段里成, 郭瑞鴿, 蔡 哲, 林志堅, 吳自明, 方 圣, 張崇華, 劉 丹,2**

(1.江西省農業(yè)氣象中心 南昌 330096; 2.江西省氣象科學研究所 南昌 330096; 3.南昌縣氣象局 南昌 330200; 4.江西農業(yè)大學作物生理生態(tài)與遺傳育種教育部重點實驗室 南昌 330045)

根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第5次評估報告, 1880?2012年期間, 全球地表平均溫度上升了0.85 ℃[1], 在全球變暖的背景下, 近百年來(1909?2011年)中國陸地區(qū)域平均增溫0.9～1.5 ℃, 高于全球增溫平均水平, 近15年來氣溫上升的趨勢變緩, 但仍處于近百年來氣溫最高階段[2]。再生稻是利用收獲后稻樁上的休眠芽萌發(fā), 進而生長成穗的一季水稻(Oryza sativa)[3], 具有省工、省時、調節(jié)勞力、風險低、經濟效益高等優(yōu)勢[4]。近年來,隨著農村勞動力的轉移、農業(yè)產業(yè)結構調整等因素,再生稻種植受到農戶喜愛, 種植面積已達7.3×105hm2[5], 且有進一步增加的趨勢。四川、重慶的中稻?再生稻的種植模式已替代了絕大部分雙季稻栽種制度, 福建已把種植再生稻作為增加糧食總量的一種重要生產途徑, 江西、湖北、安徽等部分地區(qū)正逐步發(fā)展再生稻[6]。再生稻種植制度已逐漸發(fā)展為我國重要水稻種植制度。

目前, 針對再生稻研究主要集中在以下幾個方面: 一是再生稻高產關鍵栽培技術研究, 普遍認為增加再生稻有效穗數(shù)是提高再生稻產量的關鍵[7-8]。二是播期對再生稻產量的影響, 各研究結果存在一定差異。黃成志等[9]認為, 播期與再生季產量相關性不顯著; 汪浩等[10]則認為, 適時早播能顯著提高再生季水稻產量。三是再生稻適宜生長氣象條件分析, 普遍認為頭季水稻齊穗至灌漿期遇高溫將導致水稻產量和品質下降[11]; 適宜的溫濕度能顯著提高再生稻腋芽的萌發(fā)生長, 溫度過高將導致腋芽萌發(fā)受阻[12]。對于氣候變化背景下再生稻氣候生態(tài)條件的變化及區(qū)劃, 也有較多學者進行了相關研究: 如黃淑娥等[13]以155 d為安全生長期指標研究了江西省再生稻種植區(qū); 方文等[12]研究了四川再生稻適宜生態(tài)條件及區(qū)域, 提出了再生稻的生態(tài)值; 王貴學等[14-15]以≥10 ℃積溫、7?9月平均氣溫等指標對安徽和湖北再生稻氣候生態(tài)區(qū)進行了區(qū)劃。綜上, 前人研究多集中在單個省、市的區(qū)域范圍內, 且選擇的關鍵氣象因子、評價方法等存在差異[15-16], 相互之間參考性不強。因此, 本文以再生稻的主要種植區(qū)南方九省(四川、重慶、湖北、湖南、安徽、江西、江蘇、福建、浙江)為研究區(qū)域, 綜合考慮秈稻和粳稻種子萌發(fā)、安全齊穗最低溫度及南方普遍使用的薄膜育秧技術,選用種子萌發(fā)的起始溫度10 ℃[17]和水稻安全齊穗日平均溫度22 ℃[17-18]作為再生稻安全種植的界限溫度, 并利用南方高溫熱害的災害指標[19], 對氣候變化背景下再生稻安全生長期及高溫熱害的時空變化特征進行分析, 以期為九省再生稻安全生產, 充分利用溫光資源, 減輕高溫熱害的不利影響提供指導。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

