全 文 ：文章编号 :100028551 (2001) 0520263206
淮河流域麦茬水稻旱作与资源条件
谐适性关系研究
张义丰1 　刘录祥2 　王又丰1 　冯　超1
(11 中国科学院地理科学与资源研究所 ,北京　100101 ;21 中国农业科学院原子能利用研究所 ,北京　100094)
摘要 :淮河流域是我国重要的粮食生产基地 ,它的发展情况直接关系到全国的粮食安
全问题。随着本区农业的发展 ,水资源短缺问题成为阻碍进一步提高农业产量的最
大问题 ,本文在分析淮河流域的光、热、水等气候资源条件的基础上 ,重点分析了与水
稻旱作的谐适关系 ,提出麦茬水稻旱作在淮河流域具有广阔的发展前景。
关键词 :淮河流域 ;农业气候资源 ;水稻旱作 ;谐适性
收稿日期 :2001206201
基金项目 :“九五”中国科学院农业专项资助
作者简介 :张义丰 (1954～) ,男 ,江苏丰县人 ,中国科学院地理科学与资源研究所研究员 ,主要从事农业与农村发展研究
随着全球气候变暖 ,水资源日趋短缺 ,传统的水稻生产面临越来越严重的干旱缺水的威
胁。改变水稻的生产方式 ,发展节水型稻作成为一种国际潮流 ,倍受学术界的重视。水稻旱作
研究也因此非常活跃。本文旨在阐述淮河流域麦茬水稻旱作与资源条件的谐适性发展 ,对麦
茬水稻旱作的发展进行讨论和展望。
1 　农业气候资源
淮河流域地处暖温带与北亚热带过渡地区 ,光能源优于长江流域 ,热量资源较华北丰富 ,
降水和水资源为黄淮海最丰富的地区。淮河流域有着悠久的水稻栽培历史。从多年日平均气
温 ≥0 ℃或 ≥15 ℃的初终日及有效积温衡量 ,如一年只种一季水稻 ,则淮河流域绰绰有余 ,即使
是需要积温 4000～4400 ℃,生长期长达 185d 的棉花也能正常生长。淮河流域从南至北习惯上
种植的秋粮以小麦为主 ,小麦种植面积占耕地面积的 57143 %。油菜主要分布于淮南 ,历史上
有一油一稻的种植习惯[1 ] 。小麦、油菜种植面积的多少决定了麦茬作物 (包括水稻旱作) 及农
地复种指数的高低。但一个地方能否麦茬水稻旱作一年两熟 ,种后能否高产稳产 ,气候条件是
一个基本的因素。
111 　麦茬水稻旱作的光能资源分析
淮河流域光能资源丰富 ,年日照时数在 2000～2650h 之间 ,麦茬水稻旱作生长期 (6～9 月)
日平均日照为 6～9h。年太阳总辐射为 511 ×105～514 ×105JΠcm2 ,6～8 月最大 ,在 116 ×105～
118 ×105JΠcm2 之间。日平均气温 ≥0 ℃期间的光合有效辐射则变动于 112 ×105～211 ×105JΠ
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cm
2 之间。光能是各种作物生理生化过程的能量源泉 ,作物生物产量的 90 %～95 %是由光合
作用合成的有机质组成的[2 ] 。目前我国农作物对光能的利用率相当低 ,光合潜力很大。根据
丘宝剑等人的计算 ,在环境因素和作物因素都很适宜时 ,冬小麦和夏玉米整个生长期的平均光
能利用率分别为 316 %和 314 %[3 ] 。再结合冬小麦和夏玉米热量及收获指数 ,计算出淮河流域
冬小麦的光合潜力为 22875～25500kgΠhm2 ,玉米为 15000～16500kgΠhm2 。据徐州气象局分析 ,
麦稻两熟公顷产 19500kg 时光能利用率为 312 %[4 ] 。目前淮河流域麦稻两熟公顷产一般在
10500～13500kg ,光能利用率均在 3 %以下 ,可见麦茬水稻旱作的光能资源潜力很大。
112 　麦茬水稻旱作一年两熟的热量条件分析
日平均气温 ≥0 ℃的活动积温及日数是鉴定一个地区的复种程度及考虑夏收作物与水稻
旱作接茬的可能性重要指标。
淮河流域日平均气温稳定通过 0 ℃的活动积温 ,除沂源最少为 4557 ℃外 ,其余地区均在
5000 ℃以上。一般认为保证率为 80 %的 ≥0 ℃积温达到 4800 ℃以上 ,采取早、中熟品种热量上
就可以满足一年两熟的要求 ,保证率 80 %的 ≥0 ℃积温低于 4200 ℃的地区则只能一年一熟或
两年三熟。据统计分析 ,淮河流域保证率 80 %的 ≥0 ℃积温与保证率 50 %的积温 (接近年平均
