黃桂珍 李莉 匡昭敏

摘要 為研究氣候變化對(duì)廣西水稻生長(zhǎng)發(fā)育的影響，本文利用廣西16個(gè)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站1981—2010年水稻生育期觀測(cè)資料和1981—2010年的氣象資料，運(yùn)用線性傾向估計(jì)法、GIS空間分析等方法開展研究，分析了廣西水稻生育期的年代際變化規(guī)律及對(duì)氣候變化的響應(yīng)。結(jié)果表明，近30年來，廣西水稻產(chǎn)區(qū)年平均氣溫及各季節(jié)的平均氣溫普遍呈上升趨勢(shì)，而秋冬季節(jié)增溫更為明顯；廣西年降水量與夏季、冬季降水量均呈增多趨勢(shì)，而春、秋季節(jié)降水量呈減少趨勢(shì)；早稻播種、移栽日期普遍提前，齊穗、成熟日期普遍推遲；晚稻播種日期普遍推遲，移栽、齊穗、成熟日期普遍提前。

關(guān)鍵詞 水稻；生育期；氣象條件；變化特征

中圖分類號(hào) S511 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2018）11-0005-09

中國(guó)“第三次氣候變化國(guó)家評(píng)估報(bào)告”表明，1909—2011年，中國(guó)陸地區(qū)域平均增溫0.9～1.5 ℃；近15年處于近100年來氣溫最高的階段；報(bào)告認(rèn)為，未來中國(guó)區(qū)域氣溫將繼續(xù)上升，到21世紀(jì)末可能增溫1.3～5.0 ℃。據(jù)統(tǒng)計(jì)，廣西年平均氣溫50年（1961—2010年）來升高了0.75 ℃，變暖趨勢(shì)十分明顯；21世紀(jì)后氣溫開始急劇上升，遠(yuǎn)超過多年平均值，是歷年來溫度最高的時(shí)期，與此同時(shí)，降水時(shí)空分布不均，導(dǎo)致廣西干旱災(zāi)害發(fā)生十分頻繁，對(duì)水資源、人民生活和工業(yè)生產(chǎn)都有較大的影響[1-3]。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)直接暴露在氣候條件下，氣候的任何波動(dòng)和變化都會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重的影響[4-6]。然而，氣候變暖有其消極的一面，也有積極的一面，研究農(nóng)作物生育期變化特征及其對(duì)氣候變化的響應(yīng)[7-9]，進(jìn)而探討如何最大限度地利用氣候變暖增加的熱量資源抵御其不利影響，對(duì)廣西農(nóng)業(yè)的發(fā)展意義深遠(yuǎn)。水稻是廣西的主要糧食作物，廣西的水稻產(chǎn)量歷年居糧食作物的首位。因此，研究氣候變化對(duì)水稻播種及生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生的影響，對(duì)水稻產(chǎn)業(yè)未來的布局規(guī)劃和品種改良將起到積極作用[10-12]。本文通過應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，基于地理信息系統(tǒng)（GIS）的空間分析功能，研究分析了最近3個(gè)年代廣西水稻發(fā)育期的年代變化特征，揭示氣候變化背景下廣西水稻生育期的演變規(guī)律，為廣西農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和應(yīng)對(duì)氣候變化提供科學(xué)的參考依據(jù)[13-16]。

1 資料與方法

1.1 資料來源

本研究所使用的氣象資料、農(nóng)情資料等來源于廣西壯族自治區(qū)氣象信息中心，地理信息數(shù)據(jù)來源于廣西壯族自治區(qū)氣象減災(zāi)研究所。

氣象要素觀測(cè)資料為廣西89個(gè)氣象觀測(cè)站1981—2010年的逐日氣溫資料和降水量資料。農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)資料選取1981—2010年連續(xù)性、代表性較好的的16個(gè)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站歷年的水稻播種期、移栽期、齊穗期、成熟期進(jìn)行研究。地理信息資料包括廣西行政區(qū)劃圖、高程數(shù)據(jù)等，使用廣西1∶50 000比例尺的縣界、100 m×100 m分辨率的高程等基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，市縣級(jí)行政區(qū)域的水稻種植面積（圖1）。

1.2 統(tǒng)計(jì)分析方法

首先使用Microsoft Excel計(jì)算工具、繪圖工具及數(shù)據(jù)透視表統(tǒng)計(jì)功能統(tǒng)計(jì)出廣西各年代各季節(jié)的平均氣溫、平均降水量和水稻各個(gè)生育期的平均日期，再依次計(jì)算相鄰2個(gè)年代的差值，并采用ArcGIS 10.2軟件中的反距離權(quán)重法繪制年代差值空間分布圖，揭示出不同年代的氣溫、降水和水稻生育期的變化特征。

