近30年江西雙季稻安全生產(chǎn)期及溫光資源變化

呂偉生　曾勇軍　石慶華　潘曉華　黃山　商慶銀　譚雪明　李木英　胡水秀　曾研華

(江西農(nóng)業(yè)大學/雙季稻現(xiàn)代化生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心/作物生理生態(tài)與遺傳育種教育部重點實驗室/江西省作物生理生態(tài)與遺傳育種重點實驗室， 南昌330045；*通訊聯(lián)系人， E-mail: zengyj2002@163.com)

近30年江西雙季稻安全生產(chǎn)期及溫光資源變化

呂偉生曾勇軍*石慶華潘曉華黃山商慶銀譚雪明李木英胡水秀曾研華

(江西農(nóng)業(yè)大學/雙季稻現(xiàn)代化生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心/作物生理生態(tài)與遺傳育種教育部重點實驗室/江西省作物生理生態(tài)與遺傳育種重點實驗室， 南昌330045；*通訊聯(lián)系人， E-mail: zengyj2002@163.com)

呂偉生，曾勇軍，石慶華，等. 近30年江西雙季稻安全生產(chǎn)期及溫光資源變化. 中國水稻科學， 2016， 30(3)： 323-334.

摘要:明確水稻安全生產(chǎn)期及溫光資源的變化規(guī)律，是提高溫光資源利用率和實現(xiàn)水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要基礎(chǔ)。本研究分析了江西不同生態(tài)區(qū)(贛南、贛中、贛北)15個氣象站近30年(1984-2013)逐日日平均氣溫、日照時數(shù)等氣象資料，參照水稻生產(chǎn)中常用的安全生產(chǎn)臨界溫度指標，研究了近30年來不同地區(qū)50%和80%保證率下雙季稻安全生產(chǎn)期及溫光資源的變化規(guī)律。結(jié)果表明，1999-2013年(前15年)各地安全生產(chǎn)期及溫光資源較1984-1998年(后15年)發(fā)生明顯變化，且地區(qū)間存在一定的差異。早稻覆膜育秧安全播種期平均提前了10 d(氣候變化傾向率-4.16 d/10a，下同)，早稻安全直播期提前了4 d(-3.17 d/10a)，早稻安全移栽期提前了2 d(-2.21 d/10a)。晚稻安全齊穗期延遲趨勢不明顯(1.16 d/10a)，晚稻安全成熟期延遲了8 d(3.56 d/10a)。全年安全生產(chǎn)期天數(shù)在早稻覆膜育秧和直播條件下分別延長了18 d(7.72 d/10a)和11 d(6.73 d/10a)。安全生產(chǎn)期內(nèi)溫光資源總體呈溫度明顯升高、積溫顯著增加、日照時數(shù)無明顯變化的特點。監(jiān)測資料表明，近年來各地區(qū)實際生產(chǎn)日期作了相應(yīng)的調(diào)整，但仍與安全生產(chǎn)日期存在較大偏差，因此，推算了近30年各站點80%保證率的安全生產(chǎn)日期，以就近指導各地稻作季節(jié)安排、種植方式選擇及早晚稻品種搭配。最后，依據(jù)氣候變化趨勢，討論了農(nóng)藝措施的可能適應(yīng)策略。

關(guān)鍵詞:江西； 雙季稻； 安全生產(chǎn)期； 溫光資源

全球氣候變暖已成為不容置疑的事實[1-5]。近百年來全球平均氣溫上升了 0.85℃(0.65～1.06℃)[5]；我國年平均氣溫上升(0.78±0.27)℃[6，7]。江西[8]、湖南[9]等雙季稻區(qū)在近50年來，特別是自20世紀80年代后期開始，年平均氣溫和冬季平均氣溫均呈穩(wěn)步上升的趨勢，而夏季平均氣溫則略有下降，同時日照時數(shù)總體呈減少趨勢。這種以氣溫上升為顯著特征的氣候變化，已對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境、農(nóng)作物生產(chǎn)特別是水稻生產(chǎn)產(chǎn)生了一系列不可忽視的影響[10]，主要表現(xiàn)為多熟制界限北移[11]、物候期變化明顯[12]、適宜生產(chǎn)日期相應(yīng)變化[12-15]、生長季節(jié)延長[9,14-16]、穩(wěn)產(chǎn)性變差[17-20]、品質(zhì)降低[21]。

水稻是我國重要的糧食作物[22-23]。江西是我國雙季稻優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)，雙季稻種植面積占水稻種植面積的90%，是全國雙季稻種植比例最高的省份，在保障國家糧食安全方面占有極其重要的地位[24]。江西為亞熱帶溫暖濕潤季風氣候，熱量資源較為充沛，水稻生長季節(jié)較長，但太陽輻射強度相對較低，生產(chǎn)潛力受限。充分利用生長季節(jié)、適當延長光合時間是提高雙季稻總產(chǎn)的有效途徑[25]。但是，同時還需從氣象角度考慮水稻的安全生長，尤其是科學安排早稻播種期和晚稻齊穗期，二者過早或過遲均不利于周年的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)[25-26]。因此，在當前氣候變化背景下研究雙季稻安全生產(chǎn)季節(jié)及溫光資源的變化具有重要意義。