值)相差 80～160 ℃,按此计算淮河流域保证率 80 %的 ≥0 ℃积温都在 4800 ℃以上 ,除沂源、梁
山、济宁、菏泽、日照等地外 ,其余地区都达到 5000 ℃以上 ,都能满足麦茬水稻旱作一年两熟的
热量需要。麦茬水稻旱作一年两熟的作物搭配主要有大元麦 + 粳稻和籼稻、小麦 + 籼稻和粳
稻、油菜 + 籼稻及粳稻。扬州试验研究结果表明 ,大元麦茬接中籼为 4600 ℃,接杂交稻、中粳
为 4700～4800 ℃,小麦茬接中籼、中粳为 5000 ℃,油菜茬接中籼为 4600～4800 ℃,接中粳为 4700
～5000 ℃。河南淮北区 ,小麦 + 水稻需 ≥0 ℃积温 4900～5000 ℃。上述两地系指移栽水稻与小
麦、油菜茬旱作水稻所需积温 ,包括麦 (2100 ℃) + 稻 (2500～2600 ℃) + 农耕 (300 ℃)之总和。而
麦茬水稻旱作是直播 ,较同一品种的移栽水稻缩短生长期 15～20d ,主要是营养生长期的缩短
(即从种子萌发到分蘖) ,其缩短积温在 300～400 ℃之间。据上述材料不难得出淮河流域主要
麦茬 (麦、油)水稻旱作一年两熟的生育期及其积温组合情况 (表 1) 。
表 1 　小麦、油菜茬旱作水稻一年两熟生育期及积温
Table 1 　The growth period and accumulated temperature for dry paddy
in wheat and rape stubble
组合
combination
生育期
growth period
(d)
积温
accumulated temperature
( ℃)
作物积温 + 农耗
accumulated temperature
+ farming consume ( ℃)
小麦 + 水稻旱作 240 + 100 = 340 2100 + 2200 = 4300 4300 + 300 = 4600
wheat + dry paddy 240 + 110 = 350 2100 + 2400 = 4500 4500 + 300 = 4800
油菜 + 水稻旱作 240 + 100 = 340 2100 + 2200 = 4300 4300 + 300 = 4600
rape + dry paddy 240 + 110 = 350 2100 + 2400 = 4500 4500 + 300 = 4800
春季 10 ℃是稻作播种最低临界温度 ,秋季 20 ℃是稻作安全齐穗的最低临界值。要使水稻
生长期都比较安全 ,关键的一点是以安全期来调整播种期。安全齐穗对气候的要求是 :抽穗开
花日平均气温不能低于 20 ℃,抽穗后 40d 积温达到 760 ℃。日平均气温 15 ℃时稻谷增重处于
停止状态 ,因此要在日平均气温下降到 15 ℃以前完成成熟过程 ;抽穗后 15d 内的日平均气温应
462 核　农　学　报 15 卷
高于 20 ℃,利用籽粒的发育成熟。淮河流域春季日平均稳定通过 10 ℃的初日在清明节前后 ,
秋季的日平均稳定通过 20 ℃终日则在秋分前后。≥10 ℃初日至 ≥20 ℃终日稻作安全生长期为
150～178d ,呈南多北少、北部约多于西部的分布特点[5 ] ,使移栽水稻始终处于最佳状态 ,淮河
以南部分地区还能满足早2早、早2中熟双季稻的安全生长。
麦茬水稻旱作生长期的长短 ,决定于夏收的时间及秋播作物安全越冬所需的播种气温。
淮河流域主要秋播作物小麦、油菜安全越冬分别需要在日平均 17～18 ℃及 18～20 ℃时播种 ,
相应播种时间 ,冬小麦在 10 月中上旬 ,油菜为 9 月 20 日左右。冬小麦收割在 6 月上旬 ,南北
相差 2～4d ;油菜收获在 5 月底。因此 ,淮河流域麦茬水稻旱作生长期 ,从夏收到秋播为 123～
133d (包括农耗) 。按 ≥20 ℃持续天数为喜温作物安全生长期计算 ,淮河流域已于 6 月前普遍
进入 ≥20 ℃初日 ,麦茬水稻旱作应从麦茬的 6 月到安全期最低临界值 ≥20 ℃终日为止 ,计 99～
118d ,完全可满足麦茬旱作水稻早、中熟品种安全生育期的需要。
113 　麦茬水稻旱作各生育阶段的热量资源
淮河流域麦茬水稻旱作是在 6 月上旬高温条件下播种 ,盛夏中生长 ,夏秋之间 (即 8 月底
到 9 月初) 安全齐穗 ,秋初 9 月灌浆成熟 ,自始至终置于最好的生长季节、最佳的热量条件之