2 氣溫及降水量變化特征分析

2.1 氣溫變化趨勢(shì)及其空間分布特征

2.1.1 氣溫變化趨勢(shì)。1981—2010年廣西各個(gè)季節(jié)的氣溫均呈上升趨勢(shì)（圖2），30年間，廣西春、夏、秋、冬四季平均氣溫分別上升了1.1、0.1、0.9、1.8 ℃。其中冬季升溫趨勢(shì)最為明顯，升溫速率達(dá)0.06 ℃/年，春、秋季節(jié)升溫速率次于冬季，夏季升溫不明顯。

2.1.2 各季節(jié)氣溫變化的空間分布特征。春季平均氣溫變化有較為明顯的南北差異（圖3）。1990年代較上一年代普遍升溫，桂南、桂東升溫明顯，升溫幅度多在0.3～0.4 ℃之間，部分地區(qū)升溫幅度達(dá)0.5～0.6 ℃，最大值出現(xiàn)在合浦縣，升溫0.7 ℃；桂北偏西一帶較桂南、桂東一帶升溫幅度偏小，升溫幅度0.1～0.2 ℃。2000年代較上一年代顯著升溫，全區(qū)91個(gè)站點(diǎn)中有29個(gè)站點(diǎn)升溫0.7～0.8 ℃，占全區(qū)站點(diǎn)的32%，升溫0.5～0.6 ℃的有38個(gè)站點(diǎn)，占42%；從空間分布圖上可以看出，桂北升溫幅度要比桂南大。

夏季平均氣溫變化有一定的空間差異，但區(qū)域變化特征不明顯。由圖4可知，1990年代較上一年代氣溫有所下降，下降幅度亦比較近似，大部分站點(diǎn)的降溫幅度均在0.1～0.3 ℃之間。2000年代較上一年代氣溫上升，但上升幅度不明顯，全區(qū)升溫0.5 ℃以上的僅有7%，升溫0.3～0.4 ℃僅有32%。

由圖5可知，1990年代除桂西北和桂東北部分地區(qū)小幅降溫外，其余大部地區(qū)均有不同程度升溫，大部分地區(qū)升溫幅度在0.1～0.3 ℃之間。2000年代全區(qū)大部均有明顯升溫，桂北升溫幅度大于桂南；升溫幅度最高值為0.9℃，出現(xiàn)在凌云縣、平南縣、賀州市、平果縣、田陽縣，升溫幅度在0.6～0.8 ℃之間的站點(diǎn)占25%，升溫0.3～0.5 ℃的占60%。

由圖6可知，1990年代全區(qū)急劇升溫，桂東北升溫幅度最大，桂西北升溫幅度最??；靈川縣、陽朔縣、富川縣升溫幅度最大，為1.1 ℃，全區(qū)有49個(gè)站點(diǎn)氣溫上升0.8～1.0 ℃，占54%，氣溫上升0.5～0.7 ℃的有30個(gè)站點(diǎn)，占33%。2000年代除桂林市降溫外，其余地區(qū)均有所升溫，其中桂西北和中東部地區(qū)升溫最為明顯，升溫幅度在0.6～0.7 ℃之間，升溫幅度在0.4～0.5 ℃之間的有36個(gè)站點(diǎn)，占40%，升溫幅度在0.2～0.3 ℃之間的有24個(gè)站點(diǎn)，占26%。

2.1.3 水稻主產(chǎn)區(qū)1980—2000年代各季節(jié)平均氣溫變化特征。為進(jìn)一步研究水稻主要產(chǎn)區(qū)的氣溫變化規(guī)律及其對(duì)水稻各個(gè)發(fā)育期的影響，選取桂北的桂林站、河池站、沙塘站（柳州市北郊）和桂南的南寧站、玉林站、欽州站等6個(gè)水稻主要產(chǎn)區(qū)氣象觀測(cè)站1981—2010年的氣溫資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

由圖7可知，剔除因遷站影響的南寧站，其余5站四季氣溫總體均呈升溫趨勢(shì)，升溫幅度及南北溫差存在明顯的季節(jié)性差異。冬季氣溫南北差異最大，最南端高于最北端5～6 ℃；春季南北溫度差異次之，最南端高于最北端4 ℃左右；秋季南北溫差小于春季，最南端高于最北端3 ℃左右；夏季南北差異最小，最南端僅比最北端高1 ℃左右。

