章起明，易艷紅，廖滿(mǎn)庭，郭水連

氣候變暖背景下江西不同育秧方式雙季早稻安全播期分析*

章起明，易艷紅，廖滿(mǎn)庭，郭水連

（江西省宜春市氣象局，宜春 336000）

明確雙季早稻安全播種期及春季氣候資源變化規(guī)律，是提高早春氣候資源利用率和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的重要基礎(chǔ)。本研究基于江西省79個(gè)國(guó)家氣象站過(guò)去30a（1992?2021年）2月1日?4月30日的逐日平均氣溫?cái)?shù)據(jù)，系統(tǒng)分析了氣候變暖背景下江西省不同區(qū)域不同育秧方式雙季早稻50%保證率和80%保證率安全播種期的時(shí)空分布情況。結(jié)果表明，1992?2021年江西省2?4月平均氣溫和候平均氣溫呈顯著逐年上升趨勢(shì)，2?4月平均氣溫的年際變化傾向率為0.055℃·a?1，候平均氣溫升高極顯著時(shí)段主要集中在2月第5、第6候，3月第4、第5、第6候及4月第1候。近30a來(lái)，江西省雙季早稻覆膜旱育秧、覆膜濕潤(rùn)育秧和直播3種育秧方式安全播種日期均呈顯著提前趨勢(shì)，且提前幅度從大到小依次為覆膜旱育秧＞覆膜濕潤(rùn)育秧＞直播。與傳統(tǒng)播種日期相比，覆膜旱育秧贛北贛中可提前至3月上旬后期，贛南可提前至3月上旬前期；覆膜濕潤(rùn)育秧贛北維持3月下旬后期的傳統(tǒng)播期或提前至3月下旬前期，贛中贛南可提前至3月中旬后期；直播方式下贛北贛中可提前至清明前2～3d，贛南可提前至3月下旬后期。

氣候變暖；育秧方式；雙季早稻；安全播期

水稻（L.）是中國(guó)最主要的糧食作物之一。江西地處長(zhǎng)江中下游地區(qū)，是典型的雙季稻種植省份，在保障國(guó)家糧食安全方面具有舉足輕重的地位[1]。近年來(lái)，隨著全球氣候變暖，長(zhǎng)江中下游地區(qū)雙季稻生產(chǎn)熱量資源有了明顯改變[2?4]，春季物候期有所提前[5?6]。同時(shí)由于進(jìn)城務(wù)工人員的增加，農(nóng)村用工勞動(dòng)成本急劇上升，加之土地流轉(zhuǎn)，規(guī)?；?jīng)營(yíng)等，適時(shí)調(diào)整不同育秧方式雙季早稻適播期對(duì)雙季稻區(qū)應(yīng)對(duì)氣候變化、調(diào)整水稻熟制、充分利用溫光資源發(fā)揮水稻品種產(chǎn)量潛力及解決農(nóng)村勞動(dòng)力短缺具有重要意義。

