农学论文哪里有？笔者认为东北平原 2000~2019 年作物生育期间降雨倾向率表现为增加，增幅顺序为三江平原(16.6 mm/a)>辽河平原(8.24 mm/a)>松嫩平原(8.0 mm/a)>东北平原西部(7.3 mm/a)。其中，春季降雨倾向率为辽河平原(2.2 mm/a)>三江平原(1.8 mm/a)>松嫩平原(1.5 mm/a)>东北平原西部(1.4 mm/a)；夏季降雨倾向率为辽河平原(7.1 mm/a)>三江平原(2.4 mm/a)>松嫩平原(2.1mm/a)>东北平原西部(0.3 mm/a)；秋季降雨倾向率为三江平原(7.8 mm/a)>东北平原西部(4.5mm/a)>松嫩平原(4.1 mm/a)>辽河平原(3.8 mm/a)。
1 前言
1.2 国内外研究动态
1.2.1 热量及降水变化现状
有学者通过气候模型模拟得出：上世纪前 50 年全球平均气温波动主要是由太阳辐射及火山活动引起的，但这种影响不足以持续到 20 世纪的后 50 年，在 20 世纪后期温室气体为气候变暖做出了巨大贡献[9]。IPCC 第五次评估报告指出在 1951~2017 年，中国地表年平均气温呈显著上升趋势，增温速率为 0.24 ℃/10a。研究表明，自 1980 年以来活动积温始终呈上升趋势；自 1990 年以来东北地区在夏季整个地区气温均呈上升趋势，1990 年以来上升幅度显著增大[10]。近年来松嫩平原和三江平原的活动积温变化范围较大[11]。积温是影响黑龙江省农业生产的重要因素，该省活动积温随时间呈波动上升趋势[12]。上世纪下半叶，总的来看美国无霜期日数略有增加，但具体表现为西部无霜期日数大大增加，而东部无霜期日数没有改变，具有明显的地域性差异。北半球大多数中高纬度地区的无霜期天数明显增加，如西欧和俄罗斯大部分地区的年无霜期天数较之前明显增加[13]。活动积温的变化导致中国主要作物的平均生育期延长了 6.6d[14]。
生育期降水是制约东北平原作物高产的主要因素之一，该区域自西北向东南生育期季降水量递增，降水量与热量的不匹配性严重影响粮食产量。这种独特的地理位置造成了该区域生育期降水的空间差异性，即沿海地区因受海洋气候影响，降水丰富；内陆地区受大陆季风影响，降水相对较少。近年来东北平原可用降水资源减少，西部可用降水资源更为的少；作物生育期内，土壤水资源总体变现为减少[15]，黑龙江省大部分地区土壤水储量总体呈减少趋势，区域间差异显著[16]。距地表愈深，土壤中水储量减少幅度愈大，春季、秋季的减少量大于夏季的减少量[17]。东北地区生育期降水量总体上呈减少趋势，但在空间分布上表现为，降水量少的地区有小幅上升的趋势，而降水量大的地区有明显的下降趋势[18]。20 世纪后 50 年至本世纪初期黑龙江省年降水量和生育期降水量变化趋势相同，均呈下降趋势。但年蒸发量和生育期蒸发量变化趋势相反，年蒸发量总体呈现增加趋势，而生育期蒸发量总体表现为下降趋势。黑龙江省土壤水资源总体表现为水分亏缺，其中以 20 世纪初期最为严重[19]。20 世纪后半阶段与前半阶段相比，美国中西部地区最大日降水量超过 102 mm 的次数增加了 50％。IPCC 由此估计，在 21 世纪若某一区域总降水量增加，则该区域发生强降水的可能性要比其它地区大得多[20]。Fu 通过分析中国 1961~2009 年的年极端降水发生频率的时空变化规律得出[21]：东北、华北和黄河流域发生极端降雨的频率有所减少，而长江流域、东南沿海地区、华南、内蒙古、西北和青藏高原发生极端降雨的可能性显著增加。
3 结果与分析
