江西省近35年双季早稻气候资源变化及其生育期响应

余焰文 蔡小琴 蔡哲 郭瑞鸽

摘要：为研究气候变化背景下江西省早稻气候资源的变化特征，以江西省69个气象观测站1981—2015年3—7月逐日气象观测数据和14个农业气象观测站的早稻生育期观测数据为基础，分析江西省近35年早稻生育期气象因子的时间变化，稳定通过10 ℃初日及3—7月积温、降水量、日照时数的时空分布规律。结果表明，早稻生育期在年际上有不同程度提前，赣北较赣南更为明显，时间上以21世纪初最为明显，且整个时段内各地稳定通过10 ℃初日均明显早于播种期。MK突变检验的结果表明，积温显著突变时间为2000年左右，降水量和日照时数则呈现波动性变化，结合线性拟合分析，1981—2015年3—7月積温呈极显著增加趋势，其气候倾向率为57.33 ℃·d/10年，但2000年前后时段内积温升高并不显著;降水量呈现减少-增加交替的周期性变化;日照时数总体略有减少，其中2000年以来以-72.58 h/10年的趋势显著减少。空间上，积温总体表现为南高北低，20世纪90年代和21世纪初赣南中部和赣中以北区域积温均有明显升高;降水量高值区主要位于赣东北，低值区主要分布在赣北北部和赣西南，日照时数呈现北多南少的特点，降水量和日照时数的空间分布均存在年代际波动周期，从20世纪80年代起降水量表现为先增后减再增，日照时数则表现为先减后增再减。气候变化导致农业气候资源的变化，研究可为江西早稻调整和优化耕种制度，充分利用气候资源、趋利避害提供理论支撑和技术指导。

关键词：早稻;气候资源;MK检验;时空分布;生育期

中图分类号： S162.5+3  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2019）10-0261-07

气候变化及其引发的后果一直是近年来科学研究关注的热点和重点，根据IPCC第4次评估报告，全球平均温度在过去100年（1906—2005年）上升了0.74 ℃[1]，2013年的第5次评估报告指出全球升温趋势仍在继续，在北半球，1983—2012年可能是过去1 400年中最暖的30年[2]。

气候条件是影响农业生产最重要的因素，温度、降水、光照等气象因子的变化直接影响作物生长，在全球气候变化背景下，我国的农业气候资源也同样发生改变。杨晓光等对比分析了我国1980年前后的气候变化特征[3];段运怀等结合农作物对热量条件的需求将全国划分为不同的制熟区域[4];缪启龙等以全国≥10 ℃、≥0 ℃积温和持续天数分布的变化为基础，重点分析了气候变暖对我国热量资源分布的影响[5];赵俊芳等以气候模式结合历史气候资料分析表明，2011年后全国大部分地区初霜冻日提前，终霜冻日延迟，农业热量资源有不同程度增加[6]。气候变化还会引起耕作制度的改变[7]，气候变暖背景下高低温气象灾害的发生及分布规律也随之改变[8-10]，李勇等分析了气候变化对长江中下游水稻的影响，研究表明1981年后30年间水稻安全种植区域相对明显增加，而敏感区域内高温热害次数增加，低温冷害次数减少[11]。

目前农业气候变化的研究大多涉及范围较广，主要涉及我国华南地区[12]、西北地区[13]、东北地区[14]、长江中下游[15-16]等地区，但是针对江西省早稻的气候资源研究相对较少。江西省是我国重要的水稻主产区之一，同时也是农业气象灾害高发区和重灾区，气候变化对早稻生产带来的影响不容忽视，本研究以1981—2015年江西省早稻生育期数据和3—7月逐日气象资料为基础，分析江西省早稻生育期内光、热、水等农业气候资源的时空变化特征，探讨早稻生育期及气候资源对气候变化的响应规律，以期为合理安排江西早稻安全生产合理布局、调整种植制度提供科学依据。

1 数据与方法

1.1 数据来源

研究采用的气象数据为江西省69个气象观测站1981—2015年3—7月份逐日平均气温、最高气温、最低气温、降水量和日照时数数据，和14个农业气象观测站1981—2015年（其中1982年缺失）早稻生育期观测数据，个别缺失气象数据采取5日滑动平均法补充，并将数据连续缺失超过5天的站点予以剔除，站点分布情况见图1。

1.2 分析方法

采用5日滑动平均法确定温度通过10 ℃的逐年初日时间，初日及温度、日照和降水要素的空间分布通过ARCGIS 93的IDW模块进行插值实现。Mann-Kenddall（MK）检验主要用于时间序列的趋势分析，现已在气象领域广泛应用，方法说明见文献[17]，本研究拟采用MK检验对研究时段内积温、降水量和日照时数的变化趋势进行分析。气候倾向率通过线性回归拟合来实现，以回归系数乘以10表示，并通过F检验法对拟合的回归方程进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 早稻气候资源时间变化

对3—7月积温、降水量和日照时数的突变检验分析，结果见图2，UF和UB曲线分别表示统计量的瞬时间序列和逆时间序列 UF>0表示序列呈上升趋势 反之则为下降趋势。从图2-a可以看出，积温的变化总体表现为20世纪90年代前以下降为主，但是下降趋势并不显著，90年代以后则上升，21世纪初上升趋势开始超过0.05显著水平临界线，UF和UB曲线的交点表明积温突变的时间大约为2000年，且交点位于2条虚线之间，说明突变结果通过0.05显著水平检验。图2-b中UF曲线的变化表明1981—2015年江西省3—7月降水量整体表现出波动性变化，1981—1993年减少，1994—2004年增加，2005—2015年减少。从图2-c可以看出，1981—1986年3—7月日照时数减少，1987—1992年增加，1993—2005年再次减少，2006—2015年又再次增加。

图3为江西省1981—2015年逐年3—7月积温、降水量和日照时数变化情况，并通过线性回归方程进行分时段拟合及全时段拟合。积温最大出现年份为2013年，为 3 472.5 ℃·d，最小为3 160.8 ℃·d，出现在1996年;1981—2015年积温拟合方程通过了0.01水平显著性检验，说明总体期间升高趋势极显著，积温的气候倾向率为 57.33 ℃·d/10年，2000年前其气候倾向率为29.13 ℃·d/10年，而2001—2015年积温气候倾向率仅为8.66 ℃·d/10年，但是两段时间内积温升高均不显著。降水量年际波动较大，年降水量最多达1 451.5 mm，而最少仅有766.2 mm，1981—2015年其气候倾向率为9.60 mm/10年，其中1981—1991年降水量气候倾向率为-205.03 mm/10年，说明降水量呈减少趋势，但并未通过显著性检验，且时段内降水量表现出减-增交替性变化。1992—2004年降水量波动现象仍然存在，整体呈显著减少趋势，其气候倾向率为 -318.12 mm/10年，2005—2015年降水量气候倾向率为 220.58 mm/10年，且存在增减逐年交替的规律。日照时数整体表现出减少趋势，气候倾向率为-0.72 h/10年，但是总体减少趋势不显著，其中1981—1990年、1991—1999年、2000—2015年日照时数分别表现出增加、减少、减少的趋势，其中2000—2015年日照时数减少显著，其气候倾向率高达 -72.58 h/10年。