江西省近35年雙季早稻氣候資源變化及其生育期響應

余焰文 蔡小琴 蔡哲 郭瑞鴿

摘要：為研究氣候變化背景下江西省早稻氣候資源的變化特征，以江西省69個氣象觀測站1981—2015年3—7月逐日氣象觀測數據和14個農業氣象觀測站的早稻生育期觀測數據為基礎，分析江西省近35年早稻生育期氣象因子的時間變化，穩定通過10 ℃初日及3—7月積溫、降水量、日照時數的時空分布規律。結果表明，早稻生育期在年際上有不同程度提前，贛北較贛南更為明顯，時間上以21世紀初最為明顯，且整個時段內各地穩定通過10 ℃初日均明顯早于播種期。MK突變檢驗的結果表明，積溫顯著突變時間為2000年左右，降水量和日照時數則呈現波動性變化，結合線性擬合分析，1981—2015年3—7月積溫呈極顯著增加趨勢，其氣候傾向率為57.33 ℃·d/10年，但2000年前后時段內積溫升高并不顯著;降水量呈現減少-增加交替的周期性變化;日照時數總體略有減少，其中2000年以來以-72.58 h/10年的趨勢顯著減少。空間上，積溫總體表現為南高北低，20世紀90年代和21世紀初贛南中部和贛中以北區域積溫均有明顯升高;降水量高值區主要位于贛東北，低值區主要分布在贛北北部和贛西南，日照時數呈現北多南少的特點，降水量和日照時數的空間分布均存在年代際波動周期，從20世紀80年代起降水量表現為先增后減再增，日照時數則表現為先減后增再減。氣候變化導致農業氣候資源的變化，研究可為江西早稻調整和優化耕種制度，充分利用氣候資源、趨利避害提供理論支撐和技術指導。

關鍵詞：早稻;氣候資源;MK檢驗;時空分布;生育期

中圖分類號： S162.5+3? 文獻標志碼： A? 文章編號：1002-1302（2019）10-0261-07

氣候變化及其引發的后果一直是近年來科學研究關注的熱點和重點，根據IPCC第4次評估報告，全球平均溫度在過去100年（1906—2005年）上升了0.74 ℃[1]，2013年的第5次評估報告指出全球升溫趨勢仍在繼續，在北半球，1983—2012年可能是過去1 400年中最暖的30年[2]。

氣候條件是影響農業生產最重要的因素，溫度、降水、光照等氣象因子的變化直接影響作物生長，在全球氣候變化背景下，我國的農業氣候資源也同樣發生改變。楊曉光等對比分析了我國1980年前后的氣候變化特征[3];段運懷等結合農作物對熱量條件的需求將全國劃分為不同的制熟區域[4];繆啟龍等以全國≥10 ℃、≥0 ℃積溫和持續天數分布的變化為基礎，重點分析了氣候變暖對我國熱量資源分布的影響[5];趙俊芳等以氣候模式結合歷史氣候資料分析表明，2011年后全國大部分地區初霜凍日提前，終霜凍日延遲，農業熱量資源有不同程度增加[6]。氣候變化還會引起耕作制度的改變[7]，氣候變暖背景下高低溫氣象災害的發生及分布規律也隨之改變[8-10]，李勇等分析了氣候變化對長江中下游水稻的影響，研究表明1981年后30年間水稻安全種植區域相對明顯增加，而敏感區域內高溫熱害次數增加，低溫冷害次數減少[11]。

目前農業氣候變化的研究大多涉及范圍較廣，主要涉及我國華南地區[12]、西北地區[13]、東北地區[14]、長江中下游[15-16]等地區，但是針對江西省早稻的氣候資源研究相對較少。江西省是我國重要的水稻主產區之一，同時也是農業氣象災害高發區和重災區，氣候變化對早稻生產帶來的影響不容忽視，本研究以1981—2015年江西省早稻生育期數據和3—7月逐日氣象資料為基礎，分析江西省早稻生育期內光、熱、水等農業氣候資源的時空變化特征，探討早稻生育期及氣候資源對氣候變化的響應規律，以期為合理安排江西早稻安全生產合理布局、調整種植制度提供科學依據。