再生稻種植主要省份包括四川、重慶、江西、湖北、安徽等地, 其中四川、重慶的中稻+再生稻已經頂替了絕大部分雙季稻[6]。因此本文選取四川、重慶、湖北、湖南、江西、安徽、浙江、福建和江蘇9省作為研究區(qū)域。通過查閱100多篇相關文獻,記錄再生稻種植點(圖1a), 9省中查找文獻未記錄再生稻種植的地區(qū)也放入本文一起討論。本研究所用的氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象信息中心, 包括9省601個國家級氣象觀察站(圖1b)的1981?2019年日平均氣溫資料, 其中氣象站點個數(shù)四川40個、重慶35個、湖北76個、湖南96個、江西82個、安徽75個、浙江64個、福建67個、江蘇66個。高程數(shù)據(jù)來源于中國科學院計算機網絡信息中心國際科學數(shù)據(jù)鏡像網站(http://www.gscloud.cn)。

圖1 九省再生稻種植點(a)和氣象站點分布(b)Fig.1 Topographic map of ratooning rice planting sites (a) and distribution of weather stations (b) in the nine provinces

1.2 研究方法

1.2.1 再生稻安全生長期的確定

再生稻安全生長期是指再生稻安全播種至安全齊穗之間的天數(shù)[20]。高亮之等[17]將日平均氣溫穩(wěn)定通過10 ℃的80%保證率日期為水稻安全播種日期,以秋季日平均氣溫穩(wěn)定在22 ℃ (秈稻)及以上的日期作為水稻安全齊穗日期。石慶華等[18]認為秈稻種子萌發(fā)起始溫度為12 ℃, 粳稻種子萌發(fā)起始溫度為10 ℃; 把日平均氣溫連續(xù)3 d低于22 ℃開始出現(xiàn)的日期定為安全齊穗期。本研究結合南方早稻播種育秧普遍使用薄膜育秧技術, 將日平均氣溫穩(wěn)定通過10 ℃初始日期作為再生稻安全播種日期, 日平均氣溫穩(wěn)定通過22 ℃終止日期作為再生稻安全齊穗日期, 安全播種日期與安全齊穗日期之間的天數(shù)作為再生稻的安全生長期。穩(wěn)定通過10 ℃初始日期和日平均氣溫穩(wěn)定22 ℃終止日期均采用5日滑動平均法確定。

1.2.2 高程數(shù)據(jù)擬合

為了能夠得到安全播種期、安全齊穗期和安全生長期空間上的變化特征, 本文要將點狀的安全播種期、安全齊穗期和安全生長期通過面狀的高程數(shù)據(jù)、經度數(shù)據(jù)和緯度數(shù)據(jù)擴展到區(qū)域上。具體做法是: 先通過點狀的變量與經度、緯度、高程數(shù)據(jù)進行多元線性回歸, 判斷各指標與經度、緯度和海拔之間的顯著性, 均達到顯著或極顯著相關時, 得到回歸方程; 然后通過得到的回歸方程以及面狀的經度、緯度和高程數(shù)據(jù)得到面狀的變量數(shù)據(jù), 即空間上的安全播種期、安全齊穗期和安全生長期。

1.2.3 氣候傾向率

氣候傾向率[21]是表示某一氣象要素隨時間上升或下降的速率, 即傾向程度。通過一元回歸方法擬合各氣候要素與時間的一元線性回歸函數(shù):

式中:x為時間變量,y為氣候要素變量,a為回歸常數(shù),b為回歸系數(shù)。b>0說明y隨x呈增加趨勢,b<0說明y隨x呈下降趨勢;b絕對值大小反映變化的速率。本文以b的10倍作為氣候要素的氣候傾向率[21]。

