譚盂祥　景元書　曹海寧

摘要：為分析氣候變化對水稻氣候生態(tài)的影響，結(jié)合江蘇省氣候資源條件與一季稻的生育特性，建立了江蘇省一季稻氣候適宜度模型，并計算1970—2012年江蘇省9個站點一季稻不同生育期的氣候適宜度。結(jié)果表明：江蘇省各地的溫度適宜度普遍較高，降水適宜度普遍較低，降水量是限制江蘇省一季稻生長發(fā)育的主要因子；除溫度適宜度整體呈增加趨勢外，降水適宜度、日照適宜度、氣候適宜度整體均呈下降趨勢。江蘇省一季稻氣候適宜度可分為不同適宜程度區(qū)域，降水適宜度、溫度適宜度、日照適宜度分區(qū)與實際降水量、溫度、日照的分布特征大致一致。

關(guān)鍵詞：一季稻；氣候適宜度；變化趨勢；生育期；江蘇省

中圖分類號：S162.5⁺3 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1002—1302（2016）01—0349—04

江蘇省素有“魚米之鄉(xiāng)”之稱，盡管可耕地面積僅占全國的3.9%，但糧食產(chǎn)量位居全國前列，農(nóng)業(yè)在保障糧食供給和經(jīng)濟建設(shè)方面均有舉足輕重的地位。全球氣候變化及其影響問題已經(jīng)成為人類關(guān)注的熱點問題之一。政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第4次評估報告指出，全球氣候變化對人類生存和自然環(huán)境帶來了顯著影響。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)直接受制于氣候變化與氣象要素，水稻的生長發(fā)育過程對氣象條件有嚴(yán)格的要求。因此，氣候變化對水稻生長發(fā)育的影響是國內(nèi)外研究的焦點問題之一。根據(jù)稻作制度不同，我國水稻可分為單季稻、雙季稻，其種植區(qū)域類型決定于種植區(qū)的農(nóng)業(yè)氣候資源。江蘇省的氣候資源條件和經(jīng)濟效益，決定了江蘇省水稻種植制度基本是一年一熟制或兩年三熟制。氣候變化對單季稻種植有較大影響，氣候適宜度模型具有較大區(qū)域適用性，不同區(qū)域、不同作物的指標(biāo)有所不同。賴純佳等對淮河流域雙季稻和河南省棉花氣候適宜度等進行了不同程度的研究，但目前對江蘇省一季稻的氣候適宜性研究較少。本研究探討了江蘇省一季稻生育期氣候適宜度的動態(tài)變化，討論影響一季稻生長發(fā)育的關(guān)鍵因素，以期為調(diào)整水稻種植結(jié)構(gòu)、提高江蘇省水稻產(chǎn)量提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1資料收集與處理

采用江蘇省廣泛種植的中熟品種一季雜交秈稻（4月下旬播種，10月上旬收獲），對江蘇省一季稻的氣候適宜度進行評價分析。氣候站點資料來自江蘇省氣候中心，選用9個代表站點（徐州市、連云港市贛榆區(qū)、泗洪縣、淮安市、鹽城市大豐區(qū)、南通市、常州市、無錫市、蘇州市）2009—2012年的逐句氣象資料，以及常州市、徐州市、連云港市贛榆區(qū)、南通市、蘇州市等5個站點的逐句氣象資料，用于江蘇省一季稻氣候適宜度的評價分析。將1990—2011年常州市、南通市一季稻單產(chǎn)資料用于氣候適宜度模型檢驗，該資料分別來自于常州市、南通市農(nóng)業(yè)統(tǒng)計年鑒。運用Excel軟件對數(shù)據(jù)進行處理，Arc-Map軟件制圖。

1.2氣候適宜度模型

1.2.1模型及參數(shù)確定 為定量分析氣候條件對江蘇省一季稻生長的滿足程度，本研究引入氣候適宜度模型，根據(jù)氣象因素分為溫度適宜度、降水適宜度、日照適宜度。根據(jù)馬樹慶等的研究，結(jié)合江蘇省實際氣候和一季稻生長狀況，建立溫度、降水、日照的適宜度函數(shù)分別為：

