1960-2015年西南水稻干旱的空間分布和時(shí)間演變特征

曾曉珊，馮利平，高嘉辰，余衛(wèi)東，伍 露，王春雷 ，閆錦濤，李亦卓

(1.貴州省山地環(huán)境氣候研究所，貴陽(yáng) 550002；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193；3.河南省氣象科學(xué)研究所，鄭州 450003)

引 言

隨著全球氣候的持續(xù)變暖[1-2]，受氣溫上升、降水減少影響[3]，西南地區(qū)的干旱范圍、程度、頻次均呈增加趨勢(shì)[4-5]，氣候暖干化趨勢(shì)明顯。近年來(lái)西南地區(qū)發(fā)生了多次異常干旱事件，如2006年夏季川渝地區(qū)特大干旱，2009年秋至2010年春的西南大旱，2012年云南、四川春旱，2013年貴州、重慶夏季高溫干旱等，對(duì)西南地區(qū)糧食安全造成極大威脅。據(jù)統(tǒng)計(jì)，西南四省旱災(zāi)導(dǎo)致的農(nóng)作物受災(zāi)、成災(zāi)面積占所有類(lèi)型的農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害的40%～70%[6]。目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者分別采用標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)[7]、地表濕潤(rùn)指數(shù)[8]、相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)[9]等從年、季、月尺度對(duì)西南干旱開(kāi)展了大量的研究。其中，相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)考慮了降水量和蒸散量這兩個(gè)參數(shù)，更能表現(xiàn)土壤水分的收支平衡，適用于區(qū)域內(nèi)整體干旱情況。在評(píng)估干旱時(shí)，選取合理的干旱指數(shù)尤為重要[10]。近年來(lái)大多數(shù)研究表明，相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)在西南干旱中具有較好的適用性[9-13]。而馮建設(shè)[14]、張建平[15]等的研究結(jié)果表明，相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)在農(nóng)業(yè)干旱中也具有較好的適用性。故本文采用相對(duì)濕潤(rùn)指數(shù)，研究西南水稻干旱特征。水稻是西南地區(qū)的主要糧食作物，干旱頻發(fā)嚴(yán)重影響水稻的正常生產(chǎn)，導(dǎo)致部分地區(qū)大幅減產(chǎn)或絕收[16]。為保證水稻的安全生產(chǎn)，深入研究西南地區(qū)水稻生長(zhǎng)季的干旱特征顯得尤為迫切。

目前，大多數(shù)研究主要從季節(jié)、全生育期、各發(fā)育期來(lái)分析水稻干旱[17-19]，很少?gòu)男杷P(guān)鍵期的角度來(lái)分析。作物的需水關(guān)鍵期是對(duì)水分最敏感的時(shí)期，該時(shí)期發(fā)生干旱對(duì)產(chǎn)量的影響最大。因此，研究作物需水關(guān)鍵期的干旱特征顯得尤為重要。水稻的需水關(guān)鍵期是孕穗期和抽穗開(kāi)花期。為了探討西南地區(qū)水稻需水關(guān)鍵期的干旱特征，本研究按照出苗-穗始分化、穗始分化-開(kāi)花、開(kāi)花-成熟3個(gè)生育階段來(lái)劃分水稻生育期，利用相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)分析西南地區(qū)水稻的干旱演變特征和空間分布規(guī)律，為西南中稻區(qū)抗旱避災(zāi)提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況和研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域位于中國(guó)西南地區(qū)，包括四川省、云南省、貴州省和重慶市。該區(qū)域地形復(fù)雜，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均降水量空間差異大，大部地區(qū)為900～1300 mm[20]。該區(qū)域水稻在山間盆地、山原壩地、梯田、壟脊等都有分布，立體農(nóng)業(yè)特點(diǎn)顯著[21]。根據(jù)該區(qū)域地形特點(diǎn)、農(nóng)業(yè)氣候特征，參考梅方權(quán)等[22]的研究結(jié)果，并結(jié)合《水稻高產(chǎn)創(chuàng)建技術(shù)規(guī)范模式圖》[23]，將研究區(qū)域內(nèi)水稻種植區(qū)劃分為5個(gè)子區(qū)域(以縣級(jí)為劃分單元)，水稻種植區(qū)及站點(diǎn)分布情況見(jiàn)圖1。其中，Ⅰ區(qū)為重慶市，Ⅱ區(qū)包括貴州中東部地區(qū)，Ⅲ區(qū)包括四川盆地，Ⅳ包括云南中北部、四川南部和貴州西部地區(qū)，Ⅴ區(qū)包括云南中南部地區(qū)。此外，因四川省西北部水稻種植面積很小，故本研究不考慮該區(qū)域。