20 世紀 80 年代以來，江西雙季稻的種植方式隨著經(jīng)濟社會發(fā)展及氣候變暖發(fā)生了巨大變化，拋栽、直播和機插等輕簡栽培方式相繼得到發(fā)展，尤其是近年來，直播、機插發(fā)展迅速，鄱陽湖地區(qū)甚至還出現(xiàn)晚稻直播[27,28]。與傳統(tǒng)手栽、拋栽相比，直播因溫度及茬口要求導致播期有所推遲[13,27]。機插條件下，秧齡彈性小且容易導致生育期延遲，也加劇了雙季稻的季節(jié)矛盾[29]。這就使雙季稻安全生產(chǎn)特別是早稻安全播種、移栽，晚稻安全齊穗、成熟，以及溫光資源高效利用等問題更為突出[13,15]。此外，江西地形地貌獨特，東西南部三面環(huán)山，中部丘陵起伏，南北跨越近6個緯度(24°29′-30°04′)，贛南、贛中、贛北氣候條件存在顯著差異。加之氣候變化在時空上存在較大的波動性和異質(zhì)性，開展不同生態(tài)區(qū)雙季稻安全生產(chǎn)季節(jié)及溫光資源的變化研究更具針對性和現(xiàn)實指導意義。目前針對氣候變化對江西雙季稻區(qū)安全生產(chǎn)季節(jié)變化及溫光資源特征的影響的研究還鮮有報道。因此，本研究基于江西不同地區(qū)(贛南、贛中、贛北)15個氣象站1984-2013年的氣象資料以及生產(chǎn)中大面積種植的雙季稻品種實際生長期，將1984-2013年劃分成前15年和后15年2個時段[14-15]，研究近30年江西不同區(qū)域雙季稻安全生產(chǎn)日期變化及溫光資源特征，以期為本地區(qū)稻作季節(jié)安排、種植方式選擇及雙季稻品種搭配提供參考。

1材料與方法

1.1數(shù)據(jù)來源

本研究所用的氣象資料(1984-2013年逐日日平均溫度與日照時數(shù))來自江西省氣象局，包括贛北、贛中、贛南3個地區(qū)共計15個代表性氣象站(表1)。各地區(qū)雙季稻主體種植方式及大面積種植的雙季稻品種實際生長期(20世紀80年代至今各年代早稻播種期、早稻移栽期、晚稻齊穗期、晚稻成熟期)，由江西省農(nóng)業(yè)廳農(nóng)技推廣總站及各氣象站所在縣的農(nóng)業(yè)局農(nóng)技推廣中心提供。

1.2計算方法

1.2.1安全日期

參考水稻生產(chǎn)中常用的安全生產(chǎn)日期臨界溫度指標，釆用5日滑動平均法對各點逐日日平均溫度進行分析，確定大于某一界限溫度的起始或終止日期，再以不連續(xù)出現(xiàn) 3 d 以上低于該界限溫度的標準確定安全生產(chǎn)日期[30]。早稻覆膜育秧與直播稻的播種界限溫度分別為8℃與12℃，早稻移栽的界限溫度為15℃，晚稻齊穗與成熟的界限溫度分別為22℃與15℃[25,31-32]。

表1 江西省各氣象站的地理位置

Table 1. Geographic locations of meteorological stations in Jiangxi Province.

地區(qū)Region經(jīng)度Latitude/°緯度Longitude/°贛北NorthernJiangxi 九江Jiujiang116.0029.70 修水Xiushui114.5729.03 鄱陽Poyang116.6729.00 玉山Y(jié)ushan118.2528.68 南昌Nanchang115.8528.68贛中CentralJiangxi 臨川Linchuan116.2927.95 新干Xingan115.4027.77 南城Nancheng116.6327.55 吉安Ji’an114.9827.12 永新Yongxin114.2326.95贛南SouthernJiangxi 興國Xingguo115.3526.33 贛縣Ganxian114.0225.87 崇義Chongyi114.3025.70 會昌Huichang115.7825.60 信豐Xinfeng114.9325.38

1.2.2不同保證率的安全生產(chǎn)日期

根據(jù)上述標準和方法確定安全生產(chǎn)日期，分別統(tǒng)計近30年(1984-2013)、前15年(1984-1998)、后15年(1999-2013) 3個時段50%、80%保證率的安全日期，不同保證率的安全生產(chǎn)日期采用經(jīng)驗頻率法計算[30]，計算公式如下:

Pi= [mi/(n+1)]×100%

其中，Pi為經(jīng)驗頻率(%)；i為年份；m為安全日期按日期遲早順序排列的序號；n為統(tǒng)計年數(shù)。

1.2.3雙季安全生產(chǎn)季節(jié)天數(shù)

雙季安全生產(chǎn)季節(jié)天數(shù)，即早稻安全播種期至晚稻安全成熟期的總天數(shù)[32]，分別以50%、80%保證率的早稻安全播種期到晚稻安全成熟期之間的天數(shù)表示。

1.2.4氣候變化傾向率

用最小二乘法計算安全生產(chǎn)日期(用日序表示)、溫度、日照時數(shù)等農(nóng)業(yè)氣候因素與年份的線性回歸系數(shù)a，使其變化可用一次線性方程表示[15,33]，方程如下:

y= ax+ b；

式中，y為相關(guān)氣候要素，x為年份，a為回歸系數(shù)，b為回歸截距。以a×10為氣候變化傾向率，表示相關(guān)氣候要素平均每10年的變化速率；用時間x與變量y之間的相關(guān)系數(shù)檢驗變化趨勢的顯著性[34]。

1.2.5溫光資源特征

水稻生育起始溫度為10℃[12,35]，因此，本研究根據(jù)確定的安全生產(chǎn)日期，分別統(tǒng)計早稻安全播種期至晚稻安全成熟期≥10℃的活動積溫與日照時數(shù)等溫光資源特征。

1.3分析與統(tǒng)計方法

用Microsoft Excel 2003軟件進行數(shù)據(jù)計算及制圖，DPS 7.05軟件進行統(tǒng)計分析[36]。

2結(jié)果與分析

2.1安全生產(chǎn)日期及其變化

2.1.1早稻安全播種期

由表2可以看出，近30年來，早稻無論是覆膜育秧還是直播，安全播種期均呈提前的趨勢，但未達顯著水平，其中覆膜育秧安全播種期的提前幅度大于直播。覆膜育秧安全播種期變化傾向率，贛北、贛中、贛南依次為-4.30、-3.96、-4.24 d/10a，全省平均為-4.16 d/10a。安全直播期變化傾向率贛北、贛中、贛南依次為-2.62、-2.64、-4.24 d/10a，全省平均為-3.17 d/10a?？傮w而言，贛南安全播種期提前趨勢較為明顯，尤其是安全直播期。

