李祎君，呂厚荃

(國家氣象中心，北京100081)

1 引 言

中國是世界上最大的水稻生產(chǎn)國，水稻的播種面積僅次于印度，約占世界水稻總面積的1/6，平均單產(chǎn)量也遠(yuǎn)高于世界平均水平，水稻總產(chǎn)量更是居世界首位，占全球總產(chǎn)量的近1/3[1]。就全國范圍而言，水稻面積占國內(nèi)糧食種植面積的1/3左右，其產(chǎn)量已超過了谷物類總產(chǎn)，居國家第一位。中國稻區(qū)遼闊，南至海南省，北至黑龍江省，東至臺(tái)灣省，西達(dá)新疆維吾爾族自治區(qū)。但主要稻區(qū)分布于秦嶺淮河一線以南（主要在長江中下游平原、珠江三角洲、東南丘陵、云貴高原、四川盆地等），并以栽培秈稻為主，而在此以北則以粳稻為主。中國水稻主要有六大產(chǎn)區(qū)分別為：I. 華南雙季稻作區(qū)；II. 華東、華中單雙季稻作區(qū)；III. 西北干燥稻作區(qū)；IV. 華北單季稻作區(qū)；V. 東北早熟稻作區(qū)；VI. 西南高原稻作區(qū)。其中，華南雙季稻作區(qū)，水稻面積占全國的18%；華中雙季稻區(qū)是我國最大的稻作區(qū)，占全國水稻面積的68%[2]。本研究討論的雙季稻區(qū)就位于中國水稻最大的兩大產(chǎn)區(qū)，并囊括主產(chǎn)省。

氣候變化直接改變區(qū)域性的水熱交換，進(jìn)而影響水稻生長的環(huán)境；另一方面，氣溫變化還將通過影響水稻的生長季長短來間接影響水稻生產(chǎn)。水稻的生長從一定程度上說是溫度和水分的累積效應(yīng)。從局部而言，溫度升高將增加水稻利用光熱條件的機(jī)會(huì)，當(dāng)然這種增加機(jī)會(huì)需要以降水充分為基礎(chǔ)。有研究認(rèn)為[3]，未來30 年的平均氣溫在中國地區(qū)上升較高，可達(dá)到1.0~1.5 ℃；而降水量變化則具有較大的地域性，總體而言中國地區(qū)的降水量增加5%左右。由于氣候變化本身的區(qū)域性，以及中國水稻種植的地域性特征，氣候變化給水稻生產(chǎn)帶來的影響并不完全一致。有研究認(rèn)為[4]華中和華東稻區(qū)氣候變暖有利于種植條件改善和水稻生產(chǎn)，而氣候變濕則對(duì)其不利；華南地區(qū)氣溫增暖較少有變濕的趨勢，高溫?zé)岷?huì)增加[5-6]。由此，了解氣候變化背景下南方雙季稻區(qū)氣候資源演變特征及其可能對(duì)水稻生產(chǎn)的影響變得極為重要。然而，大多相關(guān)研究多是以省或者小區(qū)域?yàn)檠芯繂卧猍7-14]，將南方雙季稻區(qū)作為獨(dú)立單元，研究其農(nóng)業(yè)氣候資源變化特征的報(bào)道，特別是雙季稻生長期內(nèi)的農(nóng)業(yè)氣候資源變化特征及其可能影響報(bào)道較少。因此，本文以此為切入點(diǎn)，著重研究中國南方雙季稻區(qū)近50年氣候資源的演變特征及其可能影響，以期為糧食生產(chǎn)安全提供可靠依據(jù)。

