2002—2022年萍鄉(xiāng)市氣候變化對水稻生長及產(chǎn)量的影響

周佳茜 張碧旋

摘 要 為探析氣候變化對水稻生長情況及產(chǎn)量的影響，選取2002—2022年江西省萍鄉(xiāng)市水稻生長期的氣候數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計整理，深入分析各氣候變化對水稻生長及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，高溫對水稻的生長和發(fā)育有一定的影響，早稻生殖生長階段的最高氣溫與氣候產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)。

關(guān)鍵詞 氣候變化；水稻；江西省萍鄉(xiāng)市

中圖分類號：S511 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.06.028

水稻作為我國主要的糧食作物之一，其產(chǎn)量與穩(wěn)定性對于糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。然而，近年來，隨著工業(yè)化的快速發(fā)展，全球氣候變化問題日益突出，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，尤其是水稻種植產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。因此，深入探討氣候變化對水稻產(chǎn)量和生長的影響，對于制訂科學(xué)的農(nóng)業(yè)應(yīng)對策略，提高水稻生產(chǎn)的適應(yīng)性和穩(wěn)定性具有重要意義。近年來，江西省萍鄉(xiāng)市大力發(fā)展水稻種業(yè)，現(xiàn)已形成南繁、本地、外埠三位一體的種業(yè)發(fā)展格局[1]。由于萍鄉(xiāng)市每年生產(chǎn)的水稻種子占全國供種量的近20%，南繁制種面積、產(chǎn)量常年占全國南繁雜交水稻制種總面積、總產(chǎn)量的85%以上，萍鄉(xiāng)市的水稻種子大部分是自產(chǎn)自銷[2]。截至2022年，萍鄉(xiāng)市水稻種植面積7.68萬hm2，比2021年增長2.47%，其中早稻播種面積0.73萬hm2，晚稻播種面積1.08萬hm2。萍鄉(xiāng)市常采取水旱輪作的方式種植水稻，以有效減少地下害蟲的發(fā)生[3]。

1 2002—2022年萍鄉(xiāng)市氣候變化特征

1.1 基本資料

觀測資料（2002—2022年）來源于萍鄉(xiāng)市國家氣象觀測站，主要包括氣溫、降水、日照時間等氣象數(shù)據(jù)。對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，觀察相關(guān)因素對水稻生長及產(chǎn)量的影響。

1.2 分析方法

收集萍鄉(xiāng)市歷史氣象數(shù)據(jù)，以及水稻的最終產(chǎn)量數(shù)據(jù)。對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性[4]。使用Pearson相關(guān)性分析方法，根據(jù)相關(guān)系數(shù)的大小和顯著性水平，判斷不同氣候因子對水稻產(chǎn)量及生長情況的影響程度[5]。采用直線滑動均值法得到水稻的趨勢產(chǎn)量情況（Yw），進(jìn)而得到水稻的氣候產(chǎn)量（Yt）。該方法是在一定時間窗口內(nèi)，計算水稻實際產(chǎn)量的平均值作為趨勢產(chǎn)量，公式為

式中：Yi為當(dāng)前年份i的水稻實際產(chǎn)量，單位為t·hm-2；Yi-1為前1年的水稻實際產(chǎn)量，單位為t·hm-2；以此類推；n為考慮的年份數(shù)量，代表時間窗口的大小。

根據(jù)水稻的趨勢產(chǎn)量（Yw），計算水稻的氣候產(chǎn)量（Yt），公式為

Yt=Yi+Yw+e（2）

式中：Yt為氣候產(chǎn)量，單位為t·hm-2；e為受隨機(jī)因素影響的產(chǎn)量分量，單位為t·hm-2。

將實際產(chǎn)量（Yi）分解為趨勢產(chǎn)量（Yw）和氣候產(chǎn)量（Yt）。氣候產(chǎn)量（Yt）表示實際產(chǎn)量與趨勢產(chǎn)量之間的差異，即受氣候變化因素影響的產(chǎn)量分量。

2 結(jié)果與分析

2.1 2002—2022年萍鄉(xiāng)市水稻生育期氣候變化特征

營養(yǎng)生長階段是早稻生長的初期階段，主要包括幼苗期、分蘗期、拔節(jié)期。生殖生長階段包括拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期，是稻谷形成和成熟的關(guān)鍵階段。