下。6～9 月生长期月平均气温 ,远超过其各阶段生育期所需的生物学起点温度 ,但是按分蘖
期适宜温度 30 ℃,抽穗开花期适宜温度 28～32 ℃,以及灌浆结实期适宜温度 21～26 ℃的高指
标衡量 ,则稍感不足 ,特别是淮河以北地区麦茬水稻旱作灌浆结实期的 9 月份月平均气温均在
22 ℃以内 ,沂源仅 1912 ℃,因此秋季低温影响一年两熟麦茬水稻旱作的灌浆成熟及产量的形
成。据观测 ,在人工控制条件下 ,结实期间保持昼温 26 ℃,夜温 16 ℃,粳稻结实率最高。在自
然状况下 ,日均温度在 21～26 ℃,昼夜温差大 ,最适宜粳稻灌浆 ,低于 20 ℃即有大量籽粒停止
发育。据研究 ,一般喜温作物在籽粒形成期内以日平均气温 22～24 ℃为宜 ,低于 20 ℃籽粒灌
浆开始减缓 ,而作物灌浆成熟期的产量形成占全生育期的 90 %[6 ] 。因此 ,淮北地区麦茬水稻
旱作的播种期越早就会越接近最佳抽穗期 ,越有利于扬花、灌浆、成熟 ,其产量也越高 (表 2) 。
表 2 　水稻旱作生育各阶段热量条件
Table 2 　The quantity of heat in different growth period of dry paddy
生长期
growth period
天数
days
起点温度
beginning temperature ( ℃)
起始期
beginning and ending date
苗期 seedling stage 18～20 > = 11～12 6 月 10 日～6 月 27 日　10～27 ,Jun
分蘖期 tillering stage 30～32 > = 15 以上 6 月 28 日～7 月 27 日　28 ,Jun～27 ,Jul
穗分化期 spike polarization 31 > = 18 7 月 28 日～8 月 27 日　28 ,Jul～27 ,Aug
生育后期 latter stage of growth 35 > = 15 8 月 28 日～10 月 1 日　28 ,Aug～1 ,Oct
2 　水资源条件与麦茬旱作水稻的谐适性关系
211 　麦茬旱作水稻需水量与降水资源平衡分析
作物需水量因作物种类的不同而不同 ,同一作物也因品种不同而各异。麦茬水稻旱作全
生育期需水量为 : (1)淮北北部。丰县麦茬水稻旱作全生育期农田需水量为 93511mm ,减去其
渗漏量 ,约为 800mm 左右 ,反映了淮北干旱地区麦茬水稻旱作全生育期需水情况。(2) 淮北南
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部。根据安徽省有关部门试验研究结果 ,阜阳、宿县、泗县等地一季水稻生长期 (6～9 月) 的需
水量为 760mm。(3)淮河以南。单季晚稻全生育期需水量为 718mm。可见淮河流域麦茬水稻
旱作全生育期需水量的地区分布 ,由淮河以南 718mm ,向北逐渐递增至 800mm ,符合我国水稻
生长期需水量北多南少的基本规律。根据丘宝剑等人对黄淮海平原冬小麦生育期需水量分析
结果 ,黄淮平原的菏泽为 418mm ,徐州为 406mm ,周口为 402mm ,蚌埠为 380mm。又据安徽省有
关部门分析 ,该省冬小麦全生育需水量在 3750～6000m3Πhm2 之间 ,与上述数字基本一致。
表 3 　水稻旱作一年两熟水量平衡
Table 3 　The water balance for two ripes in one year of dry paddy
区域
region
小麦
wheat
水稻旱作
dry paddy
麦、稻 (旱种)一年两熟供需平衡
water balance in wheat and paddy
需水量
water
requirement
(mm)
同期降水量
precipitation
at the time
(mm)
需水量
water
requirement
(mm)
同期降水量
precipitation
at the time
(mm)
麦 + 稻降水量
precipitation in
wheat and paddy
(mm)
同期降水量
precipitation
at the stage
(mm)
水量平衡
water balance
　