圖1 西南地區(qū)水稻種植區(qū)及氣象站點(diǎn)分布

氣象資料來(lái)源于中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)，包括四川、重慶、貴州、云南4省(市)共66個(gè)氣象站點(diǎn)1960—2015年的逐日氣象資料。主要?dú)庀笠匕ㄈ照諘r(shí)數(shù)(h)、平均氣溫(℃)、日最高氣溫(℃)、日最低氣溫(℃)、降水量(mm)、平均風(fēng)速(m/s)、空氣相對(duì)濕度(%)和水汽壓(hPa)。水稻生育期資料來(lái)自國(guó)家氣象信息中心。為了便于分析水稻需水關(guān)鍵期及其他生育階段的干旱特征，本文將水稻生育期劃分為出苗-穗始分化、穗始分化-開(kāi)花(需水關(guān)鍵期)、開(kāi)花-成熟3個(gè)階段，西南地區(qū)各水稻種植區(qū)生育期劃分見(jiàn)表1。

表1 西南地區(qū)水稻種植區(qū)生育期劃分

1.2 研究指標(biāo)與計(jì)算方法

1.2.1 相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)計(jì)算方法及干旱等級(jí)劃分

計(jì)算水稻生長(zhǎng)季和不同生育期階段的相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)(M)的公式為

(1)

式中，M為相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)，P為水稻某生育階段的降水量(mm)，ETc為水稻某生育階段的實(shí)際蒸散量(mm)。稻田蒸發(fā)不受水分條件限制，可以看作水面蒸發(fā)，實(shí)際蒸散量即為潛在蒸散量。ETc采用聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)推薦的公式計(jì)算：

ETc=Kc×ET0

(2)

式中，Kc為作物系數(shù)，ET0為參考作物蒸散量(mm/d)。本研究采用FAO推薦的Kc值確定各生育階段的作物系數(shù):生育前期的作物系數(shù)(Kc-ini)為1.05，生育中期的作物系數(shù)(Kc-mid)為1.20，生育后期的作物系數(shù)(Kc-end)為0.90。ET0的計(jì)算采用FAO推薦Penman-Monteith公式計(jì)算。假定參考作物的高度為0.12 m，作物冠層阻力為常數(shù)并取值70 s/m，地表反射率取值0.23，則ET0可由下式計(jì)算：

(3)

式中，Rn為到達(dá)作物表面的凈輻射(MJ/m2·d)，G為土壤熱通量密度(MJ/m2·d)，T為作物冠層2 m高處的空氣溫度(℃),U2為2 m高處的風(fēng)速(m/s),ed為飽和水汽壓(kPa),ea為實(shí)際水汽壓(kPa),Δ為飽和水汽壓與溫度關(guān)系曲線斜率(kPa/℃),γ為干濕常數(shù)。其中,Rn、G、Δ、U2可通過(guò)氣象臺(tái)站觀測(cè)資料計(jì)算得到。

采用王明田等修正的相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)干旱等級(jí)進(jìn)行劃分[9]，相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)<-0.3記為1次干旱過(guò)程，干旱等級(jí)和類(lèi)型見(jiàn)表2。

表2 基于相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)的干旱等級(jí)劃分

1.2.2 水稻干旱強(qiáng)度的計(jì)算方法

干旱強(qiáng)度(H)用來(lái)評(píng)價(jià)干旱嚴(yán)重程度。某時(shí)段內(nèi)的干旱強(qiáng)度一般可直接由相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)反映，數(shù)值越小，表示干旱越嚴(yán)重。當(dāng)M>0時(shí)，該區(qū)域或站點(diǎn)的指數(shù)值按0處理，相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)的多年平均值表示該站平均干旱強(qiáng)度，即

(4)

式中，n為統(tǒng)計(jì)總年數(shù)，Mi為各年的相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)。

1.2.3 水稻干旱發(fā)生頻率的計(jì)算方法

根據(jù)干旱等級(jí)，計(jì)算水稻生長(zhǎng)季和不同生育階段干旱的發(fā)生頻率(F)：

(5)