1 數據與方法

1.1 數據來源

研究采用的氣象數據為江西省69個氣象觀測站1981—2015年3—7月份逐日平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、降水量和日照時數數據，和14個農業氣象觀測站1981—2015年（其中1982年缺失）早稻生育期觀測數據，個別缺失氣象數據采取5日滑動平均法補充，并將數據連續缺失超過5天的站點予以剔除，站點分布情況見圖1。

1.2 分析方法

采用5日滑動平均法確定溫度通過10 ℃的逐年初日時間，初日及溫度、日照和降水要素的空間分布通過ARCGIS 93的IDW模塊進行插值實現。Mann-Kenddall（MK）檢驗主要用于時間序列的趨勢分析，現已在氣象領域廣泛應用，方法說明見文獻[17]，本研究擬采用MK檢驗對研究時段內積溫、降水量和日照時數的變化趨勢進行分析。氣候傾向率通過線性回歸擬合來實現，以回歸系數乘以10表示，并通過F檢驗法對擬合的回歸方程進行顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 早稻氣候資源時間變化

對3—7月積溫、降水量和日照時數的突變檢驗分析，結果見圖2，UF和UB曲線分別表示統計量的瞬時間序列和逆時間序列 UF>0表示序列呈上升趨勢 反之則為下降趨勢。從圖2-a可以看出，積溫的變化總體表現為20世紀90年代前以下降為主，但是下降趨勢并不顯著，90年代以后則上升，21世紀初上升趨勢開始超過0.05顯著水平臨界線，UF和UB曲線的交點表明積溫突變的時間大約為2000年，且交點位于2條虛線之間，說明突變結果通過0.05顯著水平檢驗。圖2-b中UF曲線的變化表明1981—2015年江西省3—7月降水量整體表現出波動性變化，1981—1993年減少，1994—2004年增加，2005—2015年減少。從圖2-c可以看出，1981—1986年3—7月日照時數減少，1987—1992年增加，1993—2005年再次減少，2006—2015年又再次增加。

圖3為江西省1981—2015年逐年3—7月積溫、降水量和日照時數變化情況，并通過線性回歸方程進行分時段擬合及全時段擬合。積溫最大出現年份為2013年，為 3 472.5 ℃·d，最小為3 160.8 ℃·d，出現在1996年;1981—2015年積溫擬合方程通過了0.01水平顯著性檢驗，說明總體期間升高趨勢極顯著，積溫的氣候傾向率為 57.33 ℃·d/10年，2000年前其氣候傾向率為29.13 ℃·d/10年，而2001—2015年積溫氣候傾向率僅為8.66 ℃·d/10年，但是兩段時間內積溫升高均不顯著。降水量年際波動較大，年降水量最多達1 451.5 mm，而最少僅有766.2 mm，1981—2015年其氣候傾向率為9.60 mm/10年，其中1981—1991年降水量氣候傾向率為-205.03 mm/10年，說明降水量呈減少趨勢，但并未通過顯著性檢驗，且時段內降水量表現出減-增交替性變化。1992—2004年降水量波動現象仍然存在，整體呈顯著減少趨勢，其氣候傾向率為 -318.12 mm/10年，2005—2015年降水量氣候傾向率為 220.58 mm/10年，且存在增減逐年交替的規律。日照時數整體表現出減少趨勢，氣候傾向率為-0.72 h/10年，但是總體減少趨勢不顯著，其中1981—1990年、1991—1999年、2000—2015年日照時數分別表現出增加、減少、減少的趨勢，其中2000—2015年日照時數減少顯著，其氣候傾向率高達 -72.58 h/10年。