3.1 东北平原热量条件区域特征
3.1.1 东北平原无霜期区域分布特征
一般来说，温度、降水和无霜期的气候趋势可以用线性方程和二次曲线方程来满足。这里我们用一个线性方程来定量描述，即 y(t)=a0+a1t，则趋势变化率方程为 dy(t)/dt=a1，我们把a1 称做气候倾向率，其单位为 ℃/a 或 mm/a 或 d/a。由图 3-1 可以得出松嫩平原和三江平原无霜期倾向率呈下降趋势，气候倾向率分别为-0.093 d/a、-0.446 d/a。三江平原比松嫩平原无霜冻日数下降趋势明显。辽河平原和东北平原西部地区无霜冻天数呈上升趋势，气候倾向率分别为 0.095 d/a、0.041 d/a。辽河平原较东北平原西部地区无霜冻日数上升趋势明显。四个区域除三江平原外，其他地区无霜期气候倾向率均未通过 0.05 显著性检验，与无霜冻天数在时间序列上波动性较大有关。由图 3-2 可得看出，松嫩平原各气象站台的无霜期天数从多到少排列顺序依次为长春＞哈尔滨＞白城≈齐齐哈尔＞海伦＞嫩江，6 个气象站台无霜期天数均呈降低趋势。其中，长春、白城、齐齐哈尔 3 个站点变化较为一致。三江平原 6 个气象站台无霜期天数均呈降低趋势。三江平原各气象站台的无霜期内天数从多到少依次为宝清≈富锦＞同江＞佳木斯，宝清与富锦无霜期天数较另外两个地区明显多。辽河平原各气象站台的无霜期内天数从多到少依次为沈阳≈四平＞鞍山＞通辽>阜新，5 个气象站台无霜期天数均呈增加趋势，沈阳地区无霜期天数明显较其他地区多一些。东北平原由于其南北跨度过大，所以其西部无霜期呈略微上升的趋势，但是其波动性非常大，通辽地区在东北平原西部无霜期是最长的，为 195d。
4 讨论
4.1 主要气象指标变化对东北平原作物生产的影响
4.1.1 热量条件变化对东北平原作物生产的影响
农业耕作期受热量变化的影响很大[95]，此外热量还会影响作物病虫害[96, 97]、农业灾害[98]、作物生育期等，甚至还可以改变该区域农产品品种熟性布局[99]。本研究中东北平原近 20a 无霜期呈现出随着年份后移，初霜日略微延后，终霜日提前幅度较大，无霜期整体延长，且终霜日提前较初霜日延后现象要明显的多，即终霜日提前对无霜期延长的贡献大。刘斌辉[100]等人研究结果与本文结论类似。农业生产中，无霜期日数至关重要，当初霜日日期提前，作物生长发育未完全结束，植株未完全成熟，此时出现霜冻现象对作物损害很大。首先是会影响作物产量，其次还可能导致种子含水率过高、难储存、发芽率低。而终霜日日期出现的越晚，作物耕作期越延迟，若出芽期或苗期遭遇霜冻，会对种子造成不可逆转的伤害[101]。东北平原 15 个气象站台通过 ARIMA 模型预测，未来八年内三江平原、辽河平原、东北平原西部无霜期均呈不同程度的延长趋势。相比之下松嫩平原未来八年无霜期变化趋势呈现平稳态势。东北平原活动积温增加会导致作物种植布局和作物产量发生变化[102]。王晓煜等人[100]研究认为随着气温升高，黑龙江积温带明显北移和东扩。汤绪等人[103]研究结果也与之类似，指出我国种植带南北界限受积温变化影响发生了相应变化。这就会使东北平原对生育期活动积温较高的玉米品种的需求增加。本文中发现东北平原近 20a 各区域活动积温普遍显著升高，并通过 ARIMA 模型预测，在未来 8a 东北平原有效积温会继续不同程度的上升，与上述学者观点相同。同时有学者[104]认为早熟春玉米最适宜的活动积温为 2350~2420 °C·d，杜春英等人[98]认为与早熟水稻产量最匹配的活动积温为 2200 °C·d。