海南島高溫日數(shù)時空分布特征及其對雙季稻的影響

郭玉婷 李文韜 吳名杰

摘要：選取1961—2018年海南島18個氣象站逐日最高氣溫數(shù)據(jù)和最近10年雙季稻關(guān)鍵生育期的資料，分析高溫日數(shù)變化的時空分布特征及其對雙季稻的影響。結(jié)果表明：（1）月高溫日數(shù)主要集中在4—8月，10月至次年翌年2月最少;高值區(qū)域主要集中在北部、西北部和西部等地，低值區(qū)域主要集中在東南部、中部和南部等地。（2）大部分地區(qū)抽穗始期-成熟期等水稻關(guān)鍵生育期均在4—7月之間，其中海口市和儋州市早稻抽穗期-成熟期都極大可能在5—6月遇到6.0～7.4 d的高溫天氣，樂東黎族自治縣和瓊中也有可能在5月遇到高溫天氣，陵水黎族自治縣、瓊?？h早稻收割較早，幾乎不會遇到高溫天氣;但是瓊?？h晚稻關(guān)鍵生育期可能會在8月遇到高溫天氣。（3）近58年，海南島月高溫日數(shù)和年高溫日數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢，大部分地區(qū)6—8月高溫日數(shù)和年高溫日數(shù)呈顯著或極為顯著上升趨勢。（4）在高溫天氣的顯著性上升的大背景下，建議海南島稻作栽培應(yīng)選用耐高溫和抗干旱的品種，早稻可適當(dāng)提前播種，晚稻可適當(dāng)延遲播種，有利于避開關(guān)鍵生育期的高溫?zé)岷Α?/p>

關(guān)鍵詞：高溫日數(shù);最高氣溫;時空分布;雙季稻;海南島

中圖分類號： S511? 文獻標志碼： A? 文章編號：1002-1302（2020）20-0308-05

全球氣候變暖對農(nóng)作物生長及農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，一直都是大家關(guān)注的課題之一。近年來，我國一些地區(qū)和省份極端高溫事件愈發(fā)頻繁，關(guān)于極端高溫日數(shù)、高溫?zé)崂说妊芯砍蔀榱藷衢T課題[1-7]，Liao等發(fā)現(xiàn)中國海岸地區(qū)顯著的溫度變化速率致使極端熱的時間快速延長[8];邢彩盈等分析了海南島高溫日數(shù)等時空分布特征，發(fā)現(xiàn)部分地區(qū)的年高溫日數(shù)等延長趨勢顯著[9]。已有研究表明，氣象上利用日最高氣溫35 ℃作為雙季早稻開花結(jié)實期受害的臨界溫度指標[10]，認為水稻高溫主要影響結(jié)實率、產(chǎn)量和品質(zhì)[11-12]，因此，研究氣候變化背景下水稻高溫?zé)岷︼@得十分重要。

近10年來，人們對水稻高溫?zé)岷r空分布規(guī)律，尤其是不同地區(qū)一季稻高溫?zé)岷Φ挠绊懸?guī)律進行了研究，分別有江蘇省[14-15]、江西省[16]、安徽省[17]、四川省[18]等地水稻抽穗揚花期、灌漿結(jié)實期高溫?zé)岷r空分布特征和綜合區(qū)劃。但針對熱帶地區(qū)的雙季稻研究較少，王斌等分析了海南水稻生育期的時空分布特征，以及氣候變暖對海南水稻生育期的影響[19]。因此，本研究利用最新氣象數(shù)據(jù)資料研究海南島高溫天氣時空分布規(guī)律，并分析高溫天氣對海南雙季稻的影響情況，以期為海南熱帶地區(qū)水稻種植、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和氣象防災(zāi)減災(zāi)提供依據(jù)，有利于保障糧食生產(chǎn)安全，促進農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 資料來源

選取海南島上的18個氣象站1961—2018年逐日最高氣溫數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)來自于海南省氣象信息中心。中央氣象臺發(fā)布高溫預(yù)警時定義日最高氣溫≥ 35 ℃為高溫日，本研究沿用這一定義，即1個月中日最高氣溫≥35 ℃的時間（d）為當(dāng)月的高溫日數(shù)。

