東北平原熱量與降水區域特征及其對適宜耕作方式的影響研究一、引言1.1研究背景與意義東北平原作為中國重要的糧食生產基地，在國家糧食安全戰略中占據著舉足輕重的地位。這片廣袤的土地，耕地面積廣闊且集中連片，擁有世界聞名的肥沃黑土，為農業生產提供了得天獨厚的條件。東北平原主要種植玉米、水稻、大豆、小麥等農作物，其糧食產量在全國糧食總產量中占比頗高，是我國重要的商品糧輸出地，對保障國家糧食供應的穩定發揮著關鍵作用。熱量和降水是影響農業生產的核心氣候要素，對農作物的生長發育、產量和品質起著決定性作用。在全球氣候變化的大背景下，東北平原的熱量和降水格局正發生著顯著變化。有研究表明，過去幾十年間，東北平原的平均氣溫呈上升趨勢，活動積溫增加，這在一定程度上改變了農作物的生長周期和適宜種植區域。例如，原本在南部地區種植的作物，因熱量條件改善，種植界限逐漸向北推移。同時，降水的時空分布也變得更加復雜，極端降水事件的頻率和強度有所增加，這給農業生產帶來了諸多不確定性，如洪澇、干旱等災害頻發，嚴重影響農作物的產量和質量。耕作方式是農業生產中的關鍵環節，直接關系到土壤質量、水資源利用效率和農作物的生長環境。不同的耕作方式對土壤的物理、化學和生物性質產生不同影響，進而影響農作物對熱量和降水的利用效率。例如，傳統的翻耕方式雖然能夠疏松土壤，但也容易導致土壤水分蒸發過快，在降水不足時加劇干旱脅迫；而保護性耕作如免耕、少耕等，能夠保留地表秸稈，減少土壤侵蝕，增加土壤水分涵養能力，提高土壤肥力，更好地適應熱量和降水的變化。合理的耕作方式能夠充分利用當地的熱量和降水資源，實現農業的高產、穩產和可持續發展。因此，深入研究東北平原熱量與降水的區域特征，并據此探索適宜的耕作方式，具有重要的現實意義。從保障國家糧食安全的角度來看，了解熱量和降水變化對農作物生長的影響，以及如何通過調整耕作方式來適應這些變化，有助于穩定和提高東北平原的糧食產量，確保國家糧食供應的穩定。從農業可持續發展的角度出發，探索適宜的耕作方式可以減少農業生產對環境的負面影響，保護土壤資源和生態環境，實現農業的長期可持續發展。從應對氣候變化的角度考慮，研究熱量和降水變化與耕作方式的關系，為制定適應氣候變化的農業政策提供科學依據，有助于提高農業的抗災能力和應對氣候變化的能力。1.2國內外研究現狀在國外，針對平原地區熱量與降水對農業生產影響的研究起步較早，且成果豐碩。美國對密西西比河流域的研究表明，熱量和降水的變化顯著影響著農作物的種植制度和產量。例如，隨著氣溫升高和降水模式的改變，該地區的玉米和大豆種植面積與產量呈現出明顯的波動。通過長期的定位試驗和數據分析，研究人員建立了較為完善的作物生長模型，如DSSAT模型，能夠較為準確地模擬熱量、降水等環境因素對作物生長發育的影響，為農業生產決策提供了科學依據。歐洲對平原地區的研究則更側重于氣候變化背景下農業可持續發展的策略。在熱量資源利用方面，通過優化種植品種和調整種植時間，充分利用熱量條件，提高作物產量和品質；在降水資源管理方面，推廣節水灌溉技術和雨水收集利用系統，提高水資源利用效率，應對降水變化帶來的挑戰。國內關于東北平原熱量與降水的研究也取得了一系列成果。在熱量方面，研究發現東北平原自20世紀80年代以來活動積溫呈上升趨勢，且增溫幅度較大。這一變化使得農作物的生長周期和適宜種植區域發生了改變，如原本在南部種植的水稻，種植界限逐漸向北推移。在降水方面，研究表明東北平原的降水量存在明顯的時空變化，且近年來極端降水事件有所增加。這些變化對農業生產產生了多方面的影響，如洪澇災害導致農田被淹，影響作物生長；干旱則使得土壤水分不足，制約作物產量。在耕作方式研究方面，國內外都有大量關注。國外，美國推行的免耕、少耕等保護性耕作方式，有效減少了土壤侵蝕，提高了土壤保水保肥能力，在應對熱量和降水變化方面表現出明顯優勢。通過長期的實踐和研究，建立了完善的保護性耕作技術體系和管理模式，為其他地區提供了借鑒。國內，針對東北平原黑土地的特點，開展了一系列保護性耕作研究與實踐。“梨樹模式”通過秸稈覆蓋還田和免耕播種，改善了土壤結構，增加了土壤有機質含量，提高了土壤對熱量和降水的調節能力。此外，還研究了不同耕作方式對土壤微生物群落結構和功能的影響，發現保護性耕作有利于增加土壤微生物多樣性，提高土壤生態系統的穩定性。盡管國內外在東北平原熱量、降水及耕作方式研究方面取得了一定成果，但仍存在一些不足。在熱量與降水的研究中，對兩者的耦合作用及其對農業生產綜合影響的研究還不夠深入。現有研究大多側重于單一因素的分析，缺乏對熱量和降水相互作用機制的系統研究，難以全面準確地評估其對農業生產的影響。在耕作方式研究方面，雖然保護性耕作得到了廣泛關注和推廣，但在實際應用中仍面臨一些問題，如農民對新技術的接受程度不高、配套農機具不完善等。此外，針對不同熱量和降水條件下的精準耕作模式研究還相對較少，不能滿足農業生產精細化管理的需求。1.3研究內容與方法本研究聚焦于東北平原熱量與降水的區域特征，以及與之相適宜的耕作方式，旨在為該地區農業生產的可持續發展提供科學依據。具體研究內容涵蓋以下三個關鍵方面：一是東北平原熱量特征分析。深入探究該地區熱量資源的時空分布規律，包括活動積溫、無霜期等關鍵熱量指標的時空變化趨勢。通過對長時間序列氣象數據的細致分析，剖析熱量條件在不同年份、季節以及不同區域的變化特點，明確熱量資源的豐缺狀況及其對農業生產的潛在影響。例如，分析近幾十年來東北平原不同區域活動積溫的增減變化，以及這種變化對農作物生長周期和種植界限的影響。二是東北平原降水特征分析。