陳 翛 黃彬香，2* 潘志華，2 張藝璇 何奇瑾，2 胡 琦，2

(1.中國農(nóng)業(yè)大學 資源與環(huán)境學院，北京 100193;2.中國氣象局—中國農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)應(yīng)對氣候變化聯(lián)合實驗室，北京 100193)

政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change)2021年發(fā)布的第六次評估報告指出，2001—2020年全球表面溫度較1850—1900年升高了1.09 ℃[1]。在未來全球變暖背景下，極端暖事件將進一步增多，熱浪發(fā)生頻率更高，時間更長[2]，加劇了作物遭受熱害的風險[3]。自1980年以來，極端熱浪很大程度上影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不穩(wěn)定性增加[4]，給人類社會尤其是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了巨大的影響[5-6]。

我國是世界上最大的水稻生產(chǎn)國，水稻種植面積約占全球水稻種植面積的18.5%；水稻總產(chǎn)量居全球首位，約占27.7%[7]。西南地區(qū)是我國主要的水稻種植區(qū)之一，主要種植一季中稻，2019年其種植面積和產(chǎn)量分別占糧食作物的26.2%和38.4%[8]。水稻在抽穗開花期遇到高溫，能使開花期提前[9-10]，致使花藥開裂不良、花粉萌發(fā)率低和花粉活力下降，最終造成水稻籽粒敗育[11-13]；幼穗發(fā)育期遇到高溫，會抑制穎花分化，導致穎花退化；在灌漿期遇到高溫，會縮短灌漿期，阻礙籽粒充實[14]，從而影響單季稻的產(chǎn)量。西南地區(qū)單季稻孕穗期至開花期和灌漿期正處于一年中溫度最高的夏季及初秋時段，這極大增加了高溫熱害可能發(fā)生的概率。2000年、2003年[15]、2006年[16]以及2011年在西南地區(qū)均發(fā)生了不同程度的高溫熱害，特別是2006年發(fā)生的川渝地區(qū)特大高溫干旱災(zāi)害，使得單季稻嚴重減產(chǎn)。因此，研究西南地區(qū)單季稻關(guān)鍵生育階段內(nèi)高溫熱害發(fā)生規(guī)律并分析高溫熱害的主要影響因素對于科學防災(zāi)減災(zāi)具有重要意義。

劉佳等[17]選用熱害累積指數(shù)對1961—2014年四川單季稻抽穗開花期和灌漿期高溫熱害時空變化規(guī)律進行研究發(fā)現(xiàn)，高溫熱害總次數(shù)呈顯著上升趨勢；何永坤等[18]選用日平均溫度≥30 ℃且日最高溫度≥35 ℃指標分析了1960—2008年四川盆地東部水稻熱害，發(fā)現(xiàn)不同等級熱害的年代際波動明顯，熱害頻發(fā)區(qū)集中在盆地中部。羅孳孳等[19]選用連續(xù)3 d日最高氣溫≥35 ℃的天數(shù)作為熱害評估指標分析了重慶水稻高溫熱害的時空分布，發(fā)現(xiàn)自20世紀80年代中期以來，水稻高溫熱害尤其是重度高溫熱害的發(fā)生呈上升趨勢。其中：水稻抽穗揚花期重慶東北部、中部、西南部高溫熱害較重；灌漿結(jié)實期，長江河谷地區(qū)高溫熱害發(fā)生較重。韓會慶等[20]選用連續(xù)3 d以上日平均溫度≥30 ℃或日最高溫度≥35 ℃的天數(shù)分析了貴州1961—2017年抽穗灌漿高溫熱害時空特征，表明全省東部是高溫熱害發(fā)生頻率高值區(qū)。范莉等[21]選用日平均溫度≥30 ℃且日最高溫度≥35 ℃指標分析了1960—2010年西南地區(qū)中稻熱害時空分布規(guī)律，表明高溫熱害高值中心在四川盆地東部。