东北地区玉米在出苗期和抽雄期受冷害影响较大，其中吉林西北部和黑龙江西南部发生冷害的几率较大[105]。根据本文研究结果，结合东北平原北部(三江平原区域)有效积温和无霜期显著增加延长的情况。得出结论，早熟类型的春玉米和水稻可在东北平原北部的嫩江、同江、宝清、佳木斯等地区种植，当地有效积温情况可以满足早熟玉米、水稻正常生长所需的热量条件。但是在未来越来越多的年份，春季将推迟播种，夏季异常炎热的天气也会对玉米的繁殖和发育产生不利影响，这些变化可能持续时间会很长。上述发现不仅适用于研究人员，同样适用于当地农作物生产者。
4.2 降水变化特征与土壤温度、含水量变化特征之间的联系
土壤的物理特性包括土壤温度和湿度，这两者都对土壤中的物理和化学反应，土壤微生物活性以及土壤养分迁移变化具有重要影响。陈明等人[120]认为土壤含水量的变化主要是由降水、蒸发、深层土壤供水三者共同调节决定的。刘士玲等人[121]认为同年土壤水分含量受日平均气温及降水的影响，随之出现波动性变化趋势，但是时间上存在着一定的滞后性。本研究在玉米连作情况下，于 2018、2019 年测定玉米全生育期日平均土壤体积含水量、降水发生的时间及降水量大小。2019 年播种期、出苗期降水均较 2018 年多，故同期土壤体积含水量 2019年要较 2018 年大一些。夏季气温愈高，土壤体积含水量下降愈加迅速。在春季和秋季，由于蒸发量较夏季要小得多，故土壤体积含水量减少趋势要平缓一些。2018 年和 2019 年轮作玉米全生育期内，尽管土壤温度与日平均气温变化趋势一致，但在不同月份有所差异。5 月份播种后和 9 月份遭遇强降雨后，土壤温度与日平均气温波动剧烈。整体上来看，在全生育期呈现先波动上升后波动下降的变化趋势，且土壤温度变化幅度较大气温度要小一些。有学者[122]研究发现气温和降水是影响土壤温度的主要气候因子，与气温变化趋势相似，但时间上具有滞后性。当外界温度升高时，地面净辐射热通量增加，地表温度升高也会带动土壤温度升高，反之，地表温度下降也会带动土壤温度下降，这与本文研究结果一致。
本研究分析了近 20 年来东北平原主要气象因子的变化特征，结合哈尔滨地区不同秸秆还田方式下不同耕作方式对土壤温度和水分可能造成的影响，在短期内探索适宜东北平原不同区域气候变化特征的耕作方式。通过本研究得出：松嫩平原在春季气候较干旱，甚至在2011-2017 年处于极干旱状态，发生春旱的几率较大。2019 年 4 月 28 日播种，播种前一周各处理土壤体积含水量均表现为 S+S＞NT+S＞CK>NT。播种后 20d（5 月 8 日~5 月 28 日），各处理平均土壤体积含水量具体表现为 NT＞NT+S> CK＞S+S＞TT，分别为 19.99%、18.81%、18.50%、16.27%、15.78%。5 月 26 日发生强降水，降水量达 25.81 mm，各处理均急剧升高在 5 月 30 日达到一个峰值，随后又急剧下降，此时各处理表现为 NT+S＞CK>NT＞TT＞S+S，NT+S 较 CK、NT 、TT、S+S 和分别高出 3.77%、2.06%、1.83%、0.30%。5 月 28 日至 7 月3 日中耕结束，每种处理的变化趋势相对一致，均随降水量而波动，处理之间的差异相对稳定。7 月 4 日至 9 月 6 日，期间经历几次降水，各处理下土壤体积含水量均发生波动变化，此阶段各处理间表现为 NT＞CK>NT+S＞S+S≈TT，处理间差异较平稳。
5 结论
