耿一風(fēng) 黃永平

（1 荊州市氣象局，荊州 434020；2 江漢平原生態(tài)氣象遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，荊州 434025）

0 引言

1 資料和方法

在全球氣候變暖的背景下，中國(guó)近50年極端天氣氣候事件的頻率和強(qiáng)度出現(xiàn)了明顯的變化，同時(shí)也影響著季節(jié)的更替。中國(guó)大部分地區(qū)季節(jié)長(zhǎng)度和起止時(shí)間也發(fā)生了顯著變化[1-5]，江漢平原作為全國(guó)重要的糧棉油等商品糧生產(chǎn)基地，特別是作為江漢平原腹地的荊州市，由于近些年四季變化導(dǎo)致當(dāng)?shù)剞r(nóng)民對(duì)一些主產(chǎn)作物的播種期做了盲目性調(diào)整，由此而導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，農(nóng)民感到無(wú)所適從。本文旨在分析荊州地區(qū)在全球變暖的背景下，其四季趨變特征及其對(duì)作物生長(zhǎng)的影響，并初步做出相應(yīng)的對(duì)策分析。

資料采用中國(guó)氣象局荊州國(guó)家基本站1954—2017年逐日平均氣溫作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。季節(jié)劃分采用5 d滑動(dòng)平均法[6]確定穩(wěn)定通過(guò)四季界限溫度（即冬季和春季為10 ℃，夏季和秋季為22 ℃）[6-7]的起止日期。具體方法為：以5 d為滑動(dòng)步長(zhǎng)，選取該日與前后兩日的日平均氣溫值計(jì)算滑動(dòng)平均，一年中，5 d滑動(dòng)平均值小于10 ℃的最長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，在第一個(gè)5 d中選取第一個(gè)日平均氣溫小于10 ℃日期作為冬季的初日（入冬日），依此法可找到大于10 ℃的初日（入春日）、大于22 ℃的初日（入夏日）、小于22 ℃的初日（入秋日），再由四季的起始時(shí)間計(jì)算四季長(zhǎng)度，然后將四季季長(zhǎng)和各季起始日期以10年為步長(zhǎng)做滑動(dòng)平均，最后用一元線性擬合方法，檢驗(yàn)四季季長(zhǎng)和四季平均起始日期的變化趨勢(shì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 季節(jié)的氣候變化趨勢(shì)分析

以穩(wěn)定通過(guò)四季界限溫度的方法得出四季起始日期，并由此計(jì)算四季季長(zhǎng)，每年的季節(jié)依次為冬、春、夏、秋，而年日數(shù)為四季季長(zhǎng)之和。由表1可知，荊州地區(qū)四季長(zhǎng)度變化幅度較大，同一季節(jié)，最長(zhǎng)日數(shù)達(dá)到最短日數(shù)的2～3倍。最短季節(jié)日數(shù)僅為34 d，發(fā)生在1997年秋天；而最長(zhǎng)為167 d，發(fā)生在1997年夏天。從季節(jié)平均長(zhǎng)度來(lái)看，夏季持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，冬季次之，春季和秋季長(zhǎng)度相接近。夏季的平均長(zhǎng)度接近秋季的2倍，夏冬兩季占到全年的63.9%。

表1 1955—2017年荊州地區(qū)四季氣候變化統(tǒng)計(jì)Table 1 The statistics of seasonal change during the period from 1955 to 2017 in Jingzhou

四季長(zhǎng)度的氣候傾向率中，只有春季未通過(guò)0.01水平的顯著性檢驗(yàn)，冬、秋兩季通過(guò)0.01水平的顯著性檢驗(yàn)且為負(fù)值，夏季亦通過(guò)0.01水平的顯著性檢驗(yàn)且為正值，說(shuō)明近70年來(lái)，荊州地區(qū)夏季季長(zhǎng)有增加的趨勢(shì)，冬、秋兩季有減少的趨勢(shì)，且冬季日數(shù)減少的傾向率大于秋季日數(shù)減少的傾向率，而夏季日數(shù)增加的傾向率大于冬、秋兩季日數(shù)減少的傾向率。

四季起始日的氣候傾向率中，冬、春、夏、秋均通過(guò)0.01水平的顯著性檢驗(yàn)，春、夏為負(fù)值，即春、夏起始日有提前的趨勢(shì)；冬、秋為正值，即冬、秋兩季起始日有推后的趨勢(shì)。

2.2 季節(jié)氣候變化的突變分析

冬、夏、秋三季長(zhǎng)度以及冬、春、夏、秋四季起始日期均通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。對(duì)其進(jìn)行Mann-Kendall檢驗(yàn)（圖1），由圖1a的UF曲線[8]走勢(shì)可以看出，荊州地區(qū)冬季季長(zhǎng)變化趨勢(shì)可分為三個(gè)階段，1955—1962年、1963—1973年以及1974—2017年。1962年前，冬季日數(shù)以減少趨勢(shì)為主（僅1961年呈增加趨勢(shì)，但不顯著）；1963—1973年，冬季日數(shù)呈現(xiàn)增加趨勢(shì)；1974—2017年冬季日數(shù)呈減少趨勢(shì)，且在1975年之后，UF曲線超過(guò)u0.05=±1.96（P＜0.05），并在1978年突破u0.01=±2.58（P＜0.01），呈極顯著減少趨勢(shì)。圖1a中UF和UB曲線相交于1972—1973年，表明在此期間，冬季長(zhǎng)度發(fā)生了突變，由緩慢波動(dòng)變化轉(zhuǎn)為單一明顯的縮短趨勢(shì)，表明冬暖加劇。