1.2.2模型檢驗 選用常州市、南通市的數(shù)據(jù)進行檢驗，對2個市1970—2011年的水稻單產(chǎn)數(shù)據(jù)，利用正交多項式的方法擬合出趨勢產(chǎn)量，趨勢產(chǎn)量與實際產(chǎn)量的差值即為氣象產(chǎn)量，趨勢產(chǎn)量主要受社會經(jīng)濟因子的影響，而氣象產(chǎn)量的變化主要取決于氣候因子的變化。用SPSS軟件對常州市、南通市1970—2011年氣候適宜度與氣候產(chǎn)量進行相關(guān)分析，分析結(jié)果均通過了置信度0.05的顯著性檢驗，而且兩者的年際變化基本一致，由此說明所建立的氣候適宜度模型能客觀地反映江蘇省一季稻的氣候適宜性水平及其動態(tài)變化，可以較好地對江蘇省一季稻的氣候適宜度進行評估。

2結(jié)果與分析

2.1江蘇省一季稻生育期內(nèi)氣候適宜度變化以及關(guān)鍵因子分析

根據(jù)江蘇省9個站點2009—2012年水稻實際生長期旬降水量、旬平均氣溫、旬日照時數(shù)，利用建立的氣候適宜度模型計算9個站點一季稻生育期的降水、溫度、日照、氣候的適宜度，分析江蘇省一季稻氣候適宜度在生長發(fā)育期內(nèi)的變化趨勢及各氣候因素的變異系數(shù)。

由圖1-a可知，江蘇省一季稻生育期內(nèi)氣候適宜度波動不大，適宜度在0.60上下波動，平均值為0.67；隨生育進程推進，氣候適宜度整體呈下降趨勢，6月中旬、7月中旬、9月上旬、10月上旬的氣候適宜度略低于江蘇省水稻全生育期氣候適宜度的總趨勢，主要是因為7月的洪澇、陰雨害以及在抽穗開花期發(fā)生了強降水，這些水稻常見災(zāi)害的發(fā)生說明降水是江蘇省一季稻生長發(fā)育的主要影響因子。而水稻生長發(fā)育期出現(xiàn)的陰雨害常常伴隨著寡照發(fā)生，光照不足造成光合作用受阻，碳水化合物積累與轉(zhuǎn)移減少，穎花高度不孕，減產(chǎn)幅度大。

圖1-b顯示，江蘇省一季稻生育期內(nèi)的降水適宜度為0.05～0.55，平均值為0.39，降水適宜度總體較低，其變化幅度在各氣象要素適宜度中最大，且變異系數(shù)的變幅也較大。除6月下旬至7月中旬、8月中旬、8月下旬的適宜度略高于0.50之外，其他時期的降水適宜度均低于0.50，10月上旬的降水適宜度值甚至低于0.10，由此說明降水嚴(yán)重限制了江蘇省一季稻的生長發(fā)育。4月下旬出現(xiàn)的連續(xù)陰雨以及7—8月出現(xiàn)的洪澇災(zāi)害是江蘇省常見的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害。10月上旬即水稻灌漿成熟期，降水適宜度低至0.05，變異系數(shù)逼近1.0，主要是因為在該時期江蘇省各地降水極少，甚至多地?zé)o降水，據(jù)統(tǒng)計，本研究9個站點中有7個站點2009—2012年10上旬的降水量為0 cm，無降水的無錫市、蘇州市站點這4年的降水適宜度均低于0.20。10月上旬正值江蘇省汛期結(jié)束，水稻在灌漿成熟期缺乏降水量，會造成粒質(zhì)量下降而嚴(yán)重影響產(chǎn)量。

如圖1-c所示，江蘇省一季稻生育期內(nèi)溫度適宜度為0.83～0.99，平均值為0.95，溫度適宜度整體較高，且變化幅度較小，由此說明在江蘇省溫度基本上能滿足一季稻的生長發(fā)育。4月下旬江蘇省一季稻的溫度適宜度為0.83，江蘇省一季稻出苗期的下限溫度為10℃，最適溫度為21℃。據(jù)統(tǒng)計，江蘇省2009—2012年4月下旬的平均溫度為17.3℃，略低于最適溫度；而10月上旬的平均溫度略高于最適溫度。所以苗期低溫、灌漿成熟期高溫是影響江蘇省一季稻生長發(fā)育的主要原因。尤其是在水稻灌漿期的高溫?zé)岷?，會造成千粒質(zhì)量下降，稻米品質(zhì)變劣，產(chǎn)量降低，這就是通常所說的高溫逼熟。

