淺談廣西北流市高溫?zé)岷υ绲镜挠绊?/h1>
2020-03-27 12:15:16陳小燕李書宇
農(nóng)業(yè)與技術(shù) 2020年3期
陳小燕 李書宇
摘要：高溫?zé)岷儆谖覈?dāng)前比較重要的氣象問題，對水稻生長發(fā)育具有不利影響。本文分析了高溫?zé)岷λ旧L發(fā)育所具有的影響，并在具體分析和相關(guān)策略研究的情況下，探討高溫?zé)岷Φ挠行Х烙胧?/p>
關(guān)鍵詞：廣西;北流市;高溫?zé)岷?早稻;影響
中圖分類號：S16
文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
DOI：10.19754/j.nyyjs.20200215041
收稿日期：2019-11-22
作者簡介：陳小燕（1975-），女，工程師。研究方向：基層氣象服務(wù)。
廣西西江流域所處的華南稻區(qū)屬于我國水稻種植的重要區(qū)域，這一區(qū)域早稻播種面積及產(chǎn)量都占據(jù)全國較大比例，分別為15.7%和16.2%，而晚稻播種面積和產(chǎn)量占據(jù)的比例主要為15.1%和13.9%。但是當(dāng)前這一地域的高溫多雨氣候，對水稻后期的生長發(fā)育存在著嚴(yán)重不良影響，存在糧食產(chǎn)量受到威脅，使整體地域的糧食安全比較大的風(fēng)險。近些年由于城市化占據(jù)耕地及更換種植作物等因素影響，廣西南部地區(qū)的水稻種植面積呈現(xiàn)出不斷下降的趨勢，全球氣候變暖也使得極端高溫的事件頻繁發(fā)生，水稻產(chǎn)量及種植面積等方面受到了比較大的影響。高溫?zé)岷栴}已經(jīng)成為當(dāng)前比較嚴(yán)重的氣象災(zāi)害問題，因此，能夠較大程度上避免高溫災(zāi)害，確保糧食產(chǎn)量，是北流市農(nóng)業(yè)種植亟待解決的關(guān)鍵問題[1]。
1 試驗方法
1.1 水稻高溫?zé)岷C合指數(shù)
水稻抽穗開花期所需要的適宜溫度顯示為24～29℃，如果超出了這一范圍，就會產(chǎn)生溫度越高而結(jié)實率越低的現(xiàn)象，呈現(xiàn)出S型曲線非線性分布的特點。因此在高溫天氣中，在持續(xù)天數(shù)和危害熱積溫2個因子的基礎(chǔ)上，利用Logistics方程，得出水稻高溫?zé)岷C合指數(shù)，確定水稻受高溫影響的結(jié)果，具體計算公式如下：
index=∑ni=1（11+αe-Hdi×11+γe-λdi）
其中，Hi指危害熱積溫，屬于第i次高溫過程日中，最高溫度高于35℃部分的和，di指第i次高溫天數(shù);n表示高溫過程總次數(shù)，另外α、β、γ及λ指Logistic曲線方程系數(shù)，水稻高溫?zé)岷Φ燃壢绫?。
其中，Yd為減產(chǎn)率，Y是實際產(chǎn)量，Yt為趨勢產(chǎn)量，以減產(chǎn)率大于3%的年份作為高溫?zé)岷τ绊懙哪攴?，從而排除非高溫因素產(chǎn)生水稻產(chǎn)量減少的具體年份。
1.3 時間序列趨勢和突變點分析
在Chow檢驗的最優(yōu)兩分段建模算法基礎(chǔ)上，使得時間序列利用線性形式突出相鄰的2段線段簇，在表達(dá)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，其中預(yù)先給定的時點是否存在變化，分界點能夠檢驗是否已發(fā)生結(jié)構(gòu)變化的檢驗時點。計算公式為：
其中，Y表示時間序列，而n則為時間序列的長度，k1，k2，...，kn為時間序列的轉(zhuǎn)折點，m為線段的具體長度，a11，a21，...，am1表示一個時間段中的斜率和增長率。
2 北流市高溫特征及對早稻的影響