1.2.4 再生稻高溫熱害研究時段及高溫熱害研究指標確定

前人研究[22-23]表明, 我國水稻高溫熱害主要發(fā)生在長江流域地區(qū)(江蘇、浙江、安徽、江西、湖北、湖南、重慶、四川), 主要影響6?7月的早稻抽穗?開花期和灌漿期、7?8月的中稻孕穗?開花期和灌漿期。再生稻頭季收割主要在8月, 此時也是再生稻腋芽萌發(fā)的關鍵時期[24]。因此高溫將會影響6?7月再生稻頭季抽穗揚花和灌漿及腋芽分化生長、8?9月再生稻再生季腋芽萌發(fā)生長。為此, 本文分6?7月和8?9月兩個時段研究高溫熱害特點。

高溫熱害研究指標參考前人研究[18], 依據(jù)水稻生長階段日平均氣溫≥30 ℃持續(xù)3～4 d為輕度高溫熱害、持續(xù)5～6 d為中度高溫熱害、持續(xù)7 d及以上為重度高溫熱害來進行再生稻生長期高溫熱害研究。

1.2.5 Mann-Kendall (M-K)非參數(shù)突變檢驗

采用Mann-Kendall(M-K)方法[25]檢測分析再生稻安全播種初日、安全齊穗終日、安全生長期及6?7月和8?9月輕、中和重度高溫熱害的突變情況。Mann-Kenddall檢驗法是一種氣候診斷與預測技術, 又稱曼-肯德爾法[26], 其計算原理是根據(jù)變量的時間序列構造秩序列, 然后利用秩序列的均值和方差定義統(tǒng)計量UF, 再對變量的時間序列進行逆序排列,同樣方式得到統(tǒng)計量UB; UF的正負表明變量的變化趨勢, 正值表明序列呈上升趨勢, 負值表明呈下降趨勢; 當UF和UB超過顯著性臨界直線時, 說明趨勢顯著。UF和UB曲線的交點如果在臨時線之間,則交點對應的時刻為突變發(fā)生的時間[27]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010軟件對氣象數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和回歸分析。運用ArcGIS 10.2軟件采用柵格計算器插值(map algebra)方法對氣象數(shù)據(jù)進行插值, 設定的Cell size參數(shù)均為0.000 833 333 33, 生成空間柵格數(shù)據(jù), 然后根據(jù)指標要求, 最后結果采用ArcGIS軟件對上述結果進行空間表達。

2 結果與分析

2.1 再生稻安全播種日期及安全生長期時空變化

2.1.1 安全播種日期及安全生長期空間特征

由圖2a可知, 南方九省再生稻安全播種日期基本上集中在3?4月。其中初日在3月的地區(qū)主要分布在湖南省、江西省、福建省、四川東部、湖北東部、安徽南部和浙江省大部, 初日在4月下旬及之后的區(qū)域分布在四川西部和湖北西部部分山區(qū),其余地區(qū)的初日在4月上中旬。九省的安全播種日期存在差異, 且大致呈緯度越高, 海拔越高, 初日越遲的特征, 可能原因是海拔越高, 空氣越稀薄, 云層越少, 接受地面的長波反射減弱, 溫度越低; 而緯度越高, 太陽高度角越小, 平均溫度會越低。

由圖2b可知, 南方九省安全生長期天數(shù)在106～272 d, 其中低于150 d的區(qū)域集中在四川省中西部、湖北西部、重慶市東部地區(qū)、江蘇省北部以及其他省份的局部山區(qū); 天數(shù)在150～180 d的區(qū)域集中在四川省東部、重慶西部、湖南西北部、湖北北部、江西北部、安徽大部、江蘇大部、浙江大部和福建大部; 天數(shù)在200 d以上的區(qū)域分布在福建和浙江沿海的部分地區(qū); 九省其余地區(qū)的安全生長期在180～200 d。九省安全生長期存在差異, 且大致呈緯度越高, 海拔越高, 安全生長期越短的特征。

圖2 南方九省再生稻安全播種日期(a)、安全生長期(b)空間分布特征Fig.2 Spatial distribution of safe sowing date (a) and safe growth period (b) of ratoon rice in the nine provinces of South China

