０ a ２ ２ ２ ５ ３ 年份 年份 图 3 冬小麦越冬始期 a 冬前 0 积温 b 冬前日照时数 c 均一化干湿指数 d M-K 统计量 UFk 和 UBk 两条曲线出现交点,推测突变现象是从 1987 年开始的 与小麦越冬始期突变年份基本一致 2.3 日照时数变化 年 小麦冬前日照时数平均为 408 小 时 1962 年最少 为 218 小时 1988 年最多为 544 小 时 近 50 年来 冬前日照时数减少率 9.3/10 年 近 50 年来 冬前日照具有明显多时间尺度特征 图 2c 不同阶段时间尺度周期也存在变化 随时间

10 孙 东 磊 等 : 冀 南 冬 小 麦 冬 前 农 业 气 候 资 源 变 化 特 征 355 序 列 变 化 大 尺 度 周 期 变 短 以 及 小 尺 度 周 期 加 长, 近 20 年 来 逐 渐 呈 现 10~12 年 单 一 时 间 尺 度 变 化 周 期 从 不 同 时 间 尺 度 周 期 分 析, 年 年 年 年 和 年, 冬 前 日 照 时 数 处 于 偏 多 阶 段, 其 他 时 段 冬 前 日 照 时 数 处 于 偏 少 阶 段 从 2009 年 开 始, 冬 前 日 照 处 于 偏 少 阶 段, 由 于 冬 前 日 照 时 数 变 化 周 期 随 时 间 序 列 变 短, 推 测 冬 前 日 照 时 数 在 未 来 6~7 年 仍 将 处 于 偏 少 阶 段 从 冀 南 冬 小 麦 越 冬 前 日 照 时 数 的 M-K 统 计 量 曲 线 ( 图 3c) 分 析 可 以 发 现,20 世 纪 60 年 代 初 至 20 世 纪 90 年 代 末 大 部 分 时 段 日 照 有 增 加 趋 势,20 世 纪 90 年 代 末 至 2009 年 越 冬 前 日 照 时 数 有 减 少 趋 势, 但 增 加 或 减 少 均 不 明 显, 没 有 明 显 突 变 现 象 发 生 2.4 干 湿 指 数 变 化 分 析 年, 冀 南 麦 区 冬 前 均 一 化 干 湿 指 数 最 大 值 为 6.2, 最 小 值 为 -2.7, 均 一 化 干 湿 指 数 在 波 动 中 增 大, 但 年 际 年 代 际 间 变 化 明 显 如 : 年, 12 年 中 仅 有 2 年 为 正 值, 年, 仅 有 1 年 为 负 值 ( 图 1d) 从 Morlet 小 波 变 换 得 到 的 小 波 系 数 实 部 等 值 线 图 ( 图 2d) 可 以 看 出 近 50 年 来 冀 南 麦 区 干 湿 变 化 一 直 存 在 4~6 年 和 10~12 年 2 类 尺 度 周 期 变 化 规 律, 从 较 大 尺 度 的 10~12 年 周 期 分 析, 年 存 在 准 3 次 震 荡, 具 体 表 现 为 年 年 年 为 偏 湿 状 态, 其 他 时 段 为 偏 干 状 态 年 仍 处 于 偏 湿 状 态 且 曲 线 直 到 2009 年 仍 未 闭 合, 表 明 未 来 2~3 年 内, 冀 南 麦 区 仍 将 处 于 偏 湿 状 态 从 4~6 年 尺 度 周 期 变 化 规 律 来 看,20 世 纪 70 年 代 初 至 20 世 纪 90 年 代 末 周 期 明 显 偏 长,2008 年 以 来 的 周 期 变 化 中 偏 湿 周 期 已 经 闭 合, 偏 干 周 期 已 经 开 始 综 合 分 析 可 以 看 出, 虽 然 近 50 年 冀 南 麦 区 冬 小 麦 冬 前 干 湿 特 征 没 有 发 生 明 显 突 变, 但 其 年 际 年 代 际 间 干 湿 变 化 明 显 图 3d 为 冀 南 麦 区 均 一 化 干 湿 指 数 的 M-K 统 计 量 曲 线, 分 析 发 现 年 年 年 及 年 等 4 个 时 段 中 呈 变 干 趋 势, 其 他 时 段 时 段 UF k 大 于 0, 冬 前 干 湿 特 征 呈 一 定 程 度 变 湿 的 趋 势 ; 尤 其 年,UF k 值 呈 线 性 上 升 明 显, 反 映 出 近 10 年 来 冀 南 麦 区 变 湿 趋 势 明 显 ; 整 个 分 析 时 段 UF k 值 均 未 超 过 置 信 线, 即 没 有 发 生 干 湿 突 变 现 象 3 讨 论 在 全 球 变 暖 的 大 背 景 下, 众 多 学 者 对 农 业 气 候 资 源 的 时 间 空 间 变 化 特 征 进 行 了 许 多 研 究, 表 明 随 着 近 年 暖 冬 的 频 繁 出 现, 为 应 对 气 候 变 化 而 需 对 冬 小 麦 的 耕 作 栽 培 方 式 做 进 一 步 调 整, 如 : 播 种 期 播 种 量 行 距 等 本 研 究 结 果 显 示, 河 北 省 南 部 麦 区 冬 小 麦 越 冬 始 期 和 冬 前 0 积 温 均 从 1987 年 开 始 出 现 突 变, 越 冬 始 期 明 显 偏 晚, 冬 前 0 积 温 增 加 明 显, 但 年 际 间 波 动 较 大 笔 者 认 为 虽 然 越 冬 始 期 偏 晚 和 冬 前 0 积 温 增 加 等 变 化 特 征 会 引 起 耕 作 栽 培 技 术 的 变 化, 但 播 种 期 的 确 定 小 麦 品 种 的 选 择 及 其 他 栽 培 措 施 的 改 变 应 充 分 考 虑 气 候 变 暖 背 景 下 极 端 气 候 事 件, 如 极 端 高 温 罕 见 低 温 冷 害 等 本 研 究 采 用 10 月 1 日 为 普 遍 播 种 日 期, 没 有 考 虑 年 际 间 适 播 期 及 实 际 播 期 的 波 动, 以 冬 小 麦 适 播 期 至 越 冬 前 为 研 究 时 段, 冬 前 气 候 资 源 变 化 特 征 分 析 有 待 进 一 步 深 入, 以 探 讨 光 照 及 干 湿 特 征 变 化 特 征 参 考 文 献 [1] 雷 水 玲. 全 球 气 候 变 化 对 宁 夏 春 小 麦 省 长 和 产 量 的 影 响 [J]. 中 国 农 业 气 象,2001,22(2): [2] 张 厚 瑄. 中 国 种 植 制 度 对 全 球 气 候 变 化 响 应 的 有 关 问 题 Ⅰ. 气 候 变 化 对 中 国 种 植 制 度 的 影 响 [J]. 中 国 农 业 气 象,2000,21(01):9-11. [3] 孙 东 磊, 刘 连 涛, 梁 钰, 等. 邢 台 地 区 夏 玉 米 生 产 气 候 脆 弱 性 分 析 [J]. 中 国 农 学 通 报,2008,24(6): [4] 孙 东 磊, 杨 雪 川, 陈 文 晖, 等. 冀 南 冬 小 麦 冬 前 热 量 条 件 变 化 研 究 [J]. 中 国 农 学 通 报,2009,25(19): [5] 王 馥 棠. 近 十 年 来 中 国 气 候 变 暖 影 响 研 究 的 若 干 进 展 [J]. 应 用 气 象 学 报,2002,13(6): [6] 马 树 庆. 气 候 变 化 对 东 北 区 粮 食 产 量 影 响 的 研 究 及 其 适 应 性 对 策 [J]. 气 象 学 报,1996,54(4): [7] 王 馥 棠, 赵 宗 慈, 王 石 立, 等. 气 候 变 化 对 农 业 生 态 的 影 响 [M]. 北 京 : 气 象 出 版 社,2003, [8] 张 翠 英. 气 候 变 暖 对 鲁 西 南 冬 小 麦 播 种 期 的 影 响 [J]. 气 象 科 技, 2008,36(5): [9] 车 少 静, 智 利 辉, 冯 立 辉. 气 候 变 暖 对 石 家 庄 冬 小 麦 主 要 生 育 期 的 影 响 及 对 策 [J]. 中 国 农 业 气 象,2005,26(3): [10] 王 位 泰, 黄 斌, 张 天 峰, 等. 陇 东 黄 土 高 原 冬 小 麦 生 长 对 气 候 变 暖 的 响 应 特 征. 干 旱 地 区 农 业 研 究,2007,25(1): [11] 张 宇, 王 石 立, 王 馥 棠. 气 候 变 化 对 中 国 冬 小 麦 发 育 及 产 量 可 能 影 响 的 模 拟 研 究 [J]. 应 用 气 象 学 报,2000,11(3): [12] 王 鹏 祥, 何 金 海, 郑 有 飞, 等. 近 44 年 来 中 国 西 北 地 区 干 湿 特 征 分 析 [J]. 应 用 气 象 学 报,2007,18(6): [13] 林 振 山, 邓 自 旺. 子 波 气 候 诊 断 技 术 研 究 [M]. 北 京 : 气 象 出 版 社, 1990,10. [14] 邓 自 旺, 林 振 山, 周 晓 兰. 西 安 市 近 50 年 来 气 候 变 化 多 时 间 尺 度 分 析 [J]. 高 原 气 象,1997,16(1): [15] 朱 业 玉, 罗 楠, 杜 彩 月, 等. 河 南 省 粮 食 单 产 变 化 的 小 波 分 析 [J]. 中 国 农 业 气 象,2008,29(2): [16] 魏 风 英. 现 代 气 候 统 计 诊 断 与 预 测 技 术 [M]. 北 京 : 气 象 出 版 社, 1999:69-72.