IPCC第六次氣候變化評(píng)估報(bào)告（AR6）指出，過(guò)去10a（2011?2020年）較工業(yè)化前（1850?1900年）地球溫度升高了1.09℃[7]。目前針對(duì)氣候變化對(duì)早稻播期影響的研究已有很多。謝遠(yuǎn)玉等[8]研究指出，近52a長(zhǎng)江中下游地區(qū)雙季稻溫度生長(zhǎng)期及安全生長(zhǎng)期的熱量資源均呈明顯增多趨勢(shì)，其中，雙季早稻安全播種期提前37d，雙季晚稻安全齊穗期延后2d，雙季稻安全生長(zhǎng)期平均延長(zhǎng)7d；曹秀霞等[9]認(rèn)為，與1953?1982年相比，湖北省1983?2012年不同保證率下早稻安全播期普遍提前27d；王莉歡等[10]研究表明，與實(shí)際播期相對(duì)比，通過(guò)作物模型模擬所得最適播期較實(shí)際播期均有不同程度提前，通過(guò)調(diào)整播期可以達(dá)到提高產(chǎn)量的目的，在不同的生態(tài)點(diǎn)增產(chǎn)潛力不同；王尚明等[11]發(fā)現(xiàn)，受氣候變暖影響，江西省南昌縣早稻播期有可能提前至3月中旬；段里成等[12?13]研究指出，在水稻生產(chǎn)過(guò)程中，隨著播栽期的推遲，水稻產(chǎn)量有所降低，適時(shí)提前播種，保證一定基本苗，協(xié)調(diào)好個(gè)體和群體干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)化，能獲得較高產(chǎn)量。綜合發(fā)現(xiàn)，盡管基于早春氣溫升高對(duì)早稻適播期的影響已進(jìn)行了較多分析，但以往研究大多只針對(duì)直播早稻，而近年來(lái)隨著水稻輕簡(jiǎn)栽培技術(shù)的廣泛推進(jìn)，在長(zhǎng)江中下游地區(qū)，直播、覆膜旱育秧、覆膜濕潤(rùn)育秧是早稻生產(chǎn)應(yīng)用最廣的三種栽培技術(shù)。因此，本研究以江西省為例，通過(guò)分析全省79個(gè)國(guó)家氣象站1992?2021年2?4月日平均氣溫，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、回歸分析方法，重點(diǎn)揭示三種不同育秧方式雙季早稻分別適宜播種的最早初日，旨在為氣候變暖背景下合理利用早春氣候資源、規(guī)避氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)提供科學(xué)參考。

1 資料與方法

1.1 資料及分區(qū)

氣象數(shù)據(jù)來(lái)自于江西省氣象局信息中心，包括江西省11個(gè)地市79個(gè)國(guó)家氣象站近30a（1992?2021年）每年2月1日?4月30日的逐日平均氣溫。

將各氣象站點(diǎn)分為贛北、贛中、贛南三個(gè)區(qū)域進(jìn)行研究。贛北包括九江、上饒、景德鎮(zhèn)、南昌、宜春、新余、萍鄉(xiāng)、鷹潭所轄站點(diǎn)；贛中包括吉安和撫州所轄站點(diǎn)；贛南包括贛州所轄站點(diǎn)。具體站點(diǎn)分布見(jiàn)圖1。

圖1 分區(qū)和站點(diǎn)分布

1.2 分析時(shí)段和育秧方式

江西省水稻種植以雙季稻為主，傳統(tǒng)的早稻播種方式主要有覆膜濕潤(rùn)育秧和大田直播（簡(jiǎn)稱(chēng)直播）兩種。其中覆膜濕潤(rùn)育秧亦稱(chēng)“半覆膜旱育秧”，介于水育秧和覆膜旱育秧之間。播種?三葉期，秧田畦面保持濕潤(rùn)而不積水，畦溝內(nèi)保持滿(mǎn)溝水或半溝水，三葉期以后，秧板建立水層，進(jìn)行淺水育苗，適用于拋栽。根據(jù)農(nóng)戶(hù)種植經(jīng)驗(yàn)，覆膜濕潤(rùn)育秧早稻播種期贛中和贛南一般始于3月下旬前期，贛北始于3月下旬后期；直播早稻播種期贛南一般始于4月第1候，贛北和贛中一般始于4月5日以后。近些年覆膜旱育秧（整個(gè)育秧過(guò)程中土壤保持濕潤(rùn)而不保持水層的育秧方法，適用于機(jī)插）因其秧齡短、秧苗壯、管理方便、工效高、省種、省水、省肥等優(yōu)點(diǎn)在長(zhǎng)江中下游地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，覆膜旱育秧早稻播種日期一般始于3月中旬前期。為更好地開(kāi)展分析，選擇2月1日?4月30日作為主要分析時(shí)段。

1.3 各育秧方式播種日期計(jì)算

參考文獻(xiàn)[14?16]，并結(jié)合江西省氣象局業(yè)務(wù)常用的早稻播種初始溫度，分別將覆膜旱育秧、覆膜濕潤(rùn)育秧和直播早稻安全播種溫度（初溫）設(shè)定為8℃、10℃和11.64℃。