2 資料與方法

2.1 研究區(qū)域

本文的研究區(qū)域?yàn)榻想p季稻區(qū)和華南雙季稻區(qū)，江南雙季稻區(qū)包括湖南、江西、浙江及湖北和淮南部分地區(qū)，華南雙季稻區(qū)包括福建、廣東、廣西、海南等沿海省(區(qū))（圖1）。由此，南方雙季稻區(qū)主要包括滬、浙、贛、湘、閩、粵、桂、瓊。雙季稻區(qū)地處我國緯度較低地區(qū)，屬季風(fēng)性氣候，雨熱同季，常年平均氣溫18~20 ℃，年累計(jì)雨量為1 200~1 900mm，年日照時(shí)長1 400~1 900 h（表1）。江南和華南區(qū)一年三熟，糧食種植均以雙季稻為主，冬季可種植各種越冬蔬菜、花卉等，但種植規(guī)模較小不具代表性。江南早稻3 月下旬種植至7月下旬收獲，晚稻6 月中旬種植至10 月下旬成熟；華南早稻2 月下旬種植至7 月下旬收獲，晚稻6 月下旬種植至11月中旬成熟。

圖1 研究區(qū)域示意圖

表1 南方雙季稻區(qū)氣候要素時(shí)間變化特征

2.2 研究數(shù)據(jù)與方法

本研究氣象要素?cái)?shù)據(jù)來自研究區(qū)域內(nèi)1961—2010 年275 個(gè)數(shù)據(jù)完整性較好的氣象觀測站點(diǎn)，包括逐日平均氣溫、最高/最低氣溫、日照時(shí)數(shù)、降水量等。根據(jù)研究區(qū)域雙季稻種植特點(diǎn)分別對(duì)年、四季、生長季氣候資源的時(shí)空分布演變特征進(jìn)行分析。12 ℃和20 ℃是對(duì)雙季稻區(qū)較為重要的兩個(gè)界限溫度，12 ℃是早稻傳統(tǒng)露地秧播種育秧的適宜溫度，20 ℃是晚稻抽穗揚(yáng)花期是否遭遇寒露風(fēng)的重要溫度指標(biāo)，10 ℃初終日之間的間隔天數(shù)可視為喜溫作物的生長期，文中采用五日滑動(dòng)平均法計(jì)算界限溫度如10 ℃、12 ℃、20 ℃等的初終日。氣候要素空間插值采用了2種方法[15]，對(duì)于空間連續(xù)性較好的要素如氣溫、日照等采用反距離權(quán)重插值法(Inverse Distance Weighting, IDW)，而對(duì)于空間連續(xù)性較差、受地形影響大的降水要素則采用Gressman 插值法[16]，能夠更準(zhǔn)確地反映實(shí)際的降水分布狀況。

本文采用Mann-Kendall(M-K)方法[17]檢測分析雙季稻生長季積溫和生長季長度時(shí)間序列的突變情況。在原假設(shè)H0氣候序列沒有變化的情況下，設(shè)此氣候序列為x1，x2，……，xn，mi表示第i個(gè)樣本xi大于xj(1≤j≤i)的累計(jì)數(shù)。定義一統(tǒng)計(jì)量:

在原序列的隨機(jī)獨(dú)立等假定下，dk的均值、方差分別為

將dk標(biāo)準(zhǔn)化:

式（3）中u(dk)為標(biāo)準(zhǔn)分布，其概率α1可以通過計(jì)算或查表獲得。給定一顯著性水平α0，當(dāng)α1>α0時(shí)，接受原假設(shè)H0；當(dāng)α1<α0時(shí)，則拒絕原假設(shè)，它表示此序列將存在一個(gè)強(qiáng)的增長或減少趨勢。所有u(dk) (1≤k≤n)將組成一條曲線UF，通過顯著性檢驗(yàn)可知其是否有變化。

文中所有u(dk) (1≤k≤n)組成的曲線用 UF 表示，組成的曲線用UB 表示。當(dāng)曲線UF 超過信度線，即表示存在明顯的變化趨勢時(shí)，如果曲線UF 和UB 的交叉點(diǎn)位于信度線之間，這點(diǎn)便是突變點(diǎn)的開始。