11 中 国 农 学 通 报 2010,26(21): Chinese Agricultural Science Bulletin 非 点 源 污 染 河 流 水 环 境 容 量 研 究 王 素 娜, 王 世 界 ( 平 顶 山 学 院, 河 南 平 顶 山 ) 摘 要 : 为 探 索 适 合 非 点 源 污 染 河 流 水 环 境 容 量 计 算 的 模 型, 为 水 环 境 容 量 的 合 理 利 用 提 供 科 学 依 据, 针 对 中 国 东 部 地 区 典 型 河 流 曹 娥 江 的 污 染 情 况, 选 其 上 游 以 非 点 源 污 染 为 主 的 支 流 进 行 了 水 环 境 容 量 研 究 根 据 该 河 段 的 水 流 特 性 和 水 文 污 染 源 的 调 查 资 料 及 水 质 实 测 资 料, 选 用 适 当 的 数 学 模 型, 研 究 了 该 河 段 各 月 的 水 环 境 容 量 结 果 表 明 这 种 方 法 简 单 实 用, 适 用 于 非 点 源 情 形 下 河 流 氨 氮 总 磷 及 CODcr 的 容 量 问 题 研 究 关 键 词 : 非 点 源 污 染 ; 河 流 ; 水 环 境 容 量 中 图 分 类 号 :x828 文 献 标 志 码 :A 论 文 编 号 : Study on the Water Environmental Capacity in Nonpoint Source Polluted River Wang Su na, Wang Shijie (Pingdingshan University, Pingdingshan He nan ) Abstract: In order to explore math model for the water environmental capacity in nonpoint source polluted river and provide scientific basis for the rational use, the water environmental capacity in branch of Nonpoint Source Polluted River was studied, according to the pollution status of the typical river in the east of China-Cao e River, Based on the flow characteristics and data of hydrological and pollution sources investigating and water quality data, water environmental capacity of every month was evaluated by using appropriate math model. The results showed that this method was simple, practical and applicable to the case of nonpoint source polluted river for studying water environmental capacity of NH 4+ -N, TP and CODcr. Key words: nonpoint source polluted; river; water environmental capacity 0 引 言 水 环 境 容 量 是 进 行 河 流 污 染 总 量 控 制 削 减 污 染 源 与 实 现 水 功 能 目 标 的 重 要 依 据 中 国 的 水 环 境 污 染, 早 期 主 要 表 现 为 以 工 业 为 主 的 点 源 污 染, 从 20 世 纪 90 年 代 开 始, 随 着 点 源 污 染 得 到 一 定 的 控 制, 非 点 源 污 染 逐 渐 上 升 为 新 问 题 特 别 是 在 东 部 地 区, 由 于 过 量 和 不 合 理 地 使 用 化 肥 农 药, 迅 速 发 展 的 城 郊 集 约 化 畜 禽 养 殖 业 和 城 乡 生 活 污 水 排 放 的 增 加, 造 成 非 点 源 污 [1] 染 升 级, 目 前 其 负 荷 已 经 超 过 总 污 染 排 放 的 一 半 水 环 境 容 量 的 估 算 及 其 在 各 污 染 源 或 区 域 之 间 的 [2-3] 分 配 是 水 污 染 总 量 控 制 的 基 础 和 核 心 当 前 已 有 很 多 针 对 CODcr 重 金 属 水 质 指 标, 在 点 源 排 污 情 形 下 进 行 的 环 境 容 量 计 算 ; 而 对 于 河 流 氨 氮 磷 的 容 量 问 题 [4] 及 非 点 源 情 形 下 河 流 纳 污 能 力 的 研 究 还 很 少 对 于 河 网 区 水 环 境 容 量 计 算 也 还 没 有 一 种 更 为 简 单 实 用 的 技 术 方 法 为 探 索 适 合 非 点 源 污 染 河 流 水 环 境 容 量 计 算 的 模 型, 为 水 环 境 容 量 的 合 理 利 用 提 供 科 学 依 据, 针 对 中 国 东 部 地 区 河 流 污 染 特 征, 选 用 CODcr 氨 氮 和 总 磷 污 染 指 标, 利 用 2005 年 全 年 实 测 的 水 质 监 测 数 据, 对 曹 娥 江 上 游 支 流 南 山 水 库 至 雅 致 桥 河 段 水 环 境 容 量 进 行 较 深 入 全 面 地 研 究 分 析, 计 算 了 各 月 的 水 环 境 容 量 1 试 验 材 料 和 方 法 1.1 研 究 河 流 及 其 集 水 区 概 况 曹 娥 江 是 浙 江 省 8 大 水 系 之 一, 流 域 位 置 介 于 东 经 , 北 纬 , 位 于 基 金 项 目 : 平 顶 山 学 院 高 层 次 人 才 启 动 经 费 白 龟 山 水 库 水 环 境 容 量 研 究 ( ) 作 者 简 介 : 王 素 娜, 女,1976 年 出 生, 河 南 宝 丰 人, 硕 士, 研 究 方 向 : 资 源 环 境 通 信 地 址 : 河 南 省 平 顶 山 市 平 顶 山 学 院 环 境 与 地 理 科 学 系, wsnnew@163.com 收 稿 日 期 : , 修 回 日 期 :

12 357 王素娜等 非点源污染河流水环境容量研究 经济相对发达的宁 宁波 绍 绍兴 平原 在水系上属 钱塘江水系 是钱塘江河口段主要支流 文章主要研 究曹娥江上游主要支流及其流域 研究区域河流全长 70.5 km 河道平均比降 3.6 集水面积 684 km2 研 究区内共布设了 4 个监测断面 河流及监测样点分布 见图 1 长乐江布点图 崇仁镇 污染源 CODcr 有 83% 氨氮有 62% 总磷有 75%均来 自于非点源污染 是典型的以非点源污染为主的河段 采用河段末水质浓度控制的方法 用公式 1 进行计 算 W = (C s - C E ) Wi C E - C0 α 1 式中 W 水环境容量 t/月 正值为可分配的水 环境容量 负值为应削减的污染负荷量 C s 水体功能达标临界浓度 参照地表水环境容 量标准 mg/l C E 河段末水质实测浓度 mg/l W i 河段中第i类污染物负荷量(t/月) C 0 河段初水质实测浓度 mg/l α 水体浓度的非均匀系数 Wi 表示污染物浓度的单位变化是由多 其中 C E - C0 少污染物引起的 其数值大小与河流流量 流速 污染 物降解速率等因素有关 1.4 计算条件 功能区水质目标 C s 根据当地的水环境功能区 图 1 监测样点分布图 1.2 研究方法 野外实地测定的指标有 5 项 水温 Temp ph 电导 EC 溶解氧 DO 用 340i 便携式多参数测试仪 法 浊度 Turbidity 用 1000IR 便携式浊度仪测试法 实验室测定指标有 10 项 用聚乙烯桶从取水断面取 水样 带回实验室 当天培养 BOD5 和 CODMn 高锰酸钾 指数 而后 将水样储存于冰柜中保持在 0~4 的环境 中备用 总氮 TN 可溶态氮 DN 颗粒态氮 PN 用过硫酸钾氧化 紫外分光光度法 铵态氮 NH4+-N 用流动分析仪 Astoria Analyzer System AAS 法 硝 酸盐氮 NO3 -N 用紫外分光光度法 总磷 TP 可溶 态磷 DP 颗粒态磷 PP 用过硫酸钾消解法 高锰酸 钾指数 CODMn 用酸性法 五日生化需氧量 BOD5 用稀释与接种法 重金属水样先行处理 而后集中一 次性测定[5] 1.3 模型的选择 从实际应用出发 人们所关心的是可分配的环境 容量 