2009—2019年雙季稻關(guān)鍵生育期資料來自海南省氣象局農(nóng)業(yè)氣象觀測站（?？谑小①僦菔?、樂東黎族自治縣、瓊中縣、瓊海市、陵水黎族自治縣），包括早稻和晚稻的抽穗、乳熟和成熟日期。

1.2 分析方法

氣候傾向率[20]采用一次線性方程表示，即：Ti=a+bti。

式中：Ti為高溫日數(shù)，d;ti為時間;a為線性趨勢項;b×10表示平均高溫日數(shù)每10年的氣候傾向率。計算方法是按積差方法計算，即2個變量與各自平均值的離差為基礎(chǔ)，通過2個離差相乘來反映兩變量之間相關(guān)程度。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2013和ArcGIS 9.3對數(shù)據(jù)進行計算和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 月高溫日數(shù)的氣候特征

統(tǒng)計海南島18縣（市）的月高溫日數(shù)分布氣候特征（圖1），可見，高溫天氣主要出現(xiàn)在4—8月，為18～4.6 d，5、6、7月較多;10月至翌年2月，全島月高溫日數(shù)不足0.2 d，12月無高溫天氣;3、9月分別為0.9、0.4 d。因此，本研究主要分析4—8月的海南島高溫日數(shù)變化特征。

2.2 4—8月和全年高溫日數(shù)空間分布特征

分析海南島4—8月和全年高溫日數(shù)空間分布情況，由圖2可知，4月高溫日數(shù)為0～8.6 d，其中昌江黎族自治縣、白沙黎族自治縣、儋州市和澄邁縣均大于5 d，而東部和南部地區(qū)均沒有出現(xiàn)高溫天氣。5月高溫日數(shù)為0.2～11.4 d，其中昌江黎族自治縣和澄邁縣高溫天氣最多均在9 d以上;其次是海口市、臨高縣、儋州市、白沙黎族自治縣、定安縣、屯昌縣和樂東黎族自治縣，高溫日數(shù)均大于5 d;而文昌市、萬寧市、陵水黎族自治縣、五指山市、東方市和三亞市等地高溫日數(shù)不足1 d。6—7月高溫日數(shù)在0～10.4 d，其中昌江黎族自治縣、澄邁縣、定安縣、屯昌縣、臨高縣等地出現(xiàn)的高溫天氣最多;而東方市、萬寧市、陵水黎族自治縣、五指山市、三亞市均不足1 d。8月高溫日數(shù)為0.1～4.7 d，高溫區(qū)域由西北部轉(zhuǎn)移到北部地區(qū)，其中澄邁縣、定安縣、屯昌縣和瓊?？h最多。全年高溫日數(shù)為0.6～44.4 d，其中昌江黎族自治縣和澄邁縣最多，分別為43.1、44.4 d，而東方市、五指山市、陵水黎族自治縣、三亞市不足3 d。

全島高溫日數(shù)高值區(qū)域主要集中在北部澄邁縣、定安縣、屯昌縣等以及西北部儋州市和西部昌江黎族自治縣等地區(qū)，均超過30 d;低值區(qū)域主要集中在東南部萬寧市、中部五指山市、南部陵水黎族自治縣和三亞市、西部東方市等地，均未超過3 d;其他的為中值區(qū)域，年高溫日數(shù)在3～30 d。

2.3 雙季稻關(guān)鍵生育期空間分布

由表1可知，不同地區(qū)間雙季稻關(guān)鍵生育期時間差異巨大：（1）東部的瓊海市和陵水黎族自治縣的早稻抽穗始期均為3月下旬，而西部儋州市最晚，為5月中下旬，二者相差50～56 d;成熟期也屬陵水黎族自治縣最早（5月上旬），儋州市最遲（7月上旬），二者相差60 d左右;其他地區(qū)早稻關(guān)鍵生育期均在4—7月之間。晚稻抽穗始期和成熟期的日期均以瓊海市最早（7月下旬、9月中旬），儋州市、海口市和樂東黎族自治縣最晚（9月下旬、11上中旬），其他地區(qū)晚稻關(guān)鍵生育期均在9—11月之間。