表3顯示，不同保證率的安全播種期均由北向南逐漸提前，后15年明顯提前。覆膜育秧50%保證率的安全播種期在3月7日左右，與前15年相比，后15年提前了近9 d；80%保證率安全播種期在3月22日左右，后15年比前15年提前約10 d。50%和80%保證率下，安全直播期在3月26日和4月5日左右，前后分別提前了6 d和4 d。直播提前天數(shù)小于覆膜育秧，可能與后15年春季氣溫穩(wěn)定通過8℃后迅速回暖，而在通過12℃時波動較大有關(guān)。

2.1.2早稻安全移栽期

與安全播種期類似，早稻安全移栽期也表現(xiàn)出提前的趨勢，變化傾向率贛北、贛中、贛南依次為-2.40、-2.26、-1.96 d/10a，平均為-2.21 d/10a，即30年來全省早稻安全移栽期提前了6～7 d(表2)。而與安全播種期相反的是，安全移栽期變化趨勢贛中北表現(xiàn)更為明顯，30年來提前了7～8 d。由表3可知，50%保證率的安全移栽期平均為4月9日，后15年較前15年提前3 d左右；80%保證率的安全移栽期集中在4月16日，后15年僅比前15年提前了1 d，其中贛南無明顯變化(4月13日)。

表2江西雙季稻安全生產(chǎn)日期的年際變化趨勢

Table 2. Trends in yearly changes of safe production date for double rice in Jiangxi Province.

安全生產(chǎn)期Safeproductiondate地區(qū)Region線性方程Linearequation相關(guān)系數(shù)Correlationcoefficient傾向率Tendency/(d·10a-1)早稻覆膜育秧安全播種期SSDF贛北NJy=-0.4301x+930.3-0.3389-4.30贛中CJy=-0.3935x+855.7-0.3001-3.94贛南SJy=-0.4241x+909.9-0.2764-4.24平均Meany=-0.4159x+898.5-0.3339-4.16早稻安全直播期SSDD贛北NJy=-0.2624x+614.3-0.2751-2.62贛中CJy=-0.2643x+616.1-0.2885-2.64贛南SJy=-0.4238x+930.1-0.3303-4.24平均Meany=-0.3168x+720.1-0.2978-3.17早稻安全移栽期STDER贛北NJy=-0.2398x+583.2-0.2532-2.40贛中CJy=-0.2259x+522.9-0.2526-2.26贛南SJy=-0.1964x+487.5-0.2224-1.97平均Meany=-0.2207x+541.2-0.2802-2.21晚稻安全齊穗期SFHLR贛北NJy=0.2937x-321.00.3632*2.94贛中CJy=0.0304x+205.40.03320.30贛南SJy=0.1597x-48.010.15971.60平均Meany=0.1613x-54.530.03761.61晚稻安全成熟期SMDLR贛北NJy=0.3876x-469.70.4392*3.88贛中CJy=0.3843x-461.90.4454*3.84贛南SJy=0.2952x-275.90.3878*2.95平均Meany=0.3557x-402.50.4668**3.56

SSDF-早稻覆膜育秧安全播種期； SSDD-早稻安全直播期； STDER-早稻安全移栽期； SFHLR-晚稻安全齊穗期； SMDLR-晚稻安全成熟期。*和**分別表示在5%和1%水平上顯著相關(guān)。下同。

NJ, Northern Jiangxi; CJ, Central Jiangxi; SJ, Southern Jiangxi. SSDF, Safe sowing date of early rice seedling covered with film; SSDD, Safe sowing date of early rice under direct seedling; STDER， Safe transplanting date of early rice; SFHLR, Safe full heading date of late rice; SMDLR, Safe maturity date of late rice.*and**significantly correlated at 0.05 and 0.01 levels, respectively. The same as below.

2.1.3晚稻安全齊穗期

近30年晚稻安全齊穗期總體呈延遲的趨勢，變化傾向率為1.61 d/10a，其中贛北延遲趨勢顯著，變化傾向率達2.94 d/10a，贛南次之(1.59 d/10a，贛中最小，僅0.83 d/10a(表2)。從不同保證率的具體日期來看(表3)，晚稻安全齊穗期由北向南逐漸后移；50%保證率的安全齊穗期平均在9月23日，后15年較前15年推遲1 d左右，贛中則提前了2 d；80%保證率的安全齊穗期為9月15日，前后15年并無明顯變化，其中贛北延遲3 d，而贛中、贛南分別提前了2 d和1 d。

2.1.4晚稻安全成熟期

30年間晚稻安全成熟期呈顯著延遲趨勢，變化傾向率2.95～3.88 d/10a，由北向南逐漸遞減，平均為3.56 d/10a，平均每10年延遲3～4 d(表2)。再從各保證率的安全日期來看(表3)，晚稻安全成熟期由北向南逐漸推遲，但變化天數(shù)逐漸減少；在50%和80%保證率下，晚稻安全成熟期分別在11月3日和10月25日左右，前后分別延遲了約5 d和8 d。相比其他安全生產(chǎn)日期，晚稻安全成熟期變化趨勢最為顯著，這可能與近年來出現(xiàn)的暖冬現(xiàn)象有關(guān)。

2.2雙季稻安全生產(chǎn)季節(jié)及其變化

近30年來，由于早稻安全播種期不斷提前，而晚稻安全成熟期顯著延后，雙季水稻安全生產(chǎn)季節(jié)呈顯著或極顯著延長的變化趨勢(圖1)。在早稻覆膜育秧的栽培方式下，雙季安全生產(chǎn)天數(shù)的變化傾向率在6.49～7.19 d/10a之間，其中贛南最大，全省平均為6.73 d/10a，即平均每10年延長6～7 d；在早稻直播的種植方式下，變化傾向率在7.19～8.18 d/10a之間，由北至南依次遞減，平均為7.72 d/10a，平均每10年延長約8 d。

表3江西雙季稻不同保證率安全生產(chǎn)日期及其變化

Table 3. Safe production dates with different guarantee rate and change of double rice in Jiangxi Province.