它是水环境容量中最具有实用价值的一部分 其 定义为 水体环境在规定的水环境目标下 所能容纳的 可控的污染物的数量为可分配水环境容量[6] 试验中 水环境容量指的是可分配的水环境容量 研究河流的 规划 该研究区域水环境功能区要求为Ⅲ类水质 故研 究采用地表水环境质量标准 GB Ⅲ类水质 标准作为水质控制目标 控制因子 根据水质现状监测结果和污染源调查 资料 该区域污染相对较轻 有机污染指标和氮 磷污 染指标呈现出同样的规律 即 污染物浓度较高值都出 现在雨季 CODcr 总磷和氨氮指标部分超标 因此 确定 CODcr 和氨氮 总磷作为水环境容量计算的首选 因子 控制断面的确定 采用段末控制法 以支流下游 汇入干流处采样点为控制断面 用各月实测浓度来进 行计算 计算时段的确定 水文生态条件与水质是不断变 化的 同一流域段在不同的时间 由于水文参数的时空 变化其水环境容量也有很大的变化 文章结合每月的 水质资料及河流的多年月平均流量 计算了每个月的 水环境容量 污染负荷 点源污染负荷由浙江省环保局环境监 测站的调查资料得来 非点源的污染负荷则由水质资 料计算得到 因为总污染负荷可以通过采样的时间步 长插值 再将浓度与流量相乘来获得 而非点源污染则 主要是由汛期地表径流引起的 枯水季节的水质污染 主要由点源污染引起 [7] 干旱少雨的枯水期非点源污 染的影响很小 可以认为此季节的水质污染完全由点

13 358 中国农学通报 源污染引起 则非点源污染负荷 Lnp 即为河流水体 2 结果与分析 总污染负荷 L 减去河流点源污染负荷 Lp 即为 Lnp 2.1 CODcr 水环境容量全年变化情况 L Lp 不均匀系数 水环境容量在不同边界条件下的数 值相关较大 水环境容量计算实际上是一组值 随着 考核断面距离排污口位置越远 水质浓度逐步降低 也 即在河流纵向方向上 随水流方向 水质浓度是逐步 降低的 因此 在排污口位置达标 在下游的监测断面 处自然达标 而且会小于标准值较多 基于上述认识 在水环境容量计算时 只考虑下游断面达标计算出来 的水环境容量较大 这实际上是将水环境容量利用最 大化 有可能只有下游监测断面达标上游水域均超标 这是不合理的 因此 需要进行超标河长所占比例的计 算 以此衡量容量利用的可能性与现实性 如果超标河 长大于 60% 那么需要引入不均匀系数进行打折 在 不考虑污染源排放量的情况下 水域的基本水文特征 是影响不均匀系数最主要的因素 对于所有反向计算 的控制单元容量测算结果 必须考虑排污口位置 控制 断面位置的影响 应引入不均匀系数对结果折算后计 入实际容量计算结果 一般性河流和湖 库 的不均匀 系数经验值表 1 表 1 不均匀系数表(浙江省环境监测中心站 2005 年 水体类型 一般河流 湖 库 从环境容量计算结果看 CODcr 的污染较轻 以 Ⅲ类标准计 只有 5 月份为负值 其余月份均有一定 容量 5 月份环境容量出现最小值-24.8 t/月 这是因 为 CODcr 污染是以农村生活和畜禽粪便污染源为主 的 虽然此时流量大 但由于是雨季粪便污染物被冲 刷入河量也大 另一方面这个月份上游来水水质也 差 8 月份容量也出现一个较低值 24.4 t/月 9 月份增 大到 t/月 之后的 10 至 12 月份呈下降趋势 最 大值出现在 6 月份 t/月 这与流量的大小有关 图 氨氮水环境容量全年变化情况 氨氮的污染也较轻 以Ⅲ类标准计 只有 2 月份为 负值-29.3 t/月 其余月份均有一定容量 这与 2 月份流 量小有关 从容量变化的趋势看 5 月份有一较大值 t/月 9 月份的容量值最大 t/月 这是因为 9 月份为暴雨季节 流量大而流速快 所以纳污能力和降 解能力都很强 有很大的容量空间 9 月份以后又下 降 12 月份容量值有所上升 这可能是因为 12 月份气 温最低 而溶解氧较高使得氨氮硝化作用强 从而氨氮 的浓度也较低 图 总磷水环境容量全年变化情况 参数 不均匀系数 B< <B< <B< B> A<5 0.8 以Ⅲ类标准计 CODcr 和氨氮的环境容量全年只有 1 5<A< 月份为负值 其余月份均有一定容量 总磷全年环境容 A> 量均为正值 水环境容量的计算结果与陈丁江等人 注 B 为河宽(m) A 为湖库面积(km ) 2 总磷的环境容量以Ⅲ类标准计 全年均为正值 6 月份出现最大值 32.0 t/月 也是与 6 月份流量大有关 图 4 [8] 3 结论与讨论 研究河段水质污染较轻 主要以非点源污染为主 非点源污染河流的水环境容量估算和分配 的研究结 １０００ １２００ 水环境容量 月 ｔ 水环境容量 月 ｔ １０００ ８００ ６００ ４００ ２００ ０ ２００ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ １１ １２ 时间 月 图 2 CODcr 每月水环境容量 ８００ ６００ ４００ ２００ ０ ２００ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ １１ １２ 时间 月 图 3 氨氮每月水环境容量

14 王 素 娜 等 : 非 点 源 污 染 河 流 水 环 境 容 量 研 究 359 水 环 境 容 量 月 息 系 统 (GIS) 具 有 强 大 的 数 据 处 理 功 能, 使 人 们 能 够 对 RS 技 术 采 集 来 的 地 理 空 间 数 据 进 行 分 析 处 理, 推 动 了 模 型 研 究 的 发 展 另 外, 为 了 使 模 拟 结 果 能 越 来 越 接 近 实 际 情 况, 模 [11] 型 研 究 范 围 也 要 不 断 扩 大, 考 虑 因 素 将 不 断 全 面 不 管 是 哪 种 模 型 都 不 可 能 与 实 际 情 况 完 全 符 合 模 型 模 拟 中 存 在 多 种 误 差, 模 拟 结 果 常 常 是 不 确 定 的, 所 以 在 今 后 模 型 的 发 展 过 程 中, 模 糊 理 论, 不 确 定 分 析, 风 险 评 价 和 风 险 管 理 将 是 今 后 研 究 的 一 个 方 面 时 间 月 图 4 总 磷 每 月 水 环 境 容 量 果 比 较 一 致, 说 明 这 种 计 算 方 法 的 选 取 是 合 适 的, 可 以 作 为 非 点 源 污 染 河 流 水 环 境 容 量 计 算 的 参 考 模 型 这 种 方 法 简 单 实 用, 适 用 于 非 点 源 情 形 下 河 流 氨 氮 总 磷 及 CODcr 的 容 量 问 题 研 究 根 据 上 述 模 型 分 别 计 算 出 各 功 能 区 段 在 不 同 时 间 的 可 分 配 水 环 境 容 量, 计 算 结 果 正 值 为 可 分 配 的 水 环 境 容 量, 负 值 为 最 小 应 该 削 减 的 污 染 负 荷 量 负 的 环 境 容 量 从 流 域 的 角 度 来 看, 一 方 面 是 由 于 上 游 排 放 的 污 染 物 太 多, 来 水 水 质 差, 导 致 下 游 无 环 境 容 量 可 利 用 ; 另 一 方 面 是 由 于 测 算 河 段 污 染 太 重, 容 量 用 尽, 负 的 值 是 最 少 应 该 削 减 的 污 染 物 量 和 其 它 非 点 源 污 染 模 型 一 样, 此 模 型 需 要 大 量 实 测 水 质 资 料 及 相 关 的 污 染 源 数 据 进 行 验 证 并 确 定 参 数, 目 前 所 能 得 到 的 资 料 无 论 数 量 上 还 是 质 量 上 都 还 不 能 满 足, 大 量 的 资 料 依 靠 野 外 考 察 测 量 是 非 常 困 难 [9-10] 的 3S 技 术 的 出 现 为 此 提 出 了 解 决 问 题 的 有 效 途 径, 遥 感 的 宏 观 性 短 周 期 性 以 及 人 力 物 力 财 力 和 时 间 上 的 节 约 性 为 模 型 的 发 展 创 造 了 有 利 条 件 地 理 信 参 考 文 献 [1] 苑 韶 峰. 曹 娥 江 水 质 分 异 机 理 规 律 及 人 工 神 经 网 络 模 拟 [D]. 杭 州 : 浙 江 大 学,2004. [2] 黄 玉 凯. 水 污 染 物 排 放 总 量 控 制 的 定 量 化 过 程 与 方 法 [J]. 上 海 环 境 科 学,1990,9(5):2-4. [3] 李 如 忠, 汪 家 权, 钱 家 忠. 区 域 水 污 染 负 荷 分 配 Delphi-AHP 法 [J]. 哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报,2005,37(1): [4] 李 如 忠. 河 流 水 环 境 容 量 系 统 不 确 定 性 问 题 研 究 [D]. 天 津 : 河 海 大 学,2004. [5] 魏 复 盛. 水 和 废 水 监 测 分 析 方 法 (4 版 )[M]. 北 京 : 中 国 环 境 科 学 出 版 社,2002. [6] 陈 燕 华, 李 彦 武, 牟 海 省, 等. 长 江 九 江 段 水 环 境 容 量 研 究 [J]. 环 境 科 学 研 究,1994,7(1): [7] 陈 友 媛, 惠 二 青, 金 春 姬, 等. 非 点 源 污 染 负 荷 的 水 文 估 算 方 法 [J]. 环 境 科 学 研 究,2003,16(2): [8] 王 素 娜. 曹 娥 江 支 流 水 质 评 价 与 河 流 水 系 环 境 容 量 分 析 [D]. 杭 州 : 浙 江 大 学,2005. [9] 郑 一, 王 学 军. 非 点 源 研 究 的 进 展 与 展 望 [J]. 水 科 学 进 展,2002,13 (1): [10] 薛 金 凤, 夏 军, 等. 非 点 源 污 染 预 测 模 型 研 究 进 展 [J]. 水 科 学 进 展, 2002,13(5): [11] 张 运 生, 曹 志 远, 李 硕. 农 业 非 点 源 污 染 水 质 模 型 进 展 [J]. 水 资 源 研 究,2003,24(1):1-6.

