近40年廣西右江河谷甘蔗生長(zhǎng)季干旱時(shí)空特征

陸耀凡，廖雪萍，陳欣，李耀先，黎穎智

（1．廣西百色市氣象局，廣西 百色 533000；2．廣西氣象減災(zāi)研究所，廣西 南寧 530022； 3．百色市田東縣氣象局，廣西 田東 531500；4．廣西氣象服務(wù)中心，廣西 南寧 530022；）

右江河谷已于2008年列入我國(guó)甘蔗布局優(yōu)勢(shì)區(qū)域之一［1］，但該區(qū)季節(jié)性干旱頻繁，且隨著氣候的變暖，一年中大部分月份干旱有所加?。?］。甘蔗喜溫喜光，生長(zhǎng)需要豐沛的水分，因此干旱缺水已成為制約右江河谷甘蔗產(chǎn)量提高的主要?dú)庀笠蛩兀?－4］。近幾十年來(lái)全球氣候變暖背景下極端干旱事件呈頻發(fā)趨勢(shì)，有關(guān)干旱的評(píng)價(jià)指標(biāo)、演變規(guī)律、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)技術(shù)等內(nèi)容已成為應(yīng)對(duì)氣候變化研究熱點(diǎn)。為減緩和預(yù)防干旱對(duì)作物生產(chǎn)帶來(lái)的不良影響，很多學(xué)者研究了干旱對(duì)全國(guó)或區(qū)域性玉米、小麥、水稻、棉花、花生、大豆、甘蔗等作物的影響［5－9］，并已建立一系列與作物密切相關(guān)的干旱指標(biāo)，包括氣象指標(biāo)、土壤墑情指標(biāo)、作物生理生態(tài)指標(biāo)及其它綜合監(jiān)測(cè)指標(biāo)等［10］。其中作物水分虧缺指數(shù)能較好反映作物水分虧缺與農(nóng)業(yè)干旱情況，在我國(guó)不同區(qū)域具有較好的適用性［11］，是目前應(yīng)用較為廣泛的指標(biāo)之一［12］。 蘇永秀等人［4］建立了基于水分盈虧指數(shù)的廣西雙季稻和甘蔗的干旱動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)模型，通過(guò)和嚴(yán)重干旱年份影響實(shí)況比較，認(rèn)為該模型能較客觀反映廣西農(nóng)業(yè)干旱的時(shí)空分布特征。因此，本文選用水分盈虧指數(shù)來(lái)表征甘蔗生長(zhǎng)季干旱狀況，以期通過(guò)分析近40a右江河谷甘蔗各生育期水分盈虧指數(shù)及其變化趨勢(shì)，探明該區(qū)甘蔗生長(zhǎng)季干旱時(shí)空分布規(guī)律，為右江河谷科學(xué)制定灌溉計(jì)劃、保障甘蔗穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)提供參考依據(jù)。

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1 資料與方法

1．1 資料來(lái)源

氣象資料為右江河谷包括百色、田陽(yáng)、田東和平果4個(gè)縣區(qū)氣象觀測(cè)站1971－2013年歷年逐日降水量實(shí)測(cè)值。

圖1 1971－2013年右江河谷甘蔗生長(zhǎng)季及各發(fā)育期水分盈虧指數(shù)分布

圖2 1971－2013年右江河谷甘蔗生長(zhǎng)季及各發(fā)育期水分盈虧指數(shù)氣候傾向率

發(fā)育期資料為平果站1990－2013年歷年甘蔗發(fā)育期實(shí)測(cè)值。考慮到右江河谷各縣區(qū)的氣候條件相差不大，甘蔗（宿根）的播種、生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)度差異不大，因此右江河谷各縣區(qū)甘蔗多年平均發(fā)育期由平果站甘蔗發(fā)育期實(shí)測(cè)值統(tǒng)計(jì)得到。

