裘珺琳，沈國強，張立波

(1.浙江省紹興市農(nóng)業(yè)科學研究院，浙江 紹興 312003;2.紹興市氣象局，浙江 紹興 312000)

紹興位于杭州灣南岸，寧紹平原的西部，屬典型的亞熱帶季風氣候。全年氣候溫和多雨，四季分明，年平均氣溫16.8℃，日平均氣溫穩(wěn)定通過10℃ (即一般作物活躍生長期)多始于3月下旬，終于11月中旬末，平均持續(xù)天數(shù)240 d，10℃以上活動積溫在5 300℃以上;全市年平均降雨量1 440 mm，但年際變率較大，夏季最多，冬季最少。獨特的氣候資源為水稻生長提供了便利條件，是浙江省重要的水稻優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)之一，水稻播種面積和產(chǎn)量分別占全市糧食的70.7% 和81.0%，但氣象災害的頻繁發(fā)生給水稻生產(chǎn)帶來嚴重威脅。

政府間氣候變化專門委員會第4 次評估報告指出，過去100年全球和我國氣候呈現(xiàn)出以變暖為主要特征的顯著變化，預計未來50～100年將繼續(xù)向變暖方向發(fā)展［1］。紹興市氣候變化同全國較為一致，20 世紀80年代開始增暖，90年代后期變暖加劇，21 世紀前10年是20 世紀以來最暖的10年。氣候變暖不僅表現(xiàn)為年及冬季平均溫度的升高，還表現(xiàn)為氣候波動的增強和極端氣候事件出現(xiàn)頻率和嚴重程度的增加，各種氣象災害在一個生產(chǎn)周期里可能會同時發(fā)生，這將會使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)變得更不穩(wěn)定，糧食安全變得更脆弱，相關應對技術的研究顯得十分緊迫。

早稻是紹興市重要的糧食作物，隨著品種和栽培技術的不斷進步，產(chǎn)量也在不斷增加。近年氣候的變暖和國家鼓勵糧食生產(chǎn)政策的出臺，以及近年來一些輕簡化栽培技術的推廣，農(nóng)民種植雙季水稻的積極性不斷提高。從近幾年早稻生產(chǎn)中出現(xiàn)的一些現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，氣候變化對紹興市早稻生產(chǎn)的影響不容忽視。如2010年春季低溫連陰雨，導致早稻大面積爛秧和死苗，不但損失良種，還貽誤農(nóng)時。許多農(nóng)民為不影響晚稻適時播植，不得不“割青”;2009年在早稻的成熟收獲期遇連陰雨天氣，使農(nóng)田積水，植株倒伏，稻谷發(fā)芽，造成收割困難。目前，國內有關早稻氣象災害的研究，主要從低溫冷害［2-10］、洪澇［11-13］、高溫熱害［14-18］和臺風［19］等方面進行分析，得出了許多有益的結論，但也存在一些問題。如災害指標的選取較為主觀，多未結合本地早稻生育期進行綜合判定，加之溫度、降水等氣候要素空間分布的局限性，區(qū)域性災害指標的研究往往更具現(xiàn)實和指導意義。以往研究多對單一災害種類進行分析，而早稻的整個生育過程往往受多種氣象災害共同影響，因此開展多災種早稻氣象災害研究顯得十分必要。在氣候變暖背景下，有關紹興早稻氣象災害變化規(guī)律及氣象災害對早稻影響的防御對策等方面的研究還未見報道。因此，利用紹興氣象資料和早稻生育期觀測結果，選取合適的氣象災害指標，從頻率和強度2個方面分析早稻生長期間主要氣象災害的變化特征，綜合各種災害的發(fā)生規(guī)律，提出相應的應對措施，不僅可為紹興市早稻生產(chǎn)適應氣候變化，科學調整水稻種植結構，更好地發(fā)揮區(qū)域氣候資源優(yōu)勢提供依據(jù)，還可為水稻防災減災和生產(chǎn)管理及增強農(nóng)業(yè)技術應對氣候變化的能力提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料