15 中 国 农 学 通 报 2010,26(21): Chinese Agricultural Science Bulletin 黑 龙 江 省 稻 瘟 病 菌 生 理 小 种 鉴 定 及 外 引 水 稻 资 源 的 抗 瘟 性 筛 选 张 国 民, 马 军 韬, 刘 迎 雪, 任 洋, 辛 爱 华, 夏 天 舒 ( 黑 龙 江 省 农 业 科 学 院 栽 培 所, 哈 尔 滨 ) 摘 要 : 近 年 来, 黑 龙 江 省 稻 瘟 病 危 害 程 度 加 重, 给 水 稻 生 产 造 成 巨 大 损 失 为 了 解 当 地 稻 瘟 病 菌 生 理 小 种 的 组 成 与 外 引 水 稻 资 源 的 抗 瘟 性 情 况, 将 2006 年 2007 年 和 2008 年 3 年 采 集 的 478 个 单 孢 菌 株, 利 用 日 本 的 12 个 鉴 别 寄 主 和 中 国 的 7 个 鉴 别 寄 主 两 套 鉴 别 体 系 对 黑 龙 江 省 稻 瘟 病 菌 致 病 型 进 行 分 类, 鉴 别 出 优 势 小 种 为 ZE1 ZG1; 强 毒 力 小 种 为 ZA9 ZA1 ZA13; 利 用 优 势 菌 群 和 240 个 供 试 单 孢 菌 株 对 63 份 外 引 水 稻 资 源 进 行 抗 瘟 性 筛 选, 筛 选 出 抗 谱 80% 以 上 的 资 源 有 G39 吉 粳 88 沈 农 9903, 可 以 广 为 利 用 ; 同 时 得 出 利 用 优 势 小 种 和 强 毒 力 小 种 对 水 稻 资 源 进 行 抗 瘟 性 筛 选, 是 一 项 简 单 而 准 确 的 初 筛 选 技 术 关 键 词 : 水 稻 资 源 ; 优 势 小 种 ; 强 毒 力 小 种 ; 抗 瘟 性 筛 选 中 图 分 类 号 :S 文 献 标 志 码 :A 论 文 编 号 : Identification of the Physiologic Races of Magnaporthe oryzae and Identification of Blast Resistance of Imported Rice Resource in Heilongjiang Province Zhang Guomin, Ma Juntao, Liu Yingxue, Ren Yang, Xin Aihua, XiaTianshu (Crop Tillage and Cultivation Institute of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Harbin ) Abstract: The rice blast became more severe in Heilongjiang province during the past few years, experiment took 478 single conidium as material which collected in 2006, 2007 and Magnaporthe oryzae pathotype of Heilongjiang had been classified by two sets of identification system, one was 12 differential hosts of Japan another was seven differential host of China. The results showed that predominant races were 77.7, 377.7, 737.5, 100, ZE1, ZG1 and the high virulent races were 437, 777.7, 777.1, ZA9, ZA1, ZA13. The blast resistance of 63 imported rice resources had been identification according to predominant races & predominant races and 240 single conidia. The results showed that resistance spectrum of imported rice resources exceed 80% were G39, Jijing 88, Shennong 9903 which can be used widely. It is a simple and accurate way to identification the blast resistance of rice resource according to predominant races & predominant races. Key words: rice resource; predominant races; high virulent races; identification of blast resistance 0 引 言 稻 瘟 病 是 世 界 性 的 水 稻 病 害 实 践 证 明, 选 育 和 种 植 抗 病 品 种 是 控 制 该 病 最 经 济 有 效 的 措 施 种 质 资 源 蕴 藏 着 品 种 遗 传 改 良 的 各 种 有 利 基 因, 高 效 发 掘 种 质 资 源 的 有 利 基 因 是 实 现 育 种 突 破 的 前 提, 抗 瘟 种 质 资 源 的 发 掘 研 究 与 利 用 是 水 稻 抗 稻 瘟 病 育 种 的 重 要 基 础 [1] 张 国 民 等 分 析 得 出 黑 龙 江 省 推 广 品 种 的 抗 瘟 基 因 型 主 要 集 中 在 Pi-a Pi-i Pi-k Pi-b 和 Pi-e 等, 导 致 黑 龙 江 省 稻 种 遗 传 变 异 性 较 小, 抗 性 遗 传 背 景 单 一, 现 急 需 引 进 新 的 抗 源 和 基 因 加 以 利 用 和 改 造 本 研 究 在 探 明 黑 龙 江 省 稻 瘟 病 菌 生 理 小 种 组 成 分 布 及 动 态 的 基 础 上, 采 用 人 工 喷 雾 接 种 鉴 定 的 方 法, 对 引 进 的 水 稻 资 源 进 行 抗 瘟 筛 选 和 评 价, 为 今 后 抗 瘟 育 种 提 供 理 论 依 据 基 金 项 目 : 黑 龙 江 省 自 然 科 学 基 金 重 点 项 目 黑 龙 江 省 水 稻 主 栽 品 种 及 优 异 品 系 抗 瘟 基 因 型 分 析 (ZJN ); 黑 龙 江 省 农 科 院 创 新 基 金 水 稻 穗 颈 瘟 预 测 与 防 控 技 术 研 究 第 一 作 者 简 介 : 张 国 民, 男,1972 年 出 生, 黑 龙 江 省 庆 安 人, 副 研 究 员, 硕 士, 主 要 从 事 水 稻 抗 病 遗 传 与 育 种, zgm_2290@163.com 收 稿 日 期 : , 修 回 日 期 :