1．2 水分盈虧指數(shù)計(jì)算方法

作物水分盈虧指數(shù)（CWSDI）是作物某一生育期階段有效降水量和相應(yīng)階段作物需水量之差與作物需水量的比值，表達(dá)式如下：

CWSDI＝（Pe－ETc）／ETc

其中：ETc為作物生育期階段內(nèi)的需水量，本文直接參考易燕明等人［13］用彭曼公式計(jì)算得到的百色甘蔗逐旬需水量推算右江河谷甘蔗生長(zhǎng)季及各發(fā)育期需水量。Pe為作物相應(yīng)生育期階段內(nèi)有效降水量，采用美國(guó)農(nóng)業(yè)部土壤保持局推薦方法［14］計(jì)算。

圖3 1971－2013年右江河谷甘蔗生長(zhǎng)季及各發(fā)育期水分盈虧指數(shù)年代際變化

CWSDI＞0 表示水分盈余，CWSDI＝0 表示水分收支平衡，CWSDI＜0表示水分虧缺。

2 結(jié)果與分析

2．1甘蔗生長(zhǎng)季及各發(fā)育期需水量

根據(jù)平果站甘蔗生育期觀測(cè)資料，統(tǒng)計(jì)出甘蔗各發(fā)育期平均普遍期：發(fā)株3月13日、莖伸長(zhǎng)6月25日、成熟11月17日，生長(zhǎng)季（發(fā)株－成熟）為3月13日至11月17日。經(jīng)計(jì)算得到甘蔗生長(zhǎng)季及各發(fā)育期需水量（表1）。

2．2 生長(zhǎng)季及各發(fā)育期盈虧指數(shù)及其時(shí)空特征

2．2．1 生長(zhǎng)季及各發(fā)育期盈虧指數(shù)空間分布特征

由圖1可見(jiàn)，右江河谷甘蔗生長(zhǎng)季的水分盈虧指數(shù)為－0．31～－0．21，右江河谷區(qū)域平均水分盈虧指數(shù)為－0．27，表明該區(qū)域各縣區(qū)甘蔗生長(zhǎng)季的水分均虧缺，其中右江區(qū)和田陽(yáng)縣水分虧缺最多，平果縣的水分虧缺最少。從各發(fā)育期來(lái)看，發(fā)株－莖伸長(zhǎng)期水分盈虧指數(shù)為 1．93～2．60， 平均水分盈虧指數(shù)為2．19，表明右江河谷各縣區(qū)該發(fā)育期階段的水分均有盈余，沒(méi)有出現(xiàn)干旱。莖伸長(zhǎng)－成熟期水分盈虧指數(shù)為－0．53～－0．48，平均水分盈虧指數(shù)為－0．52，表明各縣區(qū)該發(fā)育期階段的水分均虧缺，其中田陽(yáng)縣的水分虧缺最多，平果縣水分虧缺最少。

2．2．2 生長(zhǎng)季及各發(fā)育期盈虧指數(shù)變化趨勢(shì)

由圖2可見(jiàn)，1971～2013a右江河谷甘蔗生長(zhǎng)季及各發(fā)育期水分盈虧指數(shù)的變化呈下降趨勢(shì)，其中整個(gè)生長(zhǎng)季水分盈虧指數(shù)的降速為 0．02～0．03／10a，發(fā)株－莖伸長(zhǎng)期水分盈虧指數(shù)的降速為 0．03～0．1／10a，莖伸長(zhǎng)－成熟期水分盈虧指數(shù)降速為0．01～0．03／10a，表明甘蔗生長(zhǎng)季及莖伸長(zhǎng)－成熟期的水分虧缺呈現(xiàn)出增大趨勢(shì)。發(fā)株－莖伸長(zhǎng)期水分盈余量呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。生長(zhǎng)季右江河谷各縣區(qū)水分盈虧指數(shù)的下降趨勢(shì)均達(dá)到顯著水平；莖伸長(zhǎng)－成熟期百色、平果的下降趨勢(shì)達(dá)到顯著水平，其余縣的下降趨勢(shì)不顯著；發(fā)株－莖伸長(zhǎng)期各縣區(qū)的下降趨勢(shì)均不顯著。

