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海南岛高温日数时空分布特征及其对双季稻的影响

范文

郭玉婷李文韬吴名杰

摘要：选取1961—2018年海南岛18个气象站逐日最高气温数据和最近10年双季稻关键生育期的资料，分析高温日数变化的时空分布特征及其对双季稻的影响。结果表明：（1）月高温日数主要集中在4—8月，10月至次年翌年2月最少;高值区域主要集中在北部、西北部和西部等地，低值区域主要集中在东南部、中部和南部等地。（2）大部分地区抽穗始期-成熟期等水稻关键生育期均在4—7月之间，其中海口市和儋州市早稻抽穗期-成熟期都极大可能在5—6月遇到6.0～7.4 d的高温天气，乐东黎族自治县和琼中也有可能在5月遇到高温天气，陵水黎族自治县、琼海县早稻收割较早，几乎不会遇到高温天气;但是琼海县晚稻关键生育期可能会在8月遇到高温天气。（3）近58年，海南岛月高温日数和年高温日数呈现上升趋势，大部分地区6—8月高温日数和年高温日数呈显著或极为显著上升趋势。（4）在高温天气的显著性上升的大背景下，建议海南岛稻作栽培应选用耐高温和抗干旱的品种，早稻可适当提前播种，晚稻可适当延迟播种，有利于避开关键生育期的高温热害。

关键词：高温日数;最高气温;时空分布;双季稻;海南岛

中图分类号： S511? 文献标志码： A? 文章编号：1002-1302（2020）20-0308-05

全球气候变暖对农作物生长及农产品产量和品质的影响，一直都是大家关注的课题之一。近年来，我国一些地区和省份极端高温事件愈发频繁，关于极端高温日数、高温热浪等研究成为了热门课题[1-7]，Liao等发现中国海岸地区显著的温度变化速率致使极端热的时间快速延长[8];邢彩盈等分析了海南岛高温日数等时空分布特征，发现部分地区的年高温日数等延长趋势显著[9]。已有研究表明，气象上利用日最高气温35 ℃作为双季早稻开花结实期受害的临界温度指标[10]，认为水稻高温主要影响结实率、产量和品质[11-12]，因此，研究气候变化背景下水稻高温热害显得十分重要。

近10年来，人们对水稻高温热害时空分布规律，尤其是不同地区一季稻高温热害的影响规律进行了研究，分别有江苏省[14-15]、江西省[16]、安徽省[17]、四川省[18]等地水稻抽穗扬花期、灌浆结实期高温热害时空分布特征和综合区划。但针对热带地区的双季稻研究较少，王斌等分析了海南水稻生育期的时空分布特征，以及气候变暖对海南水稻生育期的影响[19]。因此，本研究利用最新气象数据资料研究海南岛高温天气时空分布规律，并分析高温天气对海南双季稻的影响情况，以期为海南热带地区水稻种植、农业生产和气象防灾减灾提供依据，有利于保障粮食生产安全，促进农业的可持续发展。

1 材料与方法

1.1 资料来源

选取海南岛上的18个气象站1961—2018年逐日最高气温数据，这些数据来自于海南省气象信息中心。中央气象台发布高温预警时定义日最高气温≥ 35 ℃为高温日，本研究沿用这一定义，即1个月中日最高气温≥35 ℃的时间（d）为当月的高温日数。

2009—2019年双季稻关键生育期资料来自海南省气象局农业气象观测站（海口市、儋州市、乐东黎族自治县、琼中县、琼海市、陵水黎族自治县），包括早稻和晚稻的抽穗、乳熟和成熟日期。

1.2 分析方法

气候倾向率[20]采用一次线性方程表示，即：Ti=a+bti。

式中：Ti为高温日数，d;ti为时间;a为线性趋势项;b×10表示平均高温日数每10年的气候倾向率。计算方法是按积差方法计算，即2个变量与各自平均值的离差为基础，通过2个离差相乘来反映两变量之间相关程度。

1.3 数据处理

采用Excel 2013和ArcGIS 9.3对数据进行计算和作图。

2 结果与分析

2.1 月高温日数的气候特征

统计海南岛18县（市）的月高温日数分布气候特征（图1），可見，高温天气主要出现在4—8月，为18～4.6 d，5、6、7月较多;10月至翌年2月，全岛月高温日数不足0.2 d，12月无高温天气;3、9月分别为0.9、0.4 d。因此，本研究主要分析4—8月的海南岛高温日数变化特征。