16 张 国 民 等 : 黑 龙 江 省 稻 瘟 病 菌 生 理 小 种 鉴 定 及 外 引 水 稻 资 源 的 抗 瘟 性 筛 选 材 料 与 方 法 1.1 材 料 资 源 的 收 集 外 引 的 水 稻 资 源 共 63 份, 具 体 名 称 见 表 2; 日 本 清 泽 鉴 别 寄 主 : 新 2 号 爱 知 旭 藤 坂 5 号 草 笛 露 明 福 锦 K1 Pi4 号 砦 1 号 K60 BL1 和 K59; 中 国 鉴 别 寄 主 :Tetep 珍 龙 13 四 丰 43 东 农 363 关 东 51 合 江 18 和 丽 江 新 团 黑 谷 (LTH), 以 上 原 种 由 中 国 农 业 科 学 院 作 物 科 学 研 究 所 提 供 供 试 菌 株 供 试 菌 株 分 离 自 2006 年 2007 年 和 2008 年 采 自 黑 龙 江 省 26 个 县 ( 乡 ) 的 稻 瘟 病 病 样, 共 分 离 得 到 478 个 单 孢 菌 株 1.2 方 法 单 孢 菌 株 的 分 离 培 养 产 孢 及 孢 子 悬 浮 液 的 制 备, 参 照 王 久 林 等 的 方 法 [2] 采 用 喷 雾 法 对 稻 瘟 病 菌 生 理 小 种 进 行 鉴 定, 供 试 水 稻 材 料 穴 播 于 128 穴 的 塑 料 育 苗 盘 (60 cm 30 cm 4 cm), 每 材 料 每 穴 播 10~15 粒, 重 复 2 次 待 秧 苗 生 长 到 三 叶 一 心 期 时 放 入 保 温 保 湿 接 种 箱 内, 用 供 试 菌 株 的 孢 子 悬 浮 液 ( 孢 子 /ml, 含 0.02% Tween 20) 进 行 喷 雾 接 种, 菌 液 用 量 约 100 ml/ 盘 接 种 后 的 稻 苗 置 于 接 种 箱 内 (26, 相 对 [13] 湿 度 95%) 内 保 湿 和 发 病 7 天 后 依 IRRI 的 标 准 调 查 病 情, 病 情 分 为 6 级 :0= 无 任 何 病 斑 ;1= 直 径 不 超 过 0.5 mm 的 褐 点 病 斑 ;2= 直 径 0.5~1 mm 的 褐 点 病 斑 ;3= 直 径 1~3 mm 的 椭 圆 形 病 斑, 周 围 褐 色, 中 央 灰 白 色 ; 4= 典 型 的 纺 锤 形 病 斑, 直 径 3 mm 或 更 长, 病 斑 稍 有 融 合 或 无 融 合 ;5= 同 4, 但 由 于 病 斑 融 合, 叶 片 上 半 部 枯 死 统 计 分 析 时, 按 Hayashi 等 的 标 准 [3], 将 0~2 级 归 为 抗 病 反 应 型 (R),3~5 级 归 入 感 病 反 应 型 (S) 1.3 统 计 方 法 对 日 本 清 泽 鉴 别 品 种 鉴 定 出 的 小 种, 依 Kiyosawa 等 的 命 名 法 命 名 [4], 对 中 国 鉴 别 品 种 鉴 定 出 的 小 种, 依 中 国 稻 瘟 病 菌 生 理 小 种 联 合 试 验 组 (1980) 的 命 名 法 命 [5] 名 优 势 小 种 为 在 小 种 群 体 中 所 占 比 例 最 高 的 一 个 或 几 个 生 理 小 种 ; 强 毒 力 小 种 为 对 日 本 清 泽 12 个 鉴 别 寄 主 毒 力 频 率 最 高 的 生 理 小 种 2 结 果 与 分 析 2.1 黑 龙 江 省 优 势 小 种 与 强 毒 力 小 种 的 分 类 与 分 布 从 表 1 可 看 出, 优 势 ( 致 病 力 ) 小 种 分 布 在 肇 源 县 古 龙 镇 通 河 县 清 河 乡 尚 志 县 帽 儿 山 桦 川 堆 风 里 五 常 县 民 意 乡 穆 棱 县 河 西 乡 牡 丹 江 温 春 密 山 市 知 一 镇 肇 东 涝 洲 鸡 东 吉 林 通 河 漂 河 尚 志 马 延 乡 佳 木 斯 农 垦 科 学 院 绥 化 秦 家 庆 安 县 桦 川 创 业 乡 建 三 江 创 业 农 场 建 三 江 管 局 854 农 场 856 农 场 汤 原 县 振 兴 乡 梧 桐 河 农 场 双 城 公 正 等 23 个 县 乡 镇 ; 强 毒 力 小 种 主 要 分 布 在 尚 志 帽 儿 山 虎 林 庆 丰 856 农 场 延 寿 万 金 穆 棱 河 西 双 城 万 隆 肇 源 古 龙 等 7 个 地 点 从 地 域 看, 致 病 力 小 种 分 布 较 广, 涉 及 26 个 地 区, 优 势 小 种 所 占 优 势 不 强, 较 分 散 ; 从 致 病 性 看, 致 病 力 在 增 强, 如 利 用 日 本 鉴 别 寄 主 分 析 2006 年 优 势 小 种 为 77.7, 能 够 侵 染 K60(Pi-k p,sh),bl1(pi-b,sh) K59(Pi-t, k s ) 新 2 号 (Pi-k s,sh) 爱 知 旭 (Pi-a,19t) 藤 板 5 号 (Pi-I,sh) 草 笛 (Pi-k,sh) 梅 雨 明 (Pi-k m,sh) 福 锦 (Pi-z,sh);2007 年 的 优 势 小 种 为 377.7, 能 够 侵 染 K60 (Pi-k p,sh),bl1(pi-b,sh) K59(Pi-t,k s ) 新 2 号 (Pi-k s, sh) 爱 知 旭 (Pi-a,19t) 藤 板 5 号 (Pi-I,sh) 草 笛 (Pi-k,sh) 梅 雨 明 (Pi-k m,sh) 福 锦 (Pi-z,sh),K1 (Pi-ta),PI-4 号 (Pi-ta 2,sh), 比 2006 年 多 侵 染 了 K1 (Pi-ta),PI-4 号 (Pi-ta 2,sh);2008 年 的 优 势 小 种 为 737.5, 除 了 福 锦 和 BL1 两 个 寄 主, 抗 性 较 好 的 砦 1 号 (pi-z,sh) t 都 被 侵 染, 而 2006 年 和 2007 年 的 优 势 小 种 不 能 侵 染 2.2 外 引 水 稻 资 源 对 优 势 小 种 和 强 毒 力 小 种 的 抗 谱 利 用 优 势 和 强 毒 力 菌 株 对 引 进 的 水 稻 资 源 进 行 抗 表 年 黑 龙 江 省 优 势 小 种 和 强 毒 力 小 种 的 致 病 型 分 类 及 分 布 鉴 别 体 系 名 称 优 势 小 种 2006 年 菌 株 分 布 强 毒 力 小 种 名 称 分 布 名 称 2007 年 菌 株 优 势 小 种 强 毒 力 小 种 分 布 名 称 分 布 2008 年 菌 株 优 势 小 种 强 毒 力 小 种 名 称 分 布 名 称 分 布 日 本 77.7 肇 源 古 龙 牡 丹 江 温 春 尚 志 帽 儿 山 通 河 县 清 河 桦 川 创 业 437 尚 志 帽 儿 山 五 常 草 庙 穆 棱 河 西 牡 丹 江 温 春 密 山 知 一 虎 林 庆 丰 农 场 庆 安 县 建 三 江 创 业 桦 川 堆 风 里 农 场 中 国 ZE1 通 河 漂 河 尚 志 苇 河 桦 川 创 业 佳 木 斯 莲 江 口 绥 化 秦 家 ZA9 肇 源 古 龙 ZE1 肇 东 涝 洲 牡 丹 江 温 春 穆 棱 福 禄 鸡 东 鸡 林 ZA1 双 城 万 隆 乡 ZG1 建 三 江 创 业 汤 原 县 振 兴 乡 856 农 场 ZA13 延 寿 万 金

17 362 中 国 农 学 通 报 表 2 外 引 水 稻 资 源 对 优 势 小 种 和 强 毒 力 小 种 的 抗 谱 品 种 抗 谱 /% 品 种 抗 谱 /% 品 种 抗 谱 /% 品 种 抗 谱 /% 品 种 抗 谱 /% 水 原 300 粒 14 中 作 初 星 18 滨 鲶 34 京 引 卫 国 9 中 作 山 形 木 瓜 糯 66 清 杂 寸 三 粒 16 红 糯 朝 紫 41 山 手 锦 20 山 路 早 生 18 G39 80 新 疆 stay-reen 55 珍 味 稻 23 中 田 9 号 14 靖 粳 7 号 61 吉 粳 花 平 北 30 号 23 农 垦 滇 系 1 号 68 誉 丰 7 号 75 旱 福 响 52 稗 子 稻 田 丰 云 粳 9 号 27 阿 利 西 恩 18 东 农 4 号 41 奥 村 紫 68 沈 农 Baru 45 辽 盐 珍 品 稻 68 沈 粳 岩 手 传 手 32 望 娘 30 早 锦 36 Selkparl 32 沈 稻 合 系 吉 粳 福 锦 64 日 立 辽 粳 生 拔 27 时 中 10 号 25 辽 丰 7 号 23 龙 立 43 辽 粳 春 阳 18 京 引 朝 辰 禾 1 号 48 岁 华 14 越 路 早 生 23 东 北 瘟 性 筛 选, 从 结 果 看 ( 表 2), 抗 谱 在 80% 以 上 的 资 源 材 料 有 G39 吉 粳 88 沈 农 9903, 占 水 稻 资 源 总 数 4.8%; 抗 谱 在 70% 以 上 有 誉 丰 7 号 中 作 58, 占 总 数 3.2%; 抗 谱 在 60 以 上 的 有 辽 盐 158 号 靖 粳 7 号 花 96 号 福 锦 田 丰 合 系 15 木 瓜 糯 辽 粳 454 滇 系 1 号 奥 村 紫 珍 品 稻, 占 总 数 的 19% 2.3 