有關(guān)高溫熱害的研究，大多選用連續(xù)3 d以上日最高溫度超過35 ℃的天數(shù)作為評判指標。然而，評判水稻遭受高溫熱害的程度，應(yīng)由持續(xù)時間和強度共同決定[22]，并且伴隨著氣候變化，西南稻區(qū)沿江河谷和低海拔平壩丘陵區(qū)水稻孕穗成熟期常遇高溫，嚴重影響了水稻產(chǎn)量的穩(wěn)定[23]。2019年發(fā)布的GB/T 37744—2019 《水稻熱害氣象等級》[24]中的危害熱積溫指數(shù)規(guī)定以連續(xù)3 d以上日最高溫度超過水稻熱害發(fā)生的臨界溫度35 ℃部分總和劃分熱害等級。除此之外，對西南地區(qū)單季稻孕穗至開花期和灌漿期內(nèi)氣象因子對高溫熱害的影響研究較少。因此，本研究擬以西南地區(qū)單季稻為研究對象，以1981—2020年逐日氣象數(shù)據(jù)為依據(jù)，選用危害熱積溫指數(shù)為參數(shù)，探究西南地區(qū)單季稻孕穗至開花期、灌漿期高溫熱害的時空變化規(guī)律，分析高溫熱害的影響因素，以期為提高西南地區(qū)單季稻防災(zāi)減災(zāi)能力提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域及數(shù)據(jù)來源

本研究選用的單季稻生育期數(shù)據(jù)來自中國農(nóng)作物生長發(fā)育和農(nóng)田土壤濕度旬值數(shù)據(jù)集。由于西南地區(qū)地勢海拔差異較大，為更好的分析單季稻高溫熱害特征，參考陳超[25]和張建平[26]對四川和西南稻區(qū)的劃分標準，將西南稻區(qū)分為10個區(qū)域。本研究主要考慮孕穗至開花期和灌漿期作為單季稻高溫熱害關(guān)鍵生育階段，各區(qū)域關(guān)鍵生育階段如表1所示。

表1 西南稻區(qū)各區(qū)域孕穗至開花期和灌漿期Table 1 Booting to flowering and grain filling stage of rice in various regions of Southwest China

氣象數(shù)據(jù)來自中國地面氣候資料日值數(shù)據(jù)集(V3.0，http:∥data.cma.cn/)，包括1981—2020年西南區(qū)域四川省(19個)、云南省(25個)、貴州省(31個)、重慶市(11個)共86個氣象臺站(不包括西藏、川西高原)的逐日平均氣溫、最高氣溫、相對濕度、降水量、日照時數(shù)、平均風速。數(shù)據(jù)經(jīng)過嚴格質(zhì)量控制，缺測率為1‰，選用線性插值方法對缺測數(shù)據(jù)進行補全。研究區(qū)域氣象站點分布如圖1所示。

圖1 西南地區(qū)水稻種植區(qū)劃及氣象站點分布圖Fig.1 Regionalization of the rice-growing areas and distribution of meteorological stations in the study region

1.2 研究方法

1.2.1危害熱積溫(Ha)的計算

參考GB/T 37744—2019《水稻熱害氣象等級》標準[24]，選用危害熱積溫(Accumulated hot damage temperature, Ha)作為單季稻高溫熱害指標。危害熱積溫定義為水稻孕穗至開花期、灌漿期連續(xù)高溫日數(shù)達3 d及以上時，日最高氣溫高于35 ℃的累積量，計算方法如下：

(1)

(2)

根據(jù)GB/T 37744—2019《水稻熱害氣象等級》標準[24]，將高溫熱害強度等級劃分為輕度、中度、重度3個等級，詳見表2。

表2 單季稻高溫熱害等級劃分Table 2 Classification of high temperature damage of single-season rice

1.2.2高溫熱害特征分析方法

熱害站次比(Pj)為某一時間尺度研究區(qū)域內(nèi)發(fā)生熱害的臺站數(shù)占全部臺站數(shù)的比例，用來表征熱害影響范圍的大小，計算公式如下：