（1）松嫩平原、三江平原、辽河平原、东北平原西部 2000~2019 年活动积温为 3153.4 ℃·d、2933.6 ℃·d、3526.6 ℃·d、3264.4 ℃·d；经模型预测，2020 年~2027 年东北平原四个区域的活动积温分别为 3258.4 ℃·d、2967 ℃·d、3609.7 ℃·d、3317.1 ℃·d，略有增加；对大豆、玉米、水稻产量形成有利。
（2）松嫩平原、三江平原、辽河平原、东北平原西部 2000~2019 年无霜期为 161d、162d、173d、166d。经模型预测，2020 年~2027 东北平原四个区域的无霜期分别为 168.1d、172.9d、178.8d、176.7d，略有增加；终霜日的提前及初霜日的延迟对无霜期增加产生了影响，终霜日的提前起主导作用。
（3）东北平原 2000~2019 年作物生育期间降雨倾向率表现为增加，增幅顺序为三江平原(16.6 mm/a)>辽河平原(8.24 mm/a)>松嫩平原(8.0 mm/a)>东北平原西部(7.3 mm/a)。其中，春季降雨倾向率为辽河平原(2.2 mm/a)>三江平原(1.8 mm/a)>松嫩平原(1.5 mm/a)>东北平原西部(1.4 mm/a)；夏季降雨倾向率为辽河平原(7.1 mm/a)>三江平原(2.4 mm/a)>松嫩平原(2.1mm/a)>东北平原西部(0.3 mm/a)；秋季降雨倾向率为三江平原(7.8 mm/a)>东北平原西部(4.5mm/a)>松嫩平原(4.1 mm/a)>辽河平原(3.8 mm/a)。
（4）作物生育期间降水量与活动积温比值（水热比值）可以衡量水热的匹配性。东北平原 2000~2019 年作物生育期间水热比值大小顺序为三江平原（15.45 mm/100℃）>辽河平原（14.40 mm/100℃）≈松嫩平原（14.39 mm/100℃）>东北平原西部（12.68 mm/100℃）。其中，春季为三江平原（15.54 mm/100℃）>松嫩平原（11.62 mm/100℃）>辽河平原（10.05mm/100℃）>东北平原西部（9.56 mm/100℃）；夏季为松嫩平原（17.11 mm/100℃）>三江平原（15.82 mm/100℃）>东北平原西部（14.62 mm/100℃）>辽河平原（14.51 mm/100℃）；秋 季 为 三 江 平 原 （ 15.23 mm/100℃） >辽 河 平 原 （ 14.10 mm/100℃ ） >松 嫩 平 原 （ 12.85mm/100℃）>东北平原西部（11.11 mm/100℃）。水热比值表明，春季三江平原降水充足、东北平原西部干旱；夏季松嫩平原降水充足、辽河平原和东北平原西部夏季偏旱；秋季三江平原降水充足、东北平原西部干旱。
（5）春季耕作方式土壤含水量大小顺序为覆盖免耕（NT）＞覆盖免耕播种+苗期垄沟深松（NT+S）>灭茬旋耕起垄+苗期垄沟深松（CK）＞垄台深松灭茬+苗期垄沟深松（S+S）＞传统翻耕耕作（TT），NT 与 NT+S 明显较其它处理抗旱性好。播种后 10d、20d、30d 内土壤积温表现为 CK＞TT＞S+S＞NT+S＞NT；播种后 40d、50d、60d 内各处理土壤总积温表现为 CK＞TT＞NT+S＞S+S＞NT。三江平原和松嫩平原北部，春季降水量充足，但热量条件略显不足，秸秆还田条件下可以选择传统翻耕（TT）或覆盖免耕播种+苗期垄沟深松（NT+S）耕作方式；东北平原西部和松嫩平原南部，春季降水量较少，可以选择覆盖免耕（NT）或覆盖免耕播种+苗期垄沟深松（NT+S）耕作方式；辽河平原，水热条件都比较充足，但与热量相匹配的降水量略显不足，可以选择覆盖免耕（NT）或覆盖免耕+苗期垄沟深松（NT+S）耕作方式。
参考文献（略）
