華南主產(chǎn)區(qū)雙季水稻物候變化及其與氣候條件的關(guān)系＊

李偉光，侯美亭，張京紅，車秀芬，陳小敏

華南主產(chǎn)區(qū)雙季水稻物候變化及其與氣候條件的關(guān)系＊

李偉光1,2，侯美亭3，張京紅1,2，車秀芬1,2，陳小敏1,2

（1．海南省氣候中心，?？?570203；2．海南省南海氣象防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，?？?570203；3．中國氣象局干部學(xué)院，北京 100081）

為探索華南水稻生長發(fā)育對氣候變化的敏感性，估算氣候變化、品種更替對水稻物候期變化的貢獻(xiàn)，選取1981-2013年華南雙季水稻種植區(qū)物候和氣象觀測數(shù)據(jù)，采用Theil-Sen估計線性傾向率、Mann-Kendall趨勢顯著性檢驗(yàn)等方法，分析雙季水稻物候期的時空變化趨勢。結(jié)果表明：與其它地區(qū)不同，華南早稻播種期提前、晚稻成熟期推遲趨勢較小；早稻、晚稻營養(yǎng)生長期存在縮短趨勢，而生殖生長期存在延長趨勢。早稻、晚稻的營養(yǎng)生長期、生殖生長期均隨著降水量和日照時數(shù)的增加而延長，隨著氣溫上升而縮短；平均氣溫每上升1℃，生長期長度縮短0.5～4.7d。氣候變化與品種對水稻物候期影響的貢獻(xiàn)率分析表明，品種更替對早稻和晚稻生長期長度的影響大于氣候變化。研究期內(nèi)品種更替中，早稻傾向于選擇營養(yǎng)生長期和生殖生長期均長的品種；晚稻傾向于選擇營養(yǎng)生長期短、生殖生長期長的品種。

水稻；物候；發(fā)育期；氣候變化；貢獻(xiàn)率

植物物候是一年中植物生長階段的時間記錄，它反應(yīng)了植物對周圍環(huán)境條件變化的響應(yīng)，是全球氣候變化的有力證據(jù)[1]。天然植被物候的變化已經(jīng)在全球各地觀測到，主要表現(xiàn)為春季提前、秋季推遲[2]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，人們會通過改良品種、改進(jìn)栽培措施來延長生育期，以充分利用熱量資源，提升產(chǎn)量。因此，觀測到的物候變化是氣候變化和品種更新共同作用的結(jié)果[3]。國內(nèi)外已有眾多學(xué)者對糧食作物開展物候變化的研究，并取得大量成果。不同地區(qū)的冬小麥對氣候變化的反應(yīng)基本一致，播種期推遲[4]，小麥營養(yǎng)生長期和生長季都在縮短，而生殖生長期長度呈現(xiàn)延長趨勢[5]。中國春玉米物候期提前而夏玉米和春夏播玉米物候期推遲，營養(yǎng)生長期呈縮短、生殖生長期呈延長趨勢[6]。

水稻作為中國產(chǎn)量最大的糧食作物之一，針對其物候期變化的相關(guān)研究也已開展。Tao等發(fā)現(xiàn)中國的單季稻移栽期提前、成熟期推遲，營養(yǎng)生長期、生殖生長期及全生育期均延長；而長江中下游的雙季水稻物候期提前，營養(yǎng)生長期、全生育期縮短，生殖生長期延長[7]。Bai等發(fā)現(xiàn)早稻生育期提前、晚稻生育期延遲，單季稻和早稻的營養(yǎng)生長、生殖生長和總生育期均延長，而晚稻表現(xiàn)為縮短[8]。東北地區(qū)一季稻在2001?2012年間生育期表現(xiàn)出縮短而1992?2001年的生育期表現(xiàn)出延長現(xiàn)象[3]。Hu等研究發(fā)現(xiàn)氣候變暖使單季稻、早稻和晚稻生育期均呈現(xiàn)縮短趨勢[9]。氣象等環(huán)境因子也影響著水稻生育期。Liu等認(rèn)為氣溫升高、日照時數(shù)增加使生育期縮短，而降水增加對延長生育期有幫助[10]。水稻分布廣泛，有秈稻、粳稻兩個亞種，地區(qū)間一季水稻、雙季水稻、早稻晚稻等種植制度不同，加之氣象條件的空間分布差異、季節(jié)增溫的不對稱性[11]共同導(dǎo)致了水稻物候變化的時空不一致。

