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        九江市高溫?zé)岷Φ臅r空分布特征

        2024-01-16 10:22:28段里成
        農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究 2023年10期
        關(guān)鍵詞:保證率九江總站

        龔 琦,葛 薇,段里成

        江西省農(nóng)業(yè)氣象中心,江西南昌 330096

        我國以稻米為主食的人口約占總?cè)丝诘?0%以上,是世界上最大的水稻(OryzasativaL.)生產(chǎn)、進(jìn)口和消費(fèi)國,因此,穩(wěn)定和提高水稻產(chǎn)量對中國乃至全球糧食安全至關(guān)重要[1]。溫度是影響水稻生長、產(chǎn)量及品質(zhì)形成的重要?dú)庀笠蛩?,?dāng)環(huán)境溫度超過水稻生長臨界值時,將會對水稻生長產(chǎn)生影響[2]。

        長江流域是我國水稻高溫?zé)岷Πl(fā)生的主要區(qū)域,受西太平洋副熱帶高壓影響,每年的6—8月易形成日平均氣溫≥30 ℃或最高氣溫≥35 ℃持續(xù)3 d及以上的高溫天氣,高溫對正值水稻孕穗至開花結(jié)實(shí)期的影響較大,導(dǎo)致產(chǎn)量減少和米質(zhì)變差[3]。

        研究表明,長江中下游地區(qū)一季稻高溫?zé)岷Τ试黾拥内厔荩魇窃搮^(qū)域高溫?zé)岷Πl(fā)生率最高且危險程度最重的區(qū)域之一[4];一季稻頻繁的高溫?zé)岷Φ奈kU性與該區(qū)域7—8月平均氣溫和最高氣溫有極顯著的正相關(guān)關(guān)系[5]。楊炳玉等[6]的研究表明,江西省水稻高溫?zé)岷杏?月中下旬和8月上旬,且1983—2010年呈極顯著增加趨勢。

        九江市地處江西省西北部,熱量資源較江西南部明顯偏少,在該地區(qū)無法保證“雙季稻+油菜”種植模式安全成熟高產(chǎn),因此在該地區(qū)存在明顯的雙季稻和一季稻共存的現(xiàn)象。楊建瑩等[7]的研究表明,江西輕、中、度高溫?zé)岷χ饕绊懺绲境樗胫凉酀{中期,重度高溫?zé)岷χ饕绊懙氖窃绲驹兴胫凉酀{初期。楊軍等[8]的研究表明,7月中下旬至8月上旬高溫?zé)岷χ饕绊懸患镜境樗腴_花期,且2003年以后高溫?zé)岷Πl(fā)生站次和天數(shù)均呈增加趨勢。高溫?zé)岷Φ陌l(fā)生對該地區(qū)的早稻和一季稻均有明顯的影響。

        目前,針對江西地區(qū)不同時段高溫?zé)岷ρ芯枯^多,而有關(guān)九江地區(qū)高溫?zé)岷Πl(fā)生始期、逐月分布特征及時空變化等的研究較少。因此,進(jìn)一步分析九江地區(qū)高溫?zé)岷Φ陌l(fā)生變化規(guī)律,為九江地區(qū)進(jìn)一步調(diào)整雙季稻、再生稻、一季稻及油菜種植結(jié)構(gòu)調(diào)整提供參考。

        1 資料來源與方法

        1.1 資料來源

        氣象數(shù)據(jù)來源于九江市9個縣級氣象臺站1981—2019年的逐日平均氣溫數(shù)據(jù)資料,數(shù)據(jù)來源于江西省氣象信息中心。

        1.2 研究方法

        1.2.1 氣候傾向率氣候傾向率一元線性回歸函數(shù)表示如下:

        式(1)中,x為時間序列,y為氣候要素的擬合值,a為常數(shù),b為氣象要素變化斜率。當(dāng)b>0時,說明y隨x呈增加趨勢;當(dāng)b<0時,說明y隨x呈下降趨勢。以b的10倍作為氣候要素的氣候傾向率[9]。