由圖1b的UF曲線走勢(shì)可以看出，荊州地區(qū)夏季季時(shí)長(zhǎng)變化趨勢(shì)可分為兩個(gè)階段，1955—1997年、1998—2017年。1998年前，夏季日數(shù)以減少趨勢(shì)為主（僅1961和1962年呈增加趨勢(shì)，但不顯著）；且從1970年始，UF曲線突破u0.01=±2.58（P＜0.01），呈極顯著減少趨勢(shì)，這種趨勢(shì)直至1975年結(jié)束。1998年始，夏季季長(zhǎng)呈增加趨勢(shì)，且這種趨勢(shì)在2005年UF曲線突破u0.01=±2.58（P＜0.01），呈極顯著增加趨勢(shì)。圖1b中UF和UB曲線相交于1994—1995年之間，表明在此期間，夏季長(zhǎng)度發(fā)生了突變，由緩慢波動(dòng)變化轉(zhuǎn)為單一明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)。

由圖1c的UF曲線走勢(shì)可以看出，荊州地區(qū)秋季季長(zhǎng)變化趨勢(shì)可分為三個(gè)階段，1955—1970年、1971—1994年以及1995—2017年。1971年前，秋季日數(shù)變化趨勢(shì)不明朗；1971—1994年，秋季日數(shù)呈增加趨勢(shì)；1995年后，秋季日數(shù)步入減少趨勢(shì)，且這種趨勢(shì)在2006年UF曲線突破u0.01=±2.58（P＜0.01），呈極顯著減少趨勢(shì)。圖1c中UF和UB曲線相交于1992—1993年，表明在此期間，秋季長(zhǎng)度發(fā)生了突變，由緩慢波動(dòng)變化轉(zhuǎn)為單一明顯的縮短趨勢(shì)。

時(shí)間變化趨勢(shì)上，圖1d中，冬季起始時(shí)間在1977年之前，主要表現(xiàn)為提前趨勢(shì)，且在1967—1972年均通過(guò)0.05水平的顯著性檢驗(yàn)，入冬提早顯著。1977年后入冬表現(xiàn)為延后趨勢(shì)，且在1989—1996年（1994年除處）均通過(guò)0.05水平的顯著性檢驗(yàn)，入冬延后顯著；另外在2000—2006年均通過(guò)0.01水平的顯著性檢驗(yàn)，入冬延后極顯著；圖1d中UF和UB曲線相交于1972—1973年，表明在此期間，冬季起始日發(fā)生了突變，入冬日由提前趨勢(shì)向延后趨勢(shì)轉(zhuǎn)變。

圖1e中，春季起始時(shí)間自1955年始，基本上是提前趨勢(shì)，UF和UB曲線相交于1993—1994年之間，表明在此期間，春季起始日發(fā)生了突變，入春日由緩慢波動(dòng)變化轉(zhuǎn)為單一明顯的提前趨勢(shì)，且在2001年突破u0.01＝±2.58（P＜0.01），呈極顯著提前趨勢(shì)。

圖1 荊州地區(qū)季節(jié)變化的Mann-Kendall檢驗(yàn)（1955—2017年）Fig. 1 The Mann-Kendall test of seasonal changes from 1955 to 2017 in Jingzhou

由圖1f可看出，夏季起始日變化主要分為3個(gè)時(shí)期，即1955—1969年的小幅提前期、1970—1999年的波動(dòng)延后期和2000—2017年一致提早期，只有在2007年之后通過(guò)0.05水平的顯著性檢驗(yàn)，入夏時(shí)間呈顯著提早趨勢(shì)。

由圖1g可看出，秋季起始日變化主要分為2個(gè)時(shí)期，以1987年為界，1987年之前入秋日呈提前趨勢(shì)，且在1964—1975年表現(xiàn)為顯著提前趨勢(shì)，1987年之后，入秋日呈延后趨勢(shì)，UF和UB曲線相交于1986—1987年，表明在此期間，秋季起始日發(fā)生了突變，入秋日由緩慢波動(dòng)變化轉(zhuǎn)為單一明顯的延后趨勢(shì)，且在1995年UF曲線突破u0.01=±2.58（P＜0.01），呈極顯著延后趨勢(shì)。