2.4 高溫日數(shù)氣候變化特征及其對雙季稻的影響

由表2可知，高溫日數(shù)出現(xiàn)最多的月份主要在5—7月。?？谑泻唾僦菔性绲境樗肫?成熟期都極大可能遇到高溫天氣，5—6月平均每月可達 60～7.4 d;樂東黎族自治縣和瓊中縣在5月也有可能遇到3.6～5.5 d的高溫天氣;陵水黎族自治縣和瓊海市地區(qū)早稻成熟主要在5月上旬，幾乎不會遇到高溫天氣（瓊海市4月為0.4 d），但是瓊海市晚稻關(guān)鍵生育期8月有可能會遇到3.8 d的高溫天氣。除瓊海市外，其他地區(qū)晚稻關(guān)鍵生育期（9—11月）期間幾乎不會有高溫天氣影響。在生產(chǎn)實踐中，雙季早稻在抽穗開花-灌漿結(jié)實期和雙季晚稻在抽穗開花期易受高溫危害，導(dǎo)致產(chǎn)量明顯下降[10]，因為開花期高溫天氣會抑制雙季稻花藥開裂，降低花粉活力，阻礙花粉管伸長，授粉受精受阻，降低結(jié)實率[21-22]，而且雙季稻生殖生長期內(nèi)平均氣溫升高2 ℃將導(dǎo)致其抽穗-乳熟期和抽穗-成熟期日數(shù)平均縮短約6 d[23]。 近58年來，高溫日數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢，其中，?？诘貐^(qū)6月和全年高溫日數(shù)呈極顯著上升趨勢，通過0.01的顯著性檢驗，每10年分別上升1.2、3.2 d，4—5月呈顯著上升趨勢;儋州市地區(qū)6月和全年也呈極顯著上升趨勢，通過0.01的顯著性檢驗，每10年分別上升1.4、3.9 d，5月呈顯著上升趨勢;樂東黎族自治縣5月、8月和全年也呈極顯著上升趨勢，通過0.01的顯著性檢驗，每10年分別上升1.3、0.4、4.0 d，其他月份也呈顯著上升趨勢;瓊中地區(qū)全年呈極顯著上升趨勢，通過0.01的顯著性檢驗，每10年分別上升4.0 d，6—7月呈顯著上升趨勢;瓊海市6月、8月和全年呈極顯著上升趨勢，通過0.01的顯著性檢驗，每10年分別上升1.6、1.0、4.5 d，7月呈顯著上升趨勢;陵水黎族自治縣地區(qū)6—8月和全年也呈極顯著上升趨勢，通過0.01的顯著性檢驗，每10年分別上升1.4、0.8、11、4.6 d。有研究表明，氣候變暖導(dǎo)致高溫日數(shù)增多，對水稻生殖生長表現(xiàn)出不利影響，出現(xiàn)高溫催熟、縮短成熟期的現(xiàn)象[23-24]，預(yù)計未來（2021—2050年）氣候情景下中國雙季稻熱害發(fā)生的地區(qū)主要在華南地區(qū)的廣東、廣西、海南的大部分地區(qū)[25]。

2.5 高溫日數(shù)年代變化特征

分析6個農(nóng)業(yè)氣象觀測站的年高溫日數(shù)的年代變化特征（圖3），結(jié)果顯示，年高溫日數(shù)最多出現(xiàn)在2015年，年高溫日數(shù)出現(xiàn)最少的年份不盡相同。其中，海口市高溫日數(shù)最多為57 d，50 d以上的出現(xiàn)的年份為1998、2005、2006、2015年，年高溫日數(shù)最少出現(xiàn)在1971年（2 d）;儋州市年高溫日數(shù)最多為72 d，60 d及以上出現(xiàn)的年份為1998、2010、2015年，最少出現(xiàn)在1971年（4 d）;樂東黎族自治縣年高溫日數(shù)最多為54 d，40 d及以上出現(xiàn)的年份為1977、2005、2015年，最少出現(xiàn)在1974、1997年（0 d）;瓊中縣年高溫日數(shù)最多為42 d，大于30 d的年份為1977、1983、2015、2016年，最少出現(xiàn)在1965年（0 d）;瓊海縣年高溫日數(shù)最多為63 d，≥50 d的年份為2010、2014、2015年，最少出現(xiàn)在1965年（1 d）;陵水黎族自治縣年高溫日數(shù)最多為13 d，大于10 d的年份為2006、2015年，最少為0 d，有26年。