        1.2.2 Manner-Kendall突變檢驗利用Manner-Kendall非參數(shù)趨勢檢驗法(以下簡稱M-K突變檢驗)分析九江地區(qū)輕度、中度、重度和總的高溫?zé)岷φ敬蔚臅r間序列變化趨勢。通過構(gòu)造正序列(UF)和逆序列(UB),根據(jù)正、逆序列統(tǒng)計的曲線變化判斷輕度、中度、重度和總的高溫?zé)岷φ敬蔚耐蛔兲卣骱妥兓厔輀10]。

        1.2.3 高溫?zé)岷χ笜?biāo)前人研究認(rèn)為在水稻孕穗、抽穗及灌漿階段,日平均氣溫≥30 ℃持續(xù)3~4 d造成輕度高溫?zé)岷?,持續(xù)5~6 d造成中度高溫?zé)岷Γ掷m(xù)7 d及以上造成重度高溫?zé)岷Α?/p>

        基于此,開展九江地區(qū)水稻生長期高溫?zé)岷ρ芯縖11]。若某臺站某年出現(xiàn)一次連續(xù)的高溫?zé)岷^程,則記為1站次,若該站出現(xiàn)2次高溫?zé)岷^程則記為2站次,依此計算出每個臺站每年發(fā)生的高溫?zé)岷φ敬巍?/p>

        2 結(jié)果與分析

        2.1 高溫?zé)岷Πl(fā)生始期變化特征

        計算各站點(diǎn)高溫?zé)岷夂騼A向率可知(表1),九江地區(qū)9個站點(diǎn)氣候傾向率均為負(fù)數(shù),表明九江地區(qū)高溫?zé)岷Πl(fā)生始期呈提早趨勢。其中,德安、永修和修水站點(diǎn)提早天數(shù)超過4 d/10年,武寧接近3 d/10年,且修水、武寧、永修和德安4縣均分布在九江西部。因此,九江地區(qū)高溫?zé)岷ψ兓鞑枯^東部更明顯[12-16]。

        表1 各站點(diǎn)高溫?zé)岷夂騼A向率 d/10年

        選擇高溫?zé)岷?0%保證率這個要素分析高溫?zé)岷臻g上的平均特征,結(jié)果如圖1所示。80%保證率高溫?zé)岷Πl(fā)生始期主要集中在7月中下旬,且表現(xiàn)為東部較西部發(fā)生偏晚。因此,高溫?zé)岷?0%保證率在時空分布上存在差異,表現(xiàn)為東部開始發(fā)生時間偏晚,且九江地區(qū)普遍發(fā)生高溫?zé)岷χ饕獜?月中下旬開始。

        圖1 1981—2019年九江地區(qū)80%保證率高溫?zé)岷Πl(fā)生始期分布

        2.2 高溫?zé)岷ψ兓卣?/h3>

        分析輕度、中度、重度和總的高溫?zé)岷φ敬坞S時間的發(fā)生趨勢可知(圖2),1981—2019年高溫?zé)岷Πl(fā)生總站次呈增加趨勢,增加趨勢為1.6次/10年。輕度、中度和重度高溫?zé)岷Πl(fā)生均呈增加趨勢,增加趨勢輕度為0.1次/10年、中度為0.8次/10年、重度為0.7次/10年。因此,高溫?zé)岷Πl(fā)生呈增加的趨勢,增加趨勢表現(xiàn)為中度>重度>輕度[17-19]。

        圖2 1981—2019年輕度、中度、重度和總高溫?zé)岷Πl(fā)生站次的年際變化

        高溫?zé)岷?月開始發(fā)生,且輕度、中度、重度和總的高溫?zé)岷Πl(fā)生站次呈拋物線變化。高溫?zé)岷χ饕性?、8月。6月發(fā)生高溫?zé)岷偞螖?shù)為61次,輕度高溫?zé)岷φ急冗_(dá)86%以上;7月高溫?zé)岷Πl(fā)生總次數(shù)為479次,其中輕度占比為37.8%、中度為26.3%、重度為36.1%;8月高溫?zé)岷Πl(fā)生總次數(shù)為412次,輕度占比為38.8%、中度為26.9%、重度為34.2%;9月高溫?zé)岷Πl(fā)生總次數(shù)為41次,輕度占比為53.6%、重度為36.6%。由此可知,7—8月為九江地區(qū)高溫?zé)岷χ饕l(fā)生時期,且表現(xiàn)為輕度>重度>中度。