Pj=m/M×100%

(3)

式中：m為發(fā)生熱害的臺站數(shù)；M是研究區(qū)域內(nèi)總臺站數(shù)；j代表不同年份。

熱害發(fā)生頻率用于評判某臺站熱害發(fā)生的頻繁程度，用Fi表示，計算公式如下：

Fi=n/N×100%

(4)

式中：下標i代表不同臺站；N為該站具完整氣象資料的總年數(shù)；n為該站發(fā)生熱害的年數(shù)。

熱害發(fā)生強度用來評估某臺站發(fā)生災(zāi)害的嚴重程度，記作S，計算公式如下：

(5)

式中：m為發(fā)生高溫熱害站數(shù)；i代表不同臺站；Hai表示i站發(fā)生高溫熱害時Ha的值。

氣候傾向率是研究某一特征量在某段時間內(nèi)變化趨勢時常用的表達方式。用X表示樣本量為n的某一氣候要素，用t表示對應(yīng)的年序，擬合得到一元線性回歸方程：

X=at+b

(6)

式中：a為回歸系數(shù);b為截距。本研究采用最小二乘法估算，以a的10倍(即10a)作為氣象要素的氣候傾向率。

采用F檢驗法對擬合的回歸方程進行顯著性檢驗(P<0.05)。

1.2.3通徑分析

通徑分析實質(zhì)上是標準化的多元線性回歸分析，用于分析多個自變量和因變量之間的線性關(guān)系，找出自變量對因變量影響的直接效應(yīng)和間接效應(yīng)，并且可以直接或間接的描述自變量對因變量的效應(yīng)[27]。由于異常的高溫天氣往往與較高的平均氣溫、高太陽輻射、降水虧缺等息息相關(guān)，因此本研究采用通徑分析來量化研究常見的氣象因子平均氣溫Ta、最高氣溫Tmax、降水量p、相對濕度RH、日照時數(shù)S、風速WS對危害熱積溫指數(shù)的影響程度，具體方法參考文獻[28]。

1.3 空間分布圖的生成

空間分布圖采用反距離權(quán)重(IDW)插值方法進行插值，選用自然間斷點分級法對結(jié)果進行分類顯示。本研究設(shè)定柵格尺寸大小均為0.01，生成空間柵格數(shù)據(jù)，最后用ArcGIS軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 危害熱積溫的時間變化特征

基于1981—2020年西南地區(qū)的逐日最高氣溫數(shù)據(jù)，分別計算了四川、重慶、云南和貴州4個省市單季稻孕穗至開花期、灌漿期的Ha，結(jié)果分別如圖2和圖3所示。

由圖2可知：西南地區(qū)孕穗至開花期Ha的變化趨勢最大為重慶，達到每10 a變化8.3 ℃·d，P<0.01達到極顯著水平。Ha最高出現(xiàn)在2006年，達到72.0 ℃·d。其中，Ha等級達到中度的有2004年、2005年、2008年、2009年、2012年、2015年、2019年和2020年共8個年份，達到重度的有1992年、1994年、2001年、2006年、2010年、2013年、2014年、2017年和2018年共9個年份。其次為四川，每10 a傾向率變化為1.4 ℃·d，P<0.01達到極顯著水平。該地區(qū)Ha最高在2006年，達到13.8 ℃·d，2017年次之，為13.7 ℃·d。云南和貴州單季稻Ha均較低，每10 a傾向率變化分別為0.2(P>0.05) 和0.7 ℃·d(P=0.03)，等級較高的是2019年4.4 ℃·d和2013年的8.1 ℃·d，其他年份主要以輕度等級為主。

圖2 四川(a)、重慶(b)、云南(c)和貴州(d)單季稻孕穗至開花期危害熱積溫年際變化Fig.2 Annual variations of Ha on booting to flowering stage of single-cropping rice in Sichuan (a), Chongqing (b), Yunnan (c) and Guizhou (d)

