近40年广西右江河谷甘蔗生长季干旱时空特征

陆耀凡，廖雪萍，陈欣，李耀先，黎颖智

（1．广西百色市气象局，广西 百色 533000；2．广西气象减灾研究所，广西 南宁 530022； 3．百色市田东县气象局，广西 田东 531500；4．广西气象服务中心，广西 南宁 530022；）

右江河谷已于2008年列入我国甘蔗布局优势区域之一［1］，但该区季节性干旱频繁，且随着气候的变暖，一年中大部分月份干旱有所加剧［2］。甘蔗喜温喜光，生长需要丰沛的水分，因此干旱缺水已成为制约右江河谷甘蔗产量提高的主要气象因素［3－4］。近几十年来全球气候变暖背景下极端干旱事件呈频发趋势，有关干旱的评价指标、演变规律、风险评估、监测与预测技术等内容已成为应对气候变化研究热点。为减缓和预防干旱对作物生产带来的不良影响，很多学者研究了干旱对全国或区域性玉米、小麦、水稻、棉花、花生、大豆、甘蔗等作物的影响［5－9］，并已建立一系列与作物密切相关的干旱指标，包括气象指标、土壤墒情指标、作物生理生态指标及其它综合监测指标等［10］。其中作物水分亏缺指数能较好反映作物水分亏缺与农业干旱情况，在我国不同区域具有较好的适用性［11］，是目前应用较为广泛的指标之一［12］。 苏永秀等人［4］建立了基于水分盈亏指数的广西双季稻和甘蔗的干旱动态监测模型，通过和严重干旱年份影响实况比较，认为该模型能较客观反映广西农业干旱的时空分布特征。因此，本文选用水分盈亏指数来表征甘蔗生长季干旱状况，以期通过分析近40a右江河谷甘蔗各生育期水分盈亏指数及其变化趋势，探明该区甘蔗生长季干旱时空分布规律，为右江河谷科学制定灌溉计划、保障甘蔗稳产高产提供参考依据。

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1 资料与方法

1．1 资料来源

气象资料为右江河谷包括百色、田阳、田东和平果4个县区气象观测站1971－2013年历年逐日降水量实测值。

图1 1971－2013年右江河谷甘蔗生长季及各发育期水分盈亏指数分布

图2 1971－2013年右江河谷甘蔗生长季及各发育期水分盈亏指数气候倾向率

发育期资料为平果站1990－2013年历年甘蔗发育期实测值。考虑到右江河谷各县区的气候条件相差不大，甘蔗（宿根）的播种、生长发育进度差异不大，因此右江河谷各县区甘蔗多年平均发育期由平果站甘蔗发育期实测值统计得到。

1．2 水分盈亏指数计算方法

作物水分盈亏指数（CWSDI）是作物某一生育期阶段有效降水量和相应阶段作物需水量之差与作物需水量的比值，表达式如下：

CWSDI＝（Pe－ETc）／ETc

其中：ETc为作物生育期阶段内的需水量，本文直接参考易燕明等人［13］用彭曼公式计算得到的百色甘蔗逐旬需水量推算右江河谷甘蔗生长季及各发育期需水量。Pe为作物相应生育期阶段内有效降水量，采用美国农业部土壤保持局推荐方法［14］计算。

图3 1971－2013年右江河谷甘蔗生长季及各发育期水分盈亏指数年代际变化

CWSDI＞0 表示水分盈余，CWSDI＝0 表示水分收支平衡，CWSDI＜0表示水分亏缺。

2 结果与分析

2．1甘蔗生长季及各发育期需水量

根据平果站甘蔗生育期观测资料，统计出甘蔗各发育期平均普遍期：发株3月13日、茎伸长6月25日、成熟11月17日，生长季（发株－成熟）为3月13日至11月17日。经计算得到甘蔗生长季及各发育期需水量（表1）。