全面研究降水的時空分布格局，包括降水量、降水日數、降水強度等要素的時空變化。運用先進的數據分析方法，揭示降水在年內和年際間的分配規律，以及極端降水事件的發生頻率和強度變化。同時，深入分析降水與地形、大氣環流等因素的相互關系，闡明降水變化的成因機制。比如，研究地形對降水分布的影響，以及大氣環流異常如何導致降水異常變化。三是基于熱量與降水特征的適宜耕作方式研究。結合東北平原的熱量和降水特征，系統評估不同耕作方式對土壤水熱狀況、作物生長發育及產量的影響。通過田間試驗、數值模擬等手段，對比傳統耕作方式與保護性耕作方式在應對熱量和降水變化方面的優劣。綜合考慮土壤質量、水資源利用效率、農作物產量和生態環境等多方面因素，篩選出適合不同熱量和降水條件的最佳耕作方式，并提出相應的優化建議。例如，研究免耕、少耕等保護性耕作方式對土壤水分保持和熱量調節的作用，以及對作物產量和品質的影響。在研究方法上，本研究綜合運用多種科學方法，確保研究結果的準確性和可靠性。一是數據收集與整理，廣泛收集東北平原地區多個氣象站點的長期氣象數據，包括氣溫、降水、日照等要素，同時收集相關的土壤、地形、農業生產等資料，為后續分析提供豐富的數據支持。二是采用數理統計分析方法，運用線性回歸、相關性分析、主成分分析等數理統計方法，對收集到的數據進行深入分析，揭示熱量、降水的時空變化規律及其與農業生產的關系。三是開展田間試驗，在東北平原不同區域設置田間試驗點，對比不同耕作方式下土壤水熱狀況、作物生長發育和產量等指標的差異，獲取第一手實驗數據。四是運用數值模擬方法，借助農業生態系統模型，如DSSAT、APSIM等，對不同熱量和降水條件下的作物生長過程進行模擬，預測不同耕作方式對作物產量和資源利用效率的影響，為耕作方式的優化提供科學依據。二、東北平原熱量區域特征分析2.1熱量指標選取與數據來源熱量指標的合理選取對于準確分析東北平原的熱量特征至關重要。在本研究中，選擇活動積溫、無霜期等作為主要熱量指標。活動積溫是指某時段內逐日平均氣溫≥10℃持續期間日平均氣溫的總和，它能有效衡量一個地區農作物生長季內熱量的累積狀況。10℃是喜溫植物適宜生長的起始溫度，對農作物的生長發育具有重要指示作用，因此活動積溫能夠直觀反映該地區可供農作物利用的熱量資源。無霜期是指一年中終霜后至初霜前的一整段時間，在這期間，地面沒有出現霜，農作物不會受到霜凍危害。無霜期的長短直接影響農作物的生長周期和種植制度，較長的無霜期為農作物的生長提供了更充足的時間，有利于提高農作物的產量和品質。本研究的數據來源主要為中國氣象局國家氣象信息中心提供的東北平原地區多個氣象站點的長期氣象數據，時間跨度為1960-2020年。這些氣象站點分布廣泛，能夠較好地代表東北平原不同區域的氣候特征。數據處理過程中，首先對原始數據進行質量控制，剔除明顯錯誤和異常的數據記錄。運用線性插值等方法對缺失數據進行填補，確保數據的完整性和連續性。然后，按照相關標準和方法，計算各氣象站點的活動積溫、無霜期等熱量指標。例如，采用累加法計算活動積溫，通過統計初霜日和終霜日來確定無霜期。為了進一步分析熱量指標的時空變化特征，還將數據進行網格化處理，利用克里金插值等空間分析方法，將離散的氣象站點數據轉化為連續的空間分布數據，以便更直觀地展示東北平原熱量資源的空間格局。2.2熱量空間分布特征2.2.1積溫的空間差異東北平原活動積溫的空間分布呈現出明顯的差異，大致表現為南部高、北部低，平原地區高、山區低的特征。以遼河平原為代表的南部地區，活動積溫數值較高，一般在3000-3600℃之間。這主要是因為南部地區緯度相對較低，太陽高度角較大，接受的太陽輻射較多，熱量資源相對豐富。例如，位于遼河平原的沈陽，其活動積溫多年平均值可達3400℃左右，為農作物的生長提供了較為充足的熱量條件，適宜種植玉米、水稻等對熱量需求較高的作物。而以三江平原為代表的北部地區，活動積溫相對較低，多在2000-2500℃之間。緯度較高導致太陽輻射量減少，熱量條件相對較差，農作物的生長周期受到一定限制。像佳木斯地處三江平原，活動積溫約為2300℃，這使得該地區主要種植大豆、小麥等耐寒性較強、對熱量需求相對較低的作物。在地形方面，平原地區地勢平坦，熱量不易散失，有利于熱量的積累，積溫相對較高。東北平原廣闊的地勢使得熱量在一定范圍內能夠均勻分布，為農業生產提供了較為有利的熱量條件。與之相比，山區地勢起伏較大，海拔較高，氣溫隨海拔升高而降低，積溫明顯減少。大興安嶺、小興安嶺等山區，海拔較高，氣溫較低，活動積溫遠低于平原地區。在這些山區，適宜種植一些對熱量要求不高的耐寒作物，如馬鈴薯、蕎麥等。通過對1960-2020年東北平原活動積溫數據的分析，利用線性回歸方法計算得出，遼河平原地區活動積溫的年際變化傾向率約為15-20℃/年，呈現出較為明顯的上升趨勢。這意味著隨著時間的推移，該地區的熱量資源逐漸增加，農作物的生長環境得到進一步改善，可能會促使一些對熱量要求更高的作物種植界限向北推移。而三江平原地區活動積溫的年際變化傾向率相對較小，約為5-10℃/年。雖然也有上升趨勢，但幅度相對較小，這可能與該地區的地理位置、大氣環流等多種因素有關。這種積溫的空間差異和變化趨勢，對東北平原的農業生產布局和作物種植結構產生了深遠影響。2.2.2無霜期的空間變化東北平原無霜期的空間變化也十分顯著，總體上表現為從南向北逐漸縮短的趨勢。南部的遼河平原無霜期較長，一般在150-180天左右。以大連為例，其無霜期可達180天左右，較長的無霜期為農作物提供了充足的生長時間，有利于多種農作物的生長和成熟，能夠實現一年一熟或部分地區的兩年三熟。