氣象資料來源于紹興氣象觀測站1961-2012年逐日氣象資料，早稻生育期資料取自1991-2009年紹興農(nóng)業(yè)氣象觀測報表。

1.2 方法

1.2.1 早稻主要生育期的確定

由近20年紹興農(nóng)業(yè)氣象觀測報表中早稻各主要生育期的觀測資料，統(tǒng)計得出各個生育期的平均出現(xiàn)日期。早稻全生育期為4月7日至7月22日，其中，秧苗期 (播種到移栽)為4月7日至5月8日，幼穗分化期 (拔節(jié)到孕穗)為6月4-17日，抽穗到成熟期為6月25日至7月22日。

1.2.2 災害指標的確定

根據(jù)早稻各主要發(fā)育期的平均出現(xiàn)日期，參照周邊杭州、慈溪、嘉興、湖州等農(nóng)業(yè)氣象觀測站早稻生育期資料，結合紹興氣候特點及氣象災害發(fā)生規(guī)律，首先確定各種災害的起止時間。3月1日至5月10日的日平均氣溫≤12℃，且日雨量≥0.1 mm及日照時數(shù)≤3.0 h 連續(xù)3 d 及以上統(tǒng)計為春季低溫連陰雨過程;4月1日至5月10日日平均溫度連續(xù)3 d 及以上≤11℃統(tǒng)計為“倒春寒”過程;6月1日至17日平均溫度連續(xù)3 d 及以上≤18℃統(tǒng)計為“五月寒”過程;7月1日至24日日最高氣溫≥35℃或平均氣溫≥30℃連續(xù)3 d 及以上統(tǒng)計為高溫熱害過程;各過程發(fā)生日數(shù)之和記為當年該災害總日數(shù)，最后1 次過程結束日記為當年該災害結束日。各災害的初日統(tǒng)計比物候期早，終日統(tǒng)計基本平行于物候期或略偏遲，因為文中的各發(fā)育期均為平均出現(xiàn)日期，災害統(tǒng)計應從發(fā)育期始日算起，終日截止;為研究氣候變暖背景下，制定相應的早稻栽培和管理措施所需。紹興的降雨集中期主要發(fā)生在梅雨期和臺風季節(jié)，而早稻孕穗至乳熟期與梅雨期基本重合，參考早稻生育期資料和常年出入梅時間，按6月10日至7月10日期間，所有降水量、降水日數(shù)之和分別統(tǒng)計當年梅雨期總降水量和總降水日數(shù)。紹興早稻的成熟收獲期一般在7月中旬至下旬，7月14-30日出現(xiàn)日雨量≥1.0 mm，同時日照時數(shù)≤3.0 h 連續(xù)3 d 及以上統(tǒng)計為早稻成熟收獲期連陰雨過程，過程雨日、雨量之和分別統(tǒng)計當年成熟收獲期連陰雨過程總降水日數(shù)和總降水量，最后1 次過程結束日記為當年成熟收獲期連陰雨過程結束日。

1.2.3 災害等級的劃分

參照文獻［20］中的方法，根據(jù)當年某災害發(fā)生日數(shù) (總雨量)的標準化值將其分為3 級:Z≤-30%為偏輕年份;-30% ＜Z ＜30%為正常年份;Z≥30%為偏重年份。其中，Z=，X 為當年某災害發(fā)生的總日數(shù) (總雨量)，為1961-2012年的平均值。

2 結果與分析

2.1 春季低溫連陰雨和“倒春寒”

春季正值早稻播種育秧期，此時如遇低溫連陰雨和“倒春寒”天氣，易出現(xiàn)爛種、爛秧和死苗現(xiàn)象。圖1 中a 和b 分別給出1961-2012年紹興春季低溫連陰雨總日數(shù)和結束日期，過去36年(1961-1996年)春季低溫連陰雨發(fā)生程度呈增強趨勢，主要表現(xiàn)為總日數(shù)的增加 (趨勢系數(shù)為0.36，P ＜0.05，回歸系數(shù)為0.19 d·a-1，即每10年增加1.9 d)和結束日期的延后;近16年(1997-2012年)發(fā)生程度呈減弱趨勢，表現(xiàn)為結束日期的提前和總日數(shù)的減少 (趨勢系數(shù)為-0.26，回歸系數(shù)為-0.23 d·a-1)。20 世紀60-70年代春季低溫連陰雨以正常或偏輕年為主，80-90年代中期以偏重年為主，90年代末期至今再次以正?；蚱p年為主，尤其是2000年以后，年春季低溫連陰雨的日數(shù)普遍在10 d 以下。分析1961-2012年3月1日至5月10日的春季低溫日數(shù)和春季連陰雨日數(shù)的關系可知，1997年以來春季低溫連陰雨日數(shù)的減少是由春季低溫日數(shù)和連陰雨日數(shù)同步減少所致。