式中，n為該生育階段出現(xiàn)某一等級(jí)干旱的年數(shù)，N為統(tǒng)計(jì)總年數(shù)。

1.2.4 空間分布圖制作方法

采用ArcGIS 10.4軟件的反距離權(quán)重插值方法(IDW),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行空間插值，設(shè)定cell size的參數(shù)均為0.05，生成空間柵格數(shù)據(jù)，繪制相應(yīng)的空間分布圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱指數(shù)的適用性

利用相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)監(jiān)測(cè)2006年川渝地區(qū)水稻穂始分化至開(kāi)花階段(7月上旬至8月中旬)的旱情(圖2)。由圖2可以看出，2006年水稻受旱區(qū)域主要分布于川東和重慶大部地區(qū)，干旱強(qiáng)度高值區(qū)位于川東和重慶中西部地區(qū)。從受旱分布區(qū)域來(lái)看，本文的結(jié)果與鄒旭凱[24]、張文江[25]、王素艷[26]等的研究結(jié)論基本一致。

圖2 2006年西南地區(qū)水稻穂始分化至開(kāi)花階段的干旱分布

2.2 水稻干旱強(qiáng)度分布特征

根據(jù)干旱強(qiáng)度的計(jì)算方法，以多年平均相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)的空間分布來(lái)反映干旱強(qiáng)度的空間分布(圖3)。由圖3可以看出，在水稻出苗—穗始分化階段，干旱主要發(fā)生在西南稻區(qū)的西南部，水稻需水關(guān)鍵期和開(kāi)花-成熟階段干旱主要發(fā)生在西南稻區(qū)的東北部。相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)值越小，表示干旱強(qiáng)度越強(qiáng)。出苗-穗始分化階段的干旱強(qiáng)度明顯強(qiáng)于后兩個(gè)生育階段的強(qiáng)度，而水稻需水關(guān)鍵期的干旱強(qiáng)度是最弱的。此外，在云南北部的金沙江河谷和中南部的元江河谷地區(qū)，水稻整個(gè)生長(zhǎng)季降雨量少，蒸散量大，干旱強(qiáng)度較強(qiáng)。

在出苗-穗始分化階段干旱主要發(fā)生在云南大部、川南邊緣和川北邊緣地區(qū)，相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)小于-0.16；云南中北部及蒙自等地的相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)為-0.76～-0.25，干旱強(qiáng)度偏強(qiáng)，特別是金沙江河谷地區(qū)，相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)在-0.62以下，干旱強(qiáng)度最強(qiáng)(圖3a)。在水稻需水關(guān)鍵期和開(kāi)花-成熟階段，干旱主要發(fā)生在重慶、貴州大部、四川東北部及金沙江和元江河谷地區(qū)，相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)小于-0.15(圖3b、c)。在水稻需水關(guān)鍵期，重慶中南部及東北部、貴州北部及東南部邊緣、四川東部邊緣、金沙江和元江河谷的干旱強(qiáng)度偏強(qiáng)，相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)為-0.32～-0.22(圖3b)；在開(kāi)花-成熟階段，重慶大部、貴州東北部邊緣及東南部邊緣、四川東部邊緣、金沙江和元江河谷的干旱強(qiáng)度偏強(qiáng)，相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)為-0.40～-0.21(圖3c)。

圖3 1960-2015年西南地區(qū)水稻出苗-穗始分化(a)、穗始分化-開(kāi)花(b)、開(kāi)花-成熟(c)階段干旱強(qiáng)度分布

2.3 水稻干旱強(qiáng)度演變特征

西南稻區(qū)各生育階段年代際干旱強(qiáng)度的變化總體較為明顯(圖4)。從2000-2009年到2010-2015年，水稻3個(gè)生育階段的干旱強(qiáng)度總體均呈增強(qiáng)趨勢(shì)。在出苗-穗始分化階段，云南大部、川南邊緣地區(qū)為增強(qiáng)趨勢(shì)；在水稻需水關(guān)鍵期，重慶大部、貴州大部及云南東北部為增強(qiáng)趨勢(shì)；開(kāi)花-成熟階段，重慶大部、四川東北部及云南東北部地區(qū)為增強(qiáng)趨勢(shì)。特別是2010-2015年，水稻需水關(guān)鍵期的干旱強(qiáng)度較開(kāi)花-成熟階段的增強(qiáng)趨勢(shì)更顯著。