在這樣的熱量條件下，當地不僅可以種植玉米、水稻等主要糧食作物，還能種植一些經濟作物，如花生、棉花等。北部的三江平原無霜期則較短，大多在120-150天之間。以哈爾濱為例，無霜期約為140天，相對較短的無霜期限制了農作物的選擇和生長周期，主要種植早熟品種的大豆、小麥等作物，以確保在有限的生長時間內能夠正常成熟。無霜期的長短對農業生產有著至關重要的影響。它直接決定了農作物的生長周期和種植制度，較長的無霜期意味著農作物有更多的時間進行光合作用，積累養分，從而提高產量和品質。在無霜期較長的地區，可以選擇生育期較長、產量較高的作物品種，充分利用熱量資源，提高土地的產出效率。相反，在無霜期較短的地區，需要選擇早熟、耐寒的作物品種，以適應較短的生長季節。此外，無霜期的變化還會影響農作物的病蟲害發生情況。無霜期延長可能導致病蟲害的繁殖代數增加，危害加重；而無霜期縮短則可能使一些病蟲害的越冬基數減少，危害程度降低。因此，準確掌握無霜期的空間變化規律，對于合理安排農業生產、選擇適宜的作物品種和制定有效的病蟲害防治措施具有重要意義。2.3熱量時間變化特征2.3.1年代際變化趨勢從年代際尺度來看，東北平原熱量資源呈現出明顯的變化趨勢。自20世紀60年代至20世紀末，東北平原的活動積溫總體呈上升態勢。20世紀60年代，東北平原大部分地區活動積溫相對較低，以遼河平原為例，平均活動積溫約為3100℃，而三江平原平均活動積溫約為2100℃。到了20世紀90年代，遼河平原活動積溫增加至約3300℃，三江平原增加至約2300℃。這一時期，熱量資源的增加與全球氣候變暖的大趨勢密切相關，大氣中溫室氣體濃度的增加，導致地表吸收的太陽輻射熱量增多，進而使得氣溫升高，活動積溫相應增加。進入21世紀，東北平原熱量資源的上升趨勢更為顯著。據統計，2000-2020年期間，遼河平原活動積溫平均達到3400℃以上，較20世紀90年代又有明顯增加。這一變化對農作物的種植結構產生了深刻影響，原本在遼河平原邊緣地區難以種植的一些中晚熟品種玉米，由于熱量條件的改善，種植面積逐漸擴大。在三江平原，活動積溫也持續上升，部分地區已經能夠滿足一些中早熟水稻品種的生長需求，水稻種植面積有所增加。這種熱量資源的年代際變化，使得東北平原農作物的生長周期和種植制度發生了改變。一些原本生長周期較短的作物，逐漸被生長周期較長、產量更高的品種所替代，這在一定程度上提高了農作物的產量和品質。例如，在熱量條件較好的地區，種植的玉米品種從早熟品種向中晚熟品種轉變，單產得到了顯著提高。無霜期也呈現出年代際延長的趨勢。20世紀60年代，東北平原南部地區無霜期平均約為155天，北部地區約為125天。隨著時間推移，到了21世紀初，南部地區無霜期延長至約165天，北部地區延長至約135天。無霜期的延長為農作物的生長提供了更充足的時間，使得一些對熱量和生長時間要求較高的作物能夠在更廣泛的區域種植。在南部地區，原本只能一年一熟的部分區域，現在通過合理安排種植時間和品種，已經可以實現兩年三熟，提高了土地的利用效率和農業產出。2.3.2年際波動特點東北平原熱量資源在年際間存在明顯的波動。以活動積溫為例，在某些年份，由于大氣環流異常等因素的影響，活動積溫會出現較大幅度的波動。在2005年，受厄爾尼諾現象影響，東北平原部分地區氣溫異常偏高，活動積溫比常年平均值高出100-200℃。這使得當年農作物生長速度加快，生育期提前，部分地區的玉米提前成熟，產量也有所增加。而在2012年，受到拉尼娜現象的影響，東北平原部分地區氣溫偏低，活動積溫比常年平均值低100℃左右。這導致農作物生長緩慢，生育期延長，部分地區的水稻遭遇早霜，產量受到較大影響。無霜期的年際波動同樣較為明顯。一些年份初霜日期提前或終霜日期延后，導致無霜期縮短；而在另一些年份，初霜日期延后或終霜日期提前，使得無霜期延長。在2017年，東北平原北部地區初霜日期比常年提前了10天左右，無霜期明顯縮短，對大豆、小麥等作物的成熟產生了不利影響，導致部分作物籽粒不飽滿，產量下降。相反，在2019年，東北平原南部地區終霜日期比常年提前了5天左右，初霜日期延后了8天左右，無霜期顯著延長，為當地的農作物生長提供了更有利的條件，玉米、水稻等作物產量均有所提高。熱量資源的年際波動給農業生產帶來了諸多挑戰。為了應對這種波動，農民需要根據當年的熱量條件及時調整種植品種和種植時間。在熱量條件較好的年份，可以選擇生育期較長的高產品種；而在熱量條件較差的年份，則應選擇早熟、耐寒的品種。此外，加強農田基礎設施建設，提高農田的保溫、保濕能力，也有助于減少熱量資源年際波動對農業生產的影響。通過建設灌溉設施，在氣溫偏低時及時灌溉，利用水的比熱容大的特點，調節農田溫度，減輕低溫對農作物的危害。三、東北平原降水區域特征分析3.1降水數據收集與處理本研究的降水數據主要來源于中國氣象局國家氣象信息中心，涵蓋了東北平原地區1960-2020年期間100個氣象站點的逐日降水觀測數據。這些站點在東北平原的不同區域均勻分布，能夠較為全面地反映該地區降水的空間特征。此外，還收集了美國國家環境預測中心（NCEP）和國家大氣研究中心（NCAR）聯合發布的再分析資料，包括降水、氣壓、風場等氣象要素，用于輔助分析降水變化的大氣環流背景。在數據處理過程中，首先對原始降水數據進行質量控制，通過檢查數據的完整性、合理性和一致性，剔除異常值和錯誤記錄。利用統計學方法，設置合理的閾值，如日降水量的最大值、最小值等，對數據進行篩選，確保數據的準確性。