江西省冷害发生规律研究及水稻种植制度分析

邱在辉　孔萍　余传元*　黄国娟　陈红萍　雷建国　王智权　张晓宁　肖平义　王晓玲　Cristina D.Xiao　肖宇龙*

（1江西省农业科学院水稻研究所/江西省水稻生理及遗传重点实验室/水稻国家工程实验室，南昌330200；2江西省气象中心，南昌330046；3江西省农业科学院，南昌330200；4江西省南昌县向塘镇农业技术综合服务站，南昌330201；第一作者：qzaihui@126.com；*通讯作者：ylxiao2012@163.com）

江西省冷害发生规律研究及水稻种植制度分析

邱在辉1孔萍2余传元1*黄国娟3陈红萍1雷建国1王智权1张晓宁1肖平义4王晓玲1Cristina D.Xiao1肖宇龙1*

（1江西省农业科学院水稻研究所/江西省水稻生理及遗传重点实验室/水稻国家工程实验室，南昌330200；2江西省气象中心，南昌330046；3江西省农业科学院，南昌330200；4江西省南昌县向塘镇农业技术综合服务站，南昌330201；第一作者：qzaihui@126.com；*通讯作者：ylxiao2012@163.com）

以江西省81个常规气象观测站1961-2012年的数据为基础，对江西省“倒春寒”及“寒露风”的发生规律进行分析，确定江西省适宜的水稻种植制度。分析结果显示，受全球气候变暖的影响，江西省“倒春寒”灾害气候发生风险总体呈降低趋势；在年平均气温和秋季平均气温升高的背景下，“寒露风”灾害气候发生的风险并没有降低，且有提前出现的趋势。因此，在水稻种植制度上，除了选用耐寒性好的品种外，还应合理扩大“中熟-中熟”的搭配种植模式，同时应尽量避免双季杂交晚稻的直播栽培。

江西；倒春寒；寒露风；水稻；种植制度

低温是限制水稻生长、影响水稻产量的一个重要因素［1］。水稻低温冷害是指正常生长发育的水稻遭遇到持续一段时间的低于其正常生长发育临界温度的0℃以上低温后，水稻生产受损的现象。水稻生长的适宜温度为15℃～33℃，籼稻在18℃以下、粳稻在15℃以下就会产生冷害［2］。因此，水稻在整个生长发育期间均可能发生低温冷害。

春季低温连阴雨，又名“倒春寒”，是指春季气温回暖过程中，受阴雨天气或冷空气侵袭等影响在春季中后期出现大幅降温，温度较正常年份明显偏低的现象。“寒露风”是指双季晚稻抽穗扬花期间因低温造成抽穗扬花受阻、空壳率增加的一种自然灾害天气。我国南方双季稻区，由低温阴雨引起的早稻烂秧和晚稻生育后期“寒露风”造成的不正常结实，导致每年稻谷减产30～50亿kg［3］。江西省地处长江中下游，属典型的华南双季稻作区，频繁发生的“倒春寒”及“寒露风”造成了严重的产量损失。本研究以1961-2012年江西省81个气象观测点的气象资料为基础，分析了江西省冷害发生的频度、时间及危害程度，找寻冷害发生规律，并针对不同区域的水稻生产提出合理的种植制度，为江西省水稻生产合理布局提供决策参考。

1　数据来源及统计方法

1.1数据来源

分析数据来源于1961-2012年江西省81个气象观测点的气象资料，由江西省气象中心提供。

1.2统计方法

“倒春寒”灾害发生统计方法：统计江西省81个气象站1961-2012年历年3月11日至4月20日的日平均气温、平均日照时数，进行年际（每1年）及代际（每10年）的“倒春寒”气象因素及灾害发生规律分析。“倒春寒”灾害指标参照《江西省双季稻气象灾害指标》，即：3月11日至4月20日，出现日平均气温低于10℃的阴雨天气，影响早稻播种、育秧的天数；根据持续天数、日照时数划分2个等级：重度，持续时间≥5 d，且每天日照少于1 h；轻度，持续时间≥3 d，且每天日照时数少于1 h。

“寒露风”灾害发生统计方法：统计江西省81个气象站1961-2012年9月1日至10月10日的平均气温、最低气温、降水量变化等，进行年际（每1年）及代际（每10年）的“寒露风”气象因素及灾害发生规律分析。

