劉 丹，李迎春

(江西省氣象科學研究所，江西 南昌 330096)

【研究意義】IPCC第五次評估報告指出，未來全球氣候變暖仍將持續(xù)，21世紀末全球平均地表溫度在1986-2005年的基礎上將升高0.3～4.8 ℃[1]。氣候變化將使農(nóng)作物種植制度和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局發(fā)生改變，造成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本和投資成本的增加，對糧食安全生產(chǎn)具有重要的影響[2]。【前人研究進展】隨著全球氣候變化問題的日益突出，對農(nóng)業(yè)氣候生產(chǎn)潛力的研究也受到了社會各界的普通關注[3]。侯西勇[4]基于1951-2000年全國范圍氣象柵格數(shù)據(jù)，利用GIS空間分析技術和小波分析方法探討了全國以及9大土地潛力區(qū)氣候生產(chǎn)潛力的空間格局特征與多時間尺度特征。 鐘新科等[5]在1981-2010年的日氣象數(shù)據(jù)、玉米生育期數(shù)據(jù)和土壤數(shù)據(jù)基礎上，采用GIS技術和AEZ模型結合的方法，模擬了30年中國平均玉米生產(chǎn)潛力和中國玉米生產(chǎn)潛力變化趨勢。袁彬等[6]基于東北三省101個氣象站1971-2000年逐日氣象資料和國家氣候中心RegCM3模式模擬的東北地區(qū)1951-2100年0.25°×0.25°格點氣象資料，結合東北玉米生長發(fā)育對氣候條件的需求，分析了氣候變化下東北三省農(nóng)業(yè)氣候資源的變化趨勢以及氣候變化對東北三省春玉米品種熟型布局、玉米氣候生產(chǎn)潛力、農(nóng)業(yè)氣候資源利用率的影響。湯開磊[7]利用經(jīng)過調(diào)試和驗證的ORYZA2000模型模擬了我國主要稻作區(qū)內(nèi)239個標準氣象站點1961-2007年的水稻光溫生產(chǎn)潛力，分析了我國水稻光溫生產(chǎn)潛力的變化特征，并進一步利用ORYZA2000模型模擬分析光溫變化條件下水稻光溫生產(chǎn)潛力的變化特征，明確了溫度和太陽輻射變化對我國水稻光溫生產(chǎn)潛力的可能影響。李國強等[8]應用DSSAT模型估算了河南省15個生態(tài)點1961-2012年的冬小麥光溫生產(chǎn)潛力和氣候生產(chǎn)潛力，并分析了生產(chǎn)潛力的分布規(guī)律。張玉芳等[9]基于四川省45個氣象站點50年的氣象數(shù)據(jù)和20年的水稻生育期資料，采用侯光良法分析了四川省7個水稻種植區(qū)的水稻光合生產(chǎn)潛力、光溫生產(chǎn)潛力和氣候生產(chǎn)潛力的時空分布特征，并結合現(xiàn)實生產(chǎn)力數(shù)據(jù)分析了氣候變化背景下四川省水稻的增產(chǎn)潛力。前人的研究結果表明氣候變化對不同地區(qū)作物生產(chǎn)潛力的影響不同，即使在同一地區(qū)氣候變化對不同作物的生產(chǎn)潛力影響差異也很大[10]。

水稻是江西最主要的糧食作物，研究其近55年的區(qū)域氣候生產(chǎn)潛力時空變化對于江西省的水稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)具有重要意義。辜曉青等[11]利用1971-2000年全省85個氣象站的逐日氣象數(shù)據(jù)，按光合、光溫和氣候三級生產(chǎn)潛力的劃分思路，構建氣候生產(chǎn)潛力計算模式，以光合生產(chǎn)潛力、溫度適宜度、水分適宜度為基本評價因子，計算全省1971-2000年逐年的85個站點的光合、光溫和氣候三級生產(chǎn)潛力，定量化評估氣候條件變化對早稻生產(chǎn)的影響，并對其進行了時空分布分析。雙季水稻是江西省的主要種植制度，氣候變化背景下雙季早稻的氣候生產(chǎn)潛力變化特征已有部分研究，但氣候變化背景下江西省晚稻氣候生產(chǎn)潛力時空變化還尚不清楚。逐步訂正法建立在生理生態(tài)學研究基礎上，從光合作用與其環(huán)境條件相互關系出發(fā)，物理意義清晰，因果關系明確，目前應用比較廣泛[12]?！颈狙芯壳腥朦c】本研究根據(jù)江西省85個氣象站點的氣象資料、晚稻產(chǎn)量資料以及90 m×90 m的DEM數(shù)據(jù)，采用逐步訂正、空間插值、線性趨勢分析等方法研究江西省晚稻的光合生產(chǎn)潛力、光溫生產(chǎn)潛力和氣候生產(chǎn)潛力的時空變化特征及其主要影響因子，【擬解決的關鍵問題】旨在了解江西省晚稻氣候生產(chǎn)潛力演變特征，為提高晚稻的現(xiàn)實生產(chǎn)力提供參考和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 區(qū)域氣候概況及氣候變化