對于少量缺失的數據，采用線性插值、距離權重反比法等方法進行填補。線性插值是根據相鄰時間點或空間點的降水數據，通過線性關系計算缺失值；距離權重反比法是根據周圍站點的距離遠近對其降水數據賦予不同權重，進而計算出缺失值。經過質量控制和缺失值填補后，對降水數據進行統計分析，計算年降水量、月降水量、降水日數、降水強度等指標。年降水量通過將一年中每日的降水量累加得到；月降水量同理，是將一個月內每日降水量相加；降水日數則是統計降水量大于0.1mm的天數；降水強度為降水量與降水日數的比值。為了更直觀地展示降水的空間分布特征，運用ArcGIS軟件中的克里金插值法，將離散的氣象站點降水數據轉化為連續的空間柵格數據，生成降水分布圖。3.2降水空間分布格局3.2.1降水量的區域差異東北平原年降水量總體呈現出從東南向西北遞減的顯著特征。東南部地區，如長白山脈附近以及遼東半島部分區域，年降水量較為豐富，一般可達600-1000毫米。這主要是因為該區域靠近海洋，受海洋暖濕氣流影響較大，且處于夏季風的迎風坡，地形的抬升作用使得水汽更容易凝結成云致雨。以丹東為例，其年降水量約為800毫米，充沛的降水為當地的農業、林業發展提供了充足的水資源，適宜種植水稻等需水量較大的作物，同時也孕育了豐富的森林資源。而西北部地區，如松嫩平原的部分區域以及大興安嶺以西地區，年降水量相對較少，多在300-500毫米之間。這些地區遠離海洋，海洋水汽難以到達，且受大陸性氣團影響較大，氣候相對干燥。以齊齊哈爾為例，年降水量約為400毫米，相對較少的降水限制了農業生產的類型和規模，主要以耐旱的小麥、玉米等作物種植為主。這種降水量的區域差異對農業生產布局產生了深遠影響。在降水量豐富的東南部地區，由于水資源充足，不僅可以發展水田農業，種植水稻等高產作物，還能夠發展漁業、林業等多種產業。而在降水量較少的西北部地區，農業生產則更加依賴灌溉，主要發展旱地農業，種植耐旱作物，并注重水資源的合理利用和節水灌溉技術的推廣。此外，降水量的差異還影響著生態環境的分布，東南部地區森林覆蓋率較高，生態環境相對較好；而西北部地區則以草原和荒漠草原為主，生態環境相對脆弱。3.2.2降水的地形影響地形對東北平原降水分布的影響十分顯著，尤其是山地的迎風坡和背風坡表現出明顯的降水差異。長白山脈是東北平原東南部的重要地形屏障，夏季盛行東南季風，當暖濕氣流遇到長白山脈時，被迫沿山坡上升，水汽冷卻凝結，形成大量降水。長白山脈的迎風坡年降水量可達800-1000毫米，局部地區甚至超過1000毫米。豐富的降水使得該地區河流眾多，水資源豐富，為森林植被的生長提供了良好的條件，形成了茂密的森林景觀。相反，長白山脈的背風坡，由于氣流下沉增溫，水汽難以凝結，降水明顯減少。背風坡的年降水量一般在600毫米以下，部分地區甚至不足500毫米。這種降水差異導致背風坡的植被類型與迎風坡有所不同，背風坡以草原和灌叢植被為主，農業生產也以旱地作物種植為主。大興安嶺對降水分布同樣有著重要影響。大興安嶺阻擋了來自西伯利亞的冷空氣和內陸的干燥氣流，使得其東側成為迎風坡，降水相對較多。大興安嶺東側的年降水量在400-600毫米之間，為農業生產提供了一定的水分條件，適宜種植小麥、玉米等作物。而大興安嶺西側處于背風坡，受下沉氣流影響，降水稀少，年降水量多在300毫米以下，氣候干旱，主要以畜牧業為主。除了山地的迎風坡和背風坡影響外，地形的起伏還會影響降水的再分配。在地勢低洼的地區，如三江平原的一些低洼地帶，容易形成徑流匯聚，導致局部地區水分充足。這些地區雖然年降水量可能并不突出，但由于排水不暢，土壤含水量較高，形成了大面積的沼澤濕地。沼澤濕地不僅是重要的生態系統，對調節區域氣候、涵養水源、保護生物多樣性等方面發揮著重要作用，同時也對農業生產產生一定影響，限制了大規模機械化農業的發展，但適合發展一些耐濕的農作物種植和漁業養殖。3.3降水時間變化規律3.3.1季節分配特點東北平原降水的季節分配極不均勻，主要集中在夏季，夏季降水量占全年降水量的60%-80%。以哈爾濱為例，夏季（6-8月）降水量約占全年降水量的70%，其中7月和8月降水最為集中，常出現暴雨天氣。夏季降水集中的主要原因是受到東亞夏季風的影響，來自海洋的暖濕氣流在夏季強盛，為東北平原帶來了豐富的水汽。同時，夏季太陽輻射強，氣溫高，空氣對流旺盛，也有利于水汽的凝結和降水的形成。春季（3-5月）和秋季（9-11月）降水量相對較少，分別占全年降水量的10%-20%。春季氣溫回升，蒸發旺盛，但此時夏季風尚未到達，水汽來源不足，導致降水較少。此外，春季土壤解凍，水分蒸發快，易出現春旱現象，對農作物的播種和出苗產生不利影響。秋季隨著太陽直射點南移，冷空氣逐漸南下，暖濕氣流減弱，降水逐漸減少。秋季降水不足可能影響農作物的灌漿和成熟，導致作物產量和品質下降。冬季（12-2月）降水最少，僅占全年降水量的5%左右。冬季受大陸冷氣團控制，空氣寒冷干燥，且盛行下沉氣流，難以形成降水。東北地區冬季多降雪，但由于氣溫較低，降雪量相對較少，且積雪在春季融化，對農業生產的直接影響較小。降水的季節分配特點對農業用水產生了重要影響。夏季降水集中，雖然為農作物生長提供了充足的水分，但也容易引發洪澇災害，淹沒農田，破壞農業設施，導致農作物減產甚至絕收。因此，在夏季需要加強農田排水設施建設，及時排除田間積水，減少洪澇災害的影響。春季和秋季降水相對不足，需要合理安排灌溉，保障農作物生長所需的水分。在春旱嚴重的地區，可采用滴灌、噴灌等節水灌溉技術，提高水資源利用效率，緩解水資源短缺問題。