3 結(jié)果與分析

3.1 氣候資源時(shí)空演變特征

3.1.1 氣 溫

研究區(qū)域近50 年年平均氣溫幾乎以2 ℃/(10 a)的速度顯著升高，尤其是1997 年之后年平均氣溫距平均為正距平，說明上世紀(jì)末開始變暖幅度明顯增大（圖2上），變暖之勢愈演愈烈。為了更加詳細(xì)地掌握該區(qū)域近50 年的氣溫演變特征，對(duì)氣溫進(jìn)行了突變檢驗(yàn)。

（1）1961—2010 年 50 年間區(qū)域氣溫存在增（1961—1966 年）-減（1967—1996 年）-增（1997—2010年）的變化趨勢，且近十年這種增溫趨勢超過了顯著水平0.05 臨界線，甚至超過0.001 顯著水平（U0.001=2.56），表明雙季稻區(qū)氣溫上升的趨勢十分顯著。

（2）研究區(qū)域年平均氣溫存在突變。根據(jù)UF和UB 曲線焦點(diǎn)的位置確定研究區(qū)域年平均氣溫在1990 年代末期的增暖是一突變現(xiàn)象，且始于1997 年（圖2 下）。1997 年之后年平均氣溫距平均為正值，平均為0.5 ℃，增溫加劇。由此可知，研究區(qū)域正處于氣溫顯著上升階段，變暖明顯。

圖2 1961—2010年研究區(qū)域年平均氣溫及距平（上）和氣溫突變檢驗(yàn)（下）

近50 年研究區(qū)域內(nèi)最高、最低氣溫同平均氣溫一樣存在明顯上升趨勢，最低氣溫在三類溫度中增幅最大、變化也最為顯著，其次為平均氣溫，最高氣溫的變化未達(dá)到顯著水平；平均/最高/最低氣溫在不同季節(jié)其增幅及變率又略有不同，秋冬季三類氣溫增溫幅度大于其他季節(jié)，夏季增幅最?。ū?），但夏季最高氣溫和平均氣溫的升高均可能導(dǎo)致雙季稻特別是早稻抽穗揚(yáng)花期遭遇夏季高溫?zé)岷Φ娘L(fēng)險(xiǎn)增大，在實(shí)際分析也發(fā)現(xiàn)，2000年以后早晚稻生長季內(nèi)≥35 ℃的高溫日數(shù)明顯高于近50年均值，呈顯著增多趨勢，呂曉敏等的研究也表明2000年之后雙季早稻開花期和灌漿期高溫?zé)岷Ω鼮閲?yán)重[18]。相對(duì)而言，氣溫變暖在冷季更為明顯，而暖季由于本身基礎(chǔ)溫度較高，上升空間有限，因而增加趨勢不顯著，與類似研究結(jié)論一致[19]。

表2 不同季節(jié)平均氣溫、最高和最低氣溫變化幅度

從研究區(qū)域氣溫的空間分布來看，氣溫由西南至東北方逐漸降低，華南區(qū)年平均氣溫為18～22 ℃，江南區(qū)為16～18 ℃；從年代際氣溫空間分布變化來看，偏北地區(qū)增溫幅度大于中南部地區(qū)，其中東北部氣溫由1960 年代的12～14 ℃升高至近10年的16～18 ℃，最南端的海南氣溫上升幅度較小由22～24 ℃升高至24～26 ℃。由此可見，雙季稻區(qū)近50年空間上平均升溫幅度也達(dá)到2 ℃以上，氣候變暖由南至北十分明顯，且受緯度影響江南區(qū)氣溫升高幅度略大于華南區(qū)。