華南地區(qū)水熱資源充沛，限制及影響水稻物候變化的環(huán)境條件與其它地區(qū)差異較大。因此，本文對華南雙季水稻主產(chǎn)區(qū)早稻、晚稻的物候變化及其與氣象條件的關(guān)系展開研究，以期發(fā)現(xiàn)雙季水稻適應(yīng)氣候變化的規(guī)律，提出品種適應(yīng)當(dāng)前氣候變化的針對性措施，進(jìn)而指導(dǎo)該地區(qū)農(nóng)業(yè)研究和生產(chǎn)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 農(nóng)業(yè)氣象站和數(shù)據(jù)

水稻物候觀測數(shù)據(jù)來源于中國農(nóng)作物生長發(fā)育數(shù)據(jù)集(http://data.cma.cn/data/cdcdetail/dataCode/AGME_ AB2_CHN_TEN.html)，數(shù)據(jù)時間范圍為1981-2013年。數(shù)據(jù)的觀測記錄依據(jù)《農(nóng)業(yè)氣象觀測規(guī)范》[12]，水稻物候期包括播種、出苗、三葉、移栽、返青、分蘗、拔節(jié)、孕穗、抽穗、乳熟、成熟共11個。營養(yǎng)生長期(Vegetative growth period，VGP)為播種-抽穗階段，生殖生長期（Reproductive growth period，RGP）為抽穗-成熟階段，生長季（Whole growth period，WGP）為播種-成熟階段。

氣候觀測數(shù)據(jù)來自中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)提供的中國地面氣候資料日值數(shù)據(jù)集（http://data. cma.cn/data/cdcdetail/dataCode/SURF_CLI_CHN_MUL_DAY.html），選擇日平均氣溫、降水和日照時數(shù)進(jìn)行計算。

數(shù)據(jù)預(yù)處理過程分三步。第一步，選取有連續(xù)物候觀測的農(nóng)業(yè)氣象觀測站點(diǎn)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制，僅選取數(shù)據(jù)有效率90%以上站點(diǎn)，有23個站點(diǎn)入選，分布于廣東、廣西及海南省的海南島，詳細(xì)分布見圖1。第二步，將物候期日期轉(zhuǎn)換為年日序(Day of year，DOY)。第三步，按站點(diǎn)和年份篩選各物候期的DOY值，分別計算生長季、營養(yǎng)生長期、生殖生長期內(nèi)的光、溫、水和積溫等氣候要素數(shù)值。

圖1 研究區(qū)域位置及站點(diǎn)分布

注：基于國家測繪地理信息局標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站下載的審圖號為GS( 2019) 1698號的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作，底圖無修改。

Note:Based on the standard map No. GS (2019) 1698, downloaded from National Bureau of surveying, mapping and geographic information, and the base map was not modified.

1.2 方法

1.2.1 積溫計算

積溫（Growing degree days, GDD）是指某個時間段內(nèi)日平均氣溫大于基準(zhǔn)溫度部分的累積值，具有重要的生物學(xué)意義，可以用來估計作物在生長期內(nèi)的生長發(fā)育情況[13]。計算式為

式中，Dstart為某發(fā)育階段的起始日期，Dend是該發(fā)育階段結(jié)束的日期，TEMd是d日內(nèi)的日平均氣溫，TEMbase為水稻發(fā)育的基準(zhǔn)溫度，即發(fā)育溫度下限，設(shè)置為10℃[14]。