江西地處長江中下游南岸，屬亞熱帶季風氣候區(qū)，年平均氣溫18 ℃，雨量充沛，年均降水量在1341～1940 mm，但時空分布極其不均[13]， 尤其是在雙季晚稻生長期間，氣候多變，降水量年際變化相當懸殊，最多年份可達最少年份1倍以上[14]。在全球變暖的大背景下，江西省氣候發(fā)生了明顯的變化，各種極端天氣氣候事件呈多發(fā)趨勢，強度增強。近50年來，特別是從20世紀80年代后期開始，江西年平均氣溫呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的趨勢，且冬季最明顯。降水呈現(xiàn)階段性特征，且南北降水差異大。尤其是20世紀90年代以來，降水強度加大，暴雨和大暴雨頻次呈現(xiàn)明顯增大趨勢。日照時數(shù)總體呈減少趨勢，最為明顯的是在20世紀90年代后[15]。

1.2 數(shù)據(jù)資料

本文收集了江西省85個氣象站1961-2014年逐日降水量、平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、日照時數(shù)、日平均相對濕度資料，江西省農(nóng)業(yè)氣象試驗站的晚稻生育期和產(chǎn)量數(shù)據(jù)，資料均來源于江西省氣象局。數(shù)字高程數(shù)據(jù)(DEM)來源于國際科學數(shù)據(jù)服務平臺。

1.3 研究方法

本文利用逐步訂正法[16-18]來計算江西省雙季晚稻的氣候生產(chǎn)潛力。由于雙季晚稻每個生育期的三基點溫度存在差異(表1)，本研究根據(jù)江西省農(nóng)業(yè)氣象試驗站的水稻生產(chǎn)實際情況將水稻分為出苗-返青、返青-分蘗、分蘗-拔節(jié)、拔節(jié)-孕穗、抽穗-開花、開花-成熟6個生育期，分時段計算光合生產(chǎn)潛力、光溫生產(chǎn)潛力和氣候生產(chǎn)潛力，再累加得到雙季晚稻的生產(chǎn)潛力。

表1 雙季晚稻不同發(fā)育期的時間段、下限溫度、最適溫度及下限溫度

1.3.1 氣候生產(chǎn)潛力 作物光合生產(chǎn)潛力是指在環(huán)境因子、作物因子以及農(nóng)業(yè)技術措施均處于最佳狀態(tài)時，由作物群體光合效率所決定的單位面積生物學產(chǎn)量，本文選擇侯光良[19]的方法計算光合生產(chǎn)潛力，其計算步驟如下：

YQ=k×μ×ε×φ×(1-α)×(1-β)×(1-ρ)×(1-γ)×(1-ω)×(1-η)-1×(1-ξ)-1×s×q-1×F(L)×∑Qi

(1)

式中，YQ為光合產(chǎn)量潛力(kg·hm-2);k為單位換算系數(shù)，取10 000；μ為作物光合固定CO2能力的比例，取1.0；ε為光合輻射占總輻射的比例，取0.49；φ是光合作用量子效率，取0.224；α是作物群體反射率，取0.68；β為作物群體對太陽輻射漏射率，取0.06;ρ為作物非光合器官對太陽輻射的無效吸收，取0.1；γ為光飽和限制率，取0.01；ω為作物呼吸損耗率，取0.3；η為成熟谷物含水率，取0.15；ξ位作物灰分含量，取0.08；s為作物經(jīng)濟系數(shù)，取0.5；q為單位干物質(zhì)含熱量(MJ/kg)，取17.2；f(L)為作物葉面積動態(tài)變化訂正值，取0.5；Qi為各生育期太陽總輻射(MJ/m2)，文章所有參數(shù)來自于[16]和[20]。