2．2．3 生長(zhǎng)季及各發(fā)育期盈虧指數(shù)年代際變化特征

由圖3可見(jiàn)，甘蔗生長(zhǎng)季70、80、90年代及21世紀(jì)前 10 年的水分盈虧指數(shù)分別為－0．22、－0．25、－0．29、－0．31，各縣區(qū)的水分盈虧指數(shù)隨著年代的增長(zhǎng)而變小，最大值均出現(xiàn)在70年代，最小值均出現(xiàn)在21世紀(jì)，說(shuō)明21世紀(jì)以來(lái)干旱有所加劇。發(fā)株－莖伸長(zhǎng)期水分盈虧指數(shù)最小值除平果縣出現(xiàn)在80年代外，其余縣區(qū)均出現(xiàn)在90年代，說(shuō)明雖然該發(fā)育期階段水分有盈余，但90年代右江河谷大部降雨較其他年代偏少。莖伸長(zhǎng)－成熟期水分盈虧指數(shù)除田東縣最大值出現(xiàn)在80年代外，其余縣區(qū)最大值均出現(xiàn)在70年代，最小值均出現(xiàn)在21世紀(jì)前10年。說(shuō)明進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，甘蔗關(guān)鍵生長(zhǎng)期的干旱加劇是右江河谷各地共同面臨的問(wèn)題。

3 結(jié)論與討論

（1）右江河谷甘蔗生長(zhǎng)季的水分均虧缺，平均水分盈虧指數(shù)為－0．27，其中右江區(qū)和田陽(yáng)縣水分虧缺最多，平果縣水分虧缺最少。發(fā)株－莖伸長(zhǎng)期各縣區(qū)水分均有盈余，但莖伸長(zhǎng)－成熟期各縣區(qū)水分均虧缺，其中田陽(yáng)縣水分虧缺最多，平果縣虧缺最少。

（2）近40a右江河谷甘蔗生長(zhǎng)季及各發(fā)育期水分盈虧指數(shù)的變化呈下降趨勢(shì)，其中生長(zhǎng)季水分盈虧指數(shù)的降速為 0．02～0．03／10a。

（3）右江河谷甘蔗生長(zhǎng)季水分盈虧指數(shù)隨著年代的增長(zhǎng)而變小，最大值均出現(xiàn)在70年代，最小值均出現(xiàn)在21世紀(jì)。莖伸長(zhǎng)－成熟期水分盈虧指數(shù)最小值均出現(xiàn)在21世紀(jì)前10年。

通過(guò)分析可知，右江河谷甘蔗生長(zhǎng)季的干旱主要由莖伸長(zhǎng)－成熟期水分虧缺引起，且呈現(xiàn)出加重的趨勢(shì)，秋旱是影響甘蔗生產(chǎn)的主要?dú)庀鬄?zāi)害，與何燕等人研究結(jié)論有所不同［15］，本文是根據(jù)甘蔗各生長(zhǎng)發(fā)育階段的需水量進(jìn)行分析其干旱特征，因此分析得出的右江河谷甘蔗干旱特征的結(jié)論針對(duì)性強(qiáng)且更符合生產(chǎn)實(shí)際。甘蔗生長(zhǎng)季干旱演變趨勢(shì)與李艷蘭等人［2］分析廣西干旱變化趨勢(shì)的結(jié)果相符。本文除分析甘蔗生長(zhǎng)季干旱特征外，還具體分析各發(fā)育期干旱情況，若單純進(jìn)行作物全生育階段干旱情況的研究，容易掩蓋作物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中水分供給的變化，因此本研究結(jié)果對(duì)于實(shí)施精細(xì)化的甘蔗生產(chǎn)水分管理有著具體的指導(dǎo)意義。

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［3］韋金海，謝海云，莫蕤，等．右江河谷甘蔗氣候生產(chǎn)潛力分析 ［J］ ．廣西蔗糖，2007，1：29．

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［5］黃晚華，楊曉光，曲輝輝，等．基于作物水分虧缺指數(shù)的春玉米季節(jié)性干旱時(shí)空特征分析 ［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2009， 25 （8）： 28－34．

［6］張玉芳，王明田，王素艷．四川盆地冬小麥干旱監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)研究及應(yīng)用 ［J］．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（19）： 10154－10155．．

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