從高溫熱害淺談“黃毛粘”水稻種植適宜期

楊明偉 李曼 宋哲 阮帆

摘 要：本文采用孝感國家基準氣候站（簡稱孝感站）近30a即1989-2018年的氣溫觀測數據，利用趨勢分析和氣溫距平分析方法對可能導致特色晚粳“黃毛粘”水稻花期結實障礙的7～8月份的月平均氣溫距平、月最高氣溫距平及連續3d、5d、7d持續高溫天氣日的發生頻率和分步規律進行分析。結果表明：近30a7～8月孝感站（以下簡稱近30a）高溫年和低溫年出現頻率相同，升高的趨勢相近;近30a不同程度的高溫熱害均呈加重的趨勢，2000年之后增加得更為顯著;近30a連續3d的普通高溫熱害天氣發生的概率為91.7%，連續5d的較重高溫熱害天氣發生的概率為73.3%，連續7d的嚴重高溫熱害天氣發生的概率為43.3%;近30a不同程度的高溫熱害天氣主要分布在7月下旬，次要分步在7月中旬、8月上旬和8月下旬。因此，生產上適當調整播期以減少高溫給“黃毛粘”揚花造成的影響，可能有效減輕、甚至避免高溫天氣帶來的熱害。

關鍵詞：黃毛粘;高溫熱害;適宜期

“黃毛粘”屬孝感地區特色晚粳水稻，因產量低曾一度絕跡，2014年湯儉民等對該品種進行了重新培育，其酥香軟糯、細嫩彈牙特點迅速走俏市場。“黃毛粘”水稻平均在7月下旬～8月上旬揚花孕穗，此時孝感常受副熱帶高壓控制，容易出現持續高溫少雨天氣。從湖北省氣象局對全省氣象災害的統計上看，孝感地區三伏高溫熱害影響秋谷孕穗及一季晚稻抽穗揚花的年份達50%以上。大量的試驗結果表明，水稻對高溫尤為敏感主要表現在抽穗揚花時期，姚鳳梅等對水稻空秕率開展了模擬實驗，指出水稻高溫熱害重災區分布在長江中下游等地區。黃智敏等對江漢平原早、中、晚稻生育期氣候條件進行了研究，結果表明水稻抽穗開花期最適宜的溫度為25～30℃，如果中晚稻孕穗、抽穗揚花期遭遇日平均氣溫高于30℃或連續3天及以上35℃高溫，中晚稻的花器官發育就會遇到障礙，從而發生不育的可能性會大大增加，那么結實率就會下降，最終便會導致產量大幅減產。目前“黃毛粘”水稻復種僅5年左右的時間，早年積累的種植經驗隨著氣候變化已不符實用，因此研究高溫熱害的長期氣象條件變化及變化趨勢，以此推算“黃毛站”水稻的最佳種植適宜期具有一定的現實意義。

一、數據來源及方法

（一）數據來源

孝感站1956年建站后于1984年遷站一次，是國家基準氣候站，位于湖北香潤生態農業合作社西南部，垂直距離僅10km左右，兩地同處江漢平原東北部，地理環境相似，用孝感站氣候資料研究“黃毛粘”生育期高溫熱害具備較高的參考價值。

（二）氣溫距平

采用孝感國家基準氣候站近30a的觀測數據，以日最高氣溫統計多年的平均值，計算日最高氣溫距平，同時統計計算7～8月的日平均氣溫和距平，統計分析近30a孝感站高溫的變化和分布情況。

（三）3d、5d、7d連續高溫

分別統計近30a7～8月各旬、月連續3d、5d、7d平均氣溫≥30℃及連續3d、5d、7d最高氣溫≥35℃的高溫熱害分布情況，根據高溫熱害對農業影響的延時效應，采用跨旬、跨月時間后延統計，將該次歸屬于后續的旬或月，以此分析近30a高溫熱害的演變趨勢。

二、結果與分析

（一）月平均氣溫和月最高氣溫的變化趨勢

如圖1（a）近30a7月和8月的平均氣溫增加趨勢趨于一致，定義距平值≤0.5℃為一次低溫年，距平值≥0.5℃為一次高溫年，由圖1（a）可知，7月份低溫年出現了10次，高溫年出現了8次，1993年距平值最小為-1.89℃，2001年距平值最大達1.91℃。而8月份低溫年出現了9次，高溫年出現了11次，1993年距平值最小為-2.06℃，2013年距平值最大達2.64℃。

由圖1（b）可知，近30a7月和8月的最高氣溫升高的趨勢相近，7月份低溫年出現了8次，高溫年出現了7次，1993年距平值最小為-2.93℃，2017年距平值最大達2.37℃。8月份低溫年出現了11次，高溫年出現了11次，1993年距平值最小為-2.89℃，2018年距平值最大達2.01℃。

統計發現，近30a低溫年和高溫年出現的頻率各占一半，但是氣溫變化整體呈升高的趨勢，說明了低溫年的冷害影響在減弱，高溫年的熱害則在加重。

（二）連續3d、5d、7d持續高溫變化趨勢

謝曉金等根據高溫熱害致災經驗劃分高溫熱害天氣等級，將日平均氣溫高于30℃或日最高氣溫高于35℃定義為高溫日，將連續3d、連續5d和連續7d分別定義為普通高溫熱害，較嚴重高溫熱害和嚴重高溫熱害。從平均氣溫30℃以上的頻次變化（如圖2（a））可以看出，孝感普通高溫熱害、較嚴重高溫熱害和嚴重高溫熱害均呈增加趨勢，普通高溫熱害每年都有發生，年均發生次數達10.7次，較嚴重高溫熱害為5.9次/a，嚴重高溫熱害為3.3次/a;如圖2（b），日最高氣溫達35℃的高溫熱害亦呈增加趨勢，普通高溫熱害沒有出現的年份極少（僅1999年、2015年），年均達5.3次，較嚴重高溫熱害2.8次/a，嚴重高溫熱害1.5次/a。