作物光溫生產(chǎn)潛力是在一定的光、溫條件下，其他環(huán)境因素和作物群體因素處于最適宜狀態(tài)，作物利用當?shù)氐墓?、溫資源的潛在生產(chǎn)力，計算公式為[18]：

YT=YQ×f(t)

(2)

式中：YT為光溫生產(chǎn)潛力(kg·hm-2);YQ為光合產(chǎn)量潛力(kg·hm-2);f(t)為溫度訂正函數(shù)，其計算公式如下[21]：

f(t)=[(t-tmin)(tmax-t)B]/[(ts-tmin)(tmax-ts)B]

B=(tmax-ts)/(ts-tmin)

(3)

式中：t為某生育階段的平均溫度( ℃)，tmin為作物生長下限溫度( ℃)，ts為作物生長最適溫度( ℃)，tmax為作物生長上限溫度( ℃)。

作物氣候生產(chǎn)潛力是指在土壤肥力、耕作技術適宜時，在當?shù)毓狻?、水氣候條件下單位面積可能達到的最高產(chǎn)量，其計算公式為[22]：

YW=YT×f(w)

(4)

式中：YW為氣候產(chǎn)量潛力(kg·hm-2)；YT為光溫產(chǎn)量潛力(kg·hm-2);f(w)為水分訂正函數(shù)，公式如下：

(5)

式中，Eoi=αi×Ei，Eoi為潛在蒸發(fā)量，Ri為i時段降水量，Ei采用世界糧農(nóng)組織推薦的經(jīng)典參考作物蒸散Penman-Monteith估算模型進行計算，αi為作物系數(shù)。

1.3.2 氣候傾向率及顯著性檢驗 本研究采用氣候傾向率[23-24]對氣候生產(chǎn)潛力變化進行分析，計算公式如下：

Y=at+b

(6)

通過最小二乘法來確定系數(shù)a,b的值，其中將10a定義為氣候傾向率[kg·hm-2·(10a)-1],當a>0時表示隨時間t的增加，生產(chǎn)潛力呈上升趨勢；當a<0時表示隨時間t的增加，生產(chǎn)潛力呈下降的趨勢。a的大小表示上升或下降的傾向程度。

采用t檢驗對模擬結果進行顯著性檢驗，通過α=0.05的顯著性檢驗，為變化趨勢顯著；通過α=0.01的顯著性檢驗，為變化趨勢極顯著。

1.3.3 雙季晚稻增產(chǎn)潛力 雙季晚稻增產(chǎn)潛力表明現(xiàn)實生產(chǎn)力與氣候生產(chǎn)力之間的差距，一般以實際產(chǎn)量作為現(xiàn)實生產(chǎn)力，以氣候生產(chǎn)潛力作為計算上限。

增產(chǎn)潛力=(氣候生產(chǎn)潛力-現(xiàn)實生產(chǎn)力)/氣候生產(chǎn)力×100 %

(7)

2 結果與分析

2.1 雙季晚稻的氣候生產(chǎn)潛力

表2 江西省雙季晚稻生產(chǎn)潛力

1961-2014年，江西省85個站點雙季晚稻光合(YQ)、光溫(YT)、氣候生產(chǎn)潛力(YW)、平均值由大到小的排序為YQ>YT>YW(表2)。對雙季晚稻光合生產(chǎn)潛力進行溫度訂正后得到光溫生產(chǎn)潛力，溫度引起的雙季晚稻的生產(chǎn)潛力下降幅度為4.7 %～13.9 %，平均下降幅度為7.4 %；光溫生產(chǎn)潛力進行水分訂正后得到氣候生產(chǎn)潛力，水分引起的雙季晚稻生產(chǎn)力下降幅度為8.8 %～36.9 %，平均下降幅度為24.5 %，比較兩者的下降幅度，表明對于江西省晚稻影響較大的氣象因子是降水，其次是溫度，這與黃淑娥[25]得到的結論一致。