1980—2011 年，廣西南部地區(qū)的高溫≥35℃的時間更多集中在6—9月，北流市在分析的基礎(chǔ)上明確其高溫天氣主要分布在7—8月，北流市高溫天氣平均日數(shù)如表2。
在通過對北流市高溫天氣平均日數(shù)觀測的基礎(chǔ)上，也能夠得出這一地區(qū)的年際間差值大，進(jìn)入21世紀(jì)后產(chǎn)量波動更加明顯，當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)高溫?zé)岷Υ螖?shù)年份多，使得早稻的產(chǎn)量比前一年低，而反之則存在著產(chǎn)量明顯上升的發(fā)展趨勢，對于千粒重差值與對應(yīng)站高溫?zé)岷Υ螖?shù)和天數(shù)及強度等相關(guān)程度分析的情況下，能夠得出早稻產(chǎn)量與高溫?zé)岷Υ螖?shù)相關(guān)系數(shù)為負(fù)值，表明稻區(qū)高溫?zé)岷Υ螖?shù)多的年份早稻產(chǎn)量低。在對水稻產(chǎn)量處理的時候，為了防止水稻品質(zhì)、栽培技術(shù)及管理水平等方面所引起的產(chǎn)量變化情況影響高溫特征分析的結(jié)果，可以使用產(chǎn)量構(gòu)成要素“千粒重”分析高溫?zé)岷Ξa(chǎn)量的影響程度，利用去傾處理法的方式，也就是將后一年的千粒重減去前一年千粒重的差值作為分析高溫?zé)岷λ井a(chǎn)量影響程度的分析標(biāo)志[2]。
3 高溫?zé)岷?yīng)對策略
3.1 調(diào)整播種期規(guī)避高溫時段
根據(jù)相關(guān)資料能夠得出，當(dāng)前廣西北流市高溫時段并沒有出現(xiàn)比較明顯的變化，高溫天氣主要集中在6—9月，這一階段的高溫比例已經(jīng)逐漸超出20%。 其中7—8月的高溫比例高于30%，最高可達(dá)58.3%。9月后，高溫比例會逐漸減少，多數(shù)情況下小于10%。其中，20世紀(jì)80年代和20世紀(jì)初期階段比較高，20世紀(jì)90年代則比較低，在21世紀(jì)之后，高溫出現(xiàn)比例高于30%，對水稻的正常生長存在著不利影響。這就需要對水稻播種時期進(jìn)行具體調(diào)整，根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況使得水稻種植時期可以明顯避開高溫時段，北流市可以借鑒廣東省地區(qū)的水稻種植情況，在水稻種植的時候盡可能避開高溫集中的時段，防止高溫?zé)岷淼臑?zāi)損情況，從而有效保證水稻種植能夠獲取正常產(chǎn)量。
3.2適當(dāng)適時添加肥料或植物調(diào)節(jié)劑預(yù)防或減輕災(zāi)損
在水稻生長的不同階段，可以為水稻種植增加一些氮、磷、鉀肥，能夠有效增強水稻的抗高溫?zé)岷δ芰?，從而增加水稻種植的結(jié)實率及粒重。已經(jīng)受到災(zāi)害或者受到災(zāi)害比較輕的種植區(qū)域，在水稻破口期前后可追加穗粒肥，如30～45kg/hm2的尿素。同時可以對水稻實施葉片噴灑水楊酸和亞精胺等植物調(diào)節(jié)劑，充分緩解高溫?zé)岷λ斐傻漠a(chǎn)量減產(chǎn)情況，但是噴灑的時候需要在花前噴施，相應(yīng)的化學(xué)作用所具有的緩解作用才能夠充分顯示出來。如果已經(jīng)遇到高溫天氣，則作用并不明顯，或者也可以噴灑一定元素，如硅元素等，在比較有效的噴灑濃度控制的基礎(chǔ)上，充分減緩高溫造成的水稻結(jié)實率低的減產(chǎn)效應(yīng)[3]。
3.3 選擇耐高溫的水稻品種