1.2.2傾向率及顯著性檢驗(yàn)

早、晚稻物候期和生長期長度的線性傾向率采用Theil-Sen方法計算。Theil-Sen估計較普通最小二乘(OLS)對數(shù)據(jù)中異常值的容錯性更高[15]。計算式為

式中，n為分析時段的年數(shù)；Pi,k和Pj,k分別表示觀測站點(diǎn)在第i年和第j年的k物候期（用年日序表示，Day of year, DOY）或生長期長度（d）；Sk表示k物候期或生長期長度的傾向率（d·a-1），median為對斜率序列取中位數(shù)。Sk大于0，表示物候期或生長期長度推遲或延長，反之表示提前或縮短。

根據(jù)歷年生長期初始日和終止日觀測值，統(tǒng)計作物生長發(fā)育過程中的平均氣溫、降水量、日照時數(shù)和有效積溫。以上氣候要素的傾向率也用式（2）計算。

為檢驗(yàn)變化趨勢的顯著性，進(jìn)一步結(jié)合Mann-Kendall法[16]進(jìn)行分析。Mann-Kendall法是一種非參數(shù)統(tǒng)計檢驗(yàn)方法，其優(yōu)點(diǎn)是不需要測量值服從正態(tài)分布，也不要求趨勢是線性的，并且不受缺失值和異常值的影響，廣泛應(yīng)用于長時間序列數(shù)據(jù)的趨勢顯著檢驗(yàn)。計算方法為對于時間序列Xi，i=1,2,3,…，n定義標(biāo)準(zhǔn)化檢驗(yàn)統(tǒng)計量Z。

1.2.3 水稻生長期長度對各氣候因子變化的敏感度分析

水稻生長期長度對生長期內(nèi)平均氣溫、降水和日照時數(shù)變化的敏感度計算式為[17]

1.2.4 氣候變化及品種對發(fā)育期長度變化的貢獻(xiàn)率計算

觀測到的作物發(fā)育期變化是由作物品種更替、氣候變化以及其它農(nóng)事活動共同作用的結(jié)果。作物發(fā)育期長度的趨勢可以通過品種與氣候因素引發(fā)的發(fā)育期趨勢表示[9，18-19]，即

氣候變化導(dǎo)致的水稻生長期長度變化趨勢[18，20]為

式中，Tphe-cli表示由氣候變化導(dǎo)致的作物發(fā)育期長度變化趨勢。Ttem、Tpre、Tssd分別為氣溫、降水、日照時數(shù)的變化趨勢。a、b和c為研究區(qū)域內(nèi)的所有站點(diǎn)水稻生長期長度對平均氣溫、降水和日照時數(shù)敏感度的平均值。

作物品種引發(fā)的水稻生長期長度變化趨勢為

式中，Tphe-GDD表示由作物品種變化導(dǎo)致的作物發(fā)育期長度變化趨勢，TGDD表示水稻積溫隨時間變化的趨勢，TEMavg表示發(fā)育期內(nèi)的平均氣溫，TEMbase表示水稻發(fā)育的基準(zhǔn)溫度（10℃）。