2.2 雙季晚稻氣候生產(chǎn)力的空間分布特征

從圖1(a)可知，晚稻光合生產(chǎn)潛力呈現(xiàn)出東部高、西部低的特點。晚稻光合生產(chǎn)潛力在23 000～27 000 kg·hm-2之間，其中在26 200～27 000 kg·hm-2區(qū)間的區(qū)域分布在贛東南的石城、寧都、興國、會昌、瑞金等區(qū)域和南豐、贛州、樂平、進賢、豐城這些站點周圍。光合生產(chǎn)潛力在25 400～26 200 kg·hm-2區(qū)間的區(qū)域在贛北都昌、永修、新建、高安、樟樹、東鄉(xiāng)、貴溪、廣豐、景德鎮(zhèn)等區(qū)域和贛中的南城、樂安、永豐、萬安、南康、龍南、于都、廣豐、黎川形成的一片區(qū)域。晚稻光合生產(chǎn)潛力的低值區(qū)位于贛西北地區(qū)，小于24 600 kg·hm-2的區(qū)域位于萍鄉(xiāng)、宜春、萬載、宜豐、修水、武寧一線以西的區(qū)域、贛北瑞昌、九江形成的一片區(qū)域和資溪、宜黃、崇義、全南這些站點周圍，其中銅鼓、崇義站周圍的光合生產(chǎn)潛力更小，低于23 800 kg·hm-2。

雙季晚稻的光溫生產(chǎn)潛力呈現(xiàn)東南部高、西北部低的特點[圖1(b)]。南豐、萬安、上猶、大余、龍南、尋烏一線以東區(qū)域，晚稻光溫生產(chǎn)潛力在24 000 kg·hm-2以上，其中石城、寧都、興國、會昌一線以東的區(qū)域光溫生產(chǎn)潛力最高，在25 000 kg·hm-2以上。晚稻光溫生產(chǎn)潛力低于23 000 kg·hm-2的區(qū)域分布在萍鄉(xiāng)、宜春、上高、宜豐、靖安、德安、星子一線以北的區(qū)域和婺源、安義、余江、資溪、宜黃、崇義這些站點周圍，其中修水、銅鼓站等區(qū)域和武寧、瑞昌、九江、宜黃、資溪這些站點周圍小范圍內(nèi)的光溫生產(chǎn)潛力的值更低，在20 000～22 000 kg·hm-2。對比光合生產(chǎn)潛力和光溫生產(chǎn)潛力的空間分布，江西省東南部地區(qū)，光照資源比較充足，而且受溫度影響較小，所以光合生產(chǎn)潛力和光溫生產(chǎn)潛力都處于一個較高值。江西省東北部地區(qū)的光照資源也比較充足，但是受溫度影響較大，所以光合生產(chǎn)潛力較大，而光溫生產(chǎn)潛力則一般。江西省西北部地區(qū)的光照資源相對其他地區(qū)來說，比較缺乏，而且受溫度影響也最大，所以光合生產(chǎn)潛力和光溫生產(chǎn)潛力都處于一個較低的水平。由此可知，江西省東南部地區(qū)受溫度影響小，而北部地區(qū)受溫度影響大。

圖1 江西省1961-2014年雙季晚稻平均光合(a)、光溫(b)和氣候生產(chǎn)力的空間分布Fig.1 Spatial distribution of photosynthetic productivity(a), light-temperature(b) and climatic productivity(c) of late rice in Jiangxi province from 1961-2014

圖2 1961-2014年江西省雙季晚稻平均光合(a)、光溫(b)和氣候(c)生產(chǎn)潛力的時間變化趨勢Fig.2 Temporal trend of photosynthetic productivity(a), light-temperature(b) and climatic productivity(c) of late rice in Jiangxi province from 1961 to 2014

圖3 1961-2014年江西省雙季晚稻平均光合(a)、光溫(b)和氣候(c)生產(chǎn)潛力的MK檢驗Fig.3 Manner-Kendall test of photosynthetic productivity(a), light-temperature(b) and climatic productivity(c) of late rice in Jiangxi province from 1961 to 2014