圖4 1960-2015年西南地區(qū)水稻不同生育階段干旱強(qiáng)度的年代際空間分布

在出苗-穗始分化階段，干旱強(qiáng)度總體呈基本一致-減弱-增強(qiáng)的變化趨勢(shì)。從1960-1989年到1990-2009年，相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)最小值從-0.81增大為-0.60，小于-0.21的范圍明顯縮小，干旱強(qiáng)度變?nèi)鯀^(qū)域主要為云南、川南邊緣地區(qū)，而川北邊緣地區(qū)的干旱強(qiáng)度則是增強(qiáng)。2010-2015年，云南干旱強(qiáng)度高值區(qū)及川南邊緣的干旱強(qiáng)度顯著增強(qiáng)，相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)最小值為-0.83，干旱強(qiáng)度為近56年的最強(qiáng)，小于-0.10的范圍明顯增大，擴(kuò)張到云南南部地區(qū)及貴州西部邊緣地區(qū)，而川北邊緣地區(qū)則基本沒(méi)有干旱發(fā)生。

在水稻需水關(guān)鍵期，干旱強(qiáng)度總體呈增強(qiáng)-減弱-增強(qiáng)的變化趨勢(shì)。1960-1979年重慶和川東北地區(qū)相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)小于-0.21的范圍增大，1980-1989年小于-0.10的范圍縮小，干旱強(qiáng)度為近56年的最弱，川東北地區(qū)基本沒(méi)有干旱發(fā)生。在水稻需水關(guān)鍵期貴州干旱強(qiáng)度高值區(qū)隨著年代際的更替而變換，主要分布在北部、東部地區(qū)，2010-2015年，干旱強(qiáng)度顯著增強(qiáng)；1990-2015年重慶干旱強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，2010-2015年干旱強(qiáng)度高值區(qū)位于中南部，與貴州干旱強(qiáng)度高值區(qū)連成一片，相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)最低，為-0.56，小于-0.10的范圍明顯增大，為近56年來(lái)的最強(qiáng)。1990-2009年川東北地區(qū)干旱強(qiáng)度增強(qiáng)，擴(kuò)張到川東邊緣地區(qū)，而2010-2015年干旱強(qiáng)度又略微減弱。

在開(kāi)花-成熟階段，干旱強(qiáng)度總體呈增強(qiáng)-減弱-增強(qiáng)的變化趨勢(shì)。1960-1979年，重慶和川東北地區(qū)的干旱強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)最小值從-0.29下降到-0.58，小于-0.21的范圍明顯增大，為近56年的最強(qiáng)；貴州的干旱強(qiáng)度則明顯減弱，相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)最小值從-0.45上升到-0.21，小于-0.10的范圍明顯縮小。1980-1989年，重慶、貴州、川東北地區(qū)的干旱強(qiáng)度顯著減弱，相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)最低為-0.2，為近56年來(lái)的最弱。1990-2015年，相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)小于-0.1的范圍明顯增大，擴(kuò)張到云南的東北部，川東北地區(qū)的干旱強(qiáng)度先減弱后增強(qiáng)；重慶、貴州的干旱強(qiáng)度在1990-2009年基本一致，在2010-2015年時(shí)，重慶大部增強(qiáng)，貴州則略減弱，小于-0.2的范圍縮小到北部。

2.4 水稻干旱頻率分布特征

水稻不同生育階段干旱頻率的空間分布與干旱強(qiáng)度相似，干旱強(qiáng)度大的地區(qū)干旱頻率也高。出苗-穗始分化階段的干旱頻率明顯高于后2個(gè)生育階段的干旱頻率，水稻需水關(guān)鍵期和開(kāi)花-成熟階段的干旱頻率相差不大(圖5)。在水稻需水關(guān)鍵期，重慶中南部及貴州東北部為該階段的干旱高發(fā)區(qū)(圖5b)。此外，在云南北部的金沙江河谷和中南部的元江河谷地區(qū)，水稻整個(gè)生長(zhǎng)季的干旱頻率均偏高。