如圖1-d所示，江蘇省一季稻日照適宜度的變化趨勢與溫度適宜度正好相反，在苗期、成熟期光照條件較適宜水稻生長，在水稻生長發(fā)育中期，即拔節(jié)孕穗期、抽穗開花期，一季稻的日照適宜度較低。整個生育期的日照適宜度為0.47～0.93，變化幅度較大，變異系數(shù)平均值為0.68。江蘇省一季稻日照適宜度在拔節(jié)孕穗期、抽穗開花期較低的原因，主要是7、8月是江蘇省的汛期，連續(xù)性的大雨、暴雨造成光照不足，對水稻生長極為不利。

2.2江蘇省一季稻全生育期氣候適宜度年際變化

以徐州市、常州市、贛榆縣、南通市、蘇州市等5個站點為代表，計算1970—2012年這些站點水稻全生育期的降水適宜度、溫度適宜度、日照適宜度、氣候適宜度，分析江蘇省一季稻全生育期內(nèi)氣候適宜度的年際變化。

由圖2可見，江蘇省一季稻溫度適宜度較高，都在0.90以上，日照適宜度、氣候適宜度除個別年份低于0.60之外，其他年份都高于0.60，而降水適宜度較低，基本低于0.50。分析各要素適宜度的變化趨勢，只有溫度適宜度以0.005/10年的速度升高，日照適宜度、降水適宜度、氣候適宜度都呈下降趨勢，分別以0.016/10年、0.009/10年、0.011/10年的速度下降。由此看出，全球氣候變暖對江蘇省一季稻生長帶來有利影響，而江蘇省降水、日照變化對一季稻生長的負(fù)效應(yīng)正在逐步增強。

2.3江蘇省一季稻適宜度分區(qū)

2.3.1降水適宜度分區(qū) 江蘇省具有明顯的季風(fēng)氣候特征，雨熱同期。由圖3-a可見，江蘇省降水適宜度的分布狀態(tài)大致是由南向北遞減，與江蘇省降水量的分布大致相符。降水最適宜區(qū)位于江蘇省南部，降水適宜度為0.390～0.420，該區(qū)域年降水量為1000～1200 mm。降水適宜區(qū)為江蘇省中部至北部的淮安市、宿遷市一帶，該地區(qū)年降水量為800～1000mm，降水適宜度為0.370～0.389，該區(qū)降水穩(wěn)定，季節(jié)變化不明顯，對水稻生長有利。降水次適宜區(qū)位于鹽城市、連云港市一帶，該地區(qū)年降水量與降水適宜區(qū)的年降水量相差不大，但是該地區(qū)降水量的季節(jié)差異較大，一季稻生長苗期降水量少；而在水稻對水淹最敏感的孕穗期、抽穗期，東部沿海地區(qū)易受臺風(fēng)影響，降水量較大，降水過多造成雨澇，極易造成水稻倒伏，對水稻產(chǎn)量影響較大。

2.3.2溫度適宜度分區(qū) 江蘇省各地年平均氣溫為13.0～16.5℃，其中蘇南地區(qū)高于15.0℃，江淮地區(qū)為14.0～15.0℃，淮北地區(qū)為13.0～14.0℃，年平均氣溫等值線呈緯向分布。由圖3-b可見，溫度適宜度的分布與降水適宜度大致相同，也是從南向北依次降低；但江蘇省溫度適宜度都較高，且區(qū)域差別不明顯。溫度最適宜區(qū)位于蘇南地區(qū)及蘇中部分地區(qū)，溫度適宜度為0.950～0.960。溫度適宜區(qū)分布在蘇北地區(qū)（連云港市除外），該地區(qū)溫度適宜度為0.930～0.949。江蘇省水稻的溫度次適宜區(qū)范圍比較小，大致在連云港市一帶，溫度適宜度為0.920～0.929，地處江蘇省東北角的連云港市贛榆區(qū)年平均氣溫為全省最低，約為13.8℃。