安全生產(chǎn)期與地區(qū)Safeproductiondateandregion50%保證率50%guaranteerate30年30years/(M-D)前15年1st15years/(M-D)后15年2nd15years/(M-D)變化天數(shù)Changeddays/d80%保證率80%guaranteerate30年30years/(M-D)前15年1st15years/(M-D)后15年2nd15years/(M-D)變化天數(shù)Changeddays/d早稻覆膜育秧安全播種期SSDF 贛北NJ03-1003-1403-06-803-2303-2703-17-10 贛中CJ03-0903-1303-05-803-2103-2503-15-10 贛南SJ03-0103-0702-25-1103-1603-2103-10-11 平均Mean03-0703-1103-02-903-2003-2403-14-10早稻安全直播期SSDD 贛北NJ03-2904-0103-27-504-0604-0904-04-5 贛中CJ03-2703-3003-25-54-504-0704-03-4 贛南SJ03-2303-2703-20-704-0304-0403-31-4 平均Mean03-2603-3003-24-604-0504-0604-02-4早稻安全移栽期STDER 贛北NJ04-1304-1404-11-304-2004-2204-20-2 贛中CJ04-1004-1104-09-204-1604-1704-16-1 贛南SJ04-0304-0504-02-304-1304-1304-130 平均Mean04-0904-1004-07-304-1604-1704-16-1晚稻安全齊穗期SFHLR 贛北NJ09-2209-1909-23+409-1409-1109-14+3 贛中CJ09-2209-2309-21-209-1509-1609-14-2 贛南SJ09-2709-2609-27+109-1809-1809-17-1 平均Mean09-2309-2309-24+109-1509-1509-150晚稻安全成熟期SMDLR 贛北NJ10-3110-2911-02+410-2210-1610-25+9 贛中CJ10-3110-2911-03+510-2310-2010-29+9 贛南SJ11-0811-0611-10+510-3110-2911-03+5 平均Mean11-0311-0111-05+510-2510-2110-29+8

“+”表示日期推遲，“-”表示日期提前，數(shù)字為推遲或提前的具體天數(shù)。

“+” or “-” mean delaying or advancing, and the number means changed days.

由表4可知，無論是早稻覆膜育秧還是早稻直播，不同保證率的安全生產(chǎn)季節(jié)均由北向南逐漸延長，前后15年變化明顯。早稻覆膜育秧條件下，50%保證率安全生產(chǎn)季節(jié)235～252 d，平均約241 d，后15年比前15年增加約13 d；80%保證率安全生產(chǎn)季節(jié)213～229 d，平均約219 d，后15年比前15年延長約18 d。在早稻直播條件下，50%和80%保證率安全生產(chǎn)季節(jié)分別平均為211 d和203 d，后15年較前15年延長約11 d左右。安全生產(chǎn)季節(jié)天數(shù)變幅表現(xiàn)為直播方式小于覆膜育秧，與二者安全播種期變化規(guī)律一致。

2.3雙季稻安全生產(chǎn)季節(jié)的溫光資源及其變化

2.3.1熱量資源

由表5可以看出，無論在早稻覆膜育秧還是在早稻直播的條件下，30年來安全生產(chǎn)季節(jié)內(nèi)日均溫度及≥10℃活動積溫均呈極顯著上升的趨勢，且各時段均由北向南遞增，其中贛北上升幅度相對較大。在早稻覆膜育秧條件下，日均溫度為24.07℃，近15年為24.46℃，較前15年上升了0.76℃，平均氣候變化傾向率達0.48℃/10a；≥10℃的活動積溫平均為5281.01℃，前后15年分別為5197.26℃和5364.76℃，后15年上升了167.50℃，氣候變化傾向率平均為104.72℃/10a。在早稻直播條件下，日均溫度略高于覆膜育秧，平均為24.85℃，近15年為24.55℃，較前15年上升約0.61℃，平均氣候變化傾向率為0.40℃/10a；≥10℃的活動積溫為5056.91℃，比覆膜育秧低約224℃，前后15年分別為4995.23℃和5118.60℃，后15年上升了123.37℃，氣候變化傾向率平均為84.52℃/10a。

2.3.2光照資源

SF-早稻覆膜育秧； DS-早稻直播； JX-江西。下同。

SF, Early rice seedling covered with film; DS, Direct seeding of early rice; SJ, Southern Jiangxi. The same as below.

圖1江西雙季稻安全生產(chǎn)天數(shù)的年際變化趨勢

Fig. 1. Yearly changing trends of safe growth season for double cropping rice in Jiangxi Province.

表4江西雙季稻不同保證率安全生產(chǎn)天數(shù)及其變化

Table 4. Days of safe growth season with different guarantee rate and its changes for double cropping rice in Jiangxi Province.

d

“+”表示天數(shù)延長，數(shù)字為延長的具體天數(shù)。

“+” means delaying, and the number means changed days.

表5江西雙季稻安全生產(chǎn)季節(jié)熱量資源及其變化

Table 5. Heat resources and its changes during safe growth season of double cropping rice in Jiangxi Province.

項目Item日均溫度Dailymeantemperature30年30years/℃前15年1st15years/℃后15年2nd15years/℃變化Change/℃傾向率Tendency/(℃·10a-1)≥10℃活動積溫Activeaccumulatedtemperature≥10℃30年30years/℃前15年1st15years/℃后15年2nd15years/℃變化Change/℃傾向率Tendency/(℃·10a-1)早稻覆膜育秧SF 贛北NJ23.8323.4224.24+0.820.51**5085.984998.675173.30+174.63109.74** 贛中CJ24.2023.8324.56+0.730.47**5221.795143.285300.30+157.02100.62** 贛南SJ24.1923.8224.57+0.750.45**5535.265449.845620.69+170.85103.79** 平均Mean24.0723.6924.46+0.760.48**5281.015197.265364.76+167.50104.72**早稻直播DS 贛北NJ24.5924.2524.94+0.690.46**4893.824825.434962.21+136.7790.59** 贛中CJ25.0124.7225.30+0.580.39**5012.714954.675070.75+116.0878.46** 贛南SJ24.9524.6725.23+0.560.35**5264.215205.585322.84+117.2673.87** 平均Mean24.8524.5525.16+0.610.40**5056.914995.235118.60+123.3784.52**

“+”表示增加，數(shù)字表示增加的數(shù)量。

“+” means increasing, and the number means changed quantity.