由圖3可知：西南地區(qū)灌漿期Ha變化趨勢最大仍為重慶，達到每10 a變化為6.2 ℃·d，P<0.01達到極顯著水平，最高在2006年，達到90.0 ℃·d，其中危害熱積溫等級達到中度的有1990、1994、2007、2010、2012、2015、2016、2017、2018和2020年共10個年份，達到重度的有2006、2011、2013和2019年共4個年份。其次為四川，傾向率為每10 a增加1.4 ℃·d，P<0.01達到極顯著水平。該地區(qū)Ha最高在2006年，為16.4 ℃·d， 1997年次之，為14.8 ℃·d，等級最高達到中度。云南和貴州單季稻Ha，每10 a傾向率變化分別為0.1 ℃·d(P=0.03)和0.03 ℃·d(P>0.05)。

圖3 四川(a)、重慶(b)、云南(c)和貴州(d)單季稻灌漿期危害熱積溫年際變化Fig.3 Annual variations of Ha on filling stage of single-cropping rice in Sichuan (a)、Chongqing (b)、Yunnan (c) and Guizhou (d)

統(tǒng)計西南地區(qū)1981—2020年各等級高溫熱害發(fā)生的站次比及強度，分析年代際變化，結(jié)果如圖4所示。由圖4(a1)可知:西南地區(qū)孕穗至開花期單季稻高溫熱害發(fā)生的站次比平均為24.8%，最高為2017年的39.5%，最低為1987年的7.0%，每10 a傾向率為增加3.4%，P<0.01達到極顯著水平，高溫熱害發(fā)生站次比呈上升趨勢。其中該地區(qū)輕、中、重等級高溫熱害平均所占比例分別為60.8%、19.7%、19.5%，每10 a傾向率變化分別為-7.9%、0.9%和7.0%，由此可知西南地區(qū)單季稻孕穗期至開花期發(fā)生輕度高溫熱害范圍較廣，但高溫熱害變化趨勢是輕度等級向中、重度等級轉(zhuǎn)變，且重度等級所占比例增幅較大。關(guān)于總站次比的年代際變化，1980年代至2010年代平均站次比分別為19.9%、21.7%、27.2%和30.2%，變化趨勢逐漸上升。由圖4(a2)可知:西南地區(qū)孕穗至開花期單季稻高溫熱害強度平均為454.3 ℃·d，最高為2017年的284.8 ℃·d，最低為1987年的33.4 ℃·d，每10 a傾向率變化為145.2 ℃·d，P<0.01達到極顯著水平，高溫熱害強度呈上升趨勢。其中各等級高溫熱害平均所占比例分別為33.27%、26.37%、40.36%，每10 a傾向率變化分別為-11.4%、-0.5%、11.9%，由此可知西南地區(qū)單季稻孕穗期至開花期發(fā)生高溫熱害強度重度等級較大，變化趨勢是輕、中度等級向重度等級轉(zhuǎn)變，重度等級所占比例上升較大。高溫熱害強度年代際變化，1980年代至2010年代分別為257.5、306.4、544.2 和709.1 ℃·d，呈現(xiàn)逐漸上升趨勢。

圖4 西南地區(qū)單季稻高溫熱害站次比及強度時間變化Fig.4 Changes of station ratio and intensity of high temperature damage of single-cropping rice in Southwest China