不同的水稻品種對高溫?zé)岷Φ氖転?zāi)程度存在一定差異，生產(chǎn)中必須選擇耐高溫、抗旱性強、綜合性狀好、產(chǎn)量高的高抗性優(yōu)良品種。利用品種的耐高溫性減輕對水稻灌漿結(jié)實的傷害。不同水稻品種所具有的特點差異明顯，對高溫反應(yīng)也各不相同，如果從根本上對高溫?zé)岷栴}進(jìn)行處理，盡可能降低高溫?zé)岷栴}對水稻生長發(fā)育所具有的不利影響。另外，還需加強新品種培育，側(cè)重符合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)條件的耐高溫特性品種的研發(fā)[4]。
4 預(yù)期展望
高溫會對作物的生長發(fā)育以及產(chǎn)量造成危害，水稻高溫?zé)岷κ怯绊懰菊ｉ_花結(jié)實，造成空秕粒上升，結(jié)實率下降而減產(chǎn)甚至絕收的一種農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害，也是水稻結(jié)實率下降的主要原因。目前中國的水稻受高溫影響而產(chǎn)生的危害是比較明顯的，廣西北流市亦如此。因此，為了降低危害需要明確水稻受高溫影響的生理機制及生育時期等情況，從分子水平出發(fā)確定水稻基因的具體變化情況，根據(jù)水稻基因的變化情況，得出高溫脅迫下水稻受害的根本原因。在關(guān)注當(dāng)?shù)厮臼芎Φ木唧w時期的時候，確定其中存在的規(guī)律，根據(jù)相關(guān)模型實施反演，確定不同地域不同品種等水稻的明顯受害的具體時段。根據(jù)當(dāng)前我國現(xiàn)有的高溫?zé)岷χ笜?biāo)較為單一的問題還不能實施更加準(zhǔn)確地診斷處理，這就需要促使溫度和持續(xù)的時間及生育期分段結(jié)合在一起的情況下，關(guān)注當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，和水稻品種及降水等因素融合在一起構(gòu)建綜合的指標(biāo)。
要積極采取相應(yīng)的技術(shù)，有效克服高溫?zé)岷?，這也是比較主要的預(yù)防災(zāi)害途徑，對作物的布局及播種時期合理調(diào)整，充分實施合理的水肥管理辦法，構(gòu)建相關(guān)的氣象災(zāi)害應(yīng)對防范體系。當(dāng)前我國開展包含各種模型的高溫預(yù)警系統(tǒng)，在一定程度上實現(xiàn)對未來中國水稻高溫?zé)岷︻A(yù)警。但現(xiàn)有研究還無法在高溫下對不同品種水稻進(jìn)行熱害預(yù)警，這就需要廣西北流市根據(jù)自身的特點利用不同的熟制及播期進(jìn)行水稻種植，不僅可以有效避免水稻種植受到高溫?zé)岷Φ牟焕绊?，也可以充分提高作物產(chǎn)量。
5 結(jié)束語
根據(jù)廣西北流市早稻生育期發(fā)生的高溫?zé)岷Ψ植记闆r及高溫變化規(guī)律，需要做到結(jié)合實際情況合理調(diào)整早稻播期及品種屬性搭配，選擇比較耐高溫的品種，且積極培育與當(dāng)?shù)厍闆r相符合的品種，充分避開高溫?zé)岷υ绲久舾猩诘挠绊戨A段，在當(dāng)?shù)貧夂蛸Y源合理利用的情況下保障稻區(qū)雙季稻的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，使得當(dāng)?shù)氐脑绲井a(chǎn)量能夠得到保障，對水稻的豐收具有顯著推動作用。
參考文獻(xiàn)
[1] 譚孟祥，何燕，王瑩，等.基于MeteoGIS的廣西早稻高溫?zé)岷?xì)化區(qū)劃[J].西南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2019，41（08）：27-32.