表6江西雙季稻安全生產(chǎn)季節(jié)光照資源及其變化

Table 6. Light resources and its changes during safe growth season of double cropping rice in Jiangxi Province.

項目Item日均日照時數(shù)Meandailysunshinehours30年30years/h前15年1st15years/h后15年2nd15years/h變化Change/h傾向率Tendency/(h·10a-1)總?cè)照諘r數(shù)Totalsunshinehours30年30years/h前15年1st15years/h后15年2nd15years/h變化Change/h傾向率Tendency/(h·10a-1)早稻覆膜育秧SF 贛北NJ5.605.455.75+0.300.141194.391162.771226.01+63.2329.04 贛中CJ5.165.175.15-0.02-0.021114.081116.281111.88-4.40-3.69 贛南SJ5.035.045.02-0.02-0.021151.611154.251148.98-5.27-5.04 平均Mean5.265.225.31+0.090.031153.361144.431162.29+17.866.77早稻直播DS 贛北NJ5.765.675.85+0.180.071146.621128.781164.46+35.6813.12 贛中CJ5.395.455.33-0.12-0.101080.091091.731068.46-23.27-19.85 贛南SJ5.295.335.25-0.08-0.081115.641124.541106.75-17.79-16.26 平均Mean5.485.485.47-0.01-0.041114.121115.021113.22-1.79-7.67

“+”、“-”分別表示增加、減少，數(shù)字表示增加或減少的數(shù)量。

“+” and “-” mean increasing and decreasing, respectively, and the number means changed quantity.

與熱量資源相比，30年間雙季稻安全生產(chǎn)季光照資源并無顯著變化，且存在一定的地區(qū)差異，贛節(jié)北呈增加趨勢，贛中、贛南則逐漸減少(表6)。早稻覆膜育秧條件下，日均日照時數(shù)略有增加(變化傾向率0.03 h/10a，由北至南依次遞減，平均為5.26 h，近15年為5.31 h，比前15年增加了0.09 h；受日照時數(shù)與安全生產(chǎn)天數(shù)的雙重影響，總?cè)照諘r數(shù)總體表現(xiàn)為贛北>贛南>贛中，平均為1153.36 h，前后15年變化17.86 h，變化傾向率6.77 h/10a。早稻直播方式下，日均日照時數(shù)略高于覆膜育秧，平均為5.48 h，總體呈降低趨勢(變化傾向率-0.04 h/10a，近15年為5.47 h，較前15年減少約0.01 h；總?cè)照諘r數(shù)平均為1114.12 h，較覆膜育秧少約40 h，前后15年變化1.79 h，變化傾向率-7.67 h/10a；光照資源在地區(qū)間的變化差異與覆膜育秧基本一致。

2.4雙季稻實際生產(chǎn)日期

實際上，為適應(yīng)新的生產(chǎn)形勢，江西各地主體種植方式及實際生產(chǎn)日期也出現(xiàn)了相應(yīng)的調(diào)整(表7)。20世紀80-90年代各地主體種植方式均為傳統(tǒng)手插秧，2000年以來逐漸被拋秧取代，近年來機插和早稻直播發(fā)展迅速，尤其在贛北地區(qū)。實際生產(chǎn)日期年際間變化與上述安全生產(chǎn)日期變化趨勢基本一致，具體變幅表現(xiàn)不一。早稻播種期與移栽期均提前，贛南地區(qū)2000年以來趨于穩(wěn)定，播種期至移栽期即秧齡25～30 d；晚稻齊穗期與成熟期贛北地區(qū)20世紀80-90年代略有延遲，之后無明顯變化，贛中、贛南20世紀80年代至21世紀初相對穩(wěn)定，近年來則有所提前；齊穗至成熟期基本低于35 d，未能充分利用后期的溫光資源。

表7江西各地區(qū)雙季稻主體種植方式及實際生產(chǎn)日期

Table 7. Main planting patterns and production dates of double rice in Jiangxi Province.

地區(qū)Region年代Periods主體種植方式Mainplantingpatterns早稻Earlyrice晚稻Laterice早稻播種期SDER(Month-Day)早稻直播期DSDER(Month-Day)早稻移栽期TDER(Month-Day)晚稻齊穗期FHDLR(Month-Day)晚稻成熟期MDLR(Month-Day)贛北NJ1980s手插手插03-25-3004-25-3009-13-1810-13-231990s手插手插03-23-2804-23-2809-15-2010-15-252000s手插、拋秧手插03-20-2504-20-2509-15-2010-15-25現(xiàn)在Nowdays拋秧、機插、直播手插、拋秧03-20-2504-01-0504-15-2009-15-2010-15-25贛中CJ1980s手插手插03-23-2804-23-2809-15-2010-15-251990s手插手插03-20-2504-20-2509-15-2010-15-252000s手插、拋秧手插、拋秧03-18-2304-18-2309-15-2010-15-25現(xiàn)在Nowdays拋秧、機插拋秧03-17-2204-15-2009-12-1710-12-22贛南SJ1980s手插手插03-25-3004-25-3009-15-2210-15-251990s手插手插03-20-2504-20-2509-15-2010-15-252000s手插、拋秧手插、拋秧03-20-2504-15-2009-15-2010-15-25現(xiàn)在Nowdays拋秧拋秧03-20-2504-15-2009-10-1510-10-20

SDER-早稻播種期； DSDER-早稻直播期； TDER-早稻移栽期； FHDLR-晚稻齊穗期； MDLR-晚稻成熟期。下同。

SDER, Sowing date of early rice; DSDER, Direct seeding date of early rice; TDER, Transplanting date of early rice; FHDLR, Full heading date of late rice; MDLR, Maturity date of late rice. The same as below.