綜上可知, 南方九省的再生稻安全播種日期及安全生長期存在差異, 呈現(xiàn)海拔越高、緯度越高、安全播種日期越遲、安全生長期越短的特征, 因此在再生稻種植過程中, 需根據(jù)安全播種初日和安全生長期, 合理選用再生稻品種, 合理安排播種期, 既要保證再生稻安全成熟, 又要充分利用當?shù)販毓赓Y源, 達到穩(wěn)產增效的目標。

2.1.2 安全播種日期及安全齊穗日期氣候傾向率變化的空間特征

在計算1981?2019年每個站點安全播種日期和安全齊穗日期氣候傾向率的基礎上, 統(tǒng)計分析了安全播種日期和安全齊穗日期的空間變化特征。南方九省安全播種日期的氣候傾向率范圍為?9.6～2.6 d?(10a)?1,其中99%的站點為負氣候傾向率, 表明安全播種日期總體呈提早趨勢。圖3a顯示安徽大部、江蘇北部地區(qū)提早0～2 d, 其他大部分地區(qū)提早2 d以上, 呈現(xiàn)南部提早天數(shù)多、北部提早天數(shù)少的特征。九省安全齊穗日期的氣候傾向率范圍為?3.0～7.7 d?(10a)?1,其中82%以上為正氣候傾向率, 表明穩(wěn)定通過22 ℃的終日總體呈推遲趨勢。圖3b顯示安全齊穗日期推遲2 d以上的區(qū)域主要集中在江蘇和浙江省南部、福建省和江西省; 安全齊穗日期推遲0～2 d的區(qū)域集中在湖南省、安徽和湖北省大部、重慶市和四川省東部部分地區(qū); 安全齊穗日期提早的區(qū)域主要集中在江蘇省、安徽省、湖北省北部部分地區(qū), 四川省東部和重慶市中部地區(qū)安全齊穗日期也呈提早趨勢。安全齊穗日期呈東南部延遲天數(shù)多, 西部延遲天數(shù)少甚至提早的特征。

圖3 1981—2019年南方九省再生稻安全播種日期氣候傾向率(a)、安全齊穗日期氣候傾向率(b)空間分布特征Fig.3 Spatial distribution of the climate tendencies of safe sowing date (a) and safe full heading date (b) of ratoon rice from 1981 to 2019 in the nine provinces of South China

綜上, 九省再生稻安全播種日期總體呈提早趨勢, 且呈由北向南提早天數(shù)增多的特征; 安全齊穗日期呈延遲趨勢, 且由西北向東南延遲天數(shù)增多。安全播種日期的提早和安全齊穗日期的延遲, 延長了再生稻安全生長期, 有利于再生稻產量提高。

2.1.3 安全播種日期、齊穗日期及安全生長期時間變化

通過線性擬合, 得到九省再生稻安全播種日期、安全齊穗日期及安全生長期的時間變化趨勢。如圖4所示, 1981?2019年安全播種日期(10 ℃初日)隨時間變化呈提早趨勢, 提早速率為3.3 d?(10a)?1; 安全齊穗日期(22 ℃終日)隨時間變化呈延遲的趨勢,且延遲速率為1.5 d?(10a)?1, 小于安全插種日期的提早速率; 安全生長期呈增加的趨勢, 增加速率為4.8 d?(10a)?1, 等于安全播種日期提早速率與安全齊穗日期延遲速率之和。1981?2019 年九省安全生長期延長、安全播種日期提早、安全齊穗日期延遲, 這與前文安全播種日期、安全生長期、安全齊穗日期的空間分析及空間變化特征得出的結論一致, 表明全球氣候變暖對九省安全播種日期、安全齊穗日期及安全生長期具有明顯影響。

圖4 1981—2019 年南方九省安全生長期、≥10 ℃初日和≥22 ℃終日日序逐年變化趨勢Fig.4 Changed trends of safe growth period, begining day of ≥ 10 ℃, and ending day of ≥ 22 ℃ from 1981 to 2019 in the nine provinces of South China