[2]廖雪萍，史彩霞，黃梅麗，等.廣西早稻高溫?zé)岷ψ兓卣骷捌鋵Ξa(chǎn)量的影響[J].氣象研究與應(yīng)用，2019，40（02）：56-60，114.
[3]孫雯，王月.廣西南部地區(qū)6縣（市）水稻高溫?zé)岷?zāi)損變化及應(yīng)對策略[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，46（02）：1-8.
[4]郭安紅，何亮，韓麗娟，等.早稻高溫?zé)岷姸戎笖?shù)構(gòu)建及氣候危險性評價[J].自然災(zāi)害學(xué)報，2018，27（05）：96-106.
（責(zé)任編輯 賈燦）
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陳小燕 李書宇
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關(guān)鍵詞：廣西;北流市;高溫?zé)岷?早稻;影響
中圖分類號：S16
文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
DOI：10.19754/j.nyyjs.20200215041
收稿日期：2019-11-22
作者簡介：陳小燕（1975-），女，工程師。研究方向：基層氣象服務(wù)。
廣西西江流域所處的華南稻區(qū)屬于我國水稻種植的重要區(qū)域，這一區(qū)域早稻播種面積及產(chǎn)量都占據(jù)全國較大比例，分別為15.7%和16.2%，而晚稻播種面積和產(chǎn)量占據(jù)的比例主要為15.1%和13.9%。但是當(dāng)前這一地域的高溫多雨氣候，對水稻后期的生長發(fā)育存在著嚴(yán)重不良影響，存在糧食產(chǎn)量受到威脅，使整體地域的糧食安全比較大的風(fēng)險。近些年由于城市化占據(jù)耕地及更換種植作物等因素影響，廣西南部地區(qū)的水稻種植面積呈現(xiàn)出不斷下降的趨勢，全球氣候變暖也使得極端高溫的事件頻繁發(fā)生，水稻產(chǎn)量及種植面積等方面受到了比較大的影響。高溫?zé)岷栴}已經(jīng)成為當(dāng)前比較嚴(yán)重的氣象災(zāi)害問題，因此，能夠較大程度上避免高溫災(zāi)害，確保糧食產(chǎn)量，是北流市農(nóng)業(yè)種植亟待解決的關(guān)鍵問題[1]。
1 試驗方法
1.1 水稻高溫?zé)岷C合指數(shù)
水稻抽穗開花期所需要的適宜溫度顯示為24～29℃，如果超出了這一范圍，就會產(chǎn)生溫度越高而結(jié)實率越低的現(xiàn)象，呈現(xiàn)出S型曲線非線性分布的特點。因此在高溫天氣中，在持續(xù)天數(shù)和危害熱積溫2個因子的基礎(chǔ)上，利用Logistics方程，得出水稻高溫?zé)岷C合指數(shù)，確定水稻受高溫影響的結(jié)果，具體計算公式如下：
index=∑ni=1（11+αe-Hdi×11+γe-λdi）
其中，Hi指危害熱積溫，屬于第i次高溫過程日中，最高溫度高于35℃部分的和，di指第i次高溫天數(shù);n表示高溫過程總次數(shù)，另外α、β、γ及λ指Logistic曲線方程系數(shù)，水稻高溫?zé)岷Φ燃壢绫?。
其中，Yd為減產(chǎn)率，Y是實際產(chǎn)量，Yt為趨勢產(chǎn)量，以減產(chǎn)率大于3%的年份作為高溫?zé)岷τ绊懙哪攴?，從而排除非高溫因素產(chǎn)生水稻產(chǎn)量減少的具體年份。
1.3 時間序列趨勢和突變點分析
在Chow檢驗的最優(yōu)兩分段建模算法基礎(chǔ)上，使得時間序列利用線性形式突出相鄰的2段線段簇，在表達(dá)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，其中預(yù)先給定的時點是否存在變化，分界點能夠檢驗是否已發(fā)生結(jié)構(gòu)變化的檢驗時點。計算公式為：