3.1.2 降 水

從近50 年區(qū)域年降水量變化來看（圖3），降水量年際波動(dòng)較大，有弱的增加趨勢，氣候傾向率為17 mm/(10 a)，但未達(dá)到顯著水平。同時(shí)，近50年降水量存在階段性變化：1992—2002 年以正距平為主，氣候傾向率為65 mm/(10 a)，說明此階段降水充沛；此前此后降水波動(dòng)大無明顯一致性規(guī)律。對(duì)區(qū)域降水時(shí)間序列進(jìn)行突變檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)降水也存在突變，突變發(fā)生時(shí)間較早，與該區(qū)域氣候變化關(guān)系不大。另外，突變檢驗(yàn)顯示從1960 年代末至今，降水均有增多趨勢，但未達(dá)到顯著水平。由于降水連續(xù)性較差，受地形影響較大，長江中下游地區(qū)以平原為主，而華南丘陵山地較多，因此對(duì)江南和華南降水序列分別又進(jìn)行了突變檢驗(yàn)。結(jié)果顯示，江南近50年降水呈先增多后減少的趨勢，近10年降水的這種減少趨勢達(dá)到0.001顯著水平；而華南降水一直呈增多的趨勢，與江南降水的變化反向。這與趙錦等[20]研究結(jié)果一致。盡管江南和華南緯度相差不大，但其降水變化卻不盡相同，這也反映了影響降水要素的因素較多，其本身存在更大的復(fù)雜性。

圖3 1961—2010年研究區(qū)域年降水及距平

研究區(qū)域水熱同季，降水四季變化分明，春夏雨水較多，50 年平均分別為514 mm 和628 mm，遠(yuǎn)大于秋冬季雨量（表3）；其中華南夏季受臺(tái)風(fēng)影響較大，春季降水量（498 mm）遠(yuǎn)小于夏季的雨量（721 mm）；而江南與華南截然不同，春季平均降水量大于夏季，有些年份春季降水量甚至可以超過夏季200 mm，這個(gè)量幾乎相當(dāng)于當(dāng)年夏季雨量的一半。這與江南盛夏高溫少雨，易出現(xiàn)高溫伏旱有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。從四季降水的年變化來看，夏季降水波動(dòng)最大，有顯著增加趨勢，冬季降水波動(dòng)較小，增加趨勢不顯著；而春秋季降水與冬夏降水變化趨勢相反，有減少趨勢且秋季更為明顯，但均未達(dá)到顯著水平。這與隋月等[19-20]研究結(jié)果一致，降水這種四季各有不同的變化趨勢可能使得研究區(qū)域年內(nèi)降水更為集中，干濕季更為分明，特別是秋季在增溫顯著的基礎(chǔ)上降水減少，秋旱的風(fēng)險(xiǎn)將可能進(jìn)一步增大，晚稻灌漿階段遭遇干旱的風(fēng)險(xiǎn)也將隨之增加，從而影響晚稻穗分化和授粉結(jié)實(shí)，致使最終產(chǎn)量下降。這與近10 年南方地區(qū)較頻繁的季節(jié)性干旱的事實(shí)較一致。

表3 近50年江南和華南四季平均降水量

從研究區(qū)域年降水空間分布來看，由于距海遠(yuǎn)近不同降水量東西部差異明顯，自西北向東南方逐漸遞增，東南部降水量1 500～2 000 mm，西北部降水量僅有1 000～1 200 mm。從年代際降水空間變化來看，雙季稻區(qū)西部降水呈年代際遞減，由1960 年代的1 200~1 600 mm 減少為近10年的1 000~1 400 mm，而其余地區(qū)變化不明顯；相對(duì)而言，西部降水量本身沒有距海較近的東部豐沛，隨著氣候變暖又呈減少趨勢，水稻以水為本，降水的這種變化可能使得西部的水資源出現(xiàn)不足，影響雙季稻種植值得關(guān)注。