為進一步了解安全播種日期、安全齊穗日期及安全生長期的時間變化特征, 采用Mann-Kendall非參數(shù)檢驗法對1981?2019年安全播種日期、安全齊穗日期及安全生長期做長期變化趨勢檢測。如圖5a所示, 安全播種日期的UF線和UB線在95%的顯著性下多次相交, 無法確定突變點, 再次經滑動T檢驗, 最終確定 2001年為突變點, 安全播種日期突變前歷年平均為3月19日, 突變后歷年平均為3月10日, 突變后的日期平均提前9 d。安全齊穗日期(圖5b), 在95%的顯著性下UF線和UB線無相交點,表明全齊穗日期不存在突變點。安全生長期(圖5c)在95%的顯著性下UF線和UB線有1個相交點, 在1996年, 表明安全生長期的突變點在1996年, 突變前平均安全生長期為188 d, 突變后安全生長期為200 d, 比突變前增加了12 d。

圖5 1981—2019年南方九省安全播種日期(a)、安全齊穗日期(b)及安全生長期(c)突變分析Fig.5 Abrupt changes of safe sowing date (a), safe full heading date (b) and safe growth period (c) from 1981 to 2019 in the nine provinces of South China

2.2 再生稻生長期內6-7月和8-9月高溫熱害發(fā)生時空變化

2.2.1 6-7月和8-9月高溫熱害空間變化

計算1981?2019年的6?7月和8?9月每個站點輕、中和重度高溫熱害空間分布可知, 6?7月南方九省輕度(圖6a)、中度(圖6b)和重度(圖6c)高溫熱害發(fā)生次數(shù)空間變化基本一致, 主要集中在四川東部、重慶大部和長江中下游地區(qū), 且長江中下游南部較北部發(fā)生次數(shù)明顯增多; 福建大部、江蘇北部、四川東北部、湖南和湖北西部發(fā)生較少。8?9月南方九省輕度(圖6d)高溫熱害發(fā)生站次與6?7月輕度高溫熱害發(fā)生區(qū)域基本一致; 但8?9月中度(圖6e)和重度(圖6f)高溫熱害發(fā)生站次空間較輕度高溫熱害發(fā)生范圍和發(fā)生站次呈明顯減少的趨勢, 發(fā)生區(qū)域仍主要集中在長江中下游沿線和湖南、江西北部。

圖6 1981—2019年南方九省6—7月(a-c)、8—9月(d-f)輕、中、重度高溫熱害發(fā)生空間分布特征Fig.6 Spatial change characteristics of mild, moderate and severe high temperature damage during June to July and August to September from 1981 to 2019 in the nine provinces of South China

比較6?7月和8?9月輕、中和重度高溫熱害發(fā)生程度和區(qū)域發(fā)現(xiàn), 8?9月不同程度高溫熱害較6?7月呈減少和縮減趨勢, 但中度和重度高溫熱害發(fā)生站次和發(fā)生區(qū)域8?9月較6?7月明顯減少和縮減。

由圖7a可知, 重慶中西部、湖北東部、湖南中東部、江西大部、浙江大部、安徽大部和江蘇南部6?7月高溫熱害發(fā)生總站次在40次以上, 達到平均每年1次以上, 而其余地區(qū)高溫熱害年平均發(fā)生站次低于1次。由圖7b可知, 重慶中西部、湖北東部、湖南東部、江西大部和浙江北部8?9高溫熱害發(fā)生總站次在40次以上, 達到平均每年1次以上, 而其余地區(qū)高溫熱害年平均發(fā)生站次低于1次。綜上可知, 6?9月的高溫熱害主要發(fā)生在重慶、湖北、湖南、江西、浙江、安徽和江蘇, 即重慶市和長江中下游地區(qū)。