根据2008年8月1日起实施的气象行业标准《寒露风等级》（QX/T 94-2008），如表1所示。单站“寒露风”等级判断，以单站干冷型和湿冷型“寒露风”等级为基础。重度优先于中度，中度优先于轻度，建立单站历年“寒露风”等级序列。

表1　“寒露风”等级标准

图1　1961-2012年春季低温连阴雨灾害易发期间平均气温

图2　1961-2012年春季低温连阴雨灾害易发期间日照时数

图3　1961-2012年春季低温连阴雨不同程度灾害发生站次变化

2　结果与分析

2.1“倒春寒”发生气象要素分析

2.1.1日平均气温年际变化规律

江西省81个气象站1961-2012年3月11日至4月20日平均气温统计资料显示，这50年江西省春季低温连阴雨灾害易发期间平均气温为14.9℃，1996年最低为11.4℃，2002年最高为17.4℃；总体呈上升趋势，每10年上升0.2℃（图1）。

2.1.2平均日照时数年际变化规律

江西省81个气象站1961-2012年3月11日至4月20日平均日照时数统计数据显示，这50年江西省春季低温连阴雨灾害易发期间日照时数为3.0 h，1963年最高为5.4 h，1976年最低为1.2 h；总体呈下降趋势，每10年下降0.06 h（图2）。

2.1.3日平均气温及平均日照时数代际变化规律

从表2可见，1961-2010年江西省水稻受春季低温阴雨灾害影响期间平均气温呈现上升趋势，1981-1990年和1991-2000年平均气温最低，为14.4℃，其次是1971-1980年为14.6℃、1961-1970年为14.8℃，2001-2010年平均气温达到了16.0℃；日照时数代际间无明显的变化规律，其中1981-1990年、1991-2000年的平均日照时数较少，分别为2.2 h和2.5 h，其次是1971-1980年为3.0 h，2001-2010年和1961-1970年分别为3.4 h和3.5 h。从气象要素的平均态来看，2000年后是朝有利于减轻灾害的方向变化。

2.2“倒春寒”灾害发生规律分析

2.2.1“倒春寒”灾害发生年际变化规律

据1961-2012年春季低温连阴雨灾害发生的站次（10个站各发生10 d，记为100个站次）统计，期间仅有8年完全没有站点发生春季低温连阴雨灾害，轻度灾害年平均发生83站次；期间共有26年有站点发生重度春季低温连阴雨灾害，站次最多的3年是1992年、1996年和1988年，分别为562次、545次和512次；从年际变化来看，2005年以后春季低温连阴雨灾害发生的站次减少（图3）。

2.2.2“倒春寒”灾害发生代际变化规律

据1961-2012年春季低温连阴雨灾害发生的年次、站次（10个站各发生10 d，记为100个站次）统计结果（表3），1991-2000年江西省早稻受春季低温连阴雨灾害影响最多，轻度的有1 419站次，重度的有1 698站次；其次是1981-1990年，轻度的926站次，重度的802站次；受春季低温连阴雨灾害影响最少的是2000-2010年，轻度的363站次，重度的162站次。与统计的气象要素变化规律基本一致，2000年以后春季低温连阴雨灾害发生明显减少。

表2　春季低温阴雨灾害期间气象要素统计

表3　江西省春季低温连阴雨灾害发生站次统计

表4　江西省春季低温连阴雨灾害发生年次统计（年次）

图4　江西省春季低温连阴雨轻度和重度灾害发生频率分布图

区域春季低温连阴雨等级的划分：以春季低温连阴雨的站数及等级为基础，分为轻度、中度和重度。划分等级时，重度优先于中度，中度优先于轻度。区域轻度“倒春寒”：区域内出现轻度及轻度以上等级春季低温连阴雨的站数达到该区域总站数的35%以上，或区域内出现重度等级春季低温连阴雨的5%～10%。区域中度“倒春寒”：区域内出现重度“倒春寒”的站数达到该区域总站数的10%～35%；区域重度“倒春寒”：区域内出现重度等级“倒春寒”的站数达到该区域总站数的35%以上。据统计，1961-2010年，轻度春季低温连阴雨共发生28次（约2年1遇），中度春季低温连阴雨共发生21次（2～3年1遇），重度春季低温连阴雨共发生17次（约3年1遇）。从表4可以看出，1961-1990年江西省春季低温连阴雨灾害发生的次数基本一致；1991-2000年，灾害发生的年份最多，10年间有8年发生了低温连阴雨灾害，且有6年达到了重度等级；而2000-2010年，则又是灾害发生最少的时段，仅有3年发生了灾害，1年达到重度等级。总体来说，春季低温连阴雨灾害发生风险呈降低趋势。