3.1.3 日 照

1961—2010 年50 年間雙季稻區(qū)日照時(shí)數(shù)以53 h/(10 a)的速度逐漸減少（相關(guān)極顯著P≤0.001），其中 1989—2002 年 14 年間日照時(shí)數(shù)均為負(fù)距平，且在1997 年達(dá)到近50 年最低值，該時(shí)段內(nèi)日照條件為近50 年最差，2002 年之后又略有改善，但近年又持續(xù)偏差（圖4）。對(duì)日照時(shí)數(shù)進(jìn)行突變檢驗(yàn)，自1980 年代以來其減少趨勢達(dá)到顯著水平，但這種減少趨勢并無突變。日照時(shí)數(shù)的顯著減少可能導(dǎo)致水稻光合速率降低、光合產(chǎn)物減少而減產(chǎn)[20]；同時(shí)也極大地影響著地面蒸發(fā)量及植被蒸騰，進(jìn)而影響了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)水熱循環(huán)，迫使區(qū)域氣候也隨之發(fā)生微變化。研究區(qū)域日照時(shí)數(shù)的空間分布與降水格局相似為東部多西部少；年代際日照時(shí)數(shù)空間變化顯示近50年日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢，1980 年代為日照條件最差的時(shí)期，與區(qū)域的時(shí)間變化并不一致。

圖4 1961—2010年研究區(qū)域年日照時(shí)數(shù)及距平

由此，近50 年研究區(qū)域平均氣溫呈明顯升高趨勢，尤其秋冬季變暖更為顯著；降水是江南稻區(qū)呈減少趨勢，而華南呈增加趨勢。雙季稻區(qū)氣候資源的演變趨勢在空間上存在較大的差異，其中華南稻區(qū)呈暖濕化，對(duì)于喜溫好水的雙季稻生產(chǎn)是利大于弊；而江南稻區(qū)則呈暖干化趨勢，對(duì)于水稻的種植是不利的，同時(shí)也存在著秋旱威脅加大，特別是西部地區(qū)水資源可能出現(xiàn)不足，影響水稻種植[21-22]。

3.2 界限溫度、積溫變化特征

3.2.1 界限溫度

穩(wěn)定通過12 ℃的初日可以作為傳統(tǒng)早稻露地育秧的適宜播種期，隨著氣候變暖研究區(qū)域12 ℃初日在平均初日3 月18 日上下波動(dòng)，并沒有明顯的增減趨勢。氣溫突變前后12 ℃初日空間分布卻有差異，12 ℃初日在氣溫突變后明顯提前，尤其是偏南和偏北地區(qū)提前日數(shù)多于其他地區(qū)。其中，氣溫突變前12 ℃初日為3 月31 日—4月10日區(qū)域，氣溫突變后幾乎退出雙季稻區(qū)，由初日為3月21—31日區(qū)域代替，提前了10 d左右；初日2 月9—19 日區(qū)域，氣溫突變之后南擴(kuò)至百色-玉林-廣州-漳州一線，也提前了10 d。氣溫突變后，研究區(qū)域早稻適播期提前，偏南和偏北地區(qū)均提前了一旬左右，江南地區(qū)早稻適播期平均提前6 d[23]，熱量資源出現(xiàn)盈余可以適當(dāng)提前早播，種植較晚熟的品種，從而獲得更高的產(chǎn)量與品質(zhì)；同時(shí)適時(shí)早播，在一定程度上可以避開灌漿期高溫，從而達(dá)到避災(zāi)的目的[24]。

