气候变暖背景下江西不同育秧方式双季早稻安全播期分析*

章起明，易艳红，廖满庭，郭水连

气候变暖背景下江西不同育秧方式双季早稻安全播期分析*

章起明，易艳红，廖满庭，郭水连

（江西省宜春市气象局，宜春 336000）

明确双季早稻安全播种期及春季气候资源变化规律，是提高早春气候资源利用率和农业生产效率的重要基础。本研究基于江西省79个国家气象站过去30a（1992−2021年）2月1日−4月30日的逐日平均气温数据，系统分析了气候变暖背景下江西省不同区域不同育秧方式双季早稻50%保证率和80%保证率安全播种期的时空分布情况。结果表明，1992−2021年江西省2−4月平均气温和候平均气温呈显著逐年上升趋势，2−4月平均气温的年际变化倾向率为0.055℃·a−1，候平均气温升高极显著时段主要集中在2月第5、第6候，3月第4、第5、第6候及4月第1候。近30a来，江西省双季早稻覆膜旱育秧、覆膜湿润育秧和直播3种育秧方式安全播种日期均呈显著提前趋势，且提前幅度从大到小依次为覆膜旱育秧＞覆膜湿润育秧＞直播。与传统播种日期相比，覆膜旱育秧赣北赣中可提前至3月上旬后期，赣南可提前至3月上旬前期；覆膜湿润育秧赣北维持3月下旬后期的传统播期或提前至3月下旬前期，赣中赣南可提前至3月中旬后期；直播方式下赣北赣中可提前至清明前2～3d，赣南可提前至3月下旬后期。

气候变暖；育秧方式；双季早稻；安全播期

水稻（L.）是中国最主要的粮食作物之一。江西地处长江中下游地区，是典型的双季稻种植省份，在保障国家粮食安全方面具有举足轻重的地位[1]。近年来，随着全球气候变暖，长江中下游地区双季稻生产热量资源有了明显改变[2−4]，春季物候期有所提前[5−6]。同时由于进城务工人员的增加，农村用工劳动成本急剧上升，加之土地流转，规模化经营等，适时调整不同育秧方式双季早稻适播期对双季稻区应对气候变化、调整水稻熟制、充分利用温光资源发挥水稻品种产量潜力及解决农村劳动力短缺具有重要意义。

IPCC第六次气候变化评估报告（AR6）指出，过去10a（2011−2020年）较工业化前（1850−1900年）地球温度升高了1.09℃[7]。目前针对气候变化对早稻播期影响的研究已有很多。谢远玉等[8]研究指出，近52a长江中下游地区双季稻温度生长期及安全生长期的热量资源均呈明显增多趋势，其中，双季早稻安全播种期提前37d，双季晚稻安全齐穗期延后2d，双季稻安全生长期平均延长7d；曹秀霞等[9]认为，与1953−1982年相比，湖北省1983−2012年不同保证率下早稻安全播期普遍提前27d；王莉欢等[10]研究表明，与实际播期相对比，通过作物模型模拟所得最适播期较实际播期均有不同程度提前，通过调整播期可以达到提高产量的目的，在不同的生态点增产潜力不同；王尚明等[11]发现，受气候变暖影响，江西省南昌县早稻播期有可能提前至3月中旬；段里成等[12−13]研究指出，在水稻生产过程中，随着播栽期的推迟，水稻产量有所降低，适时提前播种，保证一定基本苗，协调好个体和群体干物质积累和转化，能获得较高产量。综合发现，尽管基于早春气温升高对早稻适播期的影响已进行了较多分析，但以往研究大多只针对直播早稻，而近年来随着水稻轻简栽培技术的广泛推进，在长江中下游地区，直播、覆膜旱育秧、覆膜湿润育秧是早稻生产应用最广的三种栽培技术。因此，本研究以江西省为例，通过分析全省79个国家气象站1992−2021年2−4月日平均气温，采用数理统计、回归分析方法，重点揭示三种不同育秧方式双季早稻分别适宜播种的最早初日，旨在为气候变暖背景下合理利用早春气候资源、规避气象灾害风险提供科学参考。