在出苗-穗始分化階段，干旱頻率總體較高，干旱多發(fā)區(qū)主要在云南大部、川南邊緣和川北邊緣地區(qū)，干旱頻率在20%以上，為5年1遇以上。其中，云南中北部及蒙自等地的干旱頻率在67%以上，為3年2遇以上，金沙江河谷地區(qū)的干旱基本每年發(fā)生(圖5a)。在水稻需水關(guān)鍵期和開(kāi)花-成熟階段，干旱頻率總體較低于出苗-穗始分化階段的干旱頻率，干旱多發(fā)區(qū)主要分布在重慶、貴州中部以東、川東北部地區(qū)及金沙江河谷、元江河谷地區(qū)，干旱頻率在20%以上，基本為5年1遇(圖5b、c)。在水稻需水關(guān)鍵期，重慶中南部、貴州東北部、金沙江河谷和元江河谷的干旱頻率偏高，為33%～47%，為10年3遇至2年1遇(圖5b)；在開(kāi)花-成熟階段，重慶中部及東北部、貴州東北部邊緣及東南部邊緣和金沙江河谷地區(qū)，干旱頻率偏高，為33%～63%，為10年3遇至3年2遇(圖5c)。

圖5 1960-2015年西南地區(qū)水稻出苗-穗始分化(a)、穗始分化-開(kāi)花(b)、開(kāi)花-成熟(c)階段干旱頻率分布

2.5 水稻干旱頻率演變特征

西南稻區(qū)各生育階段干旱頻率的年代際間變化總體較為明顯(圖6)。從2000-2009年到2010-2015年,水稻3個(gè)生育階段的干旱頻率總體均呈增高趨勢(shì)，特別是出苗-穗始分化階段和水稻需水關(guān)鍵期。在出苗-穗始分化階段，云南大部、川南邊緣地區(qū)和貴州西北部地區(qū)干旱頻率為增高趨勢(shì)；在水稻需水關(guān)鍵期，重慶大部、貴州中部以東地區(qū)和云南東部地區(qū)干旱頻率為增高趨勢(shì)；開(kāi)花-成熟階段，重慶、四川大部地區(qū)干旱頻率為增高趨勢(shì)。

圖6 1960-2015年西南地區(qū)水稻不同生育階段干旱頻率的年代際空間分布

在出苗-穗始分化階段，干旱頻率總體呈降低-增高-降低-增高的變化趨勢(shì)。1960-1969年云南、川南邊緣和川北邊緣的干旱頻率最高，達(dá)100%，1970-1979年頻率高于40%的地區(qū)略減少，1980-1989年干旱頻率又略增高。1990-2009年，云南、川南邊緣地區(qū)干旱頻率逐漸降低，干旱頻率高于20%的地區(qū)明顯減少，為近56年的最低，而川北邊緣地區(qū)干旱頻率則逐漸增高。2010-2015年云南干旱頻率顯著增高，為近56年的最高，干旱頻率最高為100%，干旱頻率高于80%的地區(qū)明顯增多，這與云南近年來(lái)多年連旱的實(shí)情相符。

在水稻的需水關(guān)鍵期，干旱頻率總體呈增高-降低-增高的變化趨勢(shì)。1960-1979年川東北、貴州東部地區(qū)的干旱頻率略增高，高于20%的地區(qū)增多。1980-1989年重慶、川東北地區(qū)的干旱頻率降到最低，高于20%的地區(qū)明顯減少，貴州東部邊緣干旱頻率則略增高。在水稻需水關(guān)鍵期，貴州干旱高發(fā)區(qū)隨著年代際的更替而變換，主要分布在北部、東部地區(qū)。1990-2015年貴州、重慶的干旱頻率顯著增高，尤其是在2010-2015年，干旱高發(fā)區(qū)位于重慶中南部和貴州北部及東部，干旱頻率在50%以上，為近56年來(lái)的最高。1990-2009年川東北地區(qū)干旱頻率增高，而2010-2015年干旱頻率又略降低。

在開(kāi)花-成熟階段，干旱頻率總體呈增高-降低-增高-降低-增高的變化趨勢(shì)。1960-1979年，重慶、川東北地區(qū)的干旱頻率明顯增高，頻率最高值從50%上升到90%，貴州的干旱頻率則明顯降低，頻率最高值從80%下降到30%。1980-1989年重慶、貴州和川東地區(qū)的干旱頻率降到近56年來(lái)的最低，頻率最高為50%，四川基本無(wú)旱。1990-2015年，重慶、川東北地區(qū)的干旱頻率先降低后增高，在2010-2015年時(shí)頻率為0%～66.7%，擴(kuò)大到云南的東部及四川南部；1990-2015年貴州干旱頻率則略降低。