通過以上分析，近30a中高溫熱害天氣的趨勢在加重，尤其進入2000年以后，普通高溫熱害、較嚴重高溫熱害和嚴重高溫熱害天氣均呈現明顯增加的趨勢，且普遍性高溫熱害增加的尤為明顯，幾乎每年都有發生。

（三）高溫熱害天氣年際分布特征

從連續3d、5d、7d平均氣溫30℃以上的高溫熱害年際分布特征上看，2013年達到峰值，分別為28次、20次、14次，且2016-2018年加重的趨勢尤為顯著，普通高溫熱害達20次左右，較嚴重高溫熱害14次左右，嚴重高溫熱害達10次。

從連續3d、5d、7d最高氣溫35℃以上的高溫熱害年際分布特征上看，2018年達到峰值，分別為21次、14次、8次。

統計發現，近30a連續3d的普通高溫熱害天氣發生的概率為91.7%，連續5d的較重高溫熱害天氣發生的概率為73.3%，連續7d的嚴重高溫熱害天氣發生的概率為43.3%，表明普通高溫熱害天氣幾乎年年都有可能發生，嚴重高溫熱害發生的概率將近一半，盛夏高溫熱害不僅危害在加重，且頻率較高。

（四）高溫熱害天氣發生時段的分布特征

從持續高溫發生的時段發布特征上看，如圖3（a），近30a中7、8月份日平均氣溫≥30℃的普通高溫熱害主要分布在7月中旬至8月上旬期間，其發生的頻次占比達73.6%，7月下旬達到峰值占總發生頻次的37.0%;較嚴重高溫熱害主要發生在7月下旬和8月上旬，占比達63.5%，7月下旬達到峰值，其比重達44.9%;嚴重高溫熱害主要分布在7月下旬，占比達55.2%。從平均氣溫≥30℃的持續高溫發生的時段分布特征上可以發現，7月下旬是孝感地區高溫熱害最集中的時段，其次是7月中旬和8月上旬。從圖3（b）中發現，近30a中7、8月份日最高氣溫≥35℃的普通高溫熱害主要發生在7月下旬至8月上旬期間，占比達77.8%，較嚴重高溫熱害主要發生在7月下旬、8月上旬和8月中旬，占比達89.2%，嚴重高溫熱害主要發生在7月下旬、8月上旬和8月中旬，占比達95.5%，從以上分析可以看出，7月下旬是孝感地區高溫熱害最集中的時段，其次是8月上旬和8月中旬。

由以上分析可以發現，孝感地區持續高溫主要發生時段集中在7月下旬，次要集中在7月中旬、8月上旬和8月中旬，且發生概率較高。7月中旬～8月中旬正處“黃毛粘”水稻抽穗揚花期，田小海等研究發現8月25日～9月初齊穗為江漢平原優質米形成的最佳栽培期，因此農事生產適當調整“黃毛粘”播種時間，將其花期調整到8月下旬前后，可以使“黃毛粘”水稻抽穗揚花期避開孝感持續高溫發生率較高的時段，從而有效降低“黃毛粘”水稻遭受高溫熱害的概率，提高“黃毛粘”水稻的產量和品質。但從前文分析發現，高溫熱害在8月下旬也有一定的發生概率，因此農事生產上以減輕高溫熱害為目的簡單調整“黃毛粘”播期存在一定的局限性，探討合適的水、肥管控，加快“黃毛粘”耐熱性培育，研究新型的“黃毛粘”抗高溫無毒害農藥也是防范高溫熱害的有效途徑。

三、結論分析

近30a孝感7～8月平均氣溫、最高氣溫均呈升高的趨勢，尤其是2000年以后增加的趨勢更為明顯，但是低溫年和高溫年出現概率相近，表明盛夏低溫危害程度在減弱，高溫熱害呈加重的趨勢，這與熊偉等研究我國水稻高溫熱害風險在未來氣候變化背景下呈增大的趨勢保持一致。

從近30a高溫熱害發生的頻率和分布特征上看，適當調整推遲“黃毛粘”水稻育種時間，可減少其高溫熱害的發生概率，對農事生產具備一定的指示意義。但是本文僅以高溫熱害為例，沒有考慮水、肥管控等其他因子的影響，對調整播期存在一定的局限性。

參考文獻：

[1]姜海如等.中國氣象災害大典（湖北卷）[M].北京：氣象出版社，2007：197-268.

[2]霍治國，王石立.農業和生物氣象災害[M].北京：氣象出版社，2009：72-79.

[3]高素華，王培娟.長江中下游高溫熱害及對水稻的影響[M].北京：氣象出版社，2009.

[4]張祖建，王晴晴等.水稻抽穗期高溫脅迫對不同品種授粉和受精作用的影響[J].作物學報，2014，40（2）：273-282.

[5]姚鳳梅等.1981—2000年水稻生長季相對極端高溫事件及其氣候風險的變化[J].自然災害學報，2009，18（4）：37-42.

[6]黃智敏等.農業氣象服務手冊[M].北京：金盾出版社，2013：40-61.

[7]謝曉金等.長江流域近55年水稻花期高溫熱害初探[J].江蘇農業學報.2009，（25），P28-32.

[8]田小海，黃永平.江漢平原優質米形成適宜栽培期初探[J].中國生態農業學報，2001，9（4）：94-96.

[9]熊偉等.未來氣候變化背景下高溫熱害對中國水稻產量的可能影響分析[J].地球科學進展，2016，31（5）：515-528.