2.5雙季稻安全生產(chǎn)日期

近年來，盡管各地生產(chǎn)日期作了相應(yīng)的調(diào)整，但與安全生產(chǎn)日期存在一定偏差(如贛南實際生產(chǎn)季節(jié)明顯偏遲，贛北早稻直播偏早等)，同時也受品種更新、種植方式轉(zhuǎn)變的影響，再加上氣候變化導致安全生產(chǎn)日期年際波動性大，因此，實際生產(chǎn)日期應(yīng)進行更為科學合理的調(diào)整。以多年水稻安全生產(chǎn)的平均日期作為參考標準，其安全保證率僅為 50%，將可能有半數(shù)甚至更多年份遭遇冷害，這在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上是不可取的。若保證率過高(>90%)則會使稻作季節(jié)明顯縮短，不能充分利用溫光資源。因此，從水稻安全生產(chǎn)與溫光資源高效利用的現(xiàn)實意義考慮，本研究以80%保證率為標準，計算出近30年江西各地區(qū)雙季稻安全生產(chǎn)日期(表8)。在80%保證率下，各地早稻安全播種期至安全移栽期在25 d左右，晚稻安全齊穗至安全成熟期達35 d以上，且雙季安全生產(chǎn)季節(jié)溫光資源充沛(表5、表6)，符合雙季稻高產(chǎn)要求。在實際應(yīng)用中，這15個地點之外的地區(qū)，可按照就近原則進行參考，以指導當?shù)氐咀骷竟?jié)安排、種植方式選擇及雙季品種搭配。

3討論

3.1氣候變化對雙季稻安全生產(chǎn)季節(jié)及溫光資源的影響

總體研究表明，近30年來早稻安全播種期和移栽期提前，晚稻安全齊穗期和成熟期推遲，雙季安全生產(chǎn)季節(jié)延長，雙季安全生產(chǎn)季節(jié)內(nèi)溫度升高、積溫增加、日照時數(shù)無顯著變化。這與艾治勇等[15,37]對長江中游雙季稻區(qū)近50年(1960—2009)的研究結(jié)果基本一致，但具體變幅有所差異。黃晚華等[9]認為，湖南省1961-2004年早稻適宜播種期與晚稻安全齊穗期均呈提前趨勢，熱量條件總體無明顯變化。本研究與前人研究結(jié)果存在的略微差異，如安全生產(chǎn)日期及溫光資源的變幅、晚稻安全齊穗期變化趨勢等，這可能與研究尺度在時間和空間上的差異有關(guān)。與其他稻區(qū)相比則差異更大，如江蘇粳稻20世紀80年代以來安全齊穗期[13]和安全成熟期[14]均顯著延遲。這也體現(xiàn)出氣候變化的波動性和復(fù)雜性，開展安全生產(chǎn)季節(jié)及溫光資源變化的區(qū)域化研究更具有針對性和現(xiàn)實指導意義。

表8江西雙季稻安全生產(chǎn)日期(80%保證率)

Table 8. Safe production dates with 80% guarantee rate of double cropping rice in Jiangxi Province.

地區(qū)Region早稻覆膜育秧安全播種期SSDF(Month-Day)早稻安全直播期SSDD(Month-Day)早稻安全移栽期STDER(Month-Day)晚稻安全齊穗期SFHLR(Month-Day)晚稻安全成熟期SMDLR(Month-Day)贛北NJ 九江Jiujiang03-2404-0504-2409-1410-19 修水Xiushui03-2104-0504-2309-1210-18 鄱陽Poyang03-2304-0504-1809-1610-25 玉山Y(jié)ushan03-2404-1004-2209-1310-25 南昌Nanchang03-2304-0704-1709-1510-25 平均Mean03-2304-0604-2009-1410-22贛中CJ 臨川Linchuan03-2104-0704-1709-1610-25 新干Xingan03-2304-0704-1709-1610-24 南城Nancheng03-2104-0404-1609-1410-24 吉安Ji'an03-2304-0504-1709-1510-27 永新Yongxin03-2104-0604-1709-1410-25 平均Mean03-2104-0504-1609-1510-25贛南SJ 興國Xingguo03-1904-0404-1609-1510-27 贛縣Ganxian03-1504-0304-1409-1811-02 崇義Chongyi03-1704-0304-1509-1810-28 會昌Huichang03-1504-0304-1309-1910-31 信豐Xinfeng03-1604-0404-1109-2011-06 平均Mean03-1604-0304-1309-1810-31

同時本研究還發(fā)現(xiàn)，氣候變化下江西省水稻安全生產(chǎn)期及溫光資源的變化具有時間和空間的異質(zhì)性。一是各安全生產(chǎn)日期變化程度不盡一致，如早稻安全播種期、直播期和移栽期均呈提前趨勢，變化傾向率依次為秧田播種>直播>移栽，這主要與早春氣溫波動性大的氣候特征有關(guān)[12,38]，從而造成穩(wěn)定通過各臨界溫度的初始日期年際差異較大；晚稻安全齊穗期與成熟期總體表現(xiàn)延遲，其中，安全齊穗期變化并不明顯，而安全成熟期則極顯著延遲，其主要原因是5-9月的氣溫年際變化較小，而10月到4月變化較大[38]，同時也可能與江西9月份寒露風“十年九遇”的發(fā)生規(guī)律[34]以及20世紀90年代以來出現(xiàn)的“暖冬現(xiàn)象”有關(guān)[8]?？傮w來看，各地區(qū)均以早稻覆膜育秧安全播期和晚稻安全成熟期變化最大，后15年分別平均提前了10d和延遲了8d。因此，對春秋季逐旬平均溫度做了進一步分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，后15年3月中下旬和10月下旬氣溫上升最為明顯，較前15年分別升高了9.82%和5.66%。二是安全生產(chǎn)季節(jié)及溫光資源特征變化存在地區(qū)差異，如安全播種期贛南提前趨勢更為明顯，安全移栽期贛中、贛北變化較為明顯，晚稻安全齊穗期贛北顯著延遲，而贛中、贛南延遲跡象不明顯，晚稻安全成熟期延遲幅度由北向南逐漸減??；相應(yīng)地，安全生產(chǎn)季節(jié)天數(shù)延遲幅度由北向南逐漸減??；光溫資源贛北上升幅度相對較大，其中日照時數(shù)贛中、贛南呈降低趨勢。這些地區(qū)間差異可能是受緯度和地形等方面的綜合影響所致[39]，同時也與20世紀90年代以來溫度增幅贛北>贛中>贛南[8]、10℃初日3月20日分界線逐步北移[12]、9月份寒露風發(fā)生頻率贛中高于贛北和贛南的區(qū)域分布規(guī)律吻合[34]。但本研究相關(guān)指標存在較大的變幅，僅反映了所分析的30年內(nèi)的情況，且氣候復(fù)雜多變，故不能外延推論。