圖7 1981—2019年南方九省6—7月(a)、8—9月(b)高溫熱害總站次發(fā)生空間分布特征Fig.7 Spatial change characteristics of total high temperature damage druring June to July and August to September from 1981 to 2019 in the nine provinces of South China

2.2.2 6-7月和8-9月高溫熱害站次逐年變化

由圖8a可以看出, 6?7月輕、中和重度高溫熱害發(fā)生站次隨時間呈增加的趨勢, 分別增加48.5站 次?(10a)?1、30.3站 次?(10a)?1和37.4站 次?(10a)?1,輕度高溫熱害增加趨勢最明顯。各年度間高溫熱害發(fā)生站次存在較大差異, 1981?2019年高溫熱害發(fā)生站次最多的是2013年, 達1571站次, 其中輕度為630站次, 中度為394站次、重度為547站次; 發(fā)生站次最少的年份是1999年, 高溫熱害總站次為125。

由圖8b可知, 8?9月輕、中和重度高溫熱害發(fā)生站次隨時間呈增加趨勢, 分別增加52.7站次?(10a)?1、18.2站次?(10a)?1和34.6站次?(10a)?1, 輕度高溫熱害增加趨勢最明顯。各年間高溫熱害發(fā)生站次存在較大差異, 1981?2019年高溫熱害發(fā)生站次最多的是2010年, 達1177站次, 其中輕度為393站次, 中度為426站次, 重度為355站次; 發(fā)生站次最少的年份是次可知, 6?7月年平均高溫熱害發(fā)生站次較8?9月輕、中、重分別多83.9站次、41.6站次和115.9站次, 由此可知九省6?7月高溫熱害發(fā)生重于8?9月。

圖8 1981—2019年南方九省6—7月(a)、8—9月(b)逐年高溫熱害發(fā)生站次Fig.8 Times of annual high temperature damage occurrence stations during June to July and August to September from 1981 to 2019 in nine provinces of South China

2.2.3 6-7月和8-9月高溫熱害突變特征

對南方九省6?7月和8?9月的高溫熱害輕、中、重度發(fā)生站次進行Mann-Kendall突變檢驗。6?7月輕度高溫熱害(圖9a)的突變點出現(xiàn)在1998年, 通過α=0.05顯著性水平檢驗, 突變后1999?2019年年平均輕度高溫熱害發(fā)生站次較1981?1998年年平均輕度高溫熱害發(fā)生站次多104次; 中度高溫熱害(圖9b)的突變點在1988年, 通過α=0.05顯著性水平檢驗, 1981?1987年中度高溫熱害年平均為98站次, 1988?2019年中度高溫熱害年平均為176站次; 重度高溫熱害(圖9c)的突變點在1986年。8?9月輕度高溫熱害(圖9d)的突變點出現(xiàn)在1992年前后, 且通過了α=0.05信度檢驗, 突變后1993?2019年年平均輕度高溫熱害發(fā)生站次較1981?1992年年平均輕度高溫熱害發(fā)生站次多109次; 中度高溫熱害(圖9e)通過α=0.05 顯著性水平檢驗的突變點在2002年, 突變后2003?2019年年平均中度高溫熱害發(fā)生站次較1981?2002年年平均中度高溫熱害發(fā)生站次多107次; 重度高溫熱害(圖9f)通過α=0.05 顯著性水平檢驗的突變點也在2002年,突變后2003?2019年年平均重度高溫熱害發(fā)生站次較1981?2002年年平均重度高溫熱害發(fā)生站次多84次。1982年, 高溫熱害總站次為82。8?9月站次最多的年份和站次最少的年份發(fā)生的站次都小于6?7月相對應的站次最多的年份和站次最少的年份發(fā)生的站次。

圖9 1981—2019年南方九省6—7月(a-c)和8—9月(d-f)輕度、中度、重度高溫熱害突變分析Fig.9 Abrupt changes of mild, moderate and severe heat damage during June to July (a-c) and August to September (d-f) from 1981 to 2019 in nine provinces of South China