图5　1961-2012年寒露风灾害易发期间平均气温

图6　1961-2012年寒露风灾害易发期间平均最低气温

图7　1961-2012年春季低温连阴雨灾害易发期间降水量

2.3江西省“倒春寒”灾害发生空间分布

在已计算出的1961-2012年各气象台站历年早稻春季低温阴雨发生等级资料序列上，统计各台站的发生频率。基于ArcGIS应用程序，利用距离权重反比法（IDW）进行空间插值，绘制江西省春季低温连阴雨轻度灾害和重度灾害发生频率分布图（图4）。结果表明，1961-2012年，春季低温连阴雨灾害赣南发生频率较少。春季低温连阴雨灾害发生频率为25.0%（寻乌）～63.0%（萍乡）；重度灾害发生频率为9.6%（寻乌）～34.6%（临川），较多的主要是分布在萍乡、宜春、新余、崇仁、临川和进贤等地，发生频率在30.0%～40.0%之间。

2.4“寒露风”发生气象要素分析

2.4.1日平均气温年际变化规律

1961-2012年9月1日至10月10日平均气温统计结果显示，“寒露风”灾害易发期间平均气温为23.9℃，1997年最低为22.1℃，2009年最高为26.0℃，总体无显著的线性趋势（图5）。

2.4.2日最低气温年际变化规律

1961-2012年9月1日至10月10日最低气温统计资料显示，江西省“寒露风”灾害易发期间平均最低气温为20.2℃，1966年最低为17.7℃，1975年最高为22.1℃；总体呈升高趋势，每10年上升0.3℃（图6）。

2.4.3降水量年际变化规律

1961-2012年9月1日至10月10日降水量统计资料显示，“寒露风”灾害易发期间平均降水量为106 mm，1961年最高为242 mm，1974年最低为24 mm，总体无显著的线性趋势（图7）。

2.4.4日平均气温、最低气温、降水量代际变化规律

从表5可见，1971-1980年、1981-1990年和1991-2000年3个时段平均气温、最低气温平均值基本一致，其中1981-1990年降水量比其他2个时段多。2001-2010年平均气温和最低气温平均值最高，降水量最少。从气象要素的平均态来看，2000年后是朝有利于减轻灾害的方向变化。

2.5“寒露风”灾害发生规律分析

2.5.1“寒露风”灾害发生年际变化规律

据1961-2012年“寒露风”灾害发生的站次（10个站各发生10 d，记为100个站次）统计资料显示，这50年间江西省轻度和中度的“寒露风”灾害每年都有发生，轻度灾害年平均发生442站次，中度灾害年平均发生491站次；期间共有36年有站点发生重度“寒露风”灾害，平均发生131站次。从年际变化来看，“寒露风”灾害的发生并未有减弱趋势（图8）。

2.5.2“寒露风”灾害发生代际变化规律

从表6可见，轻度和中度的“寒露风”灾害发生站次较多的是1971-1980年、1981-1990年和1991-2000年3个时段，1961-1970年和2000-2010年相对较少；重度灾害发生最多是1961-1970年，达1647站次，1971-1980年、1991-2000年和2000-2010年其次，较少的是1981-1990年，只有963站次。

区域“寒露风”等级的划分：以发生“寒露风”的站数及等级为基础，分为轻度、中度、重度3个等级。划分等级时，重度优先于中度，中度优先于轻度。区域轻度“寒露风”：区域内出现轻度及轻度以上等级“寒露风”的站数达到该区域总站数的35%以上，或区域内出现中度及中度以上等级“寒露风”的站数达到该区域总站数的10%～35%，或区域内出现重度等级“寒露风”的站数达5%～10%。区域中度“寒露风”：区域内出现中度及中度以上等级“寒露风”的站数达到该区域总站数的35%以上，或区域内出现重度“寒露风”的站数达到该区域总站数的10%～35%；区域重度“寒露风”：区域内出现重度等级“寒露风”的站数达到该区域总站数的35%以上。据统计，1961-2010年轻度“寒露风”共发生50次（1年1遇），中度“寒露风”共发生47次（约1年1遇），重度“寒露风”共发生12次（约4年1遇）。从表7的分年代统计“寒露风”的发生情况可见，江西省轻度和中度发生频率基本不变，重度灾害1981-1990年发生最少为1年，1991-2000年发生最多为4年。总体上来说，即使在年平均气温和秋季平均气温升高的背景下，“寒露风”灾害的风险并没有降低。