由圖2 可見，紹興1961-2012年近52年來，年“倒春寒”日數(shù)呈弱下降趨勢，平均每10年減少0.2 d。1997年以前，年“倒春寒”日數(shù)呈波動變化，20 世紀70年代末期至80年代初期為頻繁期，1997年以后，“倒春寒”日數(shù)明顯減少，除2010 和2011年2年外，其余年份均未出現(xiàn)“倒春寒”。

2.2 “五月寒”

由圖3 可知，紹興1961-2012年近52年來“五月寒”發(fā)生日數(shù)呈顯著 (P ＜0.05)下降趨勢。其中，1973年以前為少發(fā)期，13年中僅出現(xiàn)1 次“五月寒”過程;20 世紀70年代中期至80年代中期為頻發(fā)期，平均每2年出現(xiàn)1 次“五月寒”過程，發(fā)生日期主要在6月1-5日;20 世紀80年代中期開始隨著氣候變暖的加劇，“五月寒”發(fā)生日數(shù)明顯減少，1986年至今沒有出現(xiàn)過1 次“五月寒”過程。

圖1 1961-2012年紹興春季低溫連陰雨總日數(shù) (a)和結束日期 (b)的時間變化

圖2 1961-2012年紹興“倒春寒”日數(shù)的時間變化

圖3 1961-2012年紹興“五月寒”日數(shù)的時間變化

2.3 洪澇災害

每年的6月中旬至7月上旬期間，冷暖氣流在江淮流域一帶上空對峙，形成梅雨，是紹興一年中降水最集中的時段之一，易形成洪澇災害，使早稻遭受不同程度的浸淹。由表1 可見，20 世紀70年代洪澇災害的發(fā)生程度最輕;90年代最重;60年代和80年代偏輕、正常和偏重年的發(fā)生頻率約各占1/3;21 世紀以來，洪澇災害的發(fā)生頻率再次明顯減少，偏重發(fā)生的頻率僅為16.7%。

由圖4 可見，20 世紀60年代梅雨期的平均雨量為240.1 mm;70年代降至最低，為180.9 mm;80-90年代穩(wěn)步增加，分別為221.6 mm 和299.2 mm;21 世紀以來，由于梅雨期多不典型，2005年更是出現(xiàn)了空梅，平均雨量大幅減少，僅為209.8 mm。近52年來，雨量呈弱增加趨勢。而雨日卻沒有明顯的變化，各年代的平均雨日相差不大。20 世紀60年代為16 d;70-90年代分別為17.6，16.5 和17.4 d;21 世紀以來降至最少，為15.8 d。需要指出的是，雨量最少的20 世紀70年代雨日卻是最多的。

表1 紹興各年代不同等級氣象災害的發(fā)生頻率

圖4 1961-2012年紹興梅雨期降水量的時間變化

2.4 高溫熱害

高溫熱害是紹興早稻抽穗灌漿期的主要氣象災害之一，主要從2個方面影響早稻的生長發(fā)育進程:高溫影響早稻開花受精過程，致使空粒率增加;高溫加快早稻的灌漿速度，形成高溫逼熟，導致秕粒率增加，千粒重下降。由圖5 可見，紹興1961-2012年近52年來高溫熱害日數(shù)呈增加趨勢，平均每10年增加1 d。20 世紀60-70年代中期，高溫熱害日數(shù)逐步減少;70年代中期至80年代末略有增加;90年代起，作為對氣候變暖的響應，高溫熱害日數(shù)明顯增加。由表1 可見，20 世紀60-80年代高溫熱害偏輕和正常發(fā)生頻率占83.3%，偏重發(fā)生年份僅占16.7%;90年代至2012年，偏重發(fā)生頻率大幅增加至45.5%，正常和偏輕發(fā)生頻率分別為36.4% 和18.1%。雖然自20 世紀90年代起高溫熱害明顯增強，但高溫熱害日數(shù)的增加并非由開始日期提前所引起，相反，與60-80年代相比其開始日期延后了約3 d。