如表1所示，從生育期來看，萍鄉(xiāng)市早稻一般在2月初播種，6月上旬成熟。早稻的拔節(jié)期也呈現(xiàn)顯著的推遲趨勢。相比之下，萍鄉(xiāng)市的晚稻在早稻成熟后大約20 d播種。從生育階段來看，萍鄉(xiāng)市早稻營養(yǎng)生長階段有縮短趨勢，而生殖生長階段表現(xiàn)為極顯著的延長趨勢，全生育期延長；晚稻各生育期的變化趨勢與早稻類似，表現(xiàn)為營養(yǎng)生長階段縮短，生殖生長階段延長。營養(yǎng)生長階段的縮短與改良品種的引進(jìn)和種植技術(shù)的改進(jìn)有關(guān)。改良品種通常具有更短的生長周期和更高的生長潛力。生殖生長階段的延長與氣候變化和耕作管理等因素有關(guān)。例如，氣溫升高和降水增加會導(dǎo)致稻谷的生長速度減緩，從而延長生殖生長階段。

如表2所示，早稻在營養(yǎng)生長階段中日照時間及有效積溫呈現(xiàn)明顯下降趨勢，早稻在此生長階段需要的光照及溫度相對減少；早稻在生殖生長階段中最高氣溫及有效積溫呈現(xiàn)極顯著的上升趨勢，而晚稻在營養(yǎng)生長階段平均氣溫和最高氣溫呈現(xiàn)極顯著的上升趨勢，伴隨著最低氣溫及最高氣溫的不斷上升，晚稻能夠更好地適應(yīng)氣候變化。

2.2 2002—2022年萍鄉(xiāng)市水稻生育期與氣候因子相關(guān)性

如表3所示，早稻營養(yǎng)生長階段生育期與平均氣溫和最低氣溫呈負(fù)相關(guān)，早稻生殖生長階段生育期與日照時間則呈正相關(guān)。早稻全生育期與平均氣溫和最低氣溫均呈負(fù)相關(guān)，日照時間的增加會延長晚稻的生長周期，促進(jìn)晚稻生長和發(fā)育，對晚稻生長和產(chǎn)量產(chǎn)生積極影響。

2.3 2002—2022年萍鄉(xiāng)市水稻氣候產(chǎn)量與各生育期氣候因子相關(guān)性

如表4所示，早稻生殖生長階段的最高氣溫與氣候產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)，即生殖生長階段最高氣溫的升高會導(dǎo)致早稻氣候產(chǎn)量顯著減少。最高氣溫的上升會對早稻的生殖生長階段產(chǎn)生負(fù)面影響，如花粉發(fā)育異常、授粉不良等，進(jìn)而導(dǎo)致早稻產(chǎn)量下降。而晚稻各生育期氣溫和日照時間對氣候產(chǎn)量的影響不顯著。晚稻對氣候變化的適應(yīng)性較強(qiáng)，能夠更好地利用光熱資源，產(chǎn)量受氣溫和日照時間影響相對較小。

3 結(jié)論與討論

分析萍鄉(xiāng)市2002—2022年的氣候數(shù)據(jù)可知，萍鄉(xiāng)市的氣候變化對水稻生長產(chǎn)生了顯著影響。在每年的12月至翌年2月萍鄉(xiāng)市的降水相對較少，而3月降水明顯增多。此現(xiàn)象對水稻的生長產(chǎn)生一定的影響，特別是對于早稻而言，播種到分蘗期需要大量的水分。然而，由于萍鄉(xiāng)市降水量偏少，早稻的播期會延遲，以滿足水稻對降水量的需求。此外，5—7月，萍鄉(xiāng)市的高溫日數(shù)（大于等于35 ℃）明顯增多。這段時間正好是早稻的生長期，高溫對作物的生長和發(fā)育有一定的影響，特別是超過35 ℃的高溫對早稻的生長會產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，農(nóng)民和農(nóng)業(yè)專家需要采取相應(yīng)的措施來應(yīng)對高溫對水稻產(chǎn)生的不利影響。對于晚稻來說，播種期一般在6月底，而抽穗結(jié)實期通常在9月。在此時期，高溫對晚稻的影響較小。晚稻的生長周期相對較長，對高溫的適應(yīng)性較強(qiáng)，能夠更好地應(yīng)對氣候變化。對于早稻來說，生殖生長階段最高氣溫對產(chǎn)量的影響極顯著。隨著生殖生長階段最高氣溫的升高，早稻的產(chǎn)量呈現(xiàn)下降的趨勢。這是因為較高的最高氣溫會對早稻的開花和結(jié)實過程產(chǎn)生不利影響，可能導(dǎo)致授粉率的下降和結(jié)實率的降低，從而導(dǎo)致產(chǎn)量下降。

萍鄉(xiāng)市的氣候變化對水稻生長產(chǎn)生了多方面的影響。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，相關(guān)部門需要密切關(guān)注氣候變化趨勢，加強(qiáng)氣象監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)，及時發(fā)布?xì)庀笮畔ⅲ笇?dǎo)農(nóng)民采取應(yīng)對措施。通過科學(xué)的種植技術(shù)和農(nóng)業(yè)管理措施，提高水稻的抗逆性，以應(yīng)對氣候變化帶來的不利影響，確保水稻的穩(wěn)定生長和高產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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