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从高温热害浅谈“黄毛粘”水稻种植适宜期

杨明伟 李曼 宋哲 阮帆




摘 要:本文采用孝感国家基准气候站(简称孝感站)近30a即1989-2018年的气温观测数据,利用趋势分析和气温距平分析方法对可能导致特色晚粳“黄毛粘”水稻花期结实障碍的7~8月份的月平均气温距平、月最高气温距平及连续3d、5d、7d持续高温天气日的发生频率和分步规律进行分析。结果表明:近30a7~8月孝感站(以下简称近30a)高温年和低温年出现频率相同,升高的趋势相近;近30a不同程度的高温热害均呈加重的趋势,2000年之后增加得更为显著;近30a连续3d的普通高温热害天气发生的概率为91.7%,连续5d的较重高温热害天气发生的概率为73.3%,连续7d的严重高温热害天气发生的概率为43.3%;近30a不同程度的高温热害天气主要分布在7月下旬,次要分步在7月中旬、8月上旬和8月下旬。因此,生产上适当调整播期以减少高温给“黄毛粘”扬花造成的影响,可能有效减轻、甚至避免高温天气带来的热害。

关键词:黄毛粘;高温热害;适宜期

“黄毛粘”属孝感地区特色晚粳水稻,因产量低曾一度绝迹,2014年汤俭民等对该品种进行了重新培育,其酥香软糯、细嫩弹牙特点迅速走俏市场。“黄毛粘”水稻平均在7月下旬~8月上旬扬花孕穗,此时孝感常受副热带高压控制,容易出现持续高温少雨天气。从湖北省气象局对全省气象灾害的统计上看,孝感地区三伏高温热害影响秋谷孕穗及一季晚稻抽穗扬花的年份达50%以上。大量的试验结果表明,水稻对高温尤为敏感主要表现在抽穗扬花时期,姚凤梅等对水稻空秕率开展了模拟实验,指出水稻高温热害重灾区分布在长江中下游等地区。黄智敏等对江漢平原早、中、晚稻生育期气候条件进行了研究,结果表明水稻抽穗开花期最适宜的温度为25~30℃,如果中晚稻孕穗、抽穗扬花期遭遇日平均气温高于30℃或连续3天及以上35℃高温,中晚稻的花器官发育就会遇到障碍,从而发生不育的可能性会大大增加,那么结实率就会下降,最终便会导致产量大幅减产。目前“黄毛粘”水稻复种仅5年左右的时间,早年积累的种植经验随着气候变化已不符实用,因此研究高温热害的长期气象条件变化及变化趋势,以此推算“黄毛站”水稻的最佳种植适宜期具有一定的现实意义。

一、数据来源及方法

(一)数据来源

孝感站1956年建站后于1984年迁站一次,是国家基准气候站,位于湖北香润生态农业合作社西南部,垂直距离仅10km左右,两地同处江汉平原东北部,地理环境相似,用孝感站气候资料研究“黄毛粘”生育期高温热害具备较高的参考价值。

(二)气温距平

采用孝感国家基准气候站近30a的观测数据,以日最高气温统计多年的平均值,计算日最高气温距平,同时统计计算7~8月的日平均气温和距平,统计分析近30a孝感站高温的变化和分布情况。

(三)3d、5d、7d连续高温

分别统计近30a7~8月各旬、月连续3d、5d、7d平均气温≥30℃及连续3d、5d、7d最高气温≥35℃的高温热害分布情况,根据高温热害对农业影响的延时效应,采用跨旬、跨月时间后延统计,将该次归属于后续的旬或月,以此分析近30a高温热害的演变趋势。

二、结果与分析

(一)月平均气温和月最高气温的变化趋势

如图1(a)近30a7月和8月的平均气温增加趋势趋于一致,定义距平值≤0.5℃为一次低温年,距平值≥0.5℃为一次高温年,由图1(a)可知,7月份低温年出现了10次,高温年出现了8次,1993年距平值最小为-1.89℃,2001年距平值最大达1.91℃。而8月份低温年出现了9次,高温年出现了11次,1993年距平值最小为-2.06℃,2013年距平值最大达2.64℃。

由图1(b)可知,近30a7月和8月的最高气温升高的趋势相近,7月份低温年出现了8次,高温年出现了7次,1993年距平值最小为-2.93℃,2017年距平值最大达2.37℃。8月份低温年出现了11次,高温年出现了11次,1993年距平值最小为-2.89℃,2018年距平值最大达2.01℃。