其中，Y表示時間序列，而n則為時間序列的長度，k1，k2，...，kn為時間序列的轉(zhuǎn)折點，m為線段的具體長度，a11，a21，...，am1表示一個時間段中的斜率和增長率。
2 北流市高溫特征及對早稻的影響
1980—2011 年，廣西南部地區(qū)的高溫≥35℃的時間更多集中在6—9月，北流市在分析的基礎(chǔ)上明確其高溫天氣主要分布在7—8月，北流市高溫天氣平均日數(shù)如表2。
在通過對北流市高溫天氣平均日數(shù)觀測的基礎(chǔ)上，也能夠得出這一地區(qū)的年際間差值大，進(jìn)入21世紀(jì)后產(chǎn)量波動更加明顯，當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)高溫?zé)岷Υ螖?shù)年份多，使得早稻的產(chǎn)量比前一年低，而反之則存在著產(chǎn)量明顯上升的發(fā)展趨勢，對于千粒重差值與對應(yīng)站高溫?zé)岷Υ螖?shù)和天數(shù)及強度等相關(guān)程度分析的情況下，能夠得出早稻產(chǎn)量與高溫?zé)岷Υ螖?shù)相關(guān)系數(shù)為負(fù)值，表明稻區(qū)高溫?zé)岷Υ螖?shù)多的年份早稻產(chǎn)量低。在對水稻產(chǎn)量處理的時候，為了防止水稻品質(zhì)、栽培技術(shù)及管理水平等方面所引起的產(chǎn)量變化情況影響高溫特征分析的結(jié)果，可以使用產(chǎn)量構(gòu)成要素“千粒重”分析高溫?zé)岷Ξa(chǎn)量的影響程度，利用去傾處理法的方式，也就是將后一年的千粒重減去前一年千粒重的差值作為分析高溫?zé)岷λ井a(chǎn)量影響程度的分析標(biāo)志[2]。
3 高溫?zé)岷?yīng)對策略
3.1 調(diào)整播種期規(guī)避高溫時段
根據(jù)相關(guān)資料能夠得出，當(dāng)前廣西北流市高溫時段并沒有出現(xiàn)比較明顯的變化，高溫天氣主要集中在6—9月，這一階段的高溫比例已經(jīng)逐漸超出20%。 其中7—8月的高溫比例高于30%，最高可達(dá)58.3%。9月后，高溫比例會逐漸減少，多數(shù)情況下小于10%。其中，20世紀(jì)80年代和20世紀(jì)初期階段比較高，20世紀(jì)90年代則比較低，在21世紀(jì)之后，高溫出現(xiàn)比例高于30%，對水稻的正常生長存在著不利影響。這就需要對水稻播種時期進(jìn)行具體調(diào)整，根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況使得水稻種植時期可以明顯避開高溫時段，北流市可以借鑒廣東省地區(qū)的水稻種植情況，在水稻種植的時候盡可能避開高溫集中的時段，防止高溫?zé)岷淼臑?zāi)損情況，從而有效保證水稻種植能夠獲取正常產(chǎn)量。
3.2適當(dāng)適時添加肥料或植物調(diào)節(jié)劑預(yù)防或減輕災(zāi)損
在水稻生長的不同階段，可以為水稻種植增加一些氮、磷、鉀肥，能夠有效增強水稻的抗高溫?zé)岷δ芰?，從而增加水稻種植的結(jié)實率及粒重。已經(jīng)受到災(zāi)害或者受到災(zāi)害比較輕的種植區(qū)域，在水稻破口期前后可追加穗粒肥，如30～45kg/hm2的尿素。同時可以對水稻實施葉片噴灑水楊酸和亞精胺等植物調(diào)節(jié)劑，充分緩解高溫?zé)岷λ斐傻漠a(chǎn)量減產(chǎn)情況，但是噴灑的時候需要在花前噴施，相應(yīng)的化學(xué)作用所具有的緩解作用才能夠充分顯示出來。如果已經(jīng)遇到高溫天氣，則作用并不明顯，或者也可以噴灑一定元素，如硅元素等，在比較有效的噴灑濃度控制的基礎(chǔ)上，充分減緩高溫造成的水稻結(jié)實率低的減產(chǎn)效應(yīng)[3]。