2.2 4—8月和全年高温日数空间分布特征

分析海南岛4—8月和全年高温日数空间分布情况，由图2可知，4月高温日数为0～8.6 d，其中昌江黎族自治县、白沙黎族自治县、儋州市和澄迈县均大于5 d，而东部和南部地区均没有出现高温天气。5月高温日数为0.2～11.4 d，其中昌江黎族自治县和澄迈县高温天气最多均在9 d以上;其次是海口市、临高县、儋州市、白沙黎族自治县、定安县、屯昌县和乐东黎族自治县，高温日数均大于5 d;而文昌市、万宁市、陵水黎族自治县、五指山市、东方市和三亚市等地高温日数不足1 d。6—7月高温日数在0～10.4 d，其中昌江黎族自治县、澄迈县、定安县、屯昌县、临高县等地出现的高温天气最多;而东方市、万宁市、陵水黎族自治县、五指山市、三亚市均不足1 d。8月高温日数为0.1～4.7 d，高温区域由西北部转移到北部地区，其中澄迈县、定安县、屯昌县和琼海县最多。全年高温日数为0.6～44.4 d，其中昌江黎族自治县和澄迈县最多，分别为43.1、44.4 d，而东方市、五指山市、陵水黎族自治县、三亚市不足3 d。

全岛高温日数高值区域主要集中在北部澄迈县、定安县、屯昌县等以及西北部儋州市和西部昌江黎族自治县等地区，均超过30 d;低值区域主要集中在东南部万宁市、中部五指山市、南部陵水黎族自治县和三亚市、西部东方市等地，均未超过3 d;其他的为中值区域，年高温日数在3～30 d。

2.3 双季稻关键生育期空间分布

由表1可知，不同地区间双季稻关键生育期时间差异巨大：（1）东部的琼海市和陵水黎族自治县的早稻抽穗始期均为3月下旬，而西部儋州市最晚，为5月中下旬，二者相差50～56 d;成熟期也属陵水黎族自治县最早（5月上旬），儋州市最迟（7月上旬），二者相差60 d左右;其他地区早稻关键生育期均在4—7月之间。晚稻抽穗始期和成熟期的日期均以琼海市最早（7月下旬、9月中旬），儋州市、海口市和乐东黎族自治县最晚（9月下旬、11上中旬），其他地区晚稻关键生育期均在9—11月之间。

2.4 高温日数气候变化特征及其对双季稻的影响

由表2可知，高温日数出现最多的月份主要在5—7月。海口市和儋州市早稻抽穗期-成熟期都极大可能遇到高温天气，5—6月平均每月可达 60～7.4 d;乐东黎族自治县和琼中县在5月也有可能遇到3.6～5.5 d的高温天气;陵水黎族自治县和琼海市地区早稻成熟主要在5月上旬，几乎不会遇到高温天气（琼海市4月为0.4 d），但是琼海市晚稻关键生育期8月有可能会遇到3.8 d的高温天气。除琼海市外，其他地区晚稻关键生育期（9—11月）期间几乎不会有高温天气影响。在生产实践中，双季早稻在抽穗开花-灌浆结实期和双季晚稻在抽穗开花期易受高温危害，导致产量明显下降[10]，因为开花期高温天气会抑制双季稻花药开裂，降低花粉活力，阻碍花粉管伸长，授粉受精受阻，降低结实率[21-22]，而且双季稻生殖生长期内平均气温升高2 ℃将导致其抽穗-乳熟期和抽穗-成熟期日数平均缩短约6 d[23]。近58年来，高温日数呈现上升趋势，其中，海口地区6月和全年高温日数呈极显著上升趋势，通过0.01的显著性检验，每10年分别上升1.2、3.2 d，4—5月呈显著上升趋势;儋州市地区6月和全年也呈极显著上升趋势，通过0.01的显著性检验，每10年分别上升1.4、3.9 d，5月呈显著上升趋势;乐东黎族自治县5月、8月和全年也呈极显著上升趋势，通过0.01的显著性检验，每10年分别上升1.3、0.4、4.0 d，其他月份也呈显著上升趋势;琼中地区全年呈极显著上升趋势，通过0.01的显著性检验，每10年分别上升4.0 d，6—7月呈显著上升趋势;琼海市6月、8月和全年呈极显著上升趋势，通过0.01的显著性检验，每10年分别上升1.6、1.0、4.5 d，7月呈显著上升趋势;陵水黎族自治县地区6—8月和全年也呈极显著上升趋势，通过0.01的显著性检验，每10年分别上升1.4、0.8、11、4.6 d。有研究表明，气候变暖导致高温日数增多，对水稻生殖生长表现出不利影响，出现高温催熟、缩短成熟期的现象[23-24]，预计未来（2021—2050年）气候情景下中国双季稻热害发生的地区主要在华南地区的广东、广西、海南的大部分地区[25]。