綜上可知, 6?7月和8?9月的高溫熱害隨時間都是呈增加的趨勢, 6?7月總站次增加速率大于8?9月增加速率, 且6?7月在1981?2019年總高溫熱害年發(fā)生最多站次和最少站次均高于8?9月份年最多發(fā)生站次和最少發(fā)生站次; 計算年平均站

3 討論

一般認為, 滿足水稻種子萌發(fā)的起始溫度秈稻12 ℃、粳稻10 ℃可作為水稻安全播種期, 把日平均氣溫連續(xù)3 d低于22 ℃開始出現(xiàn)的日期定為安全齊穗期[18]。考慮到南方薄膜育秧技術的普遍性, 本研究使用10 ℃作為再生稻頭季的安全播種起始溫度、22 ℃作為再生季水稻安全齊穗揚花最低溫度進行分析。研究結果表明, 1981?2019年氣候變暖背景下再生稻安全播種期提早, 安全齊穗期推遲, 安全生長期延長, 這與葉清等[28]、謝遠玉等[20]研究結論相一致。安全播種、齊穗和生長期的變化對再生稻種植帶來直接影響。適時提早再生稻播種期，不僅能延長再生季生長時間，提高頭季稻產量，同時對再生季產量也有顯著影響[9,29-30]。

不同地區(qū)安全生長期之間存在一定差異。任天舉等[31]研究溫度與再生稻農藝性狀的相關性認為,重慶地區(qū)中遲熟雜交稻品種再生稻穩(wěn)定且高產的適宜種植區(qū)海拔高度上限約為340 m, 其對應的年均溫為17.8 ℃, 穩(wěn)定通過10 ℃初日至連續(xù)5 d≥22 ℃終日; 黃淑娥等[13]以日平均氣溫穩(wěn)定通過10 ℃初日至20 ℃終日持續(xù)天數(shù)為155 d作為再生稻所需生育天數(shù)的下限指標; 高陽華等[16]對重慶市再生稻適宜性區(qū)劃研究認為, 再生稻適宜栽培區(qū)安全齊穗期為9月底?10月初, 較適宜栽培區(qū)為9月中下旬以前。本研究發(fā)現(xiàn), 南方九省不同地區(qū)安全生長期存在明顯差異, 正好驗證了不同地區(qū)安全生長期存在差異[13,16,31]這一結論。在進行再生稻種植過程中, 不宜根據(jù)某一固定生長期來劃定再生稻種植區(qū), 各地宜根據(jù)當?shù)匕踩シN期和安全生長期, 合理選用再生稻品種, 以充分利用溫光資源增產增效。

進一步對1981?2019年再生稻安全播種初日、安全生長期和安全齊穗終日進行突變型檢驗發(fā)現(xiàn),南方九省再生稻安全播種初日突變點發(fā)生在2001年, 突變后的日期較突變前提前9 d; 安全齊穗期無突變發(fā)生; 安全生長期突變點在1996年, 突變后較突變前延長12 d。因研究時間、站點和區(qū)域不同, 本研究與前人研究存在一定差異。劉丹等[32]研究江西近55年≥10 ℃初日突變發(fā)生年份為2004年; 謝遠玉等[20]研究近52年長江中下游水稻安全生長期的突變點出現(xiàn)在2000年, 安全生長期平均延長7 d; 李帥等[33]基于格點研究了中國≥10 ℃初日變化發(fā)現(xiàn), 多數(shù)格點提前日數(shù)在0～10 d。