3.3 選擇耐高溫的水稻品種
不同的水稻品種對高溫?zé)岷Φ氖転?zāi)程度存在一定差異，生產(chǎn)中必須選擇耐高溫、抗旱性強、綜合性狀好、產(chǎn)量高的高抗性優(yōu)良品種。利用品種的耐高溫性減輕對水稻灌漿結(jié)實的傷害。不同水稻品種所具有的特點差異明顯，對高溫反應(yīng)也各不相同，如果從根本上對高溫?zé)岷栴}進(jìn)行處理，盡可能降低高溫?zé)岷栴}對水稻生長發(fā)育所具有的不利影響。另外，還需加強新品種培育，側(cè)重符合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)條件的耐高溫特性品種的研發(fā)[4]。
4 預(yù)期展望
高溫會對作物的生長發(fā)育以及產(chǎn)量造成危害，水稻高溫?zé)岷κ怯绊懰菊ｉ_花結(jié)實，造成空秕粒上升，結(jié)實率下降而減產(chǎn)甚至絕收的一種農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害，也是水稻結(jié)實率下降的主要原因。目前中國的水稻受高溫影響而產(chǎn)生的危害是比較明顯的，廣西北流市亦如此。因此，為了降低危害需要明確水稻受高溫影響的生理機制及生育時期等情況，從分子水平出發(fā)確定水稻基因的具體變化情況，根據(jù)水稻基因的變化情況，得出高溫脅迫下水稻受害的根本原因。在關(guān)注當(dāng)?shù)厮臼芎Φ木唧w時期的時候，確定其中存在的規(guī)律，根據(jù)相關(guān)模型實施反演，確定不同地域不同品種等水稻的明顯受害的具體時段。根據(jù)當(dāng)前我國現(xiàn)有的高溫?zé)岷χ笜?biāo)較為單一的問題還不能實施更加準(zhǔn)確地診斷處理，這就需要促使溫度和持續(xù)的時間及生育期分段結(jié)合在一起的情況下，關(guān)注當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，和水稻品種及降水等因素融合在一起構(gòu)建綜合的指標(biāo)。
要積極采取相應(yīng)的技術(shù)，有效克服高溫?zé)岷?，這也是比較主要的預(yù)防災(zāi)害途徑，對作物的布局及播種時期合理調(diào)整，充分實施合理的水肥管理辦法，構(gòu)建相關(guān)的氣象災(zāi)害應(yīng)對防范體系。當(dāng)前我國開展包含各種模型的高溫預(yù)警系統(tǒng)，在一定程度上實現(xiàn)對未來中國水稻高溫?zé)岷︻A(yù)警。但現(xiàn)有研究還無法在高溫下對不同品種水稻進(jìn)行熱害預(yù)警，這就需要廣西北流市根據(jù)自身的特點利用不同的熟制及播期進(jìn)行水稻種植，不僅可以有效避免水稻種植受到高溫?zé)岷Φ牟焕绊?，也可以充分提高作物產(chǎn)量。
5 結(jié)束語
根據(jù)廣西北流市早稻生育期發(fā)生的高溫?zé)岷Ψ植记闆r及高溫變化規(guī)律，需要做到結(jié)合實際情況合理調(diào)整早稻播期及品種屬性搭配，選擇比較耐高溫的品種，且積極培育與當(dāng)?shù)厍闆r相符合的品種，充分避開高溫?zé)岷υ绲久舾猩诘挠绊戨A段，在當(dāng)?shù)貧夂蛸Y源合理利用的情況下保障稻區(qū)雙季稻的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，使得當(dāng)?shù)氐脑绲井a(chǎn)量能夠得到保障，對水稻的豐收具有顯著推動作用。
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（責(zé)任編輯 賈燦）
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