由圖4(b1)可知:西南地區(qū)灌漿期單季稻高溫熱害站次比平均為11.1%，最高為2006年的26.7%，最低為1987年的1.2%，每10 a傾向率變化為2.7%，P<0.01達到極顯著水平，高溫熱害發(fā)生站次比呈上升趨勢。其中輕、中、重等級高溫熱害平均所占比例分別為65.1%、18.1%、16.8%，每10 a傾向率變化分別為-13.8%、4.1%和9.7%，由此可知西南地區(qū)單季稻灌漿期發(fā)生高溫熱害輕度等級范圍較廣，但其變化趨勢是輕度等級向中、重度等級轉(zhuǎn)變，且重度等級所占比例增幅較大。總站次比年代際變化，1980年代至2010年代平均站次比分別為7.7%、9.5%、10.8%和16.2%，為逐漸上升趨勢。由圖4(b2)可知:西南地區(qū)灌漿期單季稻高溫熱害強度平均為219.5 ℃·d，最高為2006年的1 359.0 ℃·d，最低為1987年的3.8 ℃·d，每10 a傾向率變化為97.9 ℃·d，P=0.011達到顯著水平，高溫熱害強度呈上升趨勢。其中各等級高溫熱害平均所占比例分別為47.3%、22.9%、29.9%，每10 a傾向率變化為-17.5%、1.6%和15.9%，由此可知西南地區(qū)單季稻灌漿期發(fā)生高溫熱害強度重度等級較大，變化趨勢是輕度等級向中、重度等級轉(zhuǎn)變，且重度等級所占比例上升較大。高溫熱害強度年代際變化，1980年代至2010年代分別為82.3、166.0、234.6和395.1 ℃·d，為逐漸上升趨勢。

2.2 高溫熱害的空間變化特征

以連續(xù)3 d以上最高溫度大于等于35 ℃為高溫日數(shù)識別標準，分別計算西南地區(qū)的高溫日數(shù)和變化趨勢，結(jié)果見圖5。可見：1981—2020年西南地區(qū)單季稻孕穗期至開花期高溫日數(shù)平均為1.4 d，高值區(qū)主要在四川稻區(qū)西北部和云南南部地區(qū)，達2.7 d以上，低值區(qū)在云南西北部和東北部以及四川稻區(qū)西南部地區(qū)，在1 d以下；每10 a高溫日數(shù)平均變化趨勢為-0.02 d，有44.19%的站點呈增加趨勢，其中云南瀾滄增幅最大，每10 a變化為0.28 d。灌漿期高溫日數(shù)平均為0.7 d，高值區(qū)主要在四川稻區(qū)中部和北部和云南南部以及西北部華坪等地區(qū)，達1.5 d以上，低值區(qū)在云南西北部和東北部、四川稻區(qū)西南部以及貴州大部分地區(qū)，每10 a平均變化趨勢為0.02 d，有58.14%的站點呈增加趨勢，其中重慶酉陽增幅最大，每10 a平均變化為0.33 d。

圖5 1981—2020年西南地區(qū)單季稻高溫日數(shù)的空間分布和變化趨勢Fig.5 Spatial distribution and trends of high temperature days of single-cropping rice from 1981 to 2020 in Southwest China

西南區(qū)域單季稻孕穗至開花期、灌漿期不同等級高溫熱害發(fā)生頻率如圖6所示。由圖6(a1)可見：西南區(qū)域孕穗至開花期高溫熱害發(fā)生總頻率高值中心在四川盆地東北部、重慶大部、貴州東北部和南部部分地區(qū)以及云南元江地區(qū)，高值區(qū)發(fā)生頻率為75.0%～100%。熱害發(fā)生頻率最高的站點為重慶的萬州和豐都，均達到100.0%，發(fā)生頻率的站點平均值為24.8%，空間分布總體呈現(xiàn)東北高、西南低趨勢。由圖6(a2)可見：輕度熱害發(fā)生頻率高值區(qū)在四川盆地及周圍地區(qū)、重慶西部、貴州東北部、東南部和南部，云南元江地區(qū)，高值區(qū)發(fā)生頻率為37.0%～57.0%，發(fā)生頻率最高站點為貴州羅甸，達到57.5%。輕度熱害發(fā)生頻率總體空間分布仍呈現(xiàn)東北高、西南低的趨勢。由圖6(a3)可見：中度熱害發(fā)生頻率高值區(qū)在重慶西部和中部地區(qū)、貴州東北部和東南部、云南元江地區(qū)，高值區(qū)發(fā)生頻率為22.0%～38.0%。中度熱害發(fā)生頻率最高站點為貴州榕江，達到37.5%。由圖6(a4)可見：重度熱害發(fā)生頻率高值區(qū)在重慶西部和中部地區(qū)，高值區(qū)發(fā)生頻率為22.0%～38.0%。重度熱害發(fā)生頻率最高站點為重慶萬州，達到55.0%。