穩(wěn)定通過10 ℃初日可以作為雙季稻區(qū)早稻薄膜育秧的適宜播種期，隨著研究區(qū)域氣候變暖，特別是春季氣溫升高，10 ℃初日也出現(xiàn)了提前的趨勢，但未達(dá)到顯著水平。隨著農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步，早稻薄膜育秧逐漸普及，該項(xiàng)技術(shù)如今在雙季稻區(qū)已被廣泛認(rèn)可和采用。因而，不同地域采用薄膜育秧技術(shù)后播期較傳統(tǒng)育秧提前日數(shù)的空間分布規(guī)律，可為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者適應(yīng)新技術(shù)更好地掌握早稻播種期提供重要依據(jù)。從近10年兩者日數(shù)之差的空間分布來看（圖5），大部分區(qū)域差異在10 日以上，也就是說采用薄膜育秧方式早稻播種時(shí)間較傳統(tǒng)育秧可提前一旬以上，此結(jié)果與呂偉生等[25]的結(jié)論一致；早稻本身生長期較短，各生育階段間隔也短，提前播種一旬左右，將可使早稻的生長期大為延長[26-27]。近年來由于早稻品質(zhì)不佳、口感較差，播種面積各省區(qū)均有不同程度減少，而播期提前生長季延長有利于種植品質(zhì)較好的品種，可提高稻農(nóng)的種植收益和積極性。

圖5 近十年研究區(qū)域平均穩(wěn)定通過10 ℃初日與穩(wěn)定通過12 ℃初日之差

20 ℃是雙季稻區(qū)常見災(zāi)害寒露風(fēng)的一個(gè)重要溫度指標(biāo)，其終日愈晚那么稻區(qū)遭受寒露風(fēng)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)愈低，反之則高。隨著氣候變暖20 ℃終日大幅的延后，若≤20 ℃的持續(xù)低溫均出現(xiàn)在晚稻齊穗之后，則寒露風(fēng)對(duì)晚稻產(chǎn)量的影響微乎其微，同時(shí)也利于產(chǎn)量與品質(zhì)的提高。實(shí)際分析表明：由于研究區(qū)域秋季升溫明顯，20 ℃終日延后顯著（P≤0.001，圖6），50 年間延后了26 天，相當(dāng)于延后了一個(gè)自然月的時(shí)長，平均每年延后0.5 d 左右。可見，雙季稻區(qū)晚稻寒露風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)隨著氣候變暖已顯著降低，可以適當(dāng)種植晚熟的晚稻品種，更好地利用熱量資源。

圖6 近50年研究區(qū)域平均穩(wěn)定通過20 ℃終日

3.2.2 積 溫

≥10 ℃積溫的多寡能夠反映出雙季稻生長期內(nèi)熱量條件的好壞，同時(shí)也是雙季稻種植的重要溫度界限指標(biāo)之一。水稻屬于喜溫好濕短日照作物，一般而言≥10 ℃積溫達(dá)到4 500~7 000 ℃·d的地區(qū)均可種植雙季稻，但積溫愈少的地區(qū)愈容易遭受低溫災(zāi)害（五月寒、寒露風(fēng)等），影響雙季稻的安全成熟。近50 年研究區(qū)域≥10 ℃積溫顯著增加，尤其是1997 年之后均大于6 000 ℃·d，高于5 300 ℃·d 的雙季稻安全種植界限。說明氣溫突變、增幅加大之后，研究區(qū)域內(nèi)的熱量條件完全可以滿足雙季稻生長的熱量需求。從氣溫突變前后≥10 ℃積溫空間分布變化來看，氣溫突變后偏北和偏南地區(qū)積溫變幅大于中部地區(qū)，其中氣溫突變后積溫為4 500~5 000 ℃·d 區(qū)域退出雙季稻區(qū)，5 000~5 500 ℃·d 范圍也大幅縮小，僅分布于江淮南部、湘西等丘陵山區(qū)；積溫7 500~8 000 ℃·d 范圍由華南沿海一帶北擴(kuò)至百色-南寧-肇慶-漳州一線；相對(duì)而言，6 000~7 500 ℃·d的范圍變動(dòng)最?。▓D7）。雙季稻生長季≥10 ℃積溫的增加，對(duì)早稻產(chǎn)量潛力的提高是有利的[23]。謝遠(yuǎn)玉等[23]的研究中也顯示由于雙季稻生長季熱量資源增加，雙季稻品種搭配也有之前的早熟早稻+中熟晚稻或中熟早稻+晚稻，轉(zhuǎn)變?yōu)橹惺煸绲?晚熟晚稻。