3.2晚稻安全齊穗臨界溫度

本研究顯示，近15年來晚稻安全齊穗期總體無顯著變化，但贛北地區(qū)呈推遲趨勢，贛中、贛南近15年來甚至還提前了1～2 d。該變化規(guī)律在黃晚華[9]、艾治勇[15]等的研究中也得到了佐證，這似乎與氣候變暖的總體趨勢不相吻合。同時，我們對比各地區(qū)晚稻安全齊穗期(表3、表8)和對應(yīng)的實際齊穗期(表7)發(fā)現(xiàn)，實際齊穗期普遍遲于安全齊穗期(贛北最為明顯)，且同樣可以保證正常抽穗結(jié)實。這可能與9月份平均日最低溫度逐年升高，使晚稻幼穗發(fā)育及抽穗揚花受寒露風的影響減輕有關(guān)[38]。除了與氣候變化的時空差異有關(guān)外，這也可能是由于水稻品種耐寒性增強或者品種間差異較大，使現(xiàn)行的安全齊穗的溫度指標不完全適用于現(xiàn)用品種[13,15]。一般而言，雜交稻開花期耐寒性略弱于常規(guī)稻，生產(chǎn)中總結(jié)出常規(guī)秈稻 22℃、雜交秈稻 23℃的安全齊穗臨界溫度指標[15,24]。本研究確定的安全齊穗期是統(tǒng)一參考高亮之先生30多年前提出的且至今一直沿用的廣適性臨界溫度指標(秈稻22℃)[25,32]，并未區(qū)分常規(guī)稻和雜交稻。如果參考雜交秈稻 23℃的界定標準，那么雜交稻的安全齊穗期將大幅提前，與當前生產(chǎn)實際出入更大。30多年來雙季晚稻品種更新?lián)Q代，品種特性發(fā)生了巨大變化。與30多年前的老品種相比，現(xiàn)用品種抽穗揚花期的耐寒性是否發(fā)生了變化，均有待深入探討，以提出新時期晚稻安全齊穗的溫度指標(如兼顧日最低溫度等指標)。

3.3氣候變化對雙季稻輕型種植方式的意義

近年來，隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷推進，農(nóng)村勞動力大量轉(zhuǎn)移，傳統(tǒng)的手栽、拋秧等栽培方式已很難適應(yīng)生產(chǎn)的發(fā)展，直播、機插等省工高效的輕型種植方式正越來越受到重視[27-29]。輕型稻作方式的迅速發(fā)展，除了與上述經(jīng)濟社會因素有關(guān)，同時也受全球氣候變暖的趨勢導向的影響，如近年來鄱陽湖區(qū)早稻安全直播期(基本在3月中下旬)明顯提前是其直播面積不斷擴大的重要原因之一。與移栽稻相比，直播稻播期推遲、成熟期偏晚、全生育期縮短，這既制約了高產(chǎn)品種的產(chǎn)量潛力，也影響了晚稻安全齊穗和安全成熟。本研究表明，早稻安全直播期4月5日左右(其中2010年是4月17日)，前后只提前了4 d，雙季安全生產(chǎn)季節(jié)約203 d(2010年只有194 d)，對應(yīng)的溫光資源也遠低于移栽稻?？梢娭辈サ敬嬖谝欢ǖ娘L險，不能充分利用有限的溫光資源，尤其是雙季直播。因此，在當前氣候條件下，江西雙季稻區(qū)不宜盲目大面積發(fā)展直播稻，鄱陽湖區(qū)、贛南、贛中等溫光資源相對充足的平原地區(qū)可適度發(fā)展早稻直播。根據(jù)安全生產(chǎn)季節(jié)，同時考慮到晚稻適宜秧齡及雙搶農(nóng)耗天數(shù)，得出早稻直播條件下贛北、贛中、贛南地區(qū)雙季適宜生育期約210 d、215 d和220 d，以指導早、晚稻品種優(yōu)化搭配。