從圖1(c)中可知晚稻氣候生產(chǎn)潛力呈現(xiàn)北部低、南部高的特點。贛南的龍南、定南、尋烏、會昌、瑞金等區(qū)域的氣候生產(chǎn)潛力值最大，在20 600 kg·hm-2以上，而低于16 400 kg·hm-2的區(qū)域分布在贛北的九江、都昌、永修、進賢、臨川、余干、鄱陽等區(qū)域以及贛中的新干、峽江、吉水、吉安、泰和等區(qū)域和高安、橫峰、上饒縣、金溪、南城這些站點周圍。江西省大部分地區(qū)的氣候生產(chǎn)潛力在16 400～19 200 kg·hm-2之間。對比光溫生產(chǎn)潛力和氣候生產(chǎn)潛力空間分布，南部地區(qū)受水分影響小，而且光溫生產(chǎn)潛力也處于較高的值，所以南部地區(qū)的氣候生產(chǎn)潛力值較高。江西省北部和中部地區(qū)受水分的影響較大，氣候生產(chǎn)潛力相對于光溫生產(chǎn)潛力降幅很大，光溫生產(chǎn)潛力較低。西北部地區(qū)受水分影響較小，雖然光溫生產(chǎn)潛力值低于北部區(qū)域，但氣候生產(chǎn)潛力高于北部。

2.3 雙季晚稻氣候生產(chǎn)潛力的時間變化特征及其影響因子

由圖2(a)可以看出，1961-2014年，江西省雙季晚稻的光合生產(chǎn)潛力呈極顯著下降趨勢，下降速率為534 kg·hm-2(10a)-1，最大值出現(xiàn)在1966年，為28 060 kg·hm-2，最小值出現(xiàn)在1997年，為21 230 kg·hm-2，相差6830 kg·hm-2。通過MK檢驗圖[圖3(a)]可知，光合生產(chǎn)潛力在1991年發(fā)生突變，所以將雙季晚稻光合生產(chǎn)潛力的變化分為2個階段：1961-1991年，雙季晚稻光合生產(chǎn)潛力以647 kg·hm-2(10a)-1的速率下降，表現(xiàn)為極顯著下降趨勢；1991-2014年，雙季晚稻光合生產(chǎn)潛力以337 kg·hm-2(10a)-1的速率上升，但上升趨勢不顯著。與之對應，1961-2014年的雙季晚稻生長季的太陽輻射總量也呈下降的趨勢，其下降幅度為43MJ·m-2(10a)-1,其變化可分為兩個階段：1961-1991年，雙季晚稻生長季太陽輻射總量呈極顯著下降趨勢，下降幅度為53 MJ·m-2(10a)-1，1991-2014年，雙季晚稻生長季太陽輻射呈上升趨勢，上升速率為27 MJ·m-2(10a)-1，但上升趨勢不顯著。從空間分布圖上[圖4(a)]來看，研究時段內(nèi)江西省96 %的站點的雙季晚稻光合生產(chǎn)潛力呈下降趨勢，60 % 的站點的下降速率大于500 kg·hm-2(10a)-1，其中的72 %的站點通過了0.01的顯著性檢驗，21 %通過了0.05的顯著性檢驗；全省36 %的站點下降速率在-500～0 kg·hm-2(10a)-1區(qū)間，其中的12.9 %通過0.01的顯著性檢驗，19.3 %通過0.05的顯著性檢驗，12.9 %通過0.1的顯著性檢驗，54.8 %未通過0.1的顯著性檢驗。全省只有鷹潭、德安、上饒縣3個站點的光合生產(chǎn)潛力呈上升趨勢，但是都沒有通過0.1的顯著性檢驗，其中上饒縣的上升速率最大，為135.81 kg·hm-2(10a)-1。 可見，江西省雙季晚稻生長季內(nèi)光合輻射量的減少不利于晚稻產(chǎn)量的形成。

圖4 江西省85個站點水稻光合(a)、光溫(b)和氣候(c)生產(chǎn)力氣候傾向率空間分布Fig.4 Spatial distribution of climatic tendency of late rice photosynthetic productivity(a), light-temperature(b) and climatic productivity(c) for 85 station in Jiangxi province