采用五日滑動(dòng)平均法計(jì)算播種初日[17]。以8℃初日計(jì)算為例，2月1日?4月30日，從日平均氣溫第一次出現(xiàn)≥8℃的日期向前推4d，按日序依次計(jì)算出五日滑動(dòng)平均溫度，選取第一個(gè)≥8℃的五日滑動(dòng)平均溫度中第一個(gè)日平均氣溫≥8℃的日期，作為8℃初日。以1月1日記為1，2月1日記為32，依次轉(zhuǎn)換成日序資料。

1.4 各育秧方式安全播種期計(jì)算

根據(jù)上述方法確定安全生產(chǎn)日期，將研究期分為前10a（1992?2001年）、中間10a（2002?2011年）、后10a（2012?2021年）3個(gè)時(shí)段，分別統(tǒng)計(jì)50%和80%保證率的安全生產(chǎn)日期，50%保證率的安全日期即時(shí)段內(nèi)安全日期的平均值，80%保證率安全日期采用經(jīng)驗(yàn)頻率法公式進(jìn)行計(jì)算[17]，即

Pi=[mi/(n+1)] ×100%（1）

式中，Pi為經(jīng)驗(yàn)頻率（%），i為年份，m為安全日期按日期遲早順序排列的序號(hào)，n為統(tǒng)計(jì)年數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2010、DPS19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 江西雙季早稻播種時(shí)段氣溫變化分析

由圖2可知，1992?2021年江西省早稻播種時(shí)段（2月1日?4月30日）的平均氣溫呈顯著升高趨勢(shì)，年際變化傾向率為0.055℃·a?1（P<0.05），其中，中間10a（2002?2011年）和后10a（2012?2021年）早稻播種時(shí)段平均氣溫分別較前10a（1992?2001年）升高了0.88℃和1.09℃。從距平變化情況可以看出，前10a低溫年份出現(xiàn)較多，有50%的年份為負(fù)距平，最低值出現(xiàn)在1996年；中間10a和后10a中均各有90%的年份平均氣溫距平為正距平。由此可見(jiàn)，1992?2021年江西省雙季早稻播種時(shí)段生產(chǎn)熱量資源有了明顯增加，為雙季早稻適時(shí)提前播種提供了充足的氣候條件。

圖2 1992?2021年江西省歷年2?4月平均氣溫變化趨勢(shì)

圖3為近30a來(lái)江西省中間10a和后10a的2?4月逐候平均氣溫與前10a的2?4月逐候平均氣溫對(duì)比情況。由圖可知，中間10a及后10a春季時(shí)段候平均氣溫較前10a同期均有明顯升高；候平均氣溫升高極顯著時(shí)段主要集中在2月第5、第6候，3月第4、第5、第6候及4月第1候，升溫幅度均在1.5℃以上；中間10a該6候升溫幅度依次為4.32、1.5、3.29、2.1、2.46和1.5℃，后10a依次為2.43、1.5、4.72、2.96、3.21和2.58℃。

圖3 1992?2021年不同階段江西省2?4月逐候平均氣溫對(duì)比

2.2 各區(qū)覆膜旱育秧雙季早稻安全播種期變化分析

圖4為近30a江西省穩(wěn)定通過(guò)8℃初日變化情況。由圖可以看出，近30a來(lái)，江西省穩(wěn)定通過(guò)8℃初日總體呈逐年提前的趨勢(shì)，其中贛北、贛中和贛南穩(wěn)定通過(guò)8℃初日的年際變化傾向率分別為?0.86、?0.99和?0.83d·a?1；江西省穩(wěn)定通過(guò)8℃初日總體呈贛南早于贛中，贛中略早于贛北的趨勢(shì)；贛北、贛中和贛南前10a穩(wěn)定通過(guò)8℃平均初日分別在3月13日、3月3日和2月26日左右，中間10a分別在3月13日、3月3日和2月23日左右，后10a分別在3月1日、2月26日和2月15日左右。由此可以發(fā)現(xiàn)，江西省穩(wěn)定通過(guò)8℃初日顯著提前時(shí)段主要集中在最近10a間。