氣候變化和品種更替引發(fā)的發(fā)育期長度趨勢變化的貢獻(xiàn)率計算式[18]分別為

2 結(jié)果與分析

2.1 雙季水稻播種期和成熟期變化趨勢

利用1981?2013年華南雙季水稻播種及成熟期數(shù)據(jù)，經(jīng)過傾向率估計及顯著性檢驗(yàn)，雙季水稻播種期和成熟期的變化趨勢見圖2。由圖可見，1981?2013年華南雙季水稻種植區(qū)早稻播種期提前、晚稻成熟期推遲的趨勢較小，而早稻成熟期提前、晚稻播種期推遲的趨勢明顯。早稻播種期平均每10年提前0.3d，成熟期提前1.2d。23個站點(diǎn)中早稻播種期呈現(xiàn)提前趨勢的站點(diǎn)有9個，其中7個通過0.05水平的顯著性檢驗(yàn)；推遲的站點(diǎn)有10個，其中5個通過0.05水平的顯著性檢驗(yàn)（圖2a）。早稻成熟期呈現(xiàn)提前趨勢的站點(diǎn)有14個，其中6個站點(diǎn)通過0.05水平的顯著性檢驗(yàn)；推遲的站點(diǎn)有5個，沒有站點(diǎn)通過顯著性檢驗(yàn)（圖2b）。晚稻播種、成熟期變化幅度更大，播種期平均每10年推遲4.8d，收獲期推遲0.6d。晚稻播種期表現(xiàn)為推遲的站點(diǎn)有21個，其中15個站點(diǎn)通過0.05水平的顯著性檢驗(yàn)；僅有1個站點(diǎn)表現(xiàn)為播種期提前（圖2c）。晚稻收獲期有8個站點(diǎn)表現(xiàn)出提前，其中3個站點(diǎn)通過0.05水平的顯著性檢驗(yàn)；14個站點(diǎn)推遲，其中7個站點(diǎn)通過0.05水平的顯著性檢驗(yàn)（圖2d）。

圖2 1981?2013年雙季水稻播種期和成熟期線性傾向率的空間分布

注：帶〇的站點(diǎn)表示通過0.05水平的顯著性檢驗(yàn)。下同。

Note: The site with 〇 passed 0.05 level significance test. The same as below.

早稻成熟、晚稻播種期變化趨勢空間分布上較為一致（圖2b、圖2c），從南到北普遍出現(xiàn)提前、推遲的趨勢，相反表現(xiàn)的站點(diǎn)呈零星分布。早稻播種、晚稻成熟變化趨勢的空間一致性較差（圖2a、圖2d），表現(xiàn)出推遲、提前的站點(diǎn)零星分布，沒有規(guī)律性的聚集。

2.2 雙季水稻生育期長度的變化趨勢

利用雙季水稻營養(yǎng)生長期、生殖生長期及生長季的長度數(shù)據(jù)，經(jīng)過線性傾向率估計及顯著性檢驗(yàn)，得到1981?2013年華南雙季水稻生育期長度的變化趨勢（圖3）。由圖3可見，從早稻、晚稻各生長期長度變化趨勢的空間分布來看，早晚稻生長季普遍存在縮短的趨勢；營養(yǎng)生長期、生殖生長期分開來看，前者呈現(xiàn)出縮短而后者呈現(xiàn)出延長的趨勢。早稻全生育期平均以0.7d·10a-1的速率縮短，23個站點(diǎn)中早稻全生育期縮短的有12個站點(diǎn)，其中5個通過0.05水平的顯著性檢驗(yàn)；全生育期延長的有8個站點(diǎn)，僅2個通過0.05水平的顯著性檢驗(yàn)。早稻營養(yǎng)生長期縮短趨勢更大，約以1.1d·10a-1的速率縮短。23個站點(diǎn)中早稻營養(yǎng)生長期縮短的有15個站點(diǎn)，其中5個通過0.05水平的顯著性檢驗(yàn)；延長的站點(diǎn)僅4個。早稻生殖生長期平均以0.6d·10a-1的速率延長，半數(shù)的站點(diǎn)呈現(xiàn)出延長趨勢，其中4個通過0.05水平的顯著性檢驗(yàn)；9個站點(diǎn)未表現(xiàn)出上升或下降趨勢，3個站點(diǎn)縮短。

圖3 雙季水稻生長期長度線性傾向率的空間分布

Note: VGP is vegetative growth period, RGP is reproductive growth period, WGP is whole growth period. The same as below.