冬季降水少，土壤墑情較差，需要在秋季做好保墑工作，如深耕、耙地等，以減少土壤水分蒸發，為春季農業生產儲備水分。3.3.2年際變化特征東北平原降水的年際變化較大，年降水量的波動幅度明顯。通過對1960-2020年東北平原多個氣象站點降水數據的分析，發現年降水量的最大值與最小值之間的差值可達300-500毫米。在1998年，東北地區遭遇了罕見的特大洪水，當年降水量顯著增加，部分地區年降水量比常年平均值高出200-300毫米。大量降水導致江河水位猛漲，洪澇災害嚴重，對農業生產造成了巨大損失，許多農田被淹沒，農作物無法正常生長，產量大幅下降。而在2001年，東北平原部分地區出現嚴重干旱，年降水量比常年平均值減少100-200毫米。干旱使得土壤水分嚴重不足，農作物生長受到抑制，出現萎蔫、減產等情況。降水年際變化對農業生產穩定性產生了多方面的影響。首先，降水的不確定性增加了農業生產的風險。農民難以準確預測當年的降水情況，從而在農業生產決策上存在困難。在降水偏多的年份，可能會因排水不暢導致農田漬澇；而在降水偏少的年份，則可能因灌溉水源不足導致干旱減產。其次，降水年際變化會影響農作物的生長發育和產量品質。降水過多或過少都會破壞農作物的水分平衡，影響其光合作用、呼吸作用等生理過程。長期干旱會導致土壤肥力下降，病蟲害滋生，影響農作物的品質和產量。頻繁的降水年際變化還會對農業基礎設施造成破壞，如灌溉渠道、排水系統等，增加農業生產成本。為了應對降水年際變化對農業生產的影響，需要采取一系列措施。加強水利設施建設，提高農田的灌溉和排水能力，確保在降水過多或過少時都能保障農作物的水分需求。建立完善的氣象監測和預警系統，及時準確地預測降水變化，為農民提供科學的生產指導。推廣耐旱、耐澇的農作物品種，提高農作物的抗逆性。發展節水農業，采用先進的灌溉技術和管理模式，提高水資源利用效率，降低降水變化對農業生產的影響。四、熱量與降水對東北平原農業生產的影響4.1對農作物種類分布的影響4.1.1熱量限制下的作物選擇熱量條件是影響東北平原農作物種類分布的關鍵因素之一，它如同一只無形的手，在很大程度上決定了哪些作物能夠在這片土地上茁壯成長。在東北平原北部地區，由于緯度較高，太陽輻射相對較弱，熱量資源相對匱乏，冬季漫長而寒冷，使得該地區的農作物生長面臨著嚴峻的熱量挑戰。以大興安嶺地區為例，這里的活動積溫較低，一般在1600-2000℃之間，無霜期較短，大約為90-120天。在這樣的熱量條件下，耐寒性強的作物成為了當地的主要選擇。大豆便是其中的典型代表，大豆具有較強的耐寒能力，能夠在較低的溫度下生長發育，其發芽的最低溫度一般在6-8℃。在大興安嶺地區種植的大豆，能夠充分利用當地有限的熱量資源，在短暫的生長季內完成生長周期，實現成熟收獲。此外，小麥也是該地區的重要農作物之一，小麥的耐寒品種能夠適應低溫環境，在春季氣溫回升后迅速生長，夏季便能成熟。而在東北平原南部地區，熱量條件相對較好，活動積溫一般在3000-3600℃之間，無霜期較長，可達150-180天。以遼河平原為例，這里充足的熱量資源為對熱量需求較高的作物提供了良好的生長環境。玉米作為一種喜溫作物，在遼河平原得到了廣泛種植。玉米生長需要較高的溫度，其適宜生長的溫度范圍為22-30℃，在這樣的溫度條件下，玉米能夠快速生長，光合作用旺盛，積累足夠的養分，從而實現高產。遼河平原的熱量條件能夠滿足玉米整個生長周期的需求，從播種到成熟，玉米都能在適宜的溫度環境中順利生長。水稻也是遼河平原的主要作物之一，水稻是一種對熱量和水分要求較高的作物，該地區的熱量和水分條件能夠滿足水稻的生長需求。在熱量充足的情況下，水稻能夠進行充分的光合作用，形成飽滿的籽粒，保證產量和品質。熱量條件不僅影響農作物的種類選擇，還對農作物的生長周期和品種選擇產生重要影響。在熱量條件較差的地區，為了確保農作物能夠在有限的生長季內成熟，通常會選擇早熟品種。這些早熟品種的生長周期較短，能夠在較短的時間內完成生長發育過程，避免因熱量不足而導致的生長受阻或無法成熟的問題。而在熱量條件較好的地區，則可以選擇中晚熟品種，這些品種生長周期較長，能夠充分利用熱量資源，積累更多的養分，從而提高產量和品質。在東北平原南部熱量充足的地區，種植的玉米品種多為中晚熟品種，這些品種產量高、品質好，深受農民的青睞。4.1.2降水條件與作物適應性降水是農作物生長不可或缺的重要因素，其時空分布直接影響著東北平原農作物的種類分布和生長狀況。在東北平原東南部地區，年降水量較為豐富，一般可達600-1000毫米。以長白山脈附近區域為例，充沛的降水為水稻的種植提供了得天獨厚的條件。水稻是一種需水量較大的作物，在其生長過程中，尤其是在分蘗期、孕穗期和灌漿期，對水分的需求更為迫切。長白山脈附近豐富的降水能夠滿足水稻在各個生長階段的水分需求，使得水稻能夠在充足的水分條件下茁壯成長。在水分供應充足的情況下，水稻的根系能夠充分吸收水分和養分，葉片光合作用增強，植株生長健壯，從而實現高產。在東北平原西北部地區，年降水量相對較少，多在300-500毫米之間。以松嫩平原的部分區域為例，這樣的降水條件更適合耐旱作物的生長。小麥具有較強的耐旱能力，其根系發達，能夠深入土壤中吸收水分。在松嫩平原降水相對較少的地區，小麥能夠通過自身的生理調節機制，適應干旱環境，在有限的水分條件下完成生長周期。玉米也是該地區的主要耐旱作物之一，玉米在生長過程中對水分的需求相對較為靈活，在干旱條件下，玉米能夠通過減少葉片蒸騰、調整生長節奏等方式，保持自身的生長和發育。降水條件的變化還會導致農作物種植結構的調整。