圖7 氣溫突變前后研究區(qū)域≥10 ℃積溫

3.2.3 熱量資源有效性

研究區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定通過10 ℃初終日之間≥10 ℃積溫、日照時(shí)數(shù)及降水量可以作為雙季稻區(qū)生長季內(nèi)主要?dú)夂蛸Y源要素。研究區(qū)域生長季≥10 ℃積溫介于5 000~7 500 ℃·d，由南至北逐漸遞減；氣溫突變之后，積溫5 000~5 500 ℃·d 的范圍迅速縮減北退，僅在雙季稻區(qū)東北角和西北角仍有分布；而7 500~8 000 ℃·d 突變前僅分布于海南島，氣溫突變后北擴(kuò)至華南中南部，范圍擴(kuò)展較大；可以看到，生長季內(nèi)積溫的空間變化是南北兩端的變動(dòng)大于中部，與≥10 ℃積溫的空間變化并不一致。雙季稻區(qū)生長季降水量有1 000~1 800 mm，空間分布規(guī)律與積溫相似，但氣溫突變前后降水格局變化不大，增減趨勢不明顯。雙季稻區(qū)生長季內(nèi)日照時(shí)數(shù)大部有1 000~1 800 h，氣溫突變前后日照時(shí)數(shù)空間格局變化也不顯著。由此，雙季稻區(qū)生長季內(nèi)≥10 ℃積溫與降水量的變化與該區(qū)域年變化相似，基本同步；但日照時(shí)數(shù)生長季變化與年變化不同，并未呈現(xiàn)顯著的減少趨勢，說明年日照時(shí)數(shù)的下降可能主要是由非雙季稻生長季內(nèi)日照時(shí)間縮短造成的，日照時(shí)數(shù)在非生長季的下降趨勢可能更為明顯。在雙季稻生長季內(nèi)，氣候資源要素中僅熱量資源變化顯著，其他要素如降水、日照等變化不明顯，因而雙季稻區(qū)熱量資源的變化為其氣候資源變化的主要方面和主要特征，對(duì)于氣候變暖背景下該區(qū)域氣候資源的調(diào)整及再利用，可著重考慮熱量資源的適用性。

研究區(qū)域熱量資源增加，高溫日數(shù)增多，尤其是2000 年之后早晚稻生長季高溫日數(shù)遠(yuǎn)高于近30 年平均水平，早稻揚(yáng)花灌漿階段及晚稻苗期的熱害風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)隨之增大，在實(shí)際種植調(diào)整中若忽略掉這類無效高溫的話，可能將給水稻生產(chǎn)安全帶來隱患。因而，本文中將雙季稻區(qū)生長季內(nèi)≥10 ℃有效積溫扣除日平均氣溫≥30 ℃以上的無效 積 溫 ，即 熱 量 資 源 有 效 性 =作 為估算熱量資源有效性的指標(biāo)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，熱量資源有效性的空間分布與熱量資源的空間分布差異較大；江南熱量資源的有效性總體低于華南，尤其是中部江西和湖南兩省，熱量有效性均小于85%，低于其他稻區(qū)；華南大部地區(qū)熱量有效性均高于95%（圖8）。由此可見，在調(diào)整種植結(jié)構(gòu)時(shí)，首要考慮的應(yīng)是熱量資源的有效性，在氣候變暖的背景下江西和湖南盡管熱量資源增加但其有效性較低，說明無效高溫對(duì)該地區(qū)水稻種植的影響很大，可采取適當(dāng)提前播種早稻，以利于在早稻抽穗揚(yáng)花階段避開高溫天氣，或適當(dāng)晚播晚稻，減輕高溫影響。