外 引 水 稻 资 源 对 供 试 菌 株 的 抗 谱 从 2006 年 2007 年 和 2008 年 采 集 的 478 单 孢 菌 株 中 按 地 域 的 均 衡 性, 采 集 品 种 的 不 重 复 性 原 则, 每 年 挑 选 出 80 个 菌 株 共 240 个 单 孢 菌 株, 采 用 苗 期 喷 雾 的 方 法 来 接 种 63 个 水 稻 品 种 抗 谱 在 80% 以 上 的 资 源 材 料 有 G39 吉 粳 88 沈 农 9903, 占 水 稻 资 源 总 数 4.8%; 抗 谱 在 70% 以 上 有 誉 丰 7 号 和 中 作 58, 占 总 数 3.2%; 抗 谱 在 60% 以 上 的 有 木 瓜 糯 田 丰 201 珍 品 稻, 辽 粳 912 奥 村 紫 合 系 15 辽 粳 454 花 96 号 沈 稻 29 滇 系 1 号 辽 盐 158 号 吉 粳 91, 占 总 数 的 21.8%( 表 3) 3 讨 论 供 试 菌 株 来 自 于 黑 龙 江 省 23 个 水 稻 主 产 县 ( 乡 ) 和 农 场, 覆 盖 了 所 有 水 稻 种 植 区, 涉 及 品 种 34 个, 可 得 出 所 用 的 菌 株 具 有 代 表 性 和 全 面 性 ; 其 二 优 势 菌 株 和 强 毒 力 菌 株 能 够 侵 染 所 有 的 鉴 别 品 种, 对 含 有 的 所 有 抗 瘟 基 因 型 具 有 毒 性, 抗 瘟 筛 选 的 压 力 强 度 大 以 上 表 3 外 引 水 稻 资 源 对 供 试 菌 株 的 抗 谱 品 种 抗 谱 /% 品 种 抗 谱 /% 品 种 抗 谱 /% 品 种 抗 谱 /% 品 种 抗 谱 /% 水 原 300 粒 11 中 作 初 星 14 滨 鲶 28 京 引 卫 国 9 中 作 山 形 木 瓜 糯 68 清 杂 寸 三 粒 16 红 糯 朝 紫 42 山 手 锦 17 山 路 早 生 25 G39 84 新 疆 stay-reen 45 珍 味 稻 24 中 田 9 号 9 靖 粳 7 号 54 吉 粳 花 平 北 30 号 19 农 垦 滇 系 1 号 61 誉 丰 7 号 77 旱 福 响 55 稗 子 稻 田 丰 云 粳 9 号 28 阿 利 西 恩 15 东 农 4 号 39 奥 村 紫 66 沈 农 Baru 33 辽 盐 珍 品 稻 67 沈 粳 岩 手 传 手 32 望 娘 27 早 锦 37 Selkparl 31 沈 稻 合 系 吉 粳 福 锦 59 日 立 辽 粳 生 拔 24 时 中 10 号 20 辽 丰 7 号 16 龙 立 44 辽 粳 春 阳 15 京 引 朝 辰 禾 1 号 59 岁 华 11 越 路 早 生 19 东 北 43 18

18 张 国 民 等 : 黑 龙 江 省 稻 瘟 病 菌 生 理 小 种 鉴 定 及 外 引 水 稻 资 源 的 抗 瘟 性 筛 选 363 两 点 说 明, 筛 选 出 来 的 抗 瘟 材 料 具 有 一 定 的 可 靠 性 和 科 学 性 该 试 验 筛 选 出 G39 吉 粳 88 沈 农 9903 可 以 在 黑 龙 江 省 水 稻 种 植 区 作 为 抗 原 材 料 可 以 广 泛 利 用 其 中 G39 沈 农 9903 能 够 抵 抗 生 理 小 种 777.7( 菌 株 号 为 ) 的 侵 染, 表 明 2 个 品 种 对 含 有 AVR-Pi-k s,sh,a,19(t),i,k,k m,z,ta,ta 2,z t,k p,b,t 等 无 毒 基 因 的 稻 瘟 病 菌 具 有 抗 性 同 时 也 发 现 黑 龙 江 省 以 前 抗 性 较 强 的 Pi-z t,pi-ta 2 抗 瘟 基 因, 现 在 也 有 很 多 稻 瘟 病 菌 株 能 够 侵 染, 表 明 黑 龙 江 省 的 稻 瘟 病 菌 的 致 病 力 在 增 强, 应 引 起 育 种 家 的 重 视 抗 病 种 质 资 源 的 发 掘 研 究 与 利 用 是 水 稻 抗 稻 瘟 病 育 种 的 重 要 基 础, 世 界 各 产 稻 国 均 十 分 重 视 抗 瘟 筛 选 利 用, 并 已 取 得 成 效 日 本 学 者 佐 佐 木 1918 年 首 次 在 爱 媛 县 农 试 场 进 行 了 水 稻 品 种 的 稻 瘟 病 菌 接 种 试 验, 报 道 了 剑 弁 庆 抗 病 非 常 强, 从 此, 品 种 的 抗 性 鉴 定, [6] 抗 性 品 种 的 利 用 及 抗 病 育 种 在 世 界 各 国 广 泛 利 用 IRRI 和 IITA 筛 选 出 一 大 批 优 良 的 抗 源, 如 具 有 持 久 抗 性 品 种 (Moroberekan,os6,IR36,IR42,Milyang30, Milyay42,Tetep 小 粒 野 生 稻 等 ) [7] 中 国 水 稻 种 质 资 源 [8] 十 分 丰 富, 其 中 蕴 藏 着 各 种 性 状 的 遗 传 基 因 20 世 纪 70 年 代 以 来, 全 国 各 地 根 据 当 地 的 实 际 情 况 先 后 开 展 [9-16] 了 水 稻 抗 稻 瘟 病 种 质 资 源 的 鉴 定 筛 选 和 利 用 研 究 关 于 水 稻 资 源 的 抗 瘟 性 筛 选 不 外 乎 室 内 接 种 和 自 然 发 病 相 结 合 的 鉴 定 方 法 黑 龙 江 省 地 处 中 国 的 最 北 部, 水 稻 种 植 划 分 为 4 个 积 温 带 7 个 种 植 区, 并 且 划 分 的 界 限 并 不 明 显, 一 个 县 就 存 在 5 个 种 植 区 ( 如 东 宁 县 ), 特 殊 的 生 态 类 型 导 致 稻 瘟 病 菌 致 病 力 的 差 异, 这 就 增 加 了 抗 瘟 筛 选 的 难 度 本 试 验 利 用 优 势 小 种 和 强 毒 力 小 种 与 所 有 供 试 菌 株 二 种 途 径 对 63 份 外 引 资 源 进 行 抗 瘟 性 鉴 定 ( 见 表 2 和 表 3), 结 果 基 本 一 致 : 抗 谱 超 过 80% 和 70% 的 品 种 所 占 比 例 均 为 4.8% 和 3.2%, 且 品 种 均 为 G39 吉 粳 88 沈 农 9903 和 誉 丰 7 号 中 作 58 ; 抗 谱 在 60% 以 上, 品 种 所 占 比 例 前 者 为 19%, 后 者 为 21%, 前 者 筛 选 出 的 品 种 在 后 者 之 中 说 明 利 用 优 势 小 种 和 强 毒 力 生 理 小 种 进 行 室 内 接 种 筛 选, 具 有 一 定 的 科 学 性 和 准 确 性, 同 时 也 减 轻 了 工 作 强 度, 是 一 项 简 单 而 准 确 的 初 筛 选 技 术 参 考 文 献 [1] 张 国 民, 辛 爱 华, 马 军 韬, 等. 黑 龙 江 省 水 稻 稻 瘟 病 研 究 回 顾 与 展 望 [J]. 黑 龙 江 省 农 业 科 学,2008(6): [2] 王 久 林, 蒋 琬 如, 雷 财 林, 等. 中 国 稻 瘟 病 菌 毒 力 基 因 的 组 成 及 其 地 理 分 布 [J]. 作 物 学 报,2003,29(5): [3] Hayashi N, Kobayashi N, Cruz C, et al. Protocols for the sampling of diseased specimens and evaluation of blast disease in rice[j]. JIRCAS Working Report,2009,63: [4] Browder L E, Evermeyer M G. Pathogenicity association in Puccnia recondite tritici[j]. Pnytopathology,1977,76(6): [5] 全 国 稻 瘟 病 菌 生 理 小 种 联 合 试 验 组. 中 国 稻 瘟 病 生 理 小 种 研 究 [J]. 植 物 病 理 学 报,1980,10(2): [6] 山 崎 羲 人, 商 板 卓 尔. 稻 瘟 病 与 抗 病 育 种 [M]. 凌 忠 专, 孙 昌 其, 译. 北 京 : 农 业 出 版 社,1990. [7] Ahn. S W. Intemational collaboration on breeding forresistance to rice biast[m]. Zeigler R S, Leong S A, Teng P S. Rice Blast Disease, Walling foed: CAB Intema tional//rice Blast Disease. CAB Intemal, Wallingford,1994: [8] 应 存 山, 盛 锦 山, 罗 利 军, 等. 