1 资料与方法

1.1 资料及分区

气象数据来自于江西省气象局信息中心，包括江西省11个地市79个国家气象站近30a（1992−2021年）每年2月1日−4月30日的逐日平均气温。

将各气象站点分为赣北、赣中、赣南三个区域进行研究。赣北包括九江、上饶、景德镇、南昌、宜春、新余、萍乡、鹰潭所辖站点；赣中包括吉安和抚州所辖站点；赣南包括赣州所辖站点。具体站点分布见图1。

图1 分区和站点分布

1.2 分析时段和育秧方式

江西省水稻种植以双季稻为主，传统的早稻播种方式主要有覆膜湿润育秧和大田直播（简称直播）两种。其中覆膜湿润育秧亦称“半覆膜旱育秧”，介于水育秧和覆膜旱育秧之间。播种−三叶期，秧田畦面保持湿润而不积水，畦沟内保持满沟水或半沟水，三叶期以后，秧板建立水层，进行浅水育苗，适用于抛栽。根据农户种植经验，覆膜湿润育秧早稻播种期赣中和赣南一般始于3月下旬前期，赣北始于3月下旬后期；直播早稻播种期赣南一般始于4月第1候，赣北和赣中一般始于4月5日以后。近些年覆膜旱育秧（整个育秧过程中土壤保持湿润而不保持水层的育秧方法，适用于机插）因其秧龄短、秧苗壮、管理方便、工效高、省种、省水、省肥等优点在长江中下游地区得到广泛应用，覆膜旱育秧早稻播种日期一般始于3月中旬前期。为更好地开展分析，选择2月1日−4月30日作为主要分析时段。

1.3 各育秧方式播种日期计算

参考文献[14−16]，并结合江西省气象局业务常用的早稻播种初始温度，分别将覆膜旱育秧、覆膜湿润育秧和直播早稻安全播种温度（初温）设定为8℃、10℃和11.64℃。

采用五日滑动平均法计算播种初日[17]。以8℃初日计算为例，2月1日−4月30日，从日平均气温第一次出现≥8℃的日期向前推4d，按日序依次计算出五日滑动平均温度，选取第一个≥8℃的五日滑动平均温度中第一个日平均气温≥8℃的日期，作为8℃初日。以1月1日记为1，2月1日记为32，依次转换成日序资料。

1.4 各育秧方式安全播种期计算

根据上述方法确定安全生产日期，将研究期分为前10a（1992−2001年）、中间10a（2002−2011年）、后10a（2012−2021年）3个时段，分别统计50%和80%保证率的安全生产日期，50%保证率的安全日期即时段内安全日期的平均值，80%保证率安全日期采用经验频率法公式进行计算[17]，即

Pi=[mi/(n+1)] ×100%（1）

式中，Pi为经验频率（%），i为年份，m为安全日期按日期迟早顺序排列的序号，n为统计年数。

1.5 数据分析

利用Excel 2010、DPS19.0进行数据处理和绘制图表。

2 结果与分析

2.1 江西双季早稻播种时段气温变化分析

由图2可知，1992−2021年江西省早稻播种时段（2月1日−4月30日）的平均气温呈显著升高趋势，年际变化倾向率为0.055℃·a−1（P<0.05），其中，中间10a（2002−2011年）和后10a（2012−2021年）早稻播种时段平均气温分别较前10a（1992−2001年）升高了0.88℃和1.09℃。从距平变化情况可以看出，前10a低温年份出现较多，有50%的年份为负距平，最低值出现在1996年；中间10a和后10a中均各有90%的年份平均气温距平为正距平。由此可见，1992−2021年江西省双季早稻播种时段生产热量资源有了明显增加，为双季早稻适时提前播种提供了充足的气候条件。