可見，海南島年高溫日數(shù)出現(xiàn)最少的為20世紀60年代至70年代，而年高溫日數(shù)主要出現(xiàn)在2000年以后。這與邢彩盈等的研究結(jié)果[9]一致，認為海南島2003年以后年高溫日數(shù)和熱浪頻次大多處在偏多、偏強年景。2000年以后高溫天氣的增多，對水稻高溫?zé)岷Φ挠绊懀谌珖秶渤霈F(xiàn)很多報道，例如劉佳等分析四川地區(qū)抽穗揚花期和灌漿結(jié)實期水稻高溫?zé)岷Φ臅r空分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)1961—2014年高溫?zé)岷偞螖?shù)呈上升趨勢，尤以2000 年后增幅顯著，不同等級高溫?zé)岷Πl(fā)生站數(shù)自2000年以來均呈顯著增多趨勢，其中抽穗揚花期以輕度熱害增幅最明顯，灌漿結(jié)實期以重度熱害增幅最明顯[18];郭建茂等也發(fā)現(xiàn)，兩湖地區(qū)不同等級高溫?zé)岷Πl(fā)生站數(shù)自2000年以來均呈顯著增多趨勢，其中抽穗揚花期以輕度熱害增幅最明顯，灌漿結(jié)實期以重度熱害增幅最明顯[26]。

3 結(jié)論與討論

海南島高溫日數(shù)主要出現(xiàn)在4—8月，為1.8～4.6 d;10月至翌年2月最少，其中，12月為0 d，即當(dāng)月未有出現(xiàn)高溫天氣。海南島年高溫日數(shù)高值區(qū)域主要集中在北部澄邁縣、定安縣、屯昌縣等以及西北部儋州市和西部昌江黎族自治縣等地區(qū)，均超過30 d;低值區(qū)域主要集中在東南部萬寧市、中部五指山市、南部陵水黎族自治縣和三亞市、西部東方市等地，不超過3 d。

海南島東部瓊海市和陵水黎族自治縣早稻抽穗始期和成熟期較早，而西部儋州市最晚;大部分地區(qū)抽穗始期-成熟期等關(guān)鍵生育期均在4—7月之間。晚稻抽穗始期和成熟期的日期均以瓊海市最早，儋州市、海口市和樂東黎族自治縣最晚，其他地區(qū)晚稻關(guān)鍵生育期均在9—11月之間。

海口市和儋州市早稻抽穗期-成熟期都極大可能遇到高溫天氣，5—6月平均每月可達6.0～ 7.4 d;樂東黎族自治縣和瓊中縣也有可能在5月遇到36～5.5 d的高溫天氣;陵水黎族自治縣和瓊海地區(qū)早稻成熟主要在5月上旬，幾乎不會遇到高溫天氣，但是瓊海市晚稻關(guān)鍵生育期有可能會在8月遇到3.8 d的高溫天氣。除瓊海市外，其他地區(qū)晚稻關(guān)鍵生育期（9—11月）期間幾乎不會有高溫天氣影響。

近58年來，海南島月高溫日數(shù)和年高溫日數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢。其中，海口市地區(qū)6月、全年高溫日數(shù)呈極顯著上升趨勢，每10年分別上升1.2、3.2 d;儋州市地區(qū)6月和全年也呈極顯著上升趨勢，每10年分別上升1.4、3.9 d;樂東黎族自治縣5月、8月和全年也呈極顯著上升趨勢，每10年分別上升 0.4～4.0 d;瓊中地區(qū)全年呈極顯著上升趨勢，每10年分別上升4.0 d;瓊海市6月、8月和全年呈極顯著上升趨勢，每10年分別上升1.0～4.5 d;陵水黎族自治縣地區(qū)6—8月和全年也呈極顯著上升趨勢，每10年分別上升0.8～4.6 d。

海南島年高溫日數(shù)出現(xiàn)最少的為20世紀60至70年代，而年高溫日數(shù)主要出現(xiàn)在2000年以后。這與大部分地區(qū)不同等級高溫?zé)岷Πl(fā)生站數(shù)的趨勢均一致，其中抽穗揚花期-灌漿結(jié)實期增幅最明顯[13-19，23-26]。而海南島在高溫天氣的顯著性上升的大背景下，建議稻作栽培應(yīng)選用耐高溫和抗干旱的品種，早稻可適當(dāng)提前播種，晚稻可適當(dāng)延遲播種，有利于避開關(guān)鍵生育期的高溫?zé)岷19]。

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