與直播相比，水稻機插具有省時省工、豐產(chǎn)高效等特點。近年來，隨著農(nóng)機農(nóng)藝技術(shù)的改進、集中育秧及農(nóng)村專業(yè)合作社的發(fā)展，雙季機插稻的發(fā)展正呈快速發(fā)展之勢[27]。然而，雙季機插稻生產(chǎn)中仍存在秧苗瘦弱、栽后返青慢、秧齡彈性小、生育期推遲、雙季茬口緊等問題[27,29]，其安全高效生產(chǎn)問題則更不能忽視。過去由于育、插秧技術(shù)滯后，生產(chǎn)上往往通過推遲晚稻播種期的方法緩解秧齡彈性小、茬口緊張的矛盾，當然這也與氣候變暖的認知導向有關(guān)。本研究表明，晚稻安全成熟期明顯推遲，但安全齊穗期除贛北地區(qū)外變化并不明顯，贛中、贛南近15年來還提前了1～2 d。由此可見，推遲晚稻播種在一定程度上增加了生產(chǎn)風險，同時也浪費了寶貴的溫光資源。本研究還發(fā)現(xiàn)，早稻安全播種、移栽期均有提前趨勢，而且各地早稻安全播種至移栽期約25 d，滿足早稻秧齡需求，因此可根據(jù)當年天氣預(yù)報，抓住冷尾暖頭，適當提前早稻播種和栽插(同時培育適齡壯秧以提高抗逆性)。晚稻播種應(yīng)首先考慮安全齊穗，同時兼顧茬口、品種生育期等因素。根據(jù)晚秈稻齊穗至成熟約35 d的基本生育特性，晚稻適宜播種期=安全齊穗期+35-品種生育期[24]。根據(jù)本研究得出的安全生產(chǎn)季節(jié)，同時考慮到晚稻機插適宜秧齡及雙搶農(nóng)耗天數(shù)，贛北、贛中、贛南地區(qū)雙季適宜生育期約225、230、235 d，以指導早、晚稻品種合理搭配。晚稻在安全齊穗期變化不大，而安全成熟期明顯延后的趨勢下，亦可因地制宜地選用大穗型品種、粳稻等灌漿期更長的品種，以充分高效地利用后期的溫光資源[40-43]。在保證安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，采用最新的機插高產(chǎn)栽培技術(shù)[44-45]，同步利用溫光資源，從而促進雙季稻機械化、規(guī)模化與現(xiàn)代化生產(chǎn)。

近30年(1984-2013)來，早稻安全播種期和移栽期提前、晚稻安全齊穗期延遲不明顯、成熟期顯著推遲，雙季安全生產(chǎn)季節(jié)顯著延長，安全生產(chǎn)季節(jié)內(nèi)溫度明顯升高、積溫顯著增加、日照時數(shù)無顯著變化；安全生產(chǎn)季節(jié)及溫光資源變化在地區(qū)間存在一定的差異；通過分析各地區(qū)的實際生產(chǎn)日期變化及合理性，提出了近30年各站點80%保證率的安全生產(chǎn)日期，以就近指導各地稻作季節(jié)安排、種植方式選擇及早晚稻品種搭配。從生產(chǎn)的安全性和溫光利用的高效性來看，當前氣候條件變化總體有利于江西雙季機插稻的發(fā)展，而直播稻不宜盲目地大面積推廣。

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Changes in Safe Production Dates and Heat-light Resources of Double Cropping Rice in Jiangxi Province in Recent 30 Years

Lü Wei-sheng, ZENG Yong-jun*, SHI Qing-hua, PAN Xiao-hua, HUANG Shan, SHANG Qing-yin,TAN Xue-ming, LI Mu-ying, HU Shui-xiu, ZENG Yan-hua

(JiangxiAgriculturalUniversity/CollaborativeInnovationCenterfortheModernizationProductionofDoubleCroppingRice/KeyLaboratoryofCropPhysiology，EcologyandGeneticBreeding，MinistryofEducation/JiangxiKeyLaboratoryofCropPhysiology，EcologyandGeneticBreeding，Nanchang330045，China；*Corresponding author， E-mail: zengyj2002@163.com)

Lü Weisheng, ZENG Yongjun, SHI Qinghua, et al. Changes in safe production dates and heat-light resources of double cropping rice in Jiangxi Province in recent 30 years. Chin J Rice Sci, 2016, 30(3): 323-334.

Abstract:Ascertaining the change rules of safe production dates and heat-light resources of rice is an important basis for high use efficiency of heat-light resources, and high and stable production. In this study, the daily mean temperatures and sunshine hours during the past 30 years (1984—2013) provided by 15 meteorological stations in different ecological regions in Jiangxi Province (Northern Jiangxi, Central Jiangxi and Southern Jiangxi) were analyzed. According to the critical temperature indices for rice safe production dates, the change rules of safe production dates and heat-light resources of double rice with 50% and 80% guarantee rates were provided. The results showed that the safe production dates and heat-light resources changed obviously between the first 15 years(1984—1998) and the second 15 years(1999—2013), and there were certain differences among different regions. Compared with the first 15-year period, the safe sowing dates of early rice seedlings with film-mulching in the second 15-year period were ten-day ahead of time(with the tendency of -4.16 d 10a-1, the same as below), and those of direct seedling shifted to four days earlier(-3.17 d 10a-1); the safe transplanting dates were two-day ahead of time(-2.21 d 10a-1). For late rice, the safe maturity dates were delayed by eight days (3.56 d 10a-1), while those of full heading delayed unobviously. The safe production season for the early rice with film-mulching and direct seedling extended by eighteen (7.72 d 10a-1) and eleven (6.73 d 10a-1) days, respectively. During the safe production season, daily mean temperature increased obviously, accumulated temperature added remarkably, and sunshine hours changed unobviously.Monitoring data showed that, practical production dates were different from the safe production dates, though the practical production dates were adjusted correspondingly in recent years. So the safe production dates under 80% guarantee rate over the past 30 years were obtained by each meteorological stations, which can be referred in production arrangement, planting patterns and varieties collocation for double rice in the regions nearby. Finally, according to the trends of climate changes, the possible adaptive strategies of agronomic measures were discussed.

Key words:Jiangxi Province; double rice; safe production date; heat-light resources

DOI:10.16819/j.1001-7216.2016.5157

收稿日期:2015-10-28； 修改稿收到日期: 2016-02-02。

基金項目:國家科技支撐計劃資助項目(2011BAD16B04)； 公益性行業(yè)科研專項(201303102)； 國家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金資助項目(2013GB2C500244)； 江西省高等學?？萍悸涞赜媱澷Y助項目(KJLD12003)； 江西省水稻產(chǎn)業(yè)體系專項(JXARS-02-03)； 江西省研究生創(chuàng)新專項資金資助項目(YC2014-B034)；中國農(nóng)業(yè)科學院水稻高效栽培技術(shù)創(chuàng)新團隊項目。

中圖分類號:S162:S181.6

文獻標識碼:A

文章編號:1001-7216(2016)03-0323-12

中國水稻科學(Chin J Rice Sci),2016,30(3):323-334

http://www.ricesci.cn