1961-2014年的江西省雙季晚稻的光溫生產(chǎn)潛力呈極顯著下降趨勢[圖2(b)]，下降速率為465 kg·hm-2(10a)-1，小于光合生產(chǎn)潛力的下降速率，光溫生產(chǎn)潛力最大值出現(xiàn)在1964年，為25884.8 kg·hm-2(10a)-1，最小值出現(xiàn)在1997年，為19 620kg·hm-2(10a)-1。通過MK檢驗圖[圖3(b)]可知，光溫生產(chǎn)潛力在1988年發(fā)生突變，1961-1988年，雙季晚稻光溫生產(chǎn)潛力以666 kg·hm-2(10a)-1的速率下降，表現(xiàn)為顯著下降趨勢；1988-2012年，雙季晚稻光溫生產(chǎn)潛力以5 kg·hm-2(10a)-1速率下降，未通過顯著性檢驗。對應的雙季晚稻的生長季的平均溫度表現(xiàn)為上升趨勢，增加速度為0.05 ℃(10a)-1，但未達到顯著性水平。這說明溫度對晚稻生產(chǎn)具有正效應，但不顯著。從空間分布圖[圖4(b)]上來看，研究時段內(nèi)江西省96 %的站點的雙季晚稻光溫生產(chǎn)潛力呈下降趨勢，52 %的站點下降速率大于500 kg·hm-2(10a)-1，其中的77 %的站點通過0.01的顯著性檢驗，16 %的站點通過0.05的顯著性檢驗；全省45 %的站點的下降速率在-500～0 kg·hm-2(10a)-1區(qū)間，其中的18 %的站點通過0.01的顯著性檢驗，24 %的站點通過0.05的顯著性檢驗，16 %的站點通過0.1的顯著性檢驗，42 %未通過0.1的顯著性檢驗。全省只有石城、德安、上饒縣3個站點的光溫生產(chǎn)潛力呈上升趨勢，但是都沒有通過0.1的顯著性檢驗，其中上饒縣的上升速率最大，為162.35 kg·hm-2(10a)-1?？梢?，雙季晚稻光溫生產(chǎn)潛力的下降是有太陽輻射減少引起的，而溫度對其有正效應，但不顯著。

1961-2014年雙季晚稻的氣候生產(chǎn)潛力呈上升趨勢[圖2(c)]，上升速率為189.7 kg·hm-2(10a)-1，但未通過顯著性檢驗。MK檢驗圖[圖3(c)]顯示UF和UB不存在交點，表明晚稻的氣候生產(chǎn)潛力在近54年中不存在突變的情況。對應的是，雙季晚稻生長季降水量呈上升的趨勢，上升速率為5.5 mm(10a)-1,但未通過顯著性檢驗。降水量的增加對晚稻生長存在正效應。從空間分布圖[圖4(c)]上來看，研究時段內(nèi)江西省67 %的站點的雙季晚稻的氣候生產(chǎn)潛力呈上升的趨勢，其中86 %的站點未通過0.1的顯著性檢驗，7 %的站點通過0.1顯著性檢驗，7 %的站點通過0.05的顯著性檢驗。全省33 %的站點的雙季晚稻的氣候生產(chǎn)潛力呈下降的趨勢，全省11 %的站點氣候生產(chǎn)潛力的下降速率大于500 kg·hm-2(10a)-1，其中的44 %的站點通過了0.05的顯著性檢驗，66 %未通過0.1的顯著性檢驗；全省22 %的雙季晚稻的氣候生產(chǎn)潛力的下降速率在-500～0 kg·hm-2(10a)-1區(qū)間，全部未通過顯著性檢驗。

綜上所述，輻射量的減少對江西省晚稻生長產(chǎn)生不利的影響，但是氣溫和降水量的增加起到了一定程度上的彌補，而降水量增加對晚稻的正效應大于氣溫的正效應。

2.4 雙季晚稻增產(chǎn)潛力的特征

圖5 1961-2014年江西省雙季晚稻增產(chǎn)潛力時間變化Fig.5 Changes of late rice potential for increasing production in Jiangxi province from 1961 to 2014

圖5以江西省所有站點的氣候生產(chǎn)潛力平均值作為上限，以從統(tǒng)計年鑒上得到的江西省雙季晚稻產(chǎn)量數(shù)據(jù)作為現(xiàn)實生產(chǎn)力，利用公式(7)得到每年的潛在增長空間，1961-2014年期間，江西省雙季晚稻單產(chǎn)的增產(chǎn)潛力表現(xiàn)為波動下降趨勢。增產(chǎn)潛力最大的年份在1962年，其現(xiàn)實生產(chǎn)力僅占氣候生產(chǎn)力的14.4 %，仍有85.6 %的增產(chǎn)空間；2007年的增產(chǎn)潛力最小，有59.8 %的增產(chǎn)潛力。可見，雖然江西省雙季晚稻的單產(chǎn)水平在不斷的提高，但是與氣候生產(chǎn)力仍有較大差距，江西省雙季晚稻的增產(chǎn)空間仍較巨大。