中 国 优 异 稻 种 资 源 [M]. 北 京 : 中 国 农 业 出 版 社,1997:1-10. [9] 全 国 稻 瘟 病 科 研 协 作 组. 水 稻 品 种 资 源 抗 稻 瘟 病 鉴 定 [J]. 中 国 农 业 科 学,1980,10(4): [10] 曾 令 祥, 戴 继 跃, 周 维 佳, 等. 贵 州 地 方 稻 种 对 稻 瘟 病 和 白 叶 枯 病 抗 性 评 价 研 究 [J]. 西 南 农 业 学 报,1991,4(2): [11] 稻 种 资 源 抗 病 虫 鉴 定 子 专 题 协 作 组. 稻 种 资 源 抗 稻 瘟 病 性 鉴 定 研 究 [J]. 作 物 品 种 资 源,1993(1): [12] 沈 英, 袁 筱 萍, 朱 培 良, 等. 国 外 抗 病 水 稻 种 质 的 筛 选 与 利 用 [J]. 植 物 保 护 学 报,1993,20(3): [13] 赖 昌 华, 高 汉 亮, 陈 至 亮, 等. 外 引 稻 种 资 源 稻 瘟 病 抗 性 筛 选 [J]. 广 西 农 业 科 学,1994(2): [14] 罗 利 民, 王 云 高, 罗 耀 光, 等. 稻 种 资 源 对 稻 瘟 病 的 抗 谱 测 定 [J]. 作 物 品 种,1996(1): [15] 梁 文 斌, 彭 绍 裘, 肖 放 华, 等. 云 南 地 方 稻 种 资 源 的 抗 瘟 性 研 究 [J]. 中 国 水 稻 科 学,2001,1(2): [16] 李 友 荣, 侯 小 华, 魏 子 生, 等. 湖 南 野 生 稻 抗 病 评 价 与 种 质 创 新 [J]. 湖 南 农 业 科 学,2001(6):14-15.

19 中 国 农 学 通 报 2010,26(21): Chinese Agricultural Science Bulletin 四 川 省 城 市 土 地 利 用 效 率 与 经 济 耦 合 协 调 度 研 究 李 萍, 谭 静 ( 四 川 农 业 大 学 经 济 管 理 学 院, 四 川 雅 安 ) 摘 要 : 解 决 城 市 用 地 供 需 矛 盾 的 关 键 是 提 高 土 地 利 用 效 率 为 了 测 度 城 市 经 济 与 土 地 利 用 效 率 之 间 的 协 调 程 度, 通 过 建 立 综 合 评 价 指 标 体 系, 利 用 因 子 分 析 法, 对 城 市 经 济 与 土 地 利 用 效 率 进 行 综 合 评 价, 然 后 借 鉴 物 理 学 中 的 耦 合 度 函 数, 测 算 地 级 城 市 经 济 与 城 市 土 地 利 用 效 率 之 间 的 耦 合 协 调 程 度 分 别 得 到 四 川 省 18 个 城 市 年 的 协 调 度, 同 时 对 不 同 地 级 城 市 不 同 年 份 的 计 算 结 果 作 横 向 和 纵 向 比 较, 动 态 地 分 析 与 考 察, 结 果 表 明 四 川 省 地 级 城 市 经 济 与 城 市 土 地 利 用 效 率 的 协 调 程 度 虽 然 逐 步 提 高, 但 是 总 体 上 水 平 不 高, 只 有 发 展 经 济 与 提 高 土 地 利 用 效 率 并 举, 才 能 改 进 协 调 度, 从 而 为 政 府 实 施 城 市 经 济 发 展 的 可 持 续 土 地 利 用 战 略 提 供 决 策 依 据 关 键 词 : 土 地 利 用 效 率 ; 城 市 经 济 ; 协 调 发 展 ; 耦 合 协 调 度 中 图 分 类 号 :F301 文 献 标 志 码 :A 论 文 编 号 : Study on Coupling Degree between Urban Economy and Land Use Efficiency in Cities of Sichuan Province Li Ping, Tan Jing (Faculty of Economic and Management, Sichuan Agricultural University, Yaan Sichuan ) Abstract: The key to solving the contradictions between land supply and land demand lies in the improvement of efficiency of land use. To make right and scientific economic development strategies, the coordination between urban economic development and efficiency of land use is to be measured. By using comprehensive evaluation index system and factor analysis method, this paper makes comprehensive evaluation on urban economy and land use efficiency in18 cities of Sichuan province, This study works out a model of coupling degree between economic development index and efficiency of land use in different cities in order to get the coordination degree between urban economic development and efficiency of land use. The model reflects the urban development levels and coordination degree between urban economic development and efficiency of land use, giving a concise and systematic presentation of the system. Quantitative evaluation and comparison studies can be carried out by applying the model to investigate the coordination degree of land use and economy in a region or different regions in different periods. The data collected from statistical yearbooks of Chinese cities was calculated through the model to get the coordination degree during period of 2000 to Results show that the main problem facing Sichuan province s 18 cities coordination degree between urban steadily. The study also shows that the economy and efficiency of land use has been improving still are an urgent issue to be solved. The study suggests that the government should play a leading role in this regard and equal efforts should be made in developing economy and improving efficiency of land use so as to improve the coordination between the two to achieve sustainable development. Key words: efficiency of land use; urban economy; coordinated development; coupling degree 第 一 作 者 简 介 : 李 萍, 女,1983 年 出 生, 湖 南 邵 阳 人, 硕 士, 主 要 研 究 方 向 : 土 地 投 资 与 融 资 通 信 地 址 : 四 川 省 雅 安 市 四 川 农 业 大 学 经 济 管 理 学 院 5-17 信 箱, jinyuhemuyu@126.com 通 讯 作 者 : 谭 静, 女,1959 年 出 生, 四 川 雅 安 人, 教 授, 硕 士 生 导 师, 研 究 方 向 : 土 地 投 资 与 融 资 通 信 地 址 : 四 川 雅 安 四 川 农 业 大 学, @qq.com 收 稿 日 期 : , 修 回 日 期 :