表1所示為覆膜旱育秧雙季早稻在50%和80%保證率下的安全播種期變化情況，由表可知，覆膜旱育秧雙季早稻50%保證率下，近30a贛北、贛中和贛南的安全播種期分別在3月4日、3月3日和2月24日，80%保證率下，分別在3月18日、3月17日和3月10日左右。與前10a相比，在50%保證率下，中間10a的安全播種期贛北、贛中和贛南分別提前9d、10d和2d，后10a分別提前14～15d、18～19d和13d；在80%保證率下，中間10a的安全播種期贛北、贛中和贛南分別提前11d、12d和12d，后10a分別提前19d、19d和20d?？梢?jiàn)，研究期內(nèi)，隨著時(shí)間推進(jìn)，全省安全播種期呈提前趨勢(shì)，50%保證率下贛中提前幅度較大，80%保證率下，贛南提前幅度較大。

2.3 各區(qū)覆膜濕潤(rùn)育秧雙季早稻安全播種期變化分析

圖5為近30a江西省穩(wěn)定通過(guò)10℃初日變化情況。由圖可見(jiàn)，近30a來(lái)，全省穩(wěn)定通過(guò)10℃初日總體也呈逐年提前的趨勢(shì)，其中贛北、贛中和贛南穩(wěn)定通過(guò)10℃初日的年際變化傾向率分別為?0.44、?0.66和?0.85d·a?1；前10a和中間10a穩(wěn)定通過(guò)10℃初日總體呈贛南早于贛中，贛中略早于贛北，后10a穩(wěn)定表現(xiàn)為贛南早于贛中，贛中早于贛北的趨勢(shì)，這可能與近10a贛南地區(qū)中度和重度倒春寒發(fā)生較少有關(guān)；贛北、贛中和贛南前10a穩(wěn)定通過(guò)10℃平均初日分別在3月22日、3月15日和3月12日左右，中間10a穩(wěn)定在3月20日、3月15日和3月7日左右，后10a在3月12日、3月2日和2月27日左右?？梢?jiàn)贛北和贛中穩(wěn)定通過(guò)10℃初日顯著提前時(shí)段主要集中在最近10a間，贛南地區(qū)中間10a和后10a穩(wěn)定通過(guò)10℃初日較前10a均有明顯的提前趨勢(shì)。

圖4 1992?2021年各區(qū)每年穩(wěn)定通過(guò)8℃初日變化

表1 1992?2021年各區(qū)覆膜旱育秧雙季早稻安全播種期變化（月?日）

圖5 1992?2021年各區(qū)穩(wěn)定通過(guò)10℃初日變化

表2所示為覆膜濕潤(rùn)育秧雙季早稻在50%和80%保證率下的安全播種期變化情況。由表可知，覆膜濕潤(rùn)育秧雙季早稻在50%保證率下，近30a贛北、贛中和贛南安全播種期分別在3月16日、3月14日和3月4日左右；80%保證率下，分別在3月25日、3月23日和3月17日左右。與前10a相比，在50%保證率下，中間10a的安全播種期贛北、贛中和贛南分別提前7d、5d和11d，后10a分別提前9d、13d和14～15d；在80%保證率下，中間10a的安全播種期贛北、贛中、贛南分別提前6d、5d和9d，后10a分別提前了8d、12d和11d。

2.4 各區(qū)直播雙季早稻安全播種期變化分析

由圖6可見(jiàn)，近30a來(lái)，江西省穩(wěn)定通過(guò)11.64℃初日總體也呈逐年提前的趨勢(shì)，其中贛北、贛中和贛南穩(wěn)定通過(guò)11.64℃初日的變化傾向率分別為?0.23、?0.25和?0.47d·a?1。全省穩(wěn)定通過(guò)11.64℃初日總體呈贛南早于贛中，贛中早于贛北的特點(diǎn)。贛北、贛中和贛南前10a穩(wěn)定通過(guò)11.64℃平均初日分別在3月28日、3月26日和3月22日左右，中間10a分別在3月24日、3月22日和3月18日左右，后10a分別在3月19日、3月15日和3月10日左右，表現(xiàn)出較大幅度的提前。