统计发现,近30a低温年和高温年出现的频率各占一半,但是气温变化整体呈升高的趋势,说明了低温年的冷害影响在减弱,高温年的热害则在加重。

(二)连续3d、5d、7d持续高温变化趋势

谢晓金等根据高温热害致灾经验划分高温热害天气等级,将日平均气温高于30℃或日最高气温高于35℃定义为高温日,将连续3d、连续5d和连续7d分别定义为普通高温热害,较严重高温热害和严重高温热害。从平均气温30℃以上的频次变化(如图2(a))可以看出,孝感普通高温热害、较严重高温热害和严重高温热害均呈增加趋势,普通高温热害每年都有发生,年均发生次数达10.7次,较严重高温热害为5.9次/a,严重高温热害为3.3次/a;如图2(b),日最高气温达35℃的高温热害亦呈增加趋势,普通高温热害没有出现的年份极少(仅1999年、2015年),年均达5.3次,较严重高温热害2.8次/a,严重高温热害1.5次/a。

通过以上分析,近30a中高温热害天气的趋势在加重,尤其进入2000年以后,普通高温热害、较严重高温热害和严重高温热害天气均呈现明显增加的趋势,且普遍性高温热害增加的尤为明显,几乎每年都有发生。

(三)高温热害天气年际分布特征

从连续3d、5d、7d平均气温30℃以上的高温热害年际分布特征上看,2013年达到峰值,分别为28次、20次、14次,且2016-2018年加重的趋势尤为显著,普通高温热害达20次左右,较严重高温热害14次左右,严重高温热害达10次。

从连续3d、5d、7d最高气温35℃以上的高温热害年际分布特征上看,2018年达到峰值,分别为21次、14次、8次。

统计发现,近30a连续3d的普通高温热害天气发生的概率为91.7%,连续5d的较重高温热害天气发生的概率为73.3%,连续7d的严重高温热害天气发生的概率为43.3%,表明普通高温热害天气几乎年年都有可能发生,严重高温热害发生的概率将近一半,盛夏高温热害不仅危害在加重,且频率较高。

(四)高温热害天气发生时段的分布特征

从持续高温发生的时段发布特征上看,如图3(a),近30a中7、8月份日平均气温≥30℃的普通高温热害主要分布在7月中旬至8月上旬期间,其发生的频次占比达73.6%,7月下旬达到峰值占总发生频次的37.0%;较严重高温热害主要发生在7月下旬和8月上旬,占比达63.5%,7月下旬达到峰值,其比重达44.9%;严重高温热害主要分布在7月下旬,占比达55.2%。从平均气温≥30℃的持续高温发生的时段分布特征上可以发现,7月下旬是孝感地区高温热害最集中的时段,其次是7月中旬和8月上旬。从图3(b)中发现,近30a中7、8月份日最高气温≥35℃的普通高温热害主要发生在7月下旬至8月上旬期间,占比达77.8%,较严重高温热害主要发生在7月下旬、8月上旬和8月中旬,占比达89.2%,严重高温热害主要发生在7月下旬、8月上旬和8月中旬,占比达95.5%,从以上分析可以看出,7月下旬是孝感地区高温热害最集中的时段,其次是8月上旬和8月中旬。

由以上分析可以发现,孝感地区持续高温主要发生时段集中在7月下旬,次要集中在7月中旬、8月上旬和8月中旬,且发生概率较高。7月中旬~8月中旬正处“黄毛粘”水稻抽穗扬花期,田小海等研究发现8月25日~9月初齐穗为江汉平原优质米形成的最佳栽培期,因此农事生产适当调整“黄毛粘”播种时间,将其花期调整到8月下旬前后,可以使“黄毛粘”水稻抽穗扬花期避开孝感持续高温发生率较高的时段,从而有效降低“黄毛粘”水稻遭受高温热害的概率,提高“黄毛粘”水稻的产量和品质。但从前文分析发现,高温热害在8月下旬也有一定的发生概率,因此农事生产上以减轻高温热害为目的简单调整“黄毛粘”播期存在一定的局限性,探讨合适的水、肥管控,加快“黄毛粘”耐热性培育,研究新型的“黄毛粘”抗高温无毒害农药也是防范高温热害的有效途径。

三、结论分析

近30a孝感7~8月平均气温、最高气温均呈升高的趋势,尤其是2000年以后增加的趋势更为明显,但是低温年和高温年出现概率相近,表明盛夏低温危害程度在减弱,高温热害呈加重的趋势,这与熊伟等研究我国水稻高温热害风险在未来气候变化背景下呈增大的趋势保持一致。

从近30a高温热害发生的频率和分布特征上看,适当调整推迟“黄毛粘”水稻育种时间,可减少其高温热害的发生概率,对农事生产具备一定的指示意义。但是本文仅以高温热害为例,没有考虑水、肥管控等其他因子的影响,对调整播期存在一定的局限性。

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