由圖6(b1)可知：西南區(qū)域灌漿期高溫熱害發(fā)生總頻率高值區(qū)在四川盆地的東南部、重慶大部以及云南元江地區(qū)，高值區(qū)發(fā)生頻率為47.0%～73.0%。熱害發(fā)生頻率最高的站點為四川的敘永，達到72.5%，發(fā)生頻率的站點平均值為11.1%，空間分布總體呈現(xiàn)東北高、西南低趨勢。由圖6(b2)可知：輕度熱害發(fā)生頻率高值區(qū)在四川盆地東南部和云南元江地區(qū)，高值區(qū)發(fā)生頻率為27.0%～48.0%，發(fā)生頻率最高站點為四川宜賓，達到47.5%?？傮w空間分布仍呈現(xiàn)東北高、西南低的趨勢。由圖6(b3)可知：中度熱害發(fā)生頻率高值區(qū)在重慶西南部和東北部地區(qū)、四川東南部，高值區(qū)發(fā)生頻率為14.0%～28.0%，發(fā)生頻率最高站點為重慶綦江，達到27.5%。由圖6(b4)可知：重度熱害發(fā)生頻率高值區(qū)在重慶東北部、中部和西南地區(qū)以及四川盆地東南部地區(qū)，高值區(qū)發(fā)生頻率為18.0%～27.0%，發(fā)生頻率最高站點為重慶萬州和豐都，均達到27.5%。

圖6 西南地區(qū)單季稻高溫熱害發(fā)生頻率空間分布Fig.6 Spatial distribution of the frequency of high temperature damage of single-cropping rice in Southwest China

2.3 氣象因子對危害熱積溫的影響貢獻分析

利用通徑分析方法，研究最高氣溫(Tmax)、平均氣溫(Ta)、降水量(p)、平均相對濕度(RH)、日照時數(shù)(S)、平均風速(WS)對危害熱積溫(Ha)的影響程度。表3為在孕穗至開花和灌漿期2個時期內(nèi)各氣象因子對Ha的直接作用(通徑系數(shù))，表4為各氣象因子對Ha的總貢獻。

在由表3可知通徑系數(shù)正值表示氣象因子對Ha正相關(guān)，為引起高溫熱害的氣象因素。結(jié)合表3和表4可知：孕穗至開花期內(nèi)對Ha影響最大的因素是平均相對濕度，其對Ha作用為負相關(guān)，直接通徑系數(shù)為-0.440，對回歸系數(shù)貢獻值是-0.765；其次是最高氣溫，其對Ha作用是正相關(guān)，直接通徑系數(shù)為0.425，對回歸系數(shù)貢獻值是0.822。灌漿期內(nèi)對Ha影響最大的因素是平均相對濕度，其對Ha的作用為負相關(guān)，直接通徑系數(shù)為-1.038，對回歸系數(shù)的貢獻值為-0.768；其次是降水量，其對Ha的作用為正相關(guān)，直接通徑系數(shù)為0.303，對回歸系數(shù)的貢獻值為-0.495。表4是各氣象因素對Ha的間接影響，可以看出，在2個關(guān)鍵生育時期內(nèi)，與平均氣溫和最高氣溫相關(guān)的通徑系數(shù)基本為正值，與平均相對濕度相關(guān)的通徑系數(shù)大多為負值。

表3 氣象因子對危害熱積溫的直接通徑系數(shù)Table 3 Direct path coefficient of the meteorological factors to Ha