晚稻全生育期、營養(yǎng)生長期長度變化的趨勢更為一致，普遍表現(xiàn)出縮短的趨勢，分別以4.5d·10a-1、4.4d·10a-1的速率縮短。生殖生長期表現(xiàn)出小幅度的延長趨勢，平均以0.3d·10a-1的速率延長。從變化趨勢的空間一致性來看，趨勢也較為統(tǒng)一。全生育期、營養(yǎng)生長期縮短的站點(diǎn)分別有16、19個，分別有12個、11個站點(diǎn)通過0.05水平的顯著性檢驗(yàn)，但表現(xiàn)為上升的站點(diǎn)均未通過顯著性檢驗(yàn)。超過2/3的站點(diǎn)表現(xiàn)出生殖生長期延長，但延長幅度較小。

2.3 雙季水稻生長季內(nèi)主要?dú)夂蛞蜃拥淖兓厔?/h3>

利用1981?2013年雙季水稻生長季內(nèi)的平均氣溫、降水量、日照時數(shù)及積溫數(shù)據(jù)，經(jīng)過線性傾向率及顯著性檢驗(yàn)，得到華南雙季水稻生長季內(nèi)主要?dú)夂蛞蜃拥淖兓厔?。由圖4a可見，華南地區(qū)早稻生長季內(nèi)降水量變化趨勢不統(tǒng)一，表現(xiàn)出上升和下降趨勢的站點(diǎn)分別為12個和11個。晚稻生長季內(nèi)大部分站點(diǎn)表現(xiàn)出降水減少的趨勢（圖4b），23個站點(diǎn)中19個站點(diǎn)下降，總體平均以31.6mm·10a-1的速率下降。降水量減少的原因可能是因?yàn)橥淼旧L季縮短顯著。早稻生長季內(nèi)多數(shù)站點(diǎn)（圖4c）日照時數(shù)表現(xiàn)出增加的趨勢，其中3個站點(diǎn)通過0.05水平的顯著性檢驗(yàn)；總體以16.1h·10a-1的速率增加。而晚稻生長季內(nèi)有14個站點(diǎn)表現(xiàn)出日照時數(shù)下降（圖4d），其中4個站點(diǎn)通過0.05水平的顯著性檢驗(yàn)，平均以13.7h·10a-1的速率減少。

早稻、晚稻生育期內(nèi)的平均氣溫上升趨勢均較明顯（圖4e、圖4f），上升速率分別為0.2℃·10a-1和0.1℃·10a-1。早稻生長季內(nèi)有15個站點(diǎn)平均氣溫上升，上升速率超過0.3℃的站點(diǎn)有11個，9個站點(diǎn)上升趨勢通過顯著性檢驗(yàn)；呈現(xiàn)下降的站點(diǎn)有8個，呈零星分布。晚稻生長季內(nèi)平均氣溫上升速率略小，有14個站點(diǎn)平均氣溫上升，其中6個站點(diǎn)上升趨勢通過顯著性檢驗(yàn)。早稻生長季的有效積溫普遍表現(xiàn)出增加趨勢，所有站點(diǎn)平均以42℃·10a-1的速率增加，12個站點(diǎn)的增加趨勢通過顯著性檢驗(yàn)，僅有3個站點(diǎn)表現(xiàn)出減少趨勢。與早稻不同，晚稻生長季內(nèi)多半站點(diǎn)有效積溫表現(xiàn)出輕微下降趨勢（22℃·10a-1），23個站點(diǎn)中有15個站點(diǎn)表現(xiàn)為下降，7個站點(diǎn)下降趨勢通過顯著性檢驗(yàn)。下降站點(diǎn)在兩廣地區(qū)分布相對集中，而有效積溫增加站點(diǎn)零星分布。有效積溫減少的原因可能也是晚稻生長季縮短引起的。