20 李 萍 等 : 四 川 省 城 市 土 地 利 用 效 率 与 经 济 耦 合 协 调 度 研 究 引 言 中 国 目 前 正 处 于 城 市 化 工 业 化 加 速 发 展 阶 段, 这 一 趋 势 将 成 为 今 后 几 十 年 经 济 发 展 的 主 要 特 征 [1], 在 城 市 化 发 展 进 程 中, 存 在 的 一 个 最 为 突 出 的 问 题 就 是 城 市 的 经 济 发 展 与 土 地 利 用 效 率 往 往 十 分 不 和 谐 九 五 以 来, 中 国 城 市 用 地 面 积 有 了 很 大 扩 展, 据 统 计 资 料 分 析 表 明 : 年, 中 国 城 市 建 成 区 面 积 增 长 km 2, 年 均 增 长 速 度 达 3.65%, 另 一 方 面, 城 市 土 地 总 体 上 处 于 粗 放 利 用 的 状 态, 土 地 资 源 可 持 续 利 用 受 到 极 大 的 挑 战 根 据 中 国 城 市 统 计 年 鉴 计 算 得 出 :2005 年 人 均 城 市 用 地 131 km 2, 高 于 国 家 标 准 的 上 限 ( 人 均 120 km 2 ), 存 在 大 量 的 闲 置 用 地 [2-3], 同 时 由 于 城 市 的 盲 目 扩 展 和 片 面 追 求 GDP 的 高 增 长, 以 及 国 家 粮 食 安 全 的 严 峻 考 验, 使 城 市 土 地 供 需 矛 盾 进 一 步 加 剧 四 川 省 作 为 西 部 经 济 发 展 最 活 跃 城 市 化 率 高 和 人 地 矛 盾 最 突 出 的 省 份 之 一, 上 述 现 象 尤 其 突 出, 为 此 笔 者 选 择 四 川 省 18 个 地 级 市 的 市 区 作 为 研 究 区 域 国 内 有 关 学 者 进 行 了 大 量 研 究, 王 庆 琨 对 城 市 化 进 程 中 的 城 市 土 地 利 用 效 率 进 行 了 研 究 并 且 对 山 东 半 岛 城 市 群 的 实 证 分 析 [4] ; 张 兵 等 利 用 DEA 方 法 和 城 市 土 地 结 构 指 数 对 1990 年 以 来 的 长 江 三 角 洲 城 市 土 地 利 用 进 行 了 效 率 评 价 [5] ; 刘 青 峰 等 对 山 东 省 17 个 城 市 建 成 区 的 经 济 数 据 与 土 地 利 用 效 率 进 行 回 归 分 析 [6] ; 张 绍 敏 以 长 三 角 地 区 为 例 对 不 同 规 模 城 市 土 地 利 用 效 率 进 行 了 比 较 研 究 [7] ; 方 先 知 针 对 土 地 利 用 各 种 类 型 的 [8] 特 点, 提 出 测 度 多 种 评 价 要 求 的 土 地 利 用 效 率 指 标 等, 但 目 前 关 于 这 方 面 的 研 究 仍 处 于 起 步 阶 段 笔 者 试 图 在 构 建 城 市 经 济 与 土 地 利 用 效 率 的 评 价 指 标 体 系 基 础 上, 采 用 耦 合 协 调 度 分 析 方 法, 测 算 地 级 城 市 经 济 与 城 市 土 地 利 用 效 率 之 间 的 耦 合 协 调 程 度, 从 时 空 角 度 定 量 揭 示 出 四 川 省 18 个 地 级 城 市 经 济 与 城 市 土 地 利 用 效 率 相 互 耦 合 协 调 程 度 这 对 于 正 确 把 握 二 者 发 展 的 分 布 规 律, 推 动 城 市 经 济 发 展 和 城 市 土 地 利 用 效 率 提 高, 以 达 到 二 者 的 协 调 发 展 等 具 有 一 定 借 鉴 意 义 1 指 标 体 系 构 建 1.1 城 市 经 济 的 指 标 体 系 一 般 反 映 城 市 经 济 水 平 的 指 标 是 国 内 生 产 总 值 或 城 市 人 均 国 内 生 产 总 值 然 而 影 响 城 市 经 济 水 平 的 因 素 比 较 复 杂, 因 此, 不 能 仅 以 城 市 国 内 生 产 总 值 或 城 市 人 均 国 内 生 产 总 值 为 衡 量 城 市 经 济 水 平 的 唯 一 标 准, 而 应 将 财 政 工 业 产 值 和 固 定 资 产 投 资 总 额 等 方 面 结 合 起 来 考 察, 在 查 阅 相 关 文 献 基 础 上 主 要 选 取 反 映 城 市 经 济 综 合 水 平 的 评 价 指 标, 同 时 考 虑 到 数 据 的 可 获 得 性 以 及 城 市 经 济 的 特 点, 最 终 确 定 以 下 评 价 指 标 : 国 内 生 产 总 值 财 政 收 入 工 业 产 值 第 三 产 业 占 国 内 生 产 总 值 比 重 工 业 产 业 占 国 内 生 产 总 值 比 重 固 定 资 产 投 资 总 额 1.2 城 市 土 地 利 用 效 率 的 指 标 体 系 土 地 利 用 效 率 是 指 单 位 面 积 土 地 投 入 与 消 耗 在 区 域 发 展 的 社 会 经 济 与 生 态 环 境 等 方 面, 所 实 现 的 产 出 或 取 得 的 有 效 成 果 对 于 城 市 土 地 利 用 效 率 进 行 评 价, 不 能 简 单 地 采 用 经 济 投 入 产 出 指 标, 土 地 利 用 效 率 应 该 包 括 社 会 经 济 和 生 态 环 境 效 益 在 内 的 综 合 效 率 通 过 文 献 查 阅 和 专 家 咨 询 2 种 方 法, 最 终 从 社 会 效 益 经 济 效 益 和 生 态 环 境 效 益 3 个 方 面 选 取 以 下 评 价 指 标 : 人 均 居 住 面 积 城 市 人 口 密 度 人 均 道 路 面 积 工 业 用 地 占 建 成 区 比 重 人 均 建 成 区 面 积 地 均 GDP 人 均 绿 地 面 积 1.3 评 价 指 标 的 标 准 化 由 于 每 个 指 标 的 量 纲 单 位 不 统 一, 另 外, 各 指 标 的 属 性 也 不 一 致, 有 指 标 值 越 大 越 好 的 正 指 标, 也 有 指 标 值 越 小 越 好 的 逆 指 标, 由 于 无 法 进 行 统 计 和 比 较, 对 每 [9] 一 指 标 Y i 按 照 以 下 公 式 对 数 据 进 行 量 化 处 理 1.4 评 价 指 标 权 重 确 立 目 前, 确 定 指 标 权 重 的 常 用 方 法 很 多, 但 大 多 数 方 法 都 存 在 明 显 的 弊 端, 从 而 影 响 指 标 的 有 效 性 例 如 传 统 的 熵 值 法 不 能 消 除 变 量 相 关 对 综 合 评 价 的 影 响, 而 且 评 价 结 果 与 变 量 不 是 线 性 函 数 的 关 系, 从 而 不 能 减 少 评 价 指 标 的 维 数 文 章 采 用 改 进 的 熵 值 法 计 算 得 到 指 标 权 重 和 准 则 层 权 重, 二 者 相 除 的 商 即 为 指 标 层 的 权 重 值 2 研 究 方 法 2.1 城 市 经 济 和 土 地 利 用 效 率 综 合 水 平 计 算 笔 者 采 用 因 子 分 析 法 计 算 城 市 经 济 和 土 地 利 用 效 率 的 综 合 发 展 水 平 因 子 分 析 法 可 以 根 据 变 量 间 的 相 关 程 度 高 低 对 原 始 变 量 进 行 重 新 组 合, 将 其 合 并 成 少 数 几 类 变 量, 即 公 共 因 子 因 子 分 析 能 够 挖 掘 出 变 量 间 的 潜 在 结 构 及 主 要 特 征, 使 分 析 的 结 果 更 具 客 观 性 和 科 学 性 具 体 分 析 方 法 如 下 : 利 用 SPSS 软 件 对 标 准 化 处 理 后 的 数 据 进 行 因 子 分 析, 提 取 累 计 贡 献 率 大 于 85% 的 前 K 个 公 因 子 根 据 以 下 公 式 求 出 综 合 得 分 数, 以 便 进 行 综 合 评 价 城 市 经 济 和 城 市 土 地 利 用 效 [10] 率 综 合 得 分 数 计 算 公 式 如 下 : n n F 1 (t,x) = ai s i ;F 2 (t,y) = i = 1 i = 1 bi i w i ; (1) S i = x i λ i ;W i = y i λ i (2)