近年來，隨著氣候變化的影響，東北平原部分地區降水模式發生改變，一些原本適合種植需水量較大作物的區域，由于降水減少，不得不調整種植結構，轉向耐旱作物的種植。某地區原本以種植水稻為主，但由于近年來降水量逐漸減少，水資源短缺問題日益突出，農民逐漸減少了水稻的種植面積，轉而增加了小麥和玉米等耐旱作物的種植。這種種植結構的調整，不僅是為了適應降水條件的變化，也是為了保證農作物的產量和質量，確保農業生產的穩定發展。4.2對農作物生長周期的影響4.2.1熱量對生長周期的調控熱量是農作物生長發育過程中不可或缺的關鍵因素，它如同一個精密的調節器，對農作物的生長周期起著至關重要的調控作用。積溫作為衡量熱量資源的重要指標，與農作物的生長周期密切相關。在東北平原，不同農作物對積溫有著特定的需求，積溫的多少直接決定了農作物能否正常生長以及生長周期的長短。以玉米為例，在東北平原中南部地區，中晚熟玉米品種所需的活動積溫一般在2800-3200℃之間。在熱量條件充足的年份，當活動積溫達到或超過這個范圍時，玉米能夠順利完成從播種、出苗、拔節、抽雄、吐絲到灌漿、成熟的整個生長周期。充足的熱量使得玉米植株生長迅速，光合作用旺盛，能夠積累足夠的干物質，從而實現高產。相反，如果某一年份熱量不足，活動積溫低于2800℃，玉米的生長發育就會受到抑制，生長周期延長，甚至可能無法正常成熟，導致產量大幅下降。無霜期的長短同樣對農作物生長周期有著顯著影響。在東北平原北部地區，由于無霜期較短，一般在120-150天左右，這就限制了農作物的選擇和生長周期。大豆作為該地區的主要農作物之一，其生長周期一般在110-130天左右。在無霜期較短的情況下，大豆必須在有限的時間內完成生長發育過程，否則就會受到霜凍的威脅。為了適應這種環境，當地農民通常會選擇早熟品種的大豆，這些品種生長周期相對較短，能夠在較短的無霜期內成熟。早熟大豆品種的生長周期一般在110天左右，在春季氣溫回升后，盡早播種，充分利用有限的無霜期，在秋季霜凍來臨之前完成生長，確保能夠收獲到成熟的大豆。而在東北平原南部地區，無霜期較長，可達150-180天，這為一些生長周期較長的農作物提供了生長條件。例如，水稻在該地區能夠正常生長，其生長周期一般在130-150天左右。較長的無霜期使得水稻有足夠的時間進行光合作用，積累養分，從而保證了水稻的產量和品質。4.2.2降水與生長關鍵期的匹配降水在農作物的生長過程中扮演著不可或缺的角色，尤其是在作物生長的關鍵時期，降水的多寡和時機直接影響著農作物的生長發育和最終產量。在東北平原，不同農作物在不同生長階段對水分的需求存在顯著差異，降水與作物生長關鍵期的匹配程度至關重要。以玉米為例，在其生長過程中，拔節期、抽雄期和灌漿期是對水分需求最為關鍵的時期。在拔節期，玉米植株生長迅速，對水分的需求急劇增加。此時，充足的降水能夠為玉米提供良好的水分條件，促進植株的莖葉生長，使其莖稈粗壯，葉片繁茂，為后期的光合作用和產量形成奠定基礎。如果在拔節期降水不足，土壤水分含量過低，玉米植株就會出現生長緩慢、葉片發黃、萎蔫等現象，嚴重影響其生長發育。據研究表明，在玉米拔節期，土壤相對含水量保持在70%-80%時，玉米生長狀況最佳，產量也最高。抽雄期是玉米生殖生長的關鍵階段，此時玉米需要充足的水分來保證雄穗和雌穗的正常發育。降水充足能夠促進花粉的形成和傳播，提高授粉成功率，增加穗粒數。相反，如果在抽雄期遭遇干旱，花粉活力下降，授粉不良，就會導致玉米穗粒數減少，影響產量。灌漿期是玉米產量形成的關鍵時期，此時玉米對水分的需求仍然較大。充足的降水能夠保證玉米籽粒的正常灌漿，使籽粒飽滿，千粒重增加。若灌漿期降水不足，土壤水分虧缺，玉米籽粒灌漿不充分，就會出現癟粒、空粒等現象，導致產量降低。降水與農作物生長關鍵期的匹配還受到降水時間和降水強度的影響。在關鍵期內，降水時間分布均勻，能夠持續為農作物提供水分，有利于農作物的生長。而降水強度過大，如出現暴雨天氣，可能會導致農田積水，土壤透氣性變差，根系缺氧，影響農作物的正常生長，甚至引發洪澇災害，造成農作物減產或絕收。降水強度過小，如降水過少且持續時間短，可能無法滿足農作物在關鍵期的水分需求，導致干旱脅迫，同樣影響農作物的產量和品質。因此，在東北平原農業生產中，關注降水與作物生長關鍵期的匹配關系，合理利用降水資源，對于保障農作物的生長和提高產量具有重要意義。4.3對農業生產風險的影響4.3.1熱量異常引發的災害風險熱量異常對東北平原農業生產構成了嚴重的災害風險，其中低溫凍害和高溫熱害是較為突出的兩種類型。在東北平原，低溫凍害多發生在春秋季節，尤其是春季的倒春寒和秋季的早霜，對農作物的生長發育產生巨大威脅。在2018年春季，東北平原部分地區遭遇了嚴重的倒春寒天氣，氣溫急劇下降，比常年同期偏低3-5℃。此時正值玉米、大豆等農作物的播種出苗期，低溫導致土壤溫度過低，種子發芽緩慢，甚至出現爛種現象，出苗率大幅降低。據統計，受倒春寒影響，該地區玉米的出苗率比正常年份降低了15%-20%，部分農田不得不重新播種，這不僅增加了生產成本，還延誤了農時，使得農作物的生長周期縮短，最終導致產量下降。秋季早霜也是低溫凍害的一種常見形式。早霜的出現會使農作物遭受凍害，導致作物生長停滯，籽粒灌漿不充分，影響產量和品質。在2019年秋季，東北平原北部地區出現了早霜，比常年提前了10天左右。此時，大豆正處于鼓粒期，早霜使得大豆植株受到凍害，葉片枯黃脫落，光合作用停止，籽粒無法正常灌漿，導致大豆的百粒重降低，產量減少。據當地農業部門統計，該地區大豆產量因早霜減產了10%-15%，且大豆的蛋白質含量和油脂含量也有所下降，品質受到明顯影響。