2.4 雙季水稻生長期長度對氣候因子變化的敏感性

利用雙季水稻營養(yǎng)生長期、生殖生長期長度與相應(yīng)時段內(nèi)的降水量、日照時數(shù)、平均氣溫數(shù)據(jù)，建立線性回歸模型，得到1981?2013年華南雙季水稻種植區(qū)生長期長度對相應(yīng)時段內(nèi)平均氣溫、降水量和日照時數(shù)變化的平均敏感度，結(jié)果見表1。由表可見，構(gòu)建的水稻生長期長度對平均氣溫、降水量和日照時數(shù)變化的敏感度方程平均決定系數(shù)R2較大，達(dá)到0.380～0.762（P＜0.05），說明構(gòu)建的方程具有較高的可靠性。各生長期長度對平均氣溫的敏感度為負(fù)值，說明早稻、晚稻的營養(yǎng)生長和生殖生長期長度均隨氣溫升高而縮短。具體數(shù)值顯示，平均氣溫每升高1℃，早稻營養(yǎng)生長期縮短4.7d，生殖生長期縮短2.1d；晚稻營養(yǎng)生長期縮短4.3d，生殖生長期縮短0.5d。與晚稻相比，早稻對平均氣溫更加敏感。早稻和晚稻營養(yǎng)生長期對平均氣溫的敏感度顯著高于生殖生長期。

各生長期長度對日照時數(shù)變化的敏感度均為正值，說明各生長期長度均隨日照時數(shù)增加而延長。早稻、晚稻不同生長期長度對日照的敏感性相近，日照時數(shù)每增加100h，生育階段長度延長4.7～7.8d。

各生長期長度對降水量變化的敏感度數(shù)值均為正值，說明早稻、晚稻的營養(yǎng)生長和生殖生長期長度均隨降水增多而延長。營養(yǎng)生長期內(nèi)降水量每增加100mm生長期延長1.1～1.7d，生殖生長期內(nèi)降水量每增加100mm生長期延長0.9～2.1d。

2.5 品種更替及氣候變化對生長期長度變化的貢獻(xiàn)率

積溫是植物內(nèi)在生命活動周期的度量，積溫的變化趨勢能夠在一定程度上反應(yīng)出品種的變遷。統(tǒng)計1981?2013年水稻各生育期內(nèi)積溫的平均傾向率表明（表2）,華南雙季水稻主產(chǎn)區(qū)的早稻營養(yǎng)生長期和生殖生長期以及晚稻生殖生長期的積溫均

圖4 雙季水稻生長季內(nèi)氣象要素線性傾向率的空間分布

表1 雙季水稻生長期長度對各氣候因子變化的平均敏感度及顯著性

表2 雙季水稻積溫變化趨勢折算生長期長度趨勢(CT)

表現(xiàn)出上升趨勢。早稻營養(yǎng)生長期、生殖生長期積溫分別以25.2、21.8℃·d·10a-1的速率增加。而晚稻營養(yǎng)生長期積溫表現(xiàn)為明顯減少的趨勢，速率為43.5d·10a-1；生殖生育期呈現(xiàn)增加趨勢，速率為26.6℃·d·10a-1，增加幅度與早稻生殖生長期相近。根據(jù)積溫趨勢與平均氣溫折算生長期趨勢，早稻營養(yǎng)生長期、生殖生長期、晚稻生殖生長期均表現(xiàn)延長趨勢，延長速率分別為1.9、1.2、2.0℃·d·10a-1，晚稻營養(yǎng)生長期表現(xiàn)為以2.5℃·d·10a-1速率縮短。

對1981?2013年23個站點(diǎn)氣候變化及品種更替對水稻生長期長度變化的平均貢獻(xiàn)率分析發(fā)現(xiàn)（圖5），氣候變化對華南雙季水稻生長期長度變化的貢獻(xiàn)較??；品種對生長期長度變化的貢獻(xiàn)較大且一般為正效應(yīng)，即品種更替延長水稻生長期長度；僅在晚稻營養(yǎng)生長期兩者表現(xiàn)出負(fù)效應(yīng)。在早稻和晚稻的生殖生長期，品種因素均表現(xiàn)出超過50%的延長貢獻(xiàn)率，而氣候變化貢獻(xiàn)率均不足5%。營養(yǎng)生長期，品種更替對早稻與晚稻生長期長度的作用相反，對早稻表現(xiàn)為延長，對晚稻表現(xiàn)為縮短。氣候變化對生長期影響最大的時期為晚稻營養(yǎng)生長期，貢獻(xiàn)率達(dá)到45%，表現(xiàn)為縮短生長期長度。