2．2 生长季及各发育期盈亏指数及其时空特征

2．2．1 生长季及各发育期盈亏指数空间分布特征

由图1可见，右江河谷甘蔗生长季的水分盈亏指数为－0．31～－0．21，右江河谷区域平均水分盈亏指数为－0．27，表明该区域各县区甘蔗生长季的水分均亏缺，其中右江区和田阳县水分亏缺最多，平果县的水分亏缺最少。从各发育期来看，发株－茎伸长期水分盈亏指数为 1．93～2．60， 平均水分盈亏指数为2．19，表明右江河谷各县区该发育期阶段的水分均有盈余，没有出现干旱。茎伸长－成熟期水分盈亏指数为－0．53～－0．48，平均水分盈亏指数为－0．52，表明各县区该发育期阶段的水分均亏缺，其中田阳县的水分亏缺最多，平果县水分亏缺最少。

2．2．2 生长季及各发育期盈亏指数变化趋势

由图2可见，1971～2013a右江河谷甘蔗生长季及各发育期水分盈亏指数的变化呈下降趋势，其中整个生长季水分盈亏指数的降速为 0．02～0．03／10a，发株－茎伸长期水分盈亏指数的降速为 0．03～0．1／10a，茎伸长－成熟期水分盈亏指数降速为0．01～0．03／10a，表明甘蔗生长季及茎伸长－成熟期的水分亏缺呈现出增大趋势。发株－茎伸长期水分盈余量呈现减少趋势。生长季右江河谷各县区水分盈亏指数的下降趋势均达到显著水平；茎伸长－成熟期百色、平果的下降趋势达到显著水平，其余县的下降趋势不显著；发株－茎伸长期各县区的下降趋势均不显著。

2．2．3 生长季及各发育期盈亏指数年代际变化特征

由图3可见，甘蔗生长季70、80、90年代及21世纪前 10 年的水分盈亏指数分别为－0．22、－0．25、－0．29、－0．31，各县区的水分盈亏指数随着年代的增长而变小，最大值均出现在70年代，最小值均出现在21世纪，说明21世纪以来干旱有所加剧。发株－茎伸长期水分盈亏指数最小值除平果县出现在80年代外，其余县区均出现在90年代，说明虽然该发育期阶段水分有盈余，但90年代右江河谷大部降雨较其他年代偏少。茎伸长－成熟期水分盈亏指数除田东县最大值出现在80年代外，其余县区最大值均出现在70年代，最小值均出现在21世纪前10年。说明进入21世纪以来，甘蔗关键生长期的干旱加剧是右江河谷各地共同面临的问题。

3 结论与讨论

（1）右江河谷甘蔗生长季的水分均亏缺，平均水分盈亏指数为－0．27，其中右江区和田阳县水分亏缺最多，平果县水分亏缺最少。发株－茎伸长期各县区水分均有盈余，但茎伸长－成熟期各县区水分均亏缺，其中田阳县水分亏缺最多，平果县亏缺最少。

（2）近40a右江河谷甘蔗生长季及各发育期水分盈亏指数的变化呈下降趋势，其中生长季水分盈亏指数的降速为 0．02～0．03／10a。

（3）右江河谷甘蔗生长季水分盈亏指数随着年代的增长而变小，最大值均出现在70年代，最小值均出现在21世纪。茎伸长－成熟期水分盈亏指数最小值均出现在21世纪前10年。

通过分析可知，右江河谷甘蔗生长季的干旱主要由茎伸长－成熟期水分亏缺引起，且呈现出加重的趋势，秋旱是影响甘蔗生产的主要气象灾害，与何燕等人研究结论有所不同［15］，本文是根据甘蔗各生长发育阶段的需水量进行分析其干旱特征，因此分析得出的右江河谷甘蔗干旱特征的结论针对性强且更符合生产实际。甘蔗生长季干旱演变趋势与李艳兰等人［2］分析广西干旱变化趋势的结果相符。本文除分析甘蔗生长季干旱特征外，还具体分析各发育期干旱情况，若单纯进行作物全生育阶段干旱情况的研究，容易掩盖作物生长发育过程中水分供给的变化，因此本研究结果对于实施精细化的甘蔗生产水分管理有着具体的指导意义。

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