陳超等[34]和張倩等[23]研究高溫熱害分布發(fā)現(xiàn),我國水稻高溫熱害主要發(fā)生在長江流域地區(qū)(江蘇、上海、浙江、安徽、江西、湖北、湖南、重慶、四川)。本研究分析得出的1981?2019年高溫熱害發(fā)生區(qū)域與陳超等、張倩等結論基本一致。說明上述區(qū)域進行再生稻種植存在高溫熱害風險。進一步分析南方九省輕、中和重度高溫熱害發(fā)生規(guī)律可知,高溫熱害呈增加的趨勢, 6?7月和8?9月輕、中和重度高溫熱害突變發(fā)生年份分別為1998年、1988年、1986年和1992年、2002年、2002年, 高溫熱害發(fā)生站次突變后較突變前均明顯增多。高溫熱害增加趨勢與楊軍等[11]研究結論相一致。

再生稻生長過程中的高溫不僅對頭季水稻開花授粉及灌漿有明顯影響, 同時導致葉片同化能力降低、衰老加快、灌漿期縮短、成熟期提前, 進而對再生稻腋芽萌發(fā)產生影響; 高溫還影響再生季水稻腋芽萌發(fā), 導致再生季水稻有效穗數(shù)減少, 產量降低[7,12,35-36]。早稻齊穗開花期和灌漿期高溫熱害多發(fā)生于每年的6?7月[11], 再生稻腋芽萌發(fā)生長與氣溫有明顯相關性, 且再生稻腋芽萌發(fā)生長主要在8?9月[24], 因此本文選用6?7月、8?9月兩個時間段對再生稻生長期間高溫熱害進行分析。結果表明, 近39年6?7月和8?9月輕、中、重及總的高溫熱害發(fā)生站次呈增加的趨勢, 這一研究結果驗證了楊軍等[11]、王慶志等[37]的研究。且6?7月總高溫熱害發(fā)生站次明顯多于8?9月份, 6?7月和8?9月高溫熱害發(fā)生站次都表現(xiàn)為輕度>重度>中度。6?7月重度高溫熱害的增加, 將影響再生稻頭季稻花粉活力, 導致頭季稻空秕粒增加, 并且影響頭季稻齊穗灌漿, 灌漿期縮短, 成熟期提前, 影響稻米品質和腋芽生長[11-12]。8?9月高溫熱害站次的增加將影響再生季水稻腋芽的萌發(fā)生長。方文等[24]研究發(fā)現(xiàn), 頭季稻收割后, 再生稻腋芽萌發(fā)的適宜溫度是日均溫25.5～28.0 ℃, 溫度過高, 腋芽萌發(fā)苗數(shù)下降。為此,在進行再生稻生產過程中, 在安全生長期允許的地區(qū), 可適時調整再生稻播種期, 以減輕高溫熱害對再生稻產量和品質的影響; 其他地區(qū)可采取適時早播的方式使頭季稻齊穗揚花期避開高溫時段, 再生稻腋芽萌發(fā)時通過排灌水來影響田間小氣候, 促進再生稻腋芽萌發(fā)生長。

4 結論

1)氣候變暖背景下, 南方九省1981?2019年安全播種日期提早、安全齊穗日期延遲, 安全生長期延長, 且安全播種日期由北向南提早天數(shù)增多, 安全齊穗日期由西北向東南延遲天數(shù)增多。突變結果表明, 安全播種日期提早突變發(fā)生在2001年, 突變后較突變前提早9 d; 安全生長期延長突變發(fā)生在1996年, 突變后較突變前增加12 d, 安全齊穗期無明顯突變時間。

2)1981?2019年6?7月和8?9月的高溫熱害主要發(fā)生在重慶市和長江中下游地區(qū); 發(fā)生站次呈顯著增加的趨勢, 增加速率均為輕度>中度>重度, 且6?7月高溫熱害發(fā)生重于8?9月。6?7月和8?9月輕、中和重度高溫熱害突變發(fā)生年份分別為1998年、1988年、1986年和1992年、2002年、2002年, 突變后高溫熱害明顯增加。

3)再生稻生產過程中, 各地要根據(jù)本地的實際情況, 篩選適合的再生稻品種, 合理安排播種期, 以達到既能避開或減輕高溫熱害的影響, 又能最大限度利用溫光資源, 從而提高再生稻的產量和品質。