2.3.3日照適宜度分區(qū) 日照是作物進行光合作用、提高產(chǎn)量和質(zhì)量的必要條件。由圖3-c可見，江蘇省日照適宜度分布沒有明顯規(guī)律，但是日照適宜度分布與江蘇省年日照時數(shù)分布基本一致，可見日照適宜度與日照時數(shù)有顯著的正相關(guān)。江蘇省日照分布不規(guī)律是因為日照受多方面的影響，日照適宜度不僅與地理位置有關(guān)，還受地形、降水影響，降水多的地方日照適宜度低。江蘇省水稻的日照適宜度為0.59～0.760，其中日照最適宜區(qū)分布在鹽城市至連云港市一帶、徐州市一帶和蘇州市，最適宜區(qū)的日照適宜度為0.690～0.760，該區(qū)全年日照時數(shù)2 000～2 300 h，光照條件相對充足。日照適宜區(qū)分布在宿遷市北部、淮安市北部、揚州市、泰州市、鎮(zhèn)江市、南京市、常州市。日照適宜區(qū)在江蘇省分布較廣，日照適宜度為0.650～0.689，全區(qū)各地的全年日照時數(shù)均為1800～2100 h，該區(qū)日照條件基本能滿足水稻生長發(fā)育要求。日照次適宜區(qū)位于宿遷市南部至淮安市南部和無錫市至南通市一帶，日照適宜度為0.590～0.649，該區(qū)全年日照時數(shù)僅為1 700～1 800 h，光照不足易導(dǎo)致水稻植株高度增加，根系發(fā)育不良，抗性降低。所以，合適的光照對一季稻生長發(fā)育有著重要影響。

2.3.4氣候適宜度分區(qū) 由圖3-d可見，由于氣候適宜度是降水適宜度、溫度適宜度、光照適宜度的綜合，所以氣候適宜度的區(qū)域性并不是特別明顯，大致上呈由北向南降低的趨勢。氣候最適宜區(qū)位于江蘇省南部的蘇州市、常州市，氣候適宜度為0.640～0.660。氣候適宜區(qū)分布在南京市至鹽城市一帶以及泰州市、鎮(zhèn)江市一帶，該區(qū)氣候適宜度范圍為0.600～0.629。氣候次適宜區(qū)為蘇北的淮安市、宿遷市、連云港市、徐州市以及蘇中的南通市，氣候適宜度為0.600～0.629。其中南通市的溫度、降水條件都較好，氣候適宜度不高主要是因為日照條件影響一季稻的生長發(fā)育；而蘇北地區(qū)氣候適宜度不高主要是因為降水影響。

3結(jié)論與討論

根據(jù)江蘇省氣候特點和一季稻生育特性，建立了江蘇省一季稻氣候適宜度模型。經(jīng)檢驗，所建的氣候適宜度模型能客觀反映江蘇省一季稻的氣候適宜性水平及動態(tài)變化，可用于江蘇省一季稻的氣候適宜性評估。本研究表明，江蘇省各地一季稻的溫度適宜度都較高，日照基本上能滿足一季稻的生長發(fā)育，而降水量是限制江蘇省一季稻生長發(fā)育的主要因素。水稻出苗期陰雨天帶來的寡照以及抽穗期暴雨帶來的洪澇對水稻產(chǎn)量造成了嚴(yán)重?fù)p失。江蘇省一季稻的溫度適宜度以0.005/10年的速率升高，而降水適宜度、日照適宜度、氣候適宜度均呈下降趨勢，下降速率分別是0.009/10年、0.016/10年、0.011/10年，說明氣候變暖對江蘇省一季稻生長有利，而江蘇省降水、日照變化對一季稻生長發(fā)育產(chǎn)生的負(fù)效應(yīng)進一步增強。江蘇省一季稻的降水適宜度、溫度適宜度、日照適宜度分區(qū)與實際降水量、溫度、日照時數(shù)的分布特征基本一致，降水適宜度、溫度適宜度的分區(qū)大致上呈由南向北遞減的趨勢。氣候適宜度受多種因素影響，區(qū)域性不明顯。

本研究用一季秈稻代表江蘇省種植的一季稻進行氣候適宜度模型研究，而不同品種水稻的生育期及對氣候條件的適應(yīng)程度有所不同，其他品種的適宜度研究應(yīng)結(jié)合品種自身情況進行分析，更精細(xì)、更準(zhǔn)確的劃分有待在今后研究中進行。