表5　“寒露风”灾害期间气象要素统计结果

表6　江西省寒露风灾害发生站次统计（站次）

表7　江西省寒露风灾害发生年次统计（年次）

图8　1961-2012年“寒露风”不同程度灾害发生站次变化

2.6江西省“寒露风”灾害发生空间分布

在已计算出的1961-2012年各气象台站历年晚稻“寒露风”发生等级资料序列上，统计各台站的发生频率。基于ArcGIS应用程序，利用距离权重反比法（IDW）进行空间插值，绘制江西省“寒露风”轻度、中度和重度灾害发生频率分布图（图9）。结果表明，1961-2012年，江西省轻度的“寒露风”发生频率为78.8%（于都）～100%，有18个气象台站每年都发生轻度的“寒露风”，赣州的于都、会昌、龙南和定南轻度灾害发生频率在90%以下；中度灾害发生频率为38.5%（于都）～100%%（铜鼓）；重度灾害发生频率为1.9%（于都）～57.7%（铜鼓），全省台站平均发生频率为25.5%，赣西北部地区“寒露风”灾害发生较重，瑞昌、武宁、修水、宜丰、铜鼓、萍乡等地区重度灾害发生频率均在30.0%以上。

图9　江西省寒露风轻度、中度和重度灾害发生频率分布图

2.7江西省水稻种植制度分析

根据1961-2012年近50年对江西省81个站点气象资料分析可以看出，江西省“倒春寒”灾害天气发生呈现渐弱趋势，然而在年平均气温及秋季平均气温升高的背景下，“寒露风”灾害发生的风险并没有降低。刘文英等［4］对江西省“寒露风”发生规律的研究表明，江西省“寒露风”约10年9遇，发生“寒露风”的主要时间段发生在9月，赣中的发生频率要高于赣北和赣南；“寒露风”有提前出现的趋势。轻度及以上程度的“寒露风”发生频率为60%～100%，其中铜鼓最高为100%，即在每年9月均会出现“寒露风”天气；流域南部的中东部为70%以下，流域北部、流域中部的西部及乐安、婺源、资溪等地在90%以上，其余地区为70%～90%，且“寒露风”日数每增加1 d，可造成空壳率增加0.4%～3.0%。因此，在水稻种植制度上，除了选用耐寒性好的品种外，为了充分地利用热量资源，还应注意水稻组合生育期的合理搭配，合理扩大“中熟-中熟”的搭配种植模式，除修水县、婺源县等赣北局部地区采取“中熟-中熟”搭配方式种植仍有一定风险外，其余地区均适宜采取“中熟-中熟”搭配方式种植双季水稻。其中，南昌县、樟树市等地可调整为“中熟-迟熟”或“迟熟-中熟”搭配方式种植双季水稻，而泰和县、南康县、龙南县等地可因地制宜采取“迟熟-迟熟”搭配方式种植双季水稻，以充分利用热量资源，提高双季稻产量与品质。杨爱萍等［5］的研究同样显示，受气候变暖的影响,江西省适宜采用“中熟-中熟”搭配方式种植双季水稻的地区逐步北扩，尤其是2001年以后，可采取“中熟-中熟”搭配方式的地区明显扩大。1981-2010年江西省除修水县、铜鼓县、资溪县等局部地区外，大部地区可采取“中熟-中熟”搭配方式。此外，早稻为了避免“倒春寒”的危害，可以适当采取揭膜炼苗的措施，晚稻为了避免遭遇“寒露风”的危害，应尽量避免双季杂交晚稻的直播栽培。