圖8 研究區(qū)域熱量資源有效性

4 結(jié)論與討論

氣候變化背景下氣候資源的演變規(guī)律在北方地區(qū)的研究更為廣泛，南方大部分地區(qū)因其基礎(chǔ)氣溫較高、降水量較大，氣候敏感性低于北方，因而研究不多，且多以省為界進(jìn)行分析探討。南方雙季稻區(qū)是中國主要產(chǎn)量基地，其水稻產(chǎn)量居全國之首，對(duì)該區(qū)域水稻生長季氣候資源的分析研究具有重大意義。

本文探討了中國南方雙季稻區(qū)近50年氣候資源的演變特征及其可能影響，首先，雙季稻區(qū)近50年年平均氣溫呈顯著上升趨勢，變暖明顯且區(qū)域年平均氣溫在1997年存在突變、氣溫增幅加大；研究區(qū)域降水年際波動(dòng)較大，無明顯增減趨勢。氣溫增暖明顯與前人的研究結(jié)果一致，但由于研究區(qū)域有所差異，氣溫突變點(diǎn)也各不相同，但大多集中在上世紀(jì)九十年代。另外，研究區(qū)域水熱變化存在明顯的季節(jié)差異，秋冬季增溫比春夏更為顯著；春秋降水有減少趨勢，而冬夏有增加趨勢，這將使年內(nèi)降水分布更為集中。有研究認(rèn)為最高氣溫持續(xù)升高會(huì)促進(jìn)水稻產(chǎn)量增加，但最低氣溫升高則會(huì)導(dǎo)致未來水稻產(chǎn)量的下降[28]，因而可能還需要進(jìn)一步對(duì)雙季稻生長季內(nèi)日最高和最低氣溫深入探討分析。

其次，多數(shù)研究認(rèn)為雙季稻區(qū)具有較好灌溉能力，降水變化對(duì)水稻有一定影響，但沒有氣溫關(guān)系密切，關(guān)注較少。而從本文的氣候資源空間演變來看，雙季稻區(qū)氣候資源的演變趨勢存在較大的地域差異，其中華南稻區(qū)呈暖濕化，對(duì)于喜溫好水的雙季稻生產(chǎn)是利大于弊；而江南稻區(qū)則呈暖干化趨勢，對(duì)水稻生產(chǎn)不利；同時(shí)秋旱風(fēng)險(xiǎn)加大，尤其是西部地區(qū)以丘陵山地居多，本身庫塘蓄水能力有限，將面臨水資源減少、水稻種植用水不足的局面，需要警醒和高度關(guān)注。

雙季稻區(qū)氣候變暖，熱量資源增加導(dǎo)致早稻適宜播種期提前、早晚稻生長季延長，品種更新以及薄膜育秧技術(shù)廣泛應(yīng)用等，都將使雙季稻種植格局隨之變化。為了追求更大的收益，農(nóng)戶可能選擇生育期更長的中晚熟品種替代熱量需求相對(duì)較低、生育期較短的早中熟品種，早、中熟品種可以被中、晚熟品種替代的面積越來越大，2000 年以后中熟早稻+晚熟晚稻可以種植的面積占研究區(qū)的一半以上。另外，以生育期長的中、晚熟品種替代生育期短的早、中熟品種，增加了生長季利用率，水稻的生物量明顯增加［29］，可提高糧食產(chǎn)量［30］。熱量資源增加的同時(shí)無效的熱量也隨之增多，本研究引入熱量資源有效性指標(biāo)，將雙季稻區(qū)熱量資源進(jìn)一步細(xì)化，其中江南熱量資源有效性總體低于華南，尤其是江西和湖南兩省熱量有效性均＜85%，華南大部地區(qū)熱量有效性均高于95%，這也為各地可根據(jù)所處區(qū)域氣候資源要素演變規(guī)律與熱量有效分布，選取產(chǎn)量與品質(zhì)更好的中晚熟品種種植提供理論依據(jù)，同時(shí)也可相應(yīng)提高農(nóng)戶水稻種植積極性，對(duì)于早晚稻種植面積減少起到減緩作用。