3 結(jié)論與對(duì)策

3.1 結(jié)論

近70年來(lái)，荊州的四季長(zhǎng)度，夏季最長(zhǎng)，冬季次之，春、秋季相接近，且秋季略短。在變化趨勢(shì)上，夏季日數(shù)表現(xiàn)為顯著增加，且在1994—1995年間發(fā)生突變，由緩慢波動(dòng)轉(zhuǎn)為明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)；冬、秋兩季日數(shù)表現(xiàn)為顯著減少，且冬季在1972—1973年間發(fā)生突變，由緩慢波動(dòng)轉(zhuǎn)為明顯的縮短趨勢(shì)，其主要原因表現(xiàn)為20世紀(jì)70年代開(kāi)始，入冬延后，而春季自1955年有資料記錄以來(lái)，入春日一直呈提前趨勢(shì)，這種入冬日延后而入春日提前的相向壓縮使得冬季季長(zhǎng)自然縮短；而秋季在1992—1993年間發(fā)生突變，也由緩慢波動(dòng)轉(zhuǎn)為明顯的縮短趨勢(shì)。

荊州四季起始時(shí)間變化，春、夏季起始時(shí)間有顯著的提前趨勢(shì)，春季突變發(fā)生在1993—1994年，而夏季的突變發(fā)生在1996—1997年，春、夏兩季起始時(shí)間發(fā)生突變的時(shí)間相接近，說(shuō)明在20世紀(jì)90年代中后期，荊州地區(qū)表現(xiàn)為春季來(lái)得早，夏季也來(lái)得早。而秋、冬起始時(shí)間有顯著的推后趨勢(shì)。

3.2 對(duì)策

1）勿因氣候變暖過(guò)早播種早稻。由于入春日提前，近些年來(lái)江漢平原與洞庭湖平原部分地方農(nóng)戶，在3月上中旬氣溫回暖時(shí)段即行早稻播種，這雖在有的年份有所“成效”，但不少農(nóng)戶在效法中都適得其反，損失慘重。究其原因，氣候變暖過(guò)去時(shí)段性的低溫冷害，并非減少，早稻播種過(guò)早，生育期提前，在孕穗期間遭遇了日平均氣溫連續(xù)3 d或以上低于20 ℃的嚴(yán)重“五月寒”頻次增多，使其空殼率明顯增高，結(jié)實(shí)率降低。為此建議，廣大農(nóng)民群眾要正確認(rèn)識(shí)與應(yīng)對(duì)氣候變暖，不要以為春季出現(xiàn)時(shí)段性的急劇增溫現(xiàn)象，就盲目地提前過(guò)早播種，甚至還采用特早熟品種，使生殖生長(zhǎng)期提前，這對(duì)早稻來(lái)說(shuō)，不僅抗御低溫能力明顯減弱，而且遭受低溫冷害的風(fēng)險(xiǎn)較高。對(duì)于在氣候變暖中，如何充分地利用熱量資源的問(wèn)題，應(yīng)聽(tīng)取當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)與氣象部門的意見(jiàn)，以利于科學(xué)理性決策。

2）利用夏季延長(zhǎng)、入秋推遲的氣候趨變特點(diǎn)，適當(dāng)推遲中稻播種期，進(jìn)而在保證產(chǎn)量的前提下，提高稻米品質(zhì)。據(jù)孟亞利等[9]研究，稻米品質(zhì)受灌漿結(jié)實(shí)期平均氣溫、平均太陽(yáng)輻射、平均相對(duì)濕度等因子影響，且溫度對(duì)米質(zhì)的作用最大。具體來(lái)說(shuō)，秈稻灌漿結(jié)實(shí)期最優(yōu)平均氣溫為22.0～24.0 ℃。統(tǒng)計(jì)分析表明，江漢平原22.0～24.0 ℃（80%保證率）的時(shí)段，在8月22日—9月8日，如果能將秈型雜交稻抽穗揚(yáng)花期控制在8月中旬后期，那么現(xiàn)行中稻遲熟品種的播種期，要由4月20日—5月初，相應(yīng)推遲到5月15—25日。

3）冬季時(shí)間推后，暖冬頻現(xiàn)，導(dǎo)致小麥抽穗期提前，由此造成小麥生長(zhǎng)“多害并發(fā)”。首先是過(guò)早拔節(jié)，其次是對(duì)低溫凍害的抗御能力明顯減弱，使以后穗粒數(shù)減少；尤其是若過(guò)早孕穗遇低溫天氣，將使其花粉不育率明顯增高，出現(xiàn)“胎里壞”，導(dǎo)致結(jié)實(shí)率明顯降低?；诮瓭h平原乃至長(zhǎng)江中下游地區(qū)，冬小麥品種由傳統(tǒng)的半冬性，向偏春性、春性轉(zhuǎn)化，其播期應(yīng)適當(dāng)延后，像鄭麥9023播種期應(yīng)安排在10月25日以后。

4）油菜的播期也應(yīng)相應(yīng)推遲，既考慮利用秋季氣候資源爭(zhēng)“秋發(fā)”，又考慮年前有13片綠葉而不抽薹，一旦發(fā)現(xiàn)可能生長(zhǎng)過(guò)旺，就及早葉面噴施多效唑抑旺促壯，以免遭遇凍害。