由各氣象因子間的間接作用可知各氣象因子間相互影響，因而Ha變化受各氣象因子共同作用。根據(jù)表4中結(jié)果，對孕穗期至開花期和灌漿期各氣象因子對Ha的正相關(guān)影響大小排序，可發(fā)現(xiàn)孕穗至開花期為:平均氣溫、最高氣溫、日照時數(shù)、平均風速;灌漿期為：日照時數(shù)、平均氣溫、平均風速、最高氣溫。對Ha負相關(guān)影響因素大小，孕穗至開花期和灌漿期均為：相對濕度、降水量。

表4 氣象因子對危害熱積溫的相對影響Table 4 Relative contributions of meteorological factors to Ha

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

本研究采用2019年發(fā)布的GB/T 37744—2019 《水稻熱害氣象等級》國家標準，并結(jié)合根據(jù)區(qū)域地形特點、農(nóng)業(yè)氣候特征劃分的西南地區(qū)單季稻生育時期，利用傾向率、通徑分析等分析方法，計算了1981—2020年西南地區(qū)單季稻孕穗期至開花期、灌漿期不同等級高溫熱害的站次比、強度、發(fā)生頻率和氣象因子對高溫熱害發(fā)生的直接通徑系數(shù)及相對貢獻，研究了西南地區(qū)單季稻高溫熱害發(fā)生的時空分布規(guī)律及影響因素。

選用危害熱積溫指數(shù)Ha，以35 ℃作為水稻關(guān)鍵生育時期高溫熱害致災(zāi)閾值，通過計算連續(xù)3 d以上日最高氣溫超過35 ℃的部分的和作為指標對單季稻高溫熱害進行評估，綜合考慮了高溫熱害發(fā)生的強度及持續(xù)天數(shù)，相較已有的研究進一步量化了單季稻高溫熱害發(fā)生的強度。然而，需要注意的是，隨著農(nóng)業(yè)育種水平的提高，單季稻品種耐熱性也在提高，對于量化高溫熱害的閾值范圍也需根據(jù)實際災(zāi)情情況進行調(diào)整。在NY/T 2915—2016 《水稻高溫熱害鑒定與分級》[29]標準中，對于孕穗期至開花期以及灌漿結(jié)實期的高溫熱害，將閾值提高到了38 ℃，但其僅考慮了持續(xù)時間，未考慮高溫熱害的累積強度。未來工作可考慮基于38 ℃閾值指標，綜合考慮強度和持續(xù)天數(shù)，根據(jù)水稻實際災(zāi)損情況建立水稻高溫熱害指標進行研究。

本研究結(jié)果表明，1981—2020年西南地區(qū)單季稻孕穗至開花期和灌漿期高溫熱害發(fā)生范圍(站次比)和強度均呈現(xiàn)顯著的上升趨勢，年代際變化呈現(xiàn)階梯式上升趨勢，2個生育時期均表現(xiàn)為輕度熱害逐漸向重度熱害轉(zhuǎn)變；空間分布上，重慶和四川盆地東部是單季稻重度高溫熱害頻發(fā)區(qū)域，貴州和云南發(fā)生高溫熱害頻率較低，但在貴州東部部分地區(qū)及云南元江干熱河谷區(qū)域高溫也經(jīng)常發(fā)生。已有關(guān)于西南地區(qū)單季稻高溫熱害的研究得出，西南地區(qū)單季稻高溫熱害發(fā)生范圍呈現(xiàn)增多趨勢，四川盆地東部、盆中淺丘區(qū)及盆南丘陵區(qū)和貴州的東部為高溫熱害頻發(fā)區(qū)，本研究結(jié)果與其基本一致[17-21]。值得注意的是，云南的元江地區(qū)孕穗期至開花期和灌漿期的熱害總頻率分別為95.0%和52.5%，在2001—2020年內(nèi)相較1981—1999年，中、重度熱害發(fā)生頻率由0.0%上升至30.0%，增幅較為明顯，該地區(qū)需防范高溫對單季稻生長發(fā)育造成的損害。已有研究表明西南地區(qū)高溫熱害在進入21世紀后將持續(xù)偏多，本研究發(fā)現(xiàn)，在2016年以后，孕穗至開花期發(fā)生高溫熱害站次比呈下降趨勢，說明在氣候變化背景下，極端天氣的發(fā)生規(guī)律愈加不可預(yù)測，需加強在單季稻不同的生育時期災(zāi)害發(fā)生規(guī)律的研究，提高氣象災(zāi)害預(yù)警技術(shù)，因地制宜，防范高溫熱害對單季稻生產(chǎn)的危害。