圖5 氣候變化及品種因素對水稻生長期長度變化的貢獻(xiàn)率

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

（1）1981?2013年華南雙季水稻種植區(qū)早稻播種期、成熟期分別以平均0.3、1.2 d·10a-1的速率提前，晚稻播種期、成熟期分別以4.8、0.6 d·10a-1的速率推遲。早稻成熟期、晚稻播種期變化趨勢的空間分布相對一致，區(qū)域內(nèi)大部分站點(diǎn)整體提前。早稻和晚稻的營養(yǎng)生長期均存在縮短，生殖生長期均存在延長的趨勢，總生育期也存在縮短的趨勢。

（2）早稻生長季內(nèi)降水量變化趨勢不明顯，而晚稻生長季內(nèi)降水量普遍表現(xiàn)出減少的趨勢。早稻生長季內(nèi)多數(shù)地區(qū)日照時數(shù)增加而晚稻生長季內(nèi)大部分區(qū)域日照時數(shù)下降。早稻、晚稻生長季內(nèi)平均氣溫普遍呈上升趨勢。早稻生長季有效積溫表現(xiàn)出增加趨勢，而晚稻生長季有效積溫下降。

（3）早稻、晚稻的營養(yǎng)生長期和生殖生長期長度隨降水量和日照時數(shù)增加而延長，隨平均氣溫的上升而縮短，平均氣溫每上升1℃，生長期縮短0.5～4.7d。通過積溫反應(yīng)的品種變化引起的生長期長度變化來看，早稻營養(yǎng)生長期、生殖生長期及晚稻生殖生長期存在較大的延長趨勢（1.2～2.0d·10a-1），晚稻營養(yǎng)生長期長度趨勢為以2.5d·10a-1速率縮短。貢獻(xiàn)率分析表明品種對生長期長度變化趨勢的影響大于氣候變化。品種更替過程中，早晚稻均傾向于選擇生殖生長期長的品種。但在晚稻營養(yǎng)生長期，品種與氣候變化均表現(xiàn)為負(fù)效應(yīng)，且貢獻(xiàn)了90%以上的作用。

3.2 討論

1981?2013年華南雙季水稻種植區(qū)，早稻播種期提前、晚稻成熟期推遲的趨勢較小，這與該研究區(qū)域以北地區(qū)水稻物候變化趨勢存在明顯不同[7]。其原因可能是華南地區(qū)水熱資源較北方水稻種植區(qū)豐富，水稻界限溫度上的日數(shù)已經(jīng)足夠雙季水稻發(fā)育。水稻種植上利用氣候變化帶來的增溫需求不強(qiáng)烈，所以早稻播種期提前、晚稻成熟期推遲趨勢較小。

華南雙季水稻生育期長度變化趨勢與其它地區(qū)[7-8，10]基本一致，表現(xiàn)為營養(yǎng)生長期和生長季普遍縮短，而生殖生長期延長。從作物產(chǎn)量形成的角度看，生殖生長期越長，接收的光合輻射越多，積累的干物質(zhì)越多，產(chǎn)量越高[21-22]。所以延長作物生殖生長期是育種家追求的重要目標(biāo)，這一點(diǎn)在華南早稻和晚稻中均有確實(shí)證據(jù)。從驅(qū)動水稻物候變化因素的貢獻(xiàn)率看，氣候變化對華南雙季水稻的影響遠(yuǎn)小于品種更替因素，這可能是因?yàn)槿A南水熱充足，氣候條件的波動仍然在水稻適宜范圍內(nèi)。晚稻營養(yǎng)生長期，品種更替及氣候變化一致表現(xiàn)為縮短貢獻(xiàn)，產(chǎn)生這個現(xiàn)象的原因可能是晚稻營養(yǎng)生長期是一年中氣溫最高的時段，環(huán)境氣溫可能已經(jīng)接近水稻生長的最適溫度[23]。在氣溫升高的背景下，農(nóng)戶主動選擇營養(yǎng)生長期短的品種，作物被動縮短生育期來共同應(yīng)對高溫脅迫。