图2 1992−2021年江西省历年2−4月平均气温变化趋势

图3为近30a来江西省中间10a和后10a的2−4月逐候平均气温与前10a的2−4月逐候平均气温对比情况。由图可知，中间10a及后10a春季时段候平均气温较前10a同期均有明显升高；候平均气温升高极显著时段主要集中在2月第5、第6候，3月第4、第5、第6候及4月第1候，升温幅度均在1.5℃以上；中间10a该6候升温幅度依次为4.32、1.5、3.29、2.1、2.46和1.5℃，后10a依次为2.43、1.5、4.72、2.96、3.21和2.58℃。

图3 1992−2021年不同阶段江西省2−4月逐候平均气温对比

2.2 各区覆膜旱育秧双季早稻安全播种期变化分析

图4为近30a江西省稳定通过8℃初日变化情况。由图可以看出，近30a来，江西省稳定通过8℃初日总体呈逐年提前的趋势，其中赣北、赣中和赣南稳定通过8℃初日的年际变化倾向率分别为−0.86、−0.99和−0.83d·a−1；江西省稳定通过8℃初日总体呈赣南早于赣中，赣中略早于赣北的趋势；赣北、赣中和赣南前10a稳定通过8℃平均初日分别在3月13日、3月3日和2月26日左右，中间10a分别在3月13日、3月3日和2月23日左右，后10a分别在3月1日、2月26日和2月15日左右。由此可以发现，江西省稳定通过8℃初日显著提前时段主要集中在最近10a间。

表1所示为覆膜旱育秧双季早稻在50%和80%保证率下的安全播种期变化情况，由表可知，覆膜旱育秧双季早稻50%保证率下，近30a赣北、赣中和赣南的安全播种期分别在3月4日、3月3日和2月24日，80%保证率下，分别在3月18日、3月17日和3月10日左右。与前10a相比，在50%保证率下，中间10a的安全播种期赣北、赣中和赣南分别提前9d、10d和2d，后10a分别提前14～15d、18～19d和13d；在80%保证率下，中间10a的安全播种期赣北、赣中和赣南分别提前11d、12d和12d，后10a分别提前19d、19d和20d。可见，研究期内，随着时间推进，全省安全播种期呈提前趋势，50%保证率下赣中提前幅度较大，80%保证率下，赣南提前幅度较大。

2.3 各区覆膜湿润育秧双季早稻安全播种期变化分析

图5为近30a江西省稳定通过10℃初日变化情况。由图可见，近30a来，全省稳定通过10℃初日总体也呈逐年提前的趋势，其中赣北、赣中和赣南稳定通过10℃初日的年际变化倾向率分别为−0.44、−0.66和−0.85d·a−1；前10a和中间10a稳定通过10℃初日总体呈赣南早于赣中，赣中略早于赣北，后10a稳定表现为赣南早于赣中，赣中早于赣北的趋势，这可能与近10a赣南地区中度和重度倒春寒发生较少有关；赣北、赣中和赣南前10a稳定通过10℃平均初日分别在3月22日、3月15日和3月12日左右，中间10a稳定在3月20日、3月15日和3月7日左右，后10a在3月12日、3月2日和2月27日左右。可见赣北和赣中稳定通过10℃初日显著提前时段主要集中在最近10a间，赣南地区中间10a和后10a稳定通过10℃初日较前10a均有明显的提前趋势。

图4 1992−2021年各区每年稳定通过8℃初日变化

表1 1992−2021年各区覆膜旱育秧双季早稻安全播种期变化（月−日）

图5 1992−2021年各区稳定通过10℃初日变化

表2所示为覆膜湿润育秧双季早稻在50%和80%保证率下的安全播种期变化情况。由表可知，覆膜湿润育秧双季早稻在50%保证率下，近30a赣北、赣中和赣南安全播种期分别在3月16日、3月14日和3月4日左右；80%保证率下，分别在3月25日、3月23日和3月17日左右。与前10a相比，在50%保证率下，中间10a的安全播种期赣北、赣中和赣南分别提前7d、5d和11d，后10a分别提前9d、13d和14～15d；在80%保证率下，中间10a的安全播种期赣北、赣中、赣南分别提前6d、5d和9d，后10a分别提前了8d、12d和11d。