( + , - )
淮北北部
north of
north Huaihe
41810 16616～25210 80010 73913～52410 121810 60519～77610 - 61211～44210
淮北南部
south of
north Huaihe
40610 27414～34413 76010 55916～53816 116610 83410～88310 - 33210～28310
淮北南部
south of
north Huaihe
38010 35510～78810 71810 55510～72717 109810 91010～151610 - 18810～ + 41810
麦茬水稻旱作一年两熟的水量平衡 ,是以多年平均降水量为天然的水量收入项 ,麦、稻 (旱
种)全生育期需水量为支出项 ,当降水量大于需水量时取正值 ,反之则为负值。据此简易方法
获得的淮河流域麦茬水稻旱作一年两熟的水量平衡状况 (表 3) 。从表中可知 : (1) 淮河流域麦
茬水稻旱作一年两熟生育期内的供水状况 ,呈现由南向北逐渐递减的趋势 ,至北部梁山一带高
达 61211mm。(2)麦、稻 (旱种)两季生育期间天然降水量的收入项 ,即同期降水量 ,实质上是淮
河流域多年平均年降水量。按多年平均降水量等值线图的分布状况以及麦稻两熟供需平衡盈
亏值 ,可知淮河流域广大地区普遍缺水。缺水程度与降水的南多北少 ,沿海多于内陆 ,沂蒙山
地多于同纬度平原等特点密切相联。(3)小麦生育期 (9～10 月) 内几乎全是干旱季节 ,缺水 30
～215mm ;麦茬水稻旱作生育期内 (6～9 月) ,虽然全在雨季并集中了年降水量的 48 %～72 % ,
但仍缺水 163～361mm ,若遇干旱年 ,两者缺水更多 ,不灌溉难有好收成。
212 　麦茬水稻旱作各生育阶段需水量与同期降水资源的平衡分析
根据水利电力部农田灌溉研究所试验研究结果 ,麦茬水稻旱作整个生育期在不建水层条
件下 ,各阶段生育期日需水量 ,苗期为 3mm ,分蘖期为 711mm ,孕穗期为 918mm ,抽穗成熟期为
512mm。结合丰县生产实践 ,全生育期 115d 左右的水稻旱作品种各阶段生育期的日数 ,与淮
河流域同期 (6～9 月)多年平均降水量进行了平衡分析 (表 4) 。
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表 4 　麦茬水稻旱作各生育阶段水量平衡
Table 4 　The water balance in different growth period of dry paddy in wheat stubble
生长期
growth period
天数
days
起始日期
beginning and
ending date
需水量
water
requirement
(mm)
同期降水量
precipitation
of the stage
(mm)
水量平衡
water balance
( + , - )
苗期
seedling period
18～20 6 月上旬～6 月下旬
first 10 days of Jun. ～
last 10 days of Jun.
45～60 6310～18510 + 1810～ + 12510
分蘖期
tillering stage
30～32 6 月下旬～7 月下旬
last 10 days of Jun. ～
last 10 days of Jul .
213～22712 16410～27910 - 4910～ + 5118
分化期
polarization stage
31 7 月下旬～8 月下旬
last 10 days of Jul . ～
last 10 days of Aug.
30318 11610～21910 - 18718～ - 8418
生育后期
latter stage of growth
35 8 月下旬～9 月下旬
last 10 days of Aug. ～
last 10 days of Sep .
18210 7310～12810 - 10910～ - 5410
合　计
total
114～118 6 月下旬～9 月下旬
first 10 days of Jun. ～
last 10 days of Sep .