2.2 降水量變化特征分析

2.2.1 廣西各季節(jié)降水量變化特征。春季降水量年代變化有明顯的南北對(duì)稱性變化，1990年代桂西和桂南大部降水量減少23～113 mm不等，2000年代桂北大部降水減少23～68 mm。1990年代和2000年代全區(qū)降水量總體上是普遍減少的（圖8）。夏季降水量1990年代全區(qū)大部地區(qū)增多114 mm以上；2000年代總體較上一年代降水量減少，其中巴馬縣以北和永福縣以北降水量明顯減少，減少幅度大多在114～205 mm之間（圖9）。

1990年代秋季降水量以減少為主要特征，其中1990年代為全區(qū)范圍性的減少，接近1/2的版圖減少幅度超過69 mm，平果縣、天等縣、崇左市、大新縣、龍州縣、寧明縣、上思縣、扶綏縣、防城港市減少幅度達(dá)114～205 mm。2000年代桂西北地區(qū)為減少趨勢(shì)，減少幅度在23～68 mm之間；其他地區(qū)變化幅度不大，增減幅度在±22 mm之間（圖10）。

2000年代冬季降水量變化不大，增減幅度多在±22 mm之間。1990年代除桂東南地區(qū)降水量偏少23～68 mm外，其余地區(qū)降水量無明顯增減，變化幅度多在±22 mm之間（圖11）。

2.2.2 廣西水稻主產(chǎn)區(qū)各季節(jié)降水量變化特征。選取桂林、沙塘（柳州市北郊）、河池、南寧、玉林、欽州等6個(gè)水稻主要產(chǎn)區(qū)氣象觀測(cè)站1981—2010年的降水資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)水稻主要產(chǎn)區(qū)降水量年代變化存在較大的季節(jié)性差異（圖12）。春、冬2季降水最為充沛的產(chǎn)區(qū)是地處桂東北的桂林，各個(gè)年代季降水量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于其他產(chǎn)區(qū)；夏、秋2季降水最為充沛的是桂南沿海的欽州地區(qū)，各個(gè)年代季降水量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于其他產(chǎn)區(qū)。

春季，1990年代以來，全區(qū)水稻主要產(chǎn)區(qū)降水量總體呈減少趨勢(shì)；2000年代，除桂南的欽州、玉林站降水量較上一年代增多外，各站降水量均較上一年代明顯減少。年代季降水量最多的桂林站（桂東北）比最少的南寧站（桂南）多279～494 mm不等。

夏季，1990年代各產(chǎn)區(qū)降水量較上一年代有大幅度增多；2000年代，除欽州站降水量稍微增多外，其他各站降水量均明顯減少。年代季降水量最多的欽州站（桂南）較最少的沙塘站（桂北）多528～717 mm。

秋季，1990年代以來，各站降水量總體呈明顯減少趨勢(shì)，其中欽州、桂林、河池減少趨勢(shì)最為顯著。年代季降水量最多的欽州站較最少的沙塘站多112～245 mm。

冬季，1990年代后除桂林站外，各站降水量均較1980年代有所減少，其中桂南的欽州、玉林站減少幅度最大；2000年代除沙塘、河池外，其余站點(diǎn)均呈減少趨勢(shì)。年代季降水量最多的桂林站較最少的南寧站少68～115 mm。

3 廣西水稻生育期的時(shí)空演變特征

3.1 早稻生育期時(shí)空演變特征

3.1.1 早稻生育期年代際空間演變特征。本文選取廣西1981—2010年16個(gè)數(shù)據(jù)連續(xù)性、代表性較好的農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站資料，計(jì)算廣西水稻播種、移栽、齊穗、成熟等4個(gè)主要生育期的平均日期的年代差值，并采用反距離加權(quán)法（IDW）進(jìn)行空間插值、水稻產(chǎn)區(qū)矢量圖進(jìn)行摳圖，得出水稻產(chǎn)區(qū)的平均日期年代差值圖。圖中，負(fù)值越大表示該生育期的平均生育日期較上一年代提前日數(shù)越多；反之，正值越大表示較上一年代推遲日數(shù)越多。

由圖13可知，廣西南寧、靈山、柳州等地1990年代早稻播種平均日期較上一年代推遲2～7 d，其他地區(qū)則普遍提前3～6 d。2000年代桂東和桂西大部分地區(qū)及播種平均日期普遍較上一年代提前2～10 d，其他大部地區(qū)則大多推遲2～7 d。

由圖14可知，1990年代大部分產(chǎn)區(qū)移栽日期提前3～6 d，桂南大部推遲2～5 d。2000年代移栽日期全區(qū)普遍提前5～8 d。

由圖15可知，1990年代桂中、桂南大部產(chǎn)區(qū)齊穗日期普遍推遲2～3 d，桂東北和桂南部分地區(qū)提前3～6 d。2000年代齊穗日期普遍提前3～4 d，桂南部分地區(qū)推遲2～5 d。