2.4 各区直播双季早稻安全播种期变化分析

由图6可见，近30a来，江西省稳定通过11.64℃初日总体也呈逐年提前的趋势，其中赣北、赣中和赣南稳定通过11.64℃初日的变化倾向率分别为−0.23、−0.25和−0.47d·a−1。全省稳定通过11.64℃初日总体呈赣南早于赣中，赣中早于赣北的特点。赣北、赣中和赣南前10a稳定通过11.64℃平均初日分别在3月28日、3月26日和3月22日左右，中间10a分别在3月24日、3月22日和3月18日左右，后10a分别在3月19日、3月15日和3月10日左右，表现出较大幅度的提前。

表3所示为直播双季早稻在50%和80%保证率下的安全播种期变化情况。由表可知，直播双季早稻在50%保证率下，近30a赣北、赣中和赣南的安全播种期分别在3月25日、3月21日和3月15日左右，80%保证率下，分别在4月6日、4月3日和3月28日左右。与前10a相比，在50%保证率下，中间10a的安全播种期赣北、赣中和赣南分别提前了3d、3d和4d，后10a分别提前6d、7d和9d；在80%保证率下，中间10a的安全播种期赣北、赣中和赣南分别提前了1d、−5d和4d，赣中地区有所推后这可能与2002−2011年该区域平均气温在早春稳定通过10℃的过程中表现为反复多变的特点有关，后10a的安全播种期赣北、赣中和赣南分别提前6d、0d和4d。

表2 1992−2021年各区覆膜湿润育秧双季早稻安全播种期变化（月−日）

图6 1992−2021年各区稳定通过11.64℃初日变化

表3 1992−2021年各区直播双季早稻安全播种期变化（月−日）

3 讨论与结论

3.1 讨论

合理调整早稻适播期是充分利用气候资源和提高农业生产效率的有效途径[18−21]。艾治勇等[22]研究指出，1960−2009年长江中下游地区早稻露地水育秧安全播种期明显提前，有利于早稻提早播种，增加产量潜力。王学林等[23]研究表明，近50a，长江中下游地区整个研究时段内双季早稻适播期提前，晚稻安全齐穗期相应延迟，安全生产期和活动积温均呈微弱的上升趋势，且早晚稻温度适宜度都在上升。李健等[24]研究认为，随着早稻播期推迟，生育进程相应顺延，水稻产量下降，每穗粒数和结实率是影响水稻产量的主要因素。本研究发现，近30a来，江西省早稻在覆膜旱育秧、覆膜湿润育秧和直播3种不同育秧方式下，安全播种日期均呈显著提前的趋势，与上述研究结果基本一致，且提前幅度从大到小依次为覆膜旱育秧＞覆膜湿润育秧＞直播，这可能与近年来气候变暖背景下轻中度倒春寒发生较多，重度倒春寒少发有关[25]。另外本研究还发现，在80%保证率下，中间10a赣中地区直播早稻安全播种期较前10a推迟了5d，究其原因可能与中间10a赣中地区平均气温在早春稳定通过10℃的过程中表现为反复多变的特点有关。

同时本研究还发现，近30a来，3种不同育秧方式下的双季早稻安全播种期总体均呈现赣南明显早于赣中，赣中略早于赣北的特点。在生产中常用的80%保证率下，近10a，赣北地区覆膜旱育秧、覆膜湿润育秧、直播的安全播种期分别为3月8日、3月22日和4月2日，赣中地区分别为3月6日、3月17日和4月1日，赣南地区分别为3月1、13和27日。与传统播种日期相比，江西省不同区域3种不同育秧方式双季早稻适宜播种期均有明显提前，说明双季早稻适时早播具有一定的可行性和可操作性。