74818～77310 41610～81110 - 32718～ + 3010
各阶段生育期总计需水量所代表的仅是淮北南部地区麦茬水稻旱作的需水量 ,而同期降
水量最多、最少值却是整个流域同期降水量的地域分布的差异值 ,其目的在于以需水量中间值
去评价淮河流域的供水状况 ,从而反映淮河流域麦茬水稻旱作各阶段生育期的供需平衡状况。
从水量平衡值中不难看出 ,淮河流域麦茬水稻旱作除了苗期可以满足并略有盈余外 ,其他生育
阶段均为负值。麦茬水稻旱作的需水规律是两头小中间大。穗分期是需水肥最敏感时期 ,由
于气温高 ,植株生产旺盛 ,需水量最大 ,占全生育期的 40 % ,但淮河流域同期供、需之间是负
值 ,在 84～18718mm 之间 ,若不灌溉则影响穗粒的形成和发育。两头小中间大的需水状况与 6
月小、7～8 月大、9 月小的天然降水量分配的规律基本一致 ,也是年降水量最大的几个月。但
7～9 月降水量仍少于需水量 ,地区和月份分布不均 ,对麦茬水稻旱作生长发育所需水量又增
添了一个极不平衡的因素。根据计算 ,麦茬水稻旱作 6～9 月生长期间 ,各地降水相对变率多
在 34 %～80 %之间。
6 月为历年夏季盛行风开始和梅雨季节 ,季风的强弱及抵达的日期变化较大 ,造成该月降
水极不稳定 ,相对降水变率除沿海一带外 ,一般在 60 %～80 % ,6～9 月为降水变率最大的月
份[7 ] 。7 月和 8 月 ,降水相对变率一般较 6 月及 9 月小 ,为相对稳定变率时期 ,但此时期 (6 月
下旬)为盛行季风鼎盛时期 ,降水集中 ,多急雨暴雨 ,且分配不均 ,几日无雨就会出现旱象 ,一场
大雨又可能造成涝灾 ,往往形成旱涝交错、此涝彼旱的局面。9 月为东西环流从夏季形势突变
到秋季形势的转折阶段 ,降水显著减少 ,降水相对变率也较 7～8 月大 ,一般为 40 %～70 %[8 ] 。
总之 ,6～9 月降水相对变率最大的为 6 月 ,其次是 9 月 ,这说明 6 月和 9 月降水不可靠 ,发生旱
灾的可能性最大。
762　5 期 淮河流域麦茬水稻旱作与资源条件谐适性关系研究
3 　结 　论
淮河流域麦茬水稻旱作生育期间 (6～9 月) 光能充足 ,热量丰富。全年日照时数以 5～8
月为多 ,而水稻旱作生育期间的 6 月和 8 月又为全年日照的两个高峰期 ,对水稻旱作灌浆结实
极为有利。从热量资源来说 ,旱作水稻只要不晚于 6 月 15 日播种 ,就能在 10 月上旬成熟收
获 ,这样不仅能保证其安全齐穗所需生理温度 ,同时也保证其灌浆结实。
淮河流域降水资源为黄淮海最为丰沛的地区 ,且集中于作物生长季节 ,而麦茬水稻旱作生
育期 6～9 月正处于降水量最大季节 ,可谓光、热、水同步 ,极利于麦茬水稻旱作的生长。在灌
溉条件较好或有一定灌溉条件的地方发展水稻旱作 ,充分利用天然降水 ,进行几次适时补充灌
溉 ,即可保证丰收。
参考文献 :
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THE HARMONY BETWEEN CLIMATE RESOURCES OF AGRICULTURE AND
DRY PADDY IN HUAIHE VALLEY
ZHANG Yi2feng1 　LIU Lu2xiang2 　WANG You2feng1 　FENG Chao1
(11 Institute of Geography Science and Natural Resources Research , CAS , Beijing 　100101 ;
21 Institute for Application of Atomic Energy , Chinese Academy of Agriculture Sciences , Beijing 　100094)
ABSTRACT :Huaihe valley , spreads between warm temperate zone and north subtropical zone , is
an important producing field of grain and cotton of China and it pertains to humid monsoon re2
gion , where the distinction of seasons is evident. In Huaihe valley the quantities of the light , heat2
ing , water resource are harmonious relatively. The yearly distribution of water and heat synchro2
nizes with the growth of crops , thus it is one of the most appropriate place to develop dry paddy
with preferable harmony. Dry paddy is a method that adopts a variety of wheat that can forbear
dry environment , which is directly sowed on the dry land after wheat harvest without retaining
water layer during growth , thus making full use of natural precipitation. The future of the dry
paddy in Huaihe valley is discussed in this paper.
Key words :climate resources ; Huaihe basin ; dry paddy
862 Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2001 ,15 (5) :263～268