表3所示為直播雙季早稻在50%和80%保證率下的安全播種期變化情況。由表可知，直播雙季早稻在50%保證率下，近30a贛北、贛中和贛南的安全播種期分別在3月25日、3月21日和3月15日左右，80%保證率下，分別在4月6日、4月3日和3月28日左右。與前10a相比，在50%保證率下，中間10a的安全播種期贛北、贛中和贛南分別提前了3d、3d和4d，后10a分別提前6d、7d和9d；在80%保證率下，中間10a的安全播種期贛北、贛中和贛南分別提前了1d、?5d和4d，贛中地區(qū)有所推后這可能與2002?2011年該區(qū)域平均氣溫在早春穩(wěn)定通過(guò)10℃的過(guò)程中表現(xiàn)為反復(fù)多變的特點(diǎn)有關(guān)，后10a的安全播種期贛北、贛中和贛南分別提前6d、0d和4d。

表2 1992?2021年各區(qū)覆膜濕潤(rùn)育秧雙季早稻安全播種期變化（月?日）

圖6 1992?2021年各區(qū)穩(wěn)定通過(guò)11.64℃初日變化

表3 1992?2021年各區(qū)直播雙季早稻安全播種期變化（月?日）

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

合理調(diào)整早稻適播期是充分利用氣候資源和提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的有效途徑[18?21]。艾治勇等[22]研究指出，1960?2009年長(zhǎng)江中下游地區(qū)早稻露地水育秧安全播種期明顯提前，有利于早稻提早播種，增加產(chǎn)量潛力。王學(xué)林等[23]研究表明，近50a，長(zhǎng)江中下游地區(qū)整個(gè)研究時(shí)段內(nèi)雙季早稻適播期提前，晚稻安全齊穗期相應(yīng)延遲，安全生產(chǎn)期和活動(dòng)積溫均呈微弱的上升趨勢(shì)，且早晚稻溫度適宜度都在上升。李健等[24]研究認(rèn)為，隨著早稻播期推遲，生育進(jìn)程相應(yīng)順延，水稻產(chǎn)量下降，每穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率是影響水稻產(chǎn)量的主要因素。本研究發(fā)現(xiàn)，近30a來(lái)，江西省早稻在覆膜旱育秧、覆膜濕潤(rùn)育秧和直播3種不同育秧方式下，安全播種日期均呈顯著提前的趨勢(shì)，與上述研究結(jié)果基本一致，且提前幅度從大到小依次為覆膜旱育秧＞覆膜濕潤(rùn)育秧＞直播，這可能與近年來(lái)氣候變暖背景下輕中度倒春寒發(fā)生較多，重度倒春寒少發(fā)有關(guān)[25]。另外本研究還發(fā)現(xiàn)，在80%保證率下，中間10a贛中地區(qū)直播早稻安全播種期較前10a推遲了5d，究其原因可能與中間10a贛中地區(qū)平均氣溫在早春穩(wěn)定通過(guò)10℃的過(guò)程中表現(xiàn)為反復(fù)多變的特點(diǎn)有關(guān)。

同時(shí)本研究還發(fā)現(xiàn)，近30a來(lái)，3種不同育秧方式下的雙季早稻安全播種期總體均呈現(xiàn)贛南明顯早于贛中，贛中略早于贛北的特點(diǎn)。在生產(chǎn)中常用的80%保證率下，近10a，贛北地區(qū)覆膜旱育秧、覆膜濕潤(rùn)育秧、直播的安全播種期分別為3月8日、3月22日和4月2日，贛中地區(qū)分別為3月6日、3月17日和4月1日，贛南地區(qū)分別為3月1、13和27日。與傳統(tǒng)播種日期相比，江西省不同區(qū)域3種不同育秧方式雙季早稻適宜播種期均有明顯提前，說(shuō)明雙季早稻適時(shí)早播具有一定的可行性和可操作性。