高溫熱害同樣會對東北平原的農業生產造成嚴重危害。在夏季，當氣溫持續偏高，超過農作物生長的適宜溫度范圍時，就會引發高溫熱害。高溫會導致農作物光合作用減弱，呼吸作用增強，消耗過多的光合產物，從而影響作物的生長發育和產量形成。在2020年夏季，東北平原部分地區出現了持續的高溫天氣，日最高氣溫超過35℃的天數達到了15天以上。此時正值玉米的抽雄吐絲期，高溫使得玉米花粉活力下降，授粉不良，導致果穗禿尖、缺粒現象嚴重。據調查，受高溫熱害影響，該地區玉米的減產幅度達到了10%-20%，嚴重影響了農民的經濟收益。高溫還會導致農作物水分蒸發過快，土壤水分不足，引發干旱脅迫，進一步加劇對農業生產的危害。4.3.2降水異常導致的災害風險降水異常是影響東北平原農業生產的重要因素，洪澇和干旱等降水異常災害對農業生產具有極大的破壞力。在東北平原，洪澇災害多發生在夏季，由于降水集中且強度大，導致江河水位迅速上漲，淹沒農田，給農業生產帶來巨大損失。在2013年夏季，東北平原部分地區遭遇了特大暴雨襲擊，降水量遠超常年同期，導致松花江、遼河等河流流域發生嚴重洪澇災害。大量農田被洪水淹沒，農作物長時間浸泡在水中，根系缺氧，生長受到嚴重抑制，甚至死亡。據統計，此次洪澇災害導致該地區數百萬畝農田受災，玉米、水稻等主要農作物受災面積達到了50%以上，部分農田絕收。洪澇災害還沖毀了農田水利設施，如灌溉渠道、排水系統等，使得災后農田的灌溉和排水受到嚴重影響，恢復農業生產面臨巨大困難。干旱是另一種常見的降水異常災害，對東北平原農業生產的威脅同樣不容忽視。干旱主要發生在春季和夏季，由于降水不足，土壤水分含量過低，無法滿足農作物生長的需求，導致農作物生長發育受阻，產量大幅下降。在2007年，東北平原部分地區遭遇了嚴重的春旱，從3月到5月，降水量比常年同期減少了40%-50%。此時正值春播季節，干旱使得土壤墑情極差，種子無法正常發芽出苗，即使出苗后，農作物也因缺水而生長緩慢，葉片枯黃，嚴重影響了農作物的生長和發育。據當地農業部門統計，受春旱影響，該地區春播作物的播種面積減少了20%-30%，已播種的農作物產量也大幅下降，玉米、大豆等作物的減產幅度達到了30%-50%。夏季干旱同樣會對農作物產生嚴重影響，在農作物生長的關鍵時期，如玉米的拔節期、抽雄期，水稻的孕穗期、灌漿期等，干旱會導致農作物水分虧缺，影響光合作用和養分運輸，從而降低農作物的產量和品質。五、基于熱量與降水的東北平原適宜耕作方式探討5.1傳統耕作方式及其局限性5.1.1常見傳統耕作方式介紹在東北平原的農業生產歷史長河中，翻耕與旋耕作為傳統耕作方式的典型代表，長期占據著重要地位。翻耕是一種歷史悠久且應用廣泛的耕作方式，其主要借助犁等農具，以較大的耕翻深度將土壤進行翻轉。通常情況下，翻耕深度可達20-30厘米。在秋季作物收獲后，農民會使用鏵式犁等工具，將表層土壤翻至下層，下層土壤翻至表層，使土壤充分混合。這種方式能夠有效打破土壤板結，疏松土壤，增加土壤的通氣性和透水性。翻耕還能將地表的殘茬、雜草等翻埋入土，加速其腐爛分解，增加土壤有機質含量，為農作物生長提供養分。在東北地區，秋季翻耕可以將玉米秸稈等翻埋入土，經過冬季的凍融作用，秸稈能夠更好地腐爛，改善土壤結構。旋耕則是隨著農業機械化發展而逐漸普及的一種耕作方式。它主要利用旋耕機，通過旋轉的刀片將土壤切碎、拌勻。旋耕的深度一般相對較淺，多在10-15厘米左右。旋耕機作業時，刀片高速旋轉，將土壤打碎成細小的顆粒，使土壤變得更加細碎和平整。與翻耕相比，旋耕具有作業效率高、速度快的優點，能夠在較短時間內完成大面積的耕作任務。在春季播種前，使用旋耕機進行作業，可以快速將土壤整理成適合播種的狀態，節省時間和人力成本。旋耕還能將肥料均勻地混入土壤中，提高肥料的利用率。5.1.2與熱量、降水條件的不適應性分析在熱量資源利用方面，傳統耕作方式存在明顯不足。翻耕由于將土壤深層的冷涼土壤翻至表層，在春季氣溫回升階段，會導致土壤升溫緩慢。在東北平原的春季，氣溫較低，農作物播種后需要適宜的土壤溫度來促進種子發芽和幼苗生長。而翻耕后的土壤升溫慢，使得種子發芽時間延遲，生長周期縮短，影響農作物的產量和品質。研究表明，翻耕后的土壤在春季播種后，土壤溫度比未翻耕的土壤低1-2℃，這會導致玉米等作物的出苗時間推遲3-5天。旋耕雖然能夠使土壤表面細碎，但同樣對土壤熱量的保持和利用不利。旋耕后土壤孔隙度較大，熱量容易散失，在夜間或寒冷天氣下，土壤溫度下降較快，不利于農作物根系的生長和發育。在東北平原的早春季節，夜間氣溫較低，旋耕后的土壤容易出現低溫凍害，影響農作物的生長。在降水利用方面，傳統耕作方式也面臨諸多挑戰。翻耕后的土壤表面較為疏松，在降水較多時，容易造成水土流失。東北平原夏季降水集中，且多暴雨天氣。翻耕后的土壤在暴雨沖刷下，表層土壤容易被沖走，導致土壤肥力下降，農田受損。據研究，翻耕后的農田在暴雨后的水土流失量比免耕農田高出30%-50%。旋耕由于耕層較淺，對土壤的保水能力有限。在干旱時期，旋耕后的土壤水分蒸發較快，難以滿足農作物生長的需求。東北平原春季干旱少雨，旋耕后的土壤水分流失嚴重，會導致農作物因缺水而生長不良，甚至死亡。傳統耕作方式在應對熱量和降水變化時存在明顯的局限性，難以滿足東北平原農業可持續發展的需求。5.2現代保護性耕作方式的優勢與實踐5.2.1保護性耕作方式的原理與類型現代保護性耕作方式以保護土壤、提高資源利用效率和實現農業可持續發展為核心目標，在東北平原的農業生產中逐漸嶄露頭角。