圖5 1961-2012年紹興早稻高溫熱害日數(shù)的時間變化

2.5 成熟收獲期連陰雨

早稻在成熟收獲期如遇連陰雨天氣，易使植株倒伏，稻谷發(fā)芽，造成收割困難，給即將收獲歸倉的稻谷帶來慘重損失。如1998 和2009年紹興市就發(fā)生了這樣的氣象災害。由圖6 可見，紹興1961-2012年近52年來，早稻成熟收獲期連陰雨日數(shù)呈增加趨勢，平均每10年增加0.3 d。20 世紀60-70年代以偏輕發(fā)生為主，偏重發(fā)生頻率僅為15%;80年代以后偏重發(fā)生頻率明顯增加，為37.5%，偏輕發(fā)生頻率降至62.5%。

圖6 1961-2012年紹興早稻成熟收獲期連陰雨日數(shù)的時間變化

3 小結

隨著氣候變暖的加劇，20 世紀90年代中期以后，紹興早稻春季低溫連陰雨、“倒春寒”和“五月寒”的發(fā)生程度明顯減輕，1997年以來春季低溫連陰雨日數(shù)的減少是由春季低溫日數(shù)和連陰雨日數(shù)同步減少所致。20 世紀90年代以來，高溫熱害影響程度明顯增強，但高溫熱害日數(shù)的增加并非由高溫開始日期提前所引起。20 世紀70年代洪澇災害的發(fā)生程度最輕，90年代最重，21 世紀以來，洪澇災害的發(fā)生頻率再次減少。近52年來，梅雨期雨量呈弱增加趨勢，而雨日并沒有明顯變化。20世紀60-70年代早稻成熟收獲期連陰雨日數(shù)以偏輕發(fā)生為主，80年代以后偏重發(fā)生頻率明顯增加。

在氣候變暖的背景下，紹興早稻生長期間農(nóng)業(yè)氣象災害的發(fā)生規(guī)律也隨之變化。為適應這種新變化，首先應考慮早稻播種期的調整。早稻生育期內低溫連陰雨、“倒春寒”和“五月寒”發(fā)生程度減輕，高溫熱害程度加重，但高溫熱害開始日期推遲，可將早稻播種期適當提前，這樣既不至于使早稻在秧苗期遭受冷害，又可在抽穗至成熟期避開高溫熱害。當前早稻平均播種期可安排在新氣候基準期下 (1981-2010年)穩(wěn)定通過12℃的80%保證率的初日，即4月2日前后，選用早熟高產(chǎn)品種，并采用旱育秧稀植技術，這樣既可提高秧苗素質，形成合理群體結構，增加分蘗和成穗數(shù)，降低災害影響程度，提高早稻產(chǎn)量，又不至于影響晚稻播種，實現(xiàn)早晚稻的雙豐收。這些措施的主要風險是，隨著近年來梅雨期的更加集中和成熟收獲期連陰雨發(fā)生程度的加重，早稻在生殖生長期和成熟收獲期分別易受洪澇和連陰雨危害，如遇異常多雨的年份，應采取及時排水措施，并在成熟收獲期抓緊搶收，如果無法晾干，多家農(nóng)戶可聯(lián)合采用大型烘干機將稻谷及時烘干。

在具體生產(chǎn)實踐中，上述措施的實施應根據(jù)當時當?shù)氐膶嶋H農(nóng)業(yè)和氣象條件，因時因地制宜地選擇和使用。根據(jù)短期和延伸期氣象預報，了解未來3～14 d 的光、熱、水等氣象條件組合，結合土壤、肥力、品種等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，合理安排全年生產(chǎn)，并在災害發(fā)生的災前、災中和災后及時采取防御和補救措施，盡量將氣象災害對早的影響降至最低。

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