2.6 不同等級(jí)水稻干旱頻率分布特征

在3個(gè)生育階段，隨著旱級(jí)的加重，干旱區(qū)域均呈縮小趨勢(shì)(圖7)。從出苗-穗始分化階段到穗始分化-開(kāi)花階段，再到開(kāi)花-成熟階段，云南大部、川南和川北邊緣的輕旱發(fā)生頻率呈降低趨勢(shì)，而金沙江河谷的則呈增加趨勢(shì)；川東、重慶的呈先增多后減少的趨勢(shì)；貴州的呈增加后基本不變的趨勢(shì)。云南中部以北、川南邊緣地區(qū)的中旱呈減少趨勢(shì)，而金沙江河谷的則呈增加趨勢(shì)；川東的呈先增加后減少的趨勢(shì)，重慶、貴州的呈增加趨勢(shì)。云南北部的金沙江河谷地區(qū)的重旱呈減少后基本不變的趨勢(shì)，川東的呈先增加后減少的趨勢(shì)，重慶、貴州的呈增加趨勢(shì)。云南北部的金沙江河谷地區(qū)的特旱呈減少趨勢(shì)，川東、重慶的呈增加趨勢(shì)，貴州的呈先增加后減少的趨勢(shì)。

圖7 1960-2015年西南地區(qū)水稻不同生育階段各等級(jí)干旱發(fā)生頻率

在出苗-穗始分化階段，輕旱、中旱的分布較廣，重旱、特旱主要集中在金沙江河谷區(qū)域，其中，中旱發(fā)生頻率低于其他旱級(jí)的發(fā)生頻率。重旱、特旱主要分布在云南北部的元謀、華坪、楚雄等地，頻率最高為42%，為5年2遇；中旱主要分布在云南中部以北及川南邊緣，頻率最高為25%，為4年1遇；輕旱主要分布在云南大部、川南邊緣和川北的平武、廣元、綿陽(yáng)、成都等地，頻率最高為43%，為5年2遇，其中，頻率在33%以上(3年1遇以上)的地區(qū)分布于云南南部和西北部的蒙自、元江、保山及川南會(huì)理。

在水稻需水關(guān)鍵期，輕旱的分布較其他旱級(jí)的廣，隨著旱級(jí)的加重，干旱區(qū)域呈縮小趨勢(shì)，干旱頻率呈下降趨勢(shì)。特旱主要分布在黔北的遵義，頻率為11%，為10年1遇；重旱主要分布在貴州東北部大部及重慶中部的涪陵，頻率最高為17%，為6年1遇；中旱主要分布在渝東北的奉節(jié)、黔北的思南和桐梓、川東的瀘州、達(dá)縣和高坪區(qū)及云南的元謀、元江地區(qū)，頻率最高為16%，為6年1遇；輕旱主要分布在重慶大部、貴州北部和東部、四川東北部和東南部邊緣及云南的元謀、元江地區(qū)，頻率最高為29%。

在水稻開(kāi)花-成熟階段，隨著旱級(jí)的加重，除重慶無(wú)明顯變化外，其余地區(qū)的干旱區(qū)域呈縮小趨勢(shì)，干旱頻率呈下降趨勢(shì)。特旱主要分布在重慶的涪陵和奉節(jié)及川東的遂寧，頻率最高為20%，為5年1遇；重旱主要分布在云南的元謀、黔東南的榕江及重慶中部的萬(wàn)州，頻率最高為15%，為20年3遇；中旱主要分布在云南的元謀和元江、川東的達(dá)縣、重慶的沙坪壩、奉節(jié)和酉陽(yáng)及黔南的羅甸，頻率最高為20%，為5年1遇；輕旱主要分布在云南的元謀和元江、貴州中部以東大部、四川的高坪區(qū)和內(nèi)江、重慶的奉節(jié)和涪陵，頻率最高為29%，為10年3遇。