3　小结与讨论

“倒春寒”及“寒露风”是影响中国南方双季稻区水稻产量的两种灾害性气象，江西省是频发区。本文通过对江西省81个常规气象观测站1961-2012年气象资料进行分析发现：受全球气候变暖的影响，江西省“倒春寒”灾害气候发生风险总体呈降低趋势，轻度“倒春寒”约每2年1遇，中度每2～3年1遇，重度约3年1遇；在年平均气温和秋季平均气温升高的背景下，“寒露风”灾害发生的风险并没有降低，全省各区域轻度及中度“寒露风”为1年1遇，重度“寒露风”为4年1遇，赣中的发生频率要高于赣北和赣南，且“寒露风”有提前出现的趋势。

因此，在江西省水稻种植制度上，为了充分利用热量资源，除了选用耐寒性好的品种外，还应注意水稻组合生育期的合理搭配，合理扩大“中熟-中熟”的搭配种植模式，除修水县、婺源县等赣北局部地区采取“中熟-中熟”搭配方式种植仍有一定风险外，其余地区均适宜采取“中熟-中熟”搭配方式种植双季水稻。其中，南昌县、樟树市等地可调整为“中熟-迟熟”或“迟熟-中熟”搭配方式种植双季水稻，而泰和县、南康县、龙南县等地可采取“迟熟-迟熟”搭配方式种植双季水稻。此外，早稻为了避免“倒春寒”的危害，可以适当采取揭膜炼苗的措施，晚稻为了避免遭遇“寒露风”的危害，应尽量避免双季杂交晚稻的直播栽培。

［1］王兰，龙云铭，田华，等．水稻苗期抗寒种质的筛选与鉴定［J］．核农学报，2011，25（2）：208-213．

［2］韩龙植，高熙宗，朴种泽．水稻耐冷性遗传及基因定位研究概况与展望［J］.中国水稻科学，2002，16（2）：193-198．

［3］Dai L Y,Ye C R,Yu T Q,et al．Studies on cold tolerance of rice,O－ryza sativa L.I.Description on types of cold injury and classifications of evaluation methods on cold tolerance in rice［J］.Southwest China J Agric Sci,2002,15（1）：41-45．

［4］刘文英，张显真，简海燕．江西近50年寒露风演变趋势及其对双季晚稻的影响［J］．气象与减灾研究，2009，32（4）：67-71．

［5］杨爱萍，王保生，刘文英，等．气候变暖对江西双季早稻适播期的影响［J］.气象与减灾研究，2013，36（3）：50-56．

Study on the Occurrence Regularity of Cold Stress and Rice Cropping System in Jiangxi Province

QIU Zaihui1,KONG Ping2,YU Chuanyuan1*,HUANG Guojuan3,CHEN Hongping1,LEI Jianguo1,WANG Zhiquan1,ZHANG Xiaoning1, XIAO Pingyi4,WANG Xiaoling1,Cristina D.Xiao1,XIAO Yulong1*
（1Rice Research Institute,Jiangxi Academy of Agricultural Science/Jiangxi Province Key Lab of Rice Physiology and Genetic/National Engineering Laboratory for Rice,Nanchang 330200,China；2Jiangxi Province Meteorological Center,Nachnag 330000,China；3Jiangxi Academy of Agricultural Science,Nanchang 330200,China；4Agricultural Technology Comprehensive Service Station,Xiangtang town,Nanchang County,Nachnag,Jiangxi 330201,China；1st author：qzaihui@126.com；*Corresponding author：ylxiao2012@163.com）

In order to ascertain the rice cropping system of Jiangxi Province,the author analyzed the occurrence regularity of latespring coldness and cold-dew wind in this study,based on the data gathered from 81 meteorological stations from 1961 to 2012.The results indicated that the occurrence tendency of late-spring coldness was decreasing,because of global warming；although the annual average temperature and the average autumn temperature were rising,but the risk of cold-dew wind disaster did not decreased,and had an early emergence trend.Thus,the planting pattern of“mid-maturation/mid maturation”in Jiangxi Province should expanding reasonably,and also should avoid direct seeding cultivation of late season hybrid rice.

Jiangxi Province；late-spring coldness；cold-dew wind；rice；cropping system

S511

A

1006-8082（2016）05-0020-07

2016-05-29

科技部“十二五”支撑计划项目（2012BAD20B 03）；江西省重大科技创新项目（20133ACF60002）；江西省农科院创新基金博士启动项目（2012CBS013）