比较50%保证率和80%保证率的安全播种期可以发现，3种不同育秧方式早稻50%保证率的安全播种期均较80%保证率的安全播种期早10～15d。虽然大量研究证明，早稻适时早播能充分利用春季气候资源，提升产量潜力，但需要注意的是，因为春季气温反复多变的特点，不是每年的早春气候条件都能满足早播需要，农户需以当年气象部门发布的气候预测及80%保证率安全播种期作为主要参考依据，合理安排播种，将风险降至最低。综上所述，本研究虽对江西省近30a早春气候条件及双季早稻适播期进行了系统性分析，但仍存在不足之处，研究年限还不够长，可能会导致研究结果与实际存在一定偏差，同时结合水稻大田试验方面也还有待进一步研究。

3.2 结论

（1）近30a江西省早稻播种时段（2月1日−4月30日）平均气温和候平均气温呈显著逐年上升趋势，2−4月平均气温的年际变化倾向率为0.055℃·a−1，候平均气温升高极显著时段主要集中在2月第5、第6候，3月第4、第5、第6候及4月第1候，升温幅度均在1.5℃以上。热量资源明显增加，为双季早稻适时提前播种提供了充足的气候条件。

（2）本研究中，江西省早稻在覆膜旱育秧、覆膜湿润育秧和直播3种不同育秧方式下，安全播种日期均呈显著提前的趋势，且提前幅度从大到小依次为覆膜旱育秧＞覆膜湿润育秧＞直播。与传统播种日期相比，覆膜旱育秧赣北赣中可提前至3月上旬后期，赣南可提前至3月上旬前期；覆膜湿润育秧赣北维持3月下旬后期的传统播期或提前至3月下旬前期，赣中和赣南可提前至3月中旬后期；直播方式下赣北和赣中可提前至清明前2～3d，赣南提可前至3月下旬后期。

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Analysis on Safe Sowing Date of Double-cropping Early Rice with Different Seedling Raising Methods in Jiangxi under Climate Warming

ZHANG Qi-ming, YI Yan-hong, LIAO Man-ting, GUO Shui-lian

(Yichun Meteorological Bureau, Yichun 336000, China)

Ascertaining the safe sowing date of double-cropping early rice and the change rules of spring climate resources is an important basis for improving use efficiency of spring climate resources and agricultural production efficiency. Based on the daily average temperature data of 79 national meteorological stations in Jiangxi from February 1st to April 30th during the past 30 years (1992−2021), the distribution of safe sowing dates with 50% and 80% guarantee rates of double-cropping early rice with different seedling raising methods in Jiangxi under climate warming were systematically analyzed. The results showed that both average temperature and average pentad temperature increased significantly from 1992 to 2021, the climatic trend rates of average temperature was 0.055℃·y−1, the most significant periods of climatic mean temperature increase were mainly concentrated in the 5th and 6th pentads in February, the 4th, 5th and 6th pentads in March and the 1st pentad in April, all above 1.5℃. The safe sowing dates of film-mulching dry seedlings, film-mulching wet seedlings, and direct seeding all shown a significant trend in advance, and the advance range from large to small is film-mulching dry seedlings> film-mulching wet seedling> direct seeding. Compared with the traditional sowing time, the safe sowing date of film-mulching dry seedlings in northern and central Jiangxi can be advanced to the end of early March, and which can be advanced to early March in the southern Jiangxi; the time of film-mulching wet seedlings in northern Jiangxi can maintain the traditional sowing date or be advanced to the early of late March, and in the central and southern Jiangxi this time can be advanced to the end of middle March; the time of direct seeding in northern and central Jiangxi can be advanced to 2-3 days before Qingming festival, and in the southern Jiangxi this time can be advanced to the end of late March.

Climate warming; Seedling raising method; Double-cropping early rice; Safe sowing date

10.3969/j.issn.1000-6362.2022.11.003

章起明,易艳红,廖满庭,等.气候变暖背景下江西不同育秧方式双季早稻安全播期分析[J].中国农业气象,2022,43(11):893-901

2021−12−26

江西省气象局面上科研项目；江西省宜春市气象局自筹科研项目

章起明，工程师，硕士，从事农业气象与作物栽培研究，E-mail:qmzhang3519@163.com