由圖16可知，1990年代成熟日期普遍較上一年代推遲2～3 d，桂平較上一年代推遲8 d。2000年代成熟日期大部提前5～6 d，桂南部分地區(qū)推遲2～5 d。

3.1.2 早稻生育期年代際時(shí)間演變特征。對(duì)南寧、雁山、沙塘、玉林、河池、欽州等6個(gè)水稻產(chǎn)區(qū)近30年的平均生育日期進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。由圖17可知，雁山、玉林、欽州出苗日期較上一年代推遲1～6 d，南寧、沙塘、河池則提前4～14 d。各產(chǎn)區(qū)移栽日期較上一年代提前1～16 d，其中河池提前16 d，為全區(qū)提前量最大的產(chǎn)區(qū)。齊穗期、成熟期除欽州推遲6 d，玉林幾個(gè)年代變化不大（增減幅度1～2 d），其他幾個(gè)產(chǎn)區(qū)提前2～8 d。

3.1.3 早稻各生育期所需天數(shù)變化特征。由各年代平均生育日期統(tǒng)計(jì)得出，2000年代早稻秧苗期明顯縮短，這與春季升溫有較大關(guān)系，大田生長(zhǎng)期則普遍延長(zhǎng)，利于高產(chǎn)（表1）。

3.2 晚稻生育期時(shí)空演變特征

3.2.1 晚稻生育期年代際空間演變特征。由圖18可知，1990年代全區(qū)晚稻播種日期普遍推遲10 d以上；2000年代桂東南和桂東北普遍推遲6～9 d，其他地區(qū)普遍推遲4～5 d。

由圖19可知，1990年代移栽期桂東比、桂東南普遍提前1～4 d，桂中普遍推遲2～5 d；2000年代桂南普遍推遲，其中靈山、浦北一帶推遲6～9 d；其他地區(qū)普遍提前2～4 d。

由圖20可知，1990年代大部提前2～4 d，桂平、玉林一帶推遲2～3 d。2000年代桂北的河池、宜州、環(huán)江一帶和桂中的蒼梧、梧州一帶提前3～4 d，桂南的橫縣、靈山一帶推遲6～9 d。

由圖21可知，1990年代南寧以南和柳州以北地區(qū)大部提前4～8 d，桂中的桂平、平南一帶推遲6～9 d。2000年代全區(qū)大部推遲2～3 d，桂北、桂東部分地區(qū)提前2～4 d。

3.2.2 晚稻生育期年代際時(shí)間演變特征。由圖22可知，廣西晚稻主產(chǎn)區(qū)播種、出苗日期的年代際變化沒有表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。齊穗期和成熟期則南北差異較大，桂北晚稻成熟日期普遍比桂南早15～20 d。

3.2.3 晚稻各生育期所需天數(shù)變化特征。由各年代平均生育日期統(tǒng)計(jì)得出，廣西水稻主要產(chǎn)區(qū)的晚稻整個(gè)生育期明顯變短，與之相對(duì)應(yīng)的是秋季氣溫明顯變暖（表2）。

4 結(jié)論與討論

綜合以上研究結(jié)果可知，1981—2010年廣西各個(gè)季節(jié)的氣溫均呈上升趨勢(shì)，其中冬季升溫趨勢(shì)最為明顯，春、秋季節(jié)升溫速率次于冬季，夏季升溫不明顯；在氣候變化背景下，廣西各地氣溫逐年代攀升，除了20世紀(jì)90年代夏季有所降溫以外，其余年代全區(qū)各地的氣溫均較上一年代有所升高。

早稻播種、移栽、齊穗、成熟日期普遍提前，晚稻播種日期普遍推遲，移栽、齊穗、成熟日期普遍提前。由于早稻感溫性強(qiáng)，廣西春季氣溫明顯升高不但可使早稻播種期提前，還可使秧苗期明顯縮短，從而導(dǎo)致早稻移栽日期普遍提前，且又因廣西夏季升溫不明顯，致使早稻的大田生長(zhǎng)期略有延長(zhǎng)；而晚稻雖感光性強(qiáng)，但秋季氣溫明顯升高仍可使晚稻生長(zhǎng)期縮短，從而使晚稻的齊穗和成熟日期普遍提前。研究表明，氣候變暖對(duì)水稻生育期有明顯的影響，廣西大部地區(qū)早稻秧苗期明顯縮短，大田生長(zhǎng)期普遍延長(zhǎng)；秋季氣溫明顯升高導(dǎo)致廣西大部地區(qū)晚稻整個(gè)生育期明顯變短?？煽紤]將水稻品種改為增產(chǎn)潛力更大的中晚熟品種。

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