3 結(jié)論與討論

穂始分化期和開(kāi)花期是水稻的需水關(guān)鍵期，該時(shí)期對(duì)水分最敏感，發(fā)生干旱對(duì)產(chǎn)量的影響最大。本文分析了根據(jù)需水關(guān)鍵期及其他生育期劃分的水稻出苗-穗始分化、穗始分化-開(kāi)花、開(kāi)花-成熟3個(gè)生育階段的干旱空間分布和演變特征。

出苗-穂始分化階段的干旱主要分布在云南大部、川南邊緣和川北邊緣地區(qū)，相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)為-0.76--0.16，云南中北部及蒙自等地的干旱發(fā)生頻率為3年2遇以上，干旱強(qiáng)度、發(fā)生頻率均顯著大于其他2個(gè)生育階段的，輕旱、中旱的分布較廣，重旱、特旱主要集中在金沙江河谷區(qū)域；從年代際變化來(lái)看，該生育階段除了在2000-2009年干旱強(qiáng)度較弱外，其余時(shí)段干旱均較為嚴(yán)重，特別是2010-2015年，云南大部、川南邊緣地區(qū)的干旱強(qiáng)度顯著增強(qiáng)，干旱頻率顯著增高，達(dá)到近56年最強(qiáng)，這與云南近年來(lái)多年連旱的實(shí)情相符，水稻育秧和移栽面臨更嚴(yán)重的干旱風(fēng)險(xiǎn)。

水稻在需水關(guān)鍵期，干旱強(qiáng)度、頻率略弱于開(kāi)花-成熟階段的，干旱主要發(fā)生在重慶、貴州大部、四川東北部及金沙江和元江河谷地區(qū)。水稻需水關(guān)鍵期的相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)為-0.32～-0.15，干旱高發(fā)區(qū)為重慶中南部及貴州東北部，干旱頻率為10年3遇至2年1遇，輕旱分布較廣，中旱及以上等級(jí)干旱主要分布在黔北部、渝中南部和東北部。總體來(lái)看，該階段從2000-2009年到2010-2015年干旱強(qiáng)度呈現(xiàn)顯著增強(qiáng)、干旱頻率顯著增高的趨勢(shì)，強(qiáng)度和頻率均較開(kāi)花-成熟階段的高，達(dá)到近56年來(lái)的最高。可以看出在氣候變化影響下，水稻需水關(guān)鍵期高溫少雨天氣增多，面臨的干旱風(fēng)險(xiǎn)顯著升高。

開(kāi)花—成熟階段的干旱強(qiáng)度、頻率介于前2個(gè)生育階段的干旱強(qiáng)度、頻率之間，相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)為-0.40～-0.15，干旱高發(fā)區(qū)為重慶中部及東北部、貴州東北部邊緣及東南部邊緣和金沙江河谷地區(qū)，干旱頻率為10年3遇至3年2遇，輕旱分布較廣，各級(jí)干旱在重慶大部均有發(fā)生，貴州無(wú)特旱。從2000-2009年到2010-2015年，開(kāi)花-成熟階段的干旱發(fā)展呈不同趨勢(shì)，重慶大部、川東北部地區(qū)的干旱強(qiáng)度值和頻率呈略增高趨勢(shì)，而貴州地區(qū)的則呈減小趨勢(shì)。

相較于已有的西南干旱研究[9，15，27-28]，本文利用相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)直接探討了西南地區(qū)水稻需水關(guān)鍵期及其他生育階段的干旱分布和演變特征，揭示了2010-2015年水稻需水關(guān)鍵期和出苗-穂始分化階段的干旱風(fēng)險(xiǎn)呈顯著升高趨勢(shì)，開(kāi)花-成熟階段的干旱風(fēng)險(xiǎn)呈持平略減的趨勢(shì)。在氣候變暖的背景下，如果西南地區(qū)水稻生長(zhǎng)季內(nèi)，尤其是水稻需水關(guān)鍵期和出苗—穂始分化階段的蒸散量及灌溉需求量持續(xù)增加，將可能會(huì)受到更大的干旱威脅。本研究只是從氣候?qū)W和水稻植株的蒸散作用的角度進(jìn)行分析，而在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中還需要考慮西南地區(qū)灌溉條件、地形地勢(shì)及土壤狀況等，因此今后還可以從不同關(guān)注角度和其他多種研究方法[29-30]進(jìn)一步深入研究西南地區(qū)的干旱特征。