農(nóng)作物的物候變化是氣候變化和農(nóng)事管理共同作用的結(jié)果，區(qū)分二者貢獻(xiàn)對客觀評價氣候變化帶來的影響具有重要意義。通常采用的方法有統(tǒng)計[24]和作物模型[25]，但兩種方法還沒有壓倒性的優(yōu)勢。作物模型的方法可以模擬作物、環(huán)境條件及管理措施之間的相互作用，它需要更多的信息進(jìn)行模型校準(zhǔn)和驗(yàn)證，而它的跨區(qū)域推廣性較差[26]。統(tǒng)計方法只是建立了作物表現(xiàn)與氣象因素之間的數(shù)理關(guān)系，而這種關(guān)系并不一定是因果關(guān)系。本研究早稻、晚稻不同發(fā)育階段對氣象因子的敏感系數(shù)大小相近，這也在一定程度上肯定了統(tǒng)計方法結(jié)果的可靠性。未來可以結(jié)合田間試驗(yàn)，進(jìn)一步探索其中的生理基礎(chǔ)，分析水稻對氣候變化的響應(yīng)機(jī)制，增強(qiáng)水稻適應(yīng)氣候變化的能力。

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Spatiotemporal Changes of Double Cropping Rice Phenology in South China and Relationship with Climatic Conditions

LI Wei-guang1,2, HOU Mei-ting3, ZHANG Jing-hong1,2, CHE Xiu-fen1,2, CHEN Xiao-min1,2

(1.Climate Center of Hainan Province, Haikou 570203, China; 2. Key Laboratory of Meteorological Disaster Prevention and Reduction in South China Sea, Haikou 570203; 3. Cadre College of China Meteorological Administration, Beijing 100081)

In order to explore the sensitivity of rice growth and development to climate change, and to estimate the contribution of climate change and varieties change to the change of rice phenology in South China, the phenological and meteorological observation data of double cropping rice planting in South China from 1981 to 2013 were selected for analysis. Theil-Sen estimation linear tendency rate and Mann-Kendall trend significance test were used to analyze the change trend and spatial distribution characteristics of double cropping rice phenology. Different from other regions, the sowing date of early rice in South China is ahead of schedule and the mature period of late rice is delayed slightly. The vegetative growth period of early and late rice was shortened, while the reproductive growth period was prolonged. The length of vegetative and reproductive growth periods of early rice and late rice increased with the increase of precipitation and sunshine hours, and decreased with the increase of temperature; the length of growth period was shortened by 0.5?4.7 days when the average temperature increased by 1℃. The analysis of the contribution rate of climate change and varieties to the impact of rice phenology showed that the influence of varieties change on the long-term length of early and late rice was greater than that of climate change. In the past 30 years, early rice tended to choose the varieties with long vegetative and reproductive growth period, late rice tends to choose varieties with short vegetative growth period and long reproductive growth period.

Rice；Phenology；Growth phases；Climate change；Contribution

10.3969/j.issn.1000-6362.2021.12.004

李偉光,侯美亭,張京紅,等.華南主產(chǎn)區(qū)雙季水稻物候變化及其與氣候條件的關(guān)系[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2021,42(12):1020-1030

2021?04?27

中國氣象局創(chuàng)新發(fā)展專項（CXFZ2021J070）；氣象軟科學(xué)項目（2021ZZXM16）

李偉光，高級工程師，研究方向?yàn)闅夂蜃兓皻庀鬄?zāi)害對農(nóng)業(yè)的影響,E-mail：163great@163.com