        2.3 高溫?zé)岷ν蛔兗爸芷谧兓卣?/h3>

        由圖3突變檢驗可知,高溫?zé)岷p度、中度、重度和總站次的UF和UB無相交,表明輕度、中度、重度和總站次無突變點(diǎn)。1961—2019年輕度、中度、重度和總站次的UF值以正值為主,表明輕度、中度、重度和總站次整體呈上升趨勢。其中,2005年以后,中度、重度和總站次均超過了信度線,表明此時段以后高溫?zé)岷χ卸取⒅囟群涂傉敬紊仙厔蒿@著。

        3 結(jié)論與討論

        基于九江地區(qū)9個氣象站點(diǎn)1981—2019年的逐日平均氣溫,利用氣候傾向率、ArcGis插值和M-K突變檢驗對九江地區(qū)39年以來高溫?zé)岷﹂_始發(fā)生時間和輕度、中度、重度及總的高溫?zé)岷Πl(fā)生站次的變化特征進(jìn)行了分析,得出以下結(jié)論。

        (1)1981—2019年九江地區(qū)高溫?zé)岷Πl(fā)生初日呈提早發(fā)生趨勢,提早天數(shù)表現(xiàn)為九江地區(qū)西部大于東部。50%保證率高溫?zé)岷Πl(fā)生始期集中在7月上旬,80%保證率高溫?zé)岷Πl(fā)生始期集中在7月中下旬,且均表現(xiàn)為九江東部開始發(fā)生時間偏晚。

        (2)1981—2019年,輕度、中度、重度和總的高溫?zé)岷Πl(fā)生站次呈增加趨勢,增加趨勢表現(xiàn)為中度>重度>輕度。九江地區(qū)高溫?zé)岷χ饕l(fā)生月份為7、8月,其中,7月年平均為1.4站次,8月年平均為1.2站次。7—8月高溫?zé)岷Πl(fā)生程度為輕度>重度>中度。

        (3)1981—2019年輕度、中度、重度和總的高溫?zé)岷Πl(fā)生站次無突變,但2005—2019年中度、重度和總的高溫?zé)岷Πl(fā)生站次存在明顯的上升趨勢。

        九江地區(qū)存在明顯的“雙季稻”和“一季稻+油菜”爭地現(xiàn)象,因此,研究九江地區(qū)高溫?zé)岷Πl(fā)生規(guī)律對九江地區(qū)水稻種植結(jié)構(gòu)調(diào)整具有重要意義。

        楊軍等研究發(fā)現(xiàn),江西早稻抽穗開花期和灌漿期高溫?zé)岷Χ喟l(fā)生于每年的6—7月,中稻(一季稻)孕穗抽穗期和灌漿期高溫?zé)岷χ饕l(fā)生于7—8月。

        研究發(fā)現(xiàn),九江地區(qū)高溫?zé)岷Πl(fā)生時段主要集中在7—8月,研究結(jié)論與楊炳玉等、段里成等的結(jié)論一致[20]。

        九江地區(qū)普遍發(fā)生高溫?zé)岷χ饕?月中下旬開始,且高溫?zé)岷Πl(fā)生時間呈提早趨勢,此時早稻處于灌漿結(jié)實(shí)期,將對早稻產(chǎn)量和品質(zhì)具有一定的影響。

        研究還發(fā)現(xiàn)九江地區(qū)重度高溫?zé)岷Πl(fā)生站次多于中度,且重度高溫?zé)岷Τ试黾于厔荩囟鹊母邷責(zé)岷Πl(fā)生將對正處于孕穗抽穗、灌漿期的中稻(一季稻)開花結(jié)實(shí)及灌漿具有一定的影響。

        因此,九江地區(qū)在進(jìn)行“雙季稻”和“一季稻+油菜”種植結(jié)構(gòu)調(diào)整時,應(yīng)考慮該地區(qū)高溫?zé)岷Πl(fā)生規(guī)律,進(jìn)一步提高九江地區(qū)水稻產(chǎn)量和品質(zhì)。

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