以每個站點2003-2010年的雙季晚稻的平均單產(chǎn)代表實際產(chǎn)量，以每個站1961-2014年的氣候生產(chǎn)潛力作為上限，分析了江西省雙季晚稻增產(chǎn)潛力的空間分布，結果表明整個江西省的增產(chǎn)潛力呈現(xiàn)南部高，中北部低的特點。晚稻氣候增產(chǎn)潛力的范圍在58 %～74 %之間，值在71 %～74 %區(qū)間的范圍集中在南部的大余、龍南、全南、定南、安遠、尋烏、會昌、瑞金等區(qū)域和東北角的婺源、德興兩個站點周圍的小片區(qū)域，而值在58 %～62 %區(qū)間的區(qū)域分布在中部的南昌、新建、高安、豐城、崇仁、宜黃、廣昌、黎川、南城、臨川、進賢等地(圖6)。

3 結 論

本文采用逐步訂正法計算得到江西省雙季晚稻的光合生產(chǎn)潛力、光溫生產(chǎn)潛力和氣候生產(chǎn)潛力，再利用空間插值、線性趨勢分析、M-K檢驗等方法分析生產(chǎn)潛力的時空變化特征及其主要影響因子。

光合、光溫、氣候生產(chǎn)力的空間分布表現(xiàn)的不完全一致。光合生產(chǎn)潛力呈東部高、西部低，光溫生產(chǎn)潛力呈東南部高、西北部低，氣候生產(chǎn)潛力呈北部低、南部高特征?？臻g變化都是有增有減，光合生產(chǎn)潛力和光溫生產(chǎn)潛力96 %的站點呈減少趨勢，氣候生產(chǎn)潛力67 %的站點呈上升趨勢。江西省東南部地區(qū)受溫度影響小，而北部地區(qū)受溫度影響大；江西省除了西北地區(qū)受水分影響小，其他地區(qū)都收水分影響大。

圖6 1961-2014年江西省雙季晚稻平均增產(chǎn)潛力空間分布Fig.6 Spatial distribution of late rice potential for increasing production in Jiangxi province

雙季晚稻的光合生產(chǎn)潛力和光溫生產(chǎn)潛力都呈極顯著下降趨勢，下降速率分別為534和465 kg·hm-2(10a)-1，氣候生產(chǎn)潛力呈上升趨勢，上升速率為189.7 kg·hm-2(10a)-1,但未通過顯著性檢驗。對江西省晚稻影響較大的氣象因子是降水，其次是溫度，但降水的影響在逐年減少江西省的增產(chǎn)潛力雖然呈現(xiàn)為波動下降的趨勢，但增產(chǎn)潛力仍然巨大，其中高值區(qū)集中在江西省的南部地區(qū)，低值區(qū)集中在中北地區(qū)。

4 討 論

本研究計算江西省雙季晚稻各級生產(chǎn)潛力目的在于了解雙季晚稻在雨養(yǎng)條件下能夠達到的最高產(chǎn)量，明確氣候變化背景下各級生產(chǎn)潛力在空間和時間上的變化規(guī)律，分析雙季晚稻受溫度、降水的限制情況以及氣候資源利用效率。研究結論對于江西省雙季晚稻的種植布局、相應的作物栽培措施和農(nóng)田管理技術具有一定的指導意義，但本研究中忽略了雙季晚稻在實際種植中受人工灌溉的影響，而且也沒有考慮地形對降水的再分配作用。逐級訂正模型雖然比較全面地考慮了輻射、溫度和水分影響，計算結果生物學和物理學意義明確，應用也比較廣泛，但其計算中對作物的實際生長動態(tài)變化和呼吸等生物過程考慮較少[26]，所以利用精確性較高的作物生長物理模型，綜合考慮灌溉量的影響，進一步更深入探討氣候變化對雙季晚稻的影響是本研究下一步的重點。

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