通過通徑分析方法，本研究發(fā)現(xiàn)影響西南地區(qū)單季稻孕穗期至開花期Ha變化最主要的氣象因子是最高氣溫，在灌漿期內(nèi)為日照時數(shù)；負相關(guān)影響因素在2個時期內(nèi)均為相對濕度和降水量。在對氣象因子對危害熱積溫的直接通徑系數(shù)分析中，發(fā)現(xiàn)降水量對Ha的直接通徑系數(shù)均為正，表明降水量為引起Ha的因素。推測其原因為在孕穗期至開花期和灌漿期內(nèi)平均降水量處于較低水平，對空氣溫度的影響較小，而在降雨過后形成晴朗天氣，日照時數(shù)增加，從而更有利于高溫熱害的形成。這也會導致干旱和高溫同時發(fā)生的頻率進一步升高[30]，而高溫和干旱對單季稻的復(fù)合脅迫將大于單一脅迫的影響[31-32]。西南地區(qū)夏秋季降水呈現(xiàn)時間和空間不均一性[33-34]，若季節(jié)性干旱和高溫熱害同時發(fā)生，可能引發(fā)大面積病蟲害，將嚴重威脅糧食生產(chǎn)安全，需對復(fù)合災(zāi)害的發(fā)生規(guī)律進行分析，并根據(jù)不同地域特點調(diào)整單季稻播期以及選用抗逆性品種進行生產(chǎn)，以減輕災(zāi)害對單季稻產(chǎn)量的影響，以上工作有待今后做進一步研究。

3.2 結(jié)論

本研究選用危害熱積溫指數(shù)，利用通徑分析方法，分析了西南地區(qū)單季稻高溫熱害的時空特征及其影響因素，主要結(jié)論如下：

1)1981—2020年西南地區(qū)孕穗期至開花期、灌漿期危害熱積溫、高溫熱害發(fā)生站次比和強度變化總體呈現(xiàn)上升趨勢。孕穗期至開花期和灌漿期內(nèi)危害熱積溫(Ha)增幅重慶最高，四川次之，云南和貴州處于較低水平；2)孕穗至開花期、灌漿期高溫熱害發(fā)生站次比和強度總體呈上升趨勢，孕穗期至開花期相較灌漿期增幅更為明顯。站次比和強度年代際變化均呈現(xiàn)增加趨勢；3)孕穗至開花期、灌漿期高溫日數(shù)和熱害發(fā)生頻率空間分布相近，均呈現(xiàn)東北高、西南低的分布特征；熱害發(fā)生頻率高值區(qū)在四川盆地的東北部、重慶大部及云南元江地區(qū)，重度熱害高值區(qū)主要在重慶西部和中部地區(qū)。灌漿期熱害發(fā)生總頻率高值區(qū)在四川盆地的東南部、重慶大部以及云南元江地區(qū)，重度熱害高值區(qū)主要在重慶大部以及四川盆地東南部地區(qū)；4)在各氣象因子對Ha的通徑分析中，孕穗期至開花期最高溫度對Ha相對貢獻達到0.822，灌漿期日照時數(shù)對Ha相對貢獻值達到0.541。影響西南地區(qū)單季稻孕穗期至開花期Ha變化的最主要的正相關(guān)氣象因素是最高氣溫，在灌漿期內(nèi)為日照時數(shù)；負相關(guān)影響因素在2個時期內(nèi)均為相對濕度和降水量。