比較50%保證率和80%保證率的安全播種期可以發(fā)現(xiàn)，3種不同育秧方式早稻50%保證率的安全播種期均較80%保證率的安全播種期早10～15d。雖然大量研究證明，早稻適時(shí)早播能充分利用春季氣候資源，提升產(chǎn)量潛力，但需要注意的是，因?yàn)榇杭練鉁胤磸?fù)多變的特點(diǎn)，不是每年的早春氣候條件都能滿(mǎn)足早播需要，農(nóng)戶(hù)需以當(dāng)年氣象部門(mén)發(fā)布的氣候預(yù)測(cè)及80%保證率安全播種期作為主要參考依據(jù)，合理安排播種，將風(fēng)險(xiǎn)降至最低。綜上所述，本研究雖對(duì)江西省近30a早春氣候條件及雙季早稻適播期進(jìn)行了系統(tǒng)性分析，但仍存在不足之處，研究年限還不夠長(zhǎng)，可能會(huì)導(dǎo)致研究結(jié)果與實(shí)際存在一定偏差，同時(shí)結(jié)合水稻大田試驗(yàn)方面也還有待進(jìn)一步研究。

3.2 結(jié)論

（1）近30a江西省早稻播種時(shí)段（2月1日?4月30日）平均氣溫和候平均氣溫呈顯著逐年上升趨勢(shì)，2?4月平均氣溫的年際變化傾向率為0.055℃·a?1，候平均氣溫升高極顯著時(shí)段主要集中在2月第5、第6候，3月第4、第5、第6候及4月第1候，升溫幅度均在1.5℃以上。熱量資源明顯增加，為雙季早稻適時(shí)提前播種提供了充足的氣候條件。

（2）本研究中，江西省早稻在覆膜旱育秧、覆膜濕潤(rùn)育秧和直播3種不同育秧方式下，安全播種日期均呈顯著提前的趨勢(shì)，且提前幅度從大到小依次為覆膜旱育秧＞覆膜濕潤(rùn)育秧＞直播。與傳統(tǒng)播種日期相比，覆膜旱育秧贛北贛中可提前至3月上旬后期，贛南可提前至3月上旬前期；覆膜濕潤(rùn)育秧贛北維持3月下旬后期的傳統(tǒng)播期或提前至3月下旬前期，贛中和贛南可提前至3月中旬后期；直播方式下贛北和贛中可提前至清明前2～3d，贛南提可前至3月下旬后期。

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Analysis on Safe Sowing Date of Double-cropping Early Rice with Different Seedling Raising Methods in Jiangxi under Climate Warming

ZHANG Qi-ming, YI Yan-hong, LIAO Man-ting, GUO Shui-lian

(Yichun Meteorological Bureau, Yichun 336000, China)

Ascertaining the safe sowing date of double-cropping early rice and the change rules of spring climate resources is an important basis for improving use efficiency of spring climate resources and agricultural production efficiency. Based on the daily average temperature data of 79 national meteorological stations in Jiangxi from February 1st to April 30th during the past 30 years (1992?2021), the distribution of safe sowing dates with 50% and 80% guarantee rates of double-cropping early rice with different seedling raising methods in Jiangxi under climate warming were systematically analyzed. The results showed that both average temperature and average pentad temperature increased significantly from 1992 to 2021, the climatic trend rates of average temperature was 0.055℃·y?1, the most significant periods of climatic mean temperature increase were mainly concentrated in the 5th and 6th pentads in February, the 4th, 5th and 6th pentads in March and the 1st pentad in April, all above 1.5℃. The safe sowing dates of film-mulching dry seedlings, film-mulching wet seedlings, and direct seeding all shown a significant trend in advance, and the advance range from large to small is film-mulching dry seedlings> film-mulching wet seedling> direct seeding. Compared with the traditional sowing time, the safe sowing date of film-mulching dry seedlings in northern and central Jiangxi can be advanced to the end of early March, and which can be advanced to early March in the southern Jiangxi; the time of film-mulching wet seedlings in northern Jiangxi can maintain the traditional sowing date or be advanced to the early of late March, and in the central and southern Jiangxi this time can be advanced to the end of middle March; the time of direct seeding in northern and central Jiangxi can be advanced to 2-3 days before Qingming festival, and in the southern Jiangxi this time can be advanced to the end of late March.

Climate warming; Seedling raising method; Double-cropping early rice; Safe sowing date

10.3969/j.issn.1000-6362.2022.11.003

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2021?12?26

江西省氣象局面上科研項(xiàng)目；江西省宜春市氣象局自籌科研項(xiàng)目

章起明，工程師，碩士，從事農(nóng)業(yè)氣象與作物栽培研究，E-mail:qmzhang3519@163.com