免耕作為一種重要的保護性耕作方式，其原理是在作物播種前不進行土壤翻耕，直接在原茬地上進行播種。通過使用特殊的免耕播種機，將種子和肥料精準地播入土壤中，同時保留地表的秸稈和殘茬。地表的秸稈和殘茬猶如一層天然的保護膜，能夠有效減少土壤侵蝕，降低風蝕和水蝕的危害。秸稈還能阻擋雨滴對土壤的直接沖擊，減少土壤顆粒的飛濺和流失，保持土壤結構的穩定性。免耕還能增加土壤有機質含量，隨著秸稈在地表的自然分解，有機質逐漸歸還土壤，改善土壤肥力，為農作物生長提供持續的養分支持。少耕則是在滿足農作物生長需求的前提下，盡量減少土壤耕作的次數和強度。少耕并非完全不進行耕作，而是通過合理控制耕作深度和范圍，減少對土壤的擾動。少耕可以采用淺松、耙地等方式，疏松土壤表層，改善土壤通氣性和透水性，同時保留部分地表殘茬。淺松能夠打破土壤的板結層，增加土壤的孔隙度，促進根系的生長和發育。與傳統的深耕方式相比，少耕減少了對土壤深層結構的破壞，有利于保護土壤中的微生物群落和生態環境。秸稈還田是保護性耕作的重要組成部分，它將農作物收獲后的秸稈直接還田，使其成為土壤的有機肥料。秸稈還田有多種方式，如粉碎還田、整稈還田等。粉碎還田是將秸稈用粉碎機粉碎后均勻撒在地表，然后通過耕翻或旋耕等方式將其混入土壤中。這種方式能夠加速秸稈的分解，使其更快地轉化為土壤有機質。整稈還田則是將秸稈直接鋪在地表，在播種時采用免耕或少耕的方式，讓種子在秸稈覆蓋下生長。整稈還田能夠更好地保護土壤，減少水分蒸發和土壤侵蝕，同時為土壤微生物提供豐富的食物來源，促進土壤生態系統的平衡。5.2.2在東北平原的應用案例分析在東北平原，“梨樹模式”作為保護性耕作的成功典范，取得了顯著的成效。梨樹模式的核心是秸稈全覆蓋還田和免耕播種技術。在吉林省梨樹縣，通過實施梨樹模式，土壤質量得到了明顯改善。連續多年的秸稈還田使得土壤有機質含量逐年增加，據統計，實施梨樹模式10年后，土壤有機質含量比傳統耕作方式提高了0.5-1.0個百分點。土壤的團粒結構得到優化，孔隙度增加，通氣性和保水性顯著增強。這不僅有利于農作物根系的生長和發育，還提高了土壤對水分和養分的保持能力，減少了化肥的使用量。在農作物產量方面，梨樹模式也表現出色。以玉米為例，實施梨樹模式的地塊玉米產量穩定增長，平均單產比傳統耕作方式提高了10%-15%。在2020年，梨樹縣某實施梨樹模式的地塊玉米單產達到了800公斤/畝以上，而相鄰的傳統耕作地塊單產僅為700公斤/畝左右。梨樹模式還增強了農田的抗災能力，在干旱年份，秸稈覆蓋能夠有效減少土壤水分蒸發，保持土壤墑情，使農作物能夠更好地抵御干旱脅迫。在暴雨天氣下，秸稈能夠阻擋雨水的直接沖擊，減少水土流失，保護農田。“龍江模式”也是東北平原保護性耕作的典型代表。黑龍江省根據當地的氣候和土壤條件，探索出了以秸稈翻埋還田、秸稈覆蓋免耕等技術為核心的龍江模式。在黑龍江省的一些地區，通過秸稈翻埋還田，將秸稈深埋入土，經過微生物的分解作用，增加土壤有機質含量，改善土壤結構。秸稈覆蓋免耕則在地表保留秸稈，減少土壤侵蝕，同時利用秸稈的保溫作用，提高土壤溫度，促進農作物生長。龍江模式在提高土壤肥力、增加農作物產量、保護生態環境等方面都取得了良好的效果。據調查，實施龍江模式的地塊，土壤容重降低了0.1-0.2克/立方厘米，孔隙度增加了5%-10%，農作物產量提高了8%-12%。這些成功案例表明，現代保護性耕作方式在東北平原具有廣闊的應用前景和推廣價值。5.3耕作方式的優化策略5.3.1根據熱量分區的耕作方式調整在東北平原，熱量條件的區域差異顯著，因此應依據不同的熱量分區，針對性地調整耕作方式，以實現農業生產的高效與可持續發展。在熱量資源較為豐富的南部地區，如遼河平原，活動積溫較高，無霜期較長，為農作物的生長提供了較為優越的條件。針對這一熱量優勢，可采用深松與秸稈還田相結合的耕作方式。深松能夠打破長期耕作形成的犁底層，加深耕層深度，一般耕層深度可達到30-40厘米。這不僅能夠改善土壤的通氣性和透水性，還能為農作物根系的生長提供更廣闊的空間，使其更好地吸收土壤中的養分和水分。秸稈還田則是將農作物收獲后的秸稈粉碎后均勻還田，通過微生物的分解作用，增加土壤有機質含量，提高土壤肥力。據研究表明，連續實施秸稈還田5年后，土壤有機質含量可提高0.2-0.5個百分點。這種耕作方式有利于保持土壤肥力，提高土壤的保水保肥能力，同時還能減少土壤侵蝕，為農作物的生長創造良好的土壤環境。在種植玉米時，采用深松和秸稈還田相結合的方式，玉米根系能夠更深入地扎根土壤，吸收更多的養分和水分，從而提高玉米的產量和品質。而在熱量相對不足的北部地區，如三江平原，活動積溫較低，無霜期較短，農作物的生長面臨著一定的熱量限制。為了適應這一熱量條件，應推廣少耕和地膜覆蓋的耕作方式。少耕可以減少對土壤的擾動，保持土壤結構的穩定性，降低土壤水分蒸發和熱量散失。少耕的次數可控制在每年1-2次，且耕作深度不宜過深，一般在15-20厘米左右。地膜覆蓋則能夠有效地提高土壤溫度，增加土壤濕度，促進農作物的生長發育。地膜覆蓋后，土壤溫度在春季可提高2-4℃，土壤濕度可提高10%-20%。這使得農作物能夠在較短的無霜期內充分利用有限的熱量資源，提前播種和成熟。在種植大豆時，采用少耕和地膜覆蓋的方式，能夠為大豆的生長創造適宜的土壤環境，提高大豆的出苗率和產量。5.3.2結合降水特征的耕作措施改進東北平原降水的時空分布差異明顯，這對農業生產產生了重要影響。為了提高水資源利用效率，應結合降水特征改進耕作措施。在降水較多的東南部地區，如長白山脈附近，年降水量豐富