2.5 高温日数年代变化特征

分析6个农业气象观测站的年高温日数的年代变化特征（图3），结果显示，年高温日数最多出现在2015年，年高温日数出现最少的年份不尽相同。其中，海口市高温日数最多为57 d，50 d以上的出现的年份为1998、2005、2006、2015年，年高温日数最少出现在1971年（2 d）;儋州市年高温日数最多为72 d，60 d及以上出现的年份为1998、2010、2015年，最少出现在1971年（4 d）;乐东黎族自治县年高温日数最多为54 d，40 d及以上出现的年份为1977、2005、2015年，最少出现在1974、1997年（0 d）;琼中县年高温日数最多为42 d，大于30 d的年份为1977、1983、2015、2016年，最少出现在1965年（0 d）;琼海县年高温日数最多为63 d，≥50 d的年份为2010、2014、2015年，最少出现在1965年（1 d）;陵水黎族自治县年高温日数最多为13 d，大于10 d的年份为2006、2015年，最少为0 d，有26年。

可见，海南岛年高温日数出现最少的为20世纪60年代至70年代，而年高温日数主要出现在2000年以后。这与邢彩盈等的研究结果[9]一致，认为海南岛2003年以后年高温日数和热浪频次大多处在偏多、偏强年景。2000年以后高温天气的增多，对水稻高温热害的影响，在全国范围也出现很多报道，例如刘佳等分析四川地区抽穗扬花期和灌浆结实期水稻高温热害的时空分布规律，发现1961—2014年高温热害总次数呈上升趋势，尤以2000 年后增幅顯著，不同等级高温热害发生站数自2000年以来均呈显著增多趋势，其中抽穗扬花期以轻度热害增幅最明显，灌浆结实期以重度热害增幅最明显[18];郭建茂等也发现，两湖地区不同等级高温热害发生站数自2000年以来均呈显著增多趋势，其中抽穗扬花期以轻度热害增幅最明显，灌浆结实期以重度热害增幅最明显[26]。

3 结论与讨论

海南岛高温日数主要出现在4—8月，为1.8～4.6 d;10月至翌年2月最少，其中，12月为0 d，即当月未有出现高温天气。海南岛年高温日数高值区域主要集中在北部澄迈县、定安县、屯昌县等以及西北部儋州市和西部昌江黎族自治县等地区，均超过30 d;低值区域主要集中在东南部万宁市、中部五指山市、南部陵水黎族自治县和三亚市、西部东方市等地，不超过3 d。

海南岛东部琼海市和陵水黎族自治县早稻抽穗始期和成熟期较早，而西部儋州市最晚;大部分地区抽穗始期-成熟期等关键生育期均在4—7月之间。晚稻抽穗始期和成熟期的日期均以琼海市最早，儋州市、海口市和乐东黎族自治县最晚，其他地区晚稻关键生育期均在9—11月之间。

海口市和儋州市早稻抽穗期-成熟期都极大可能遇到高温天气，5—6月平均每月可达6.0～ 7.4 d;乐东黎族自治县和琼中县也有可能在5月遇到36～5.5 d的高温天气;陵水黎族自治县和琼海地区早稻成熟主要在5月上旬，几乎不会遇到高温天气，但是琼海市晚稻关键生育期有可能会在8月遇到3.8 d的高温天气。除琼海市外，其他地区晚稻关键生育期（9—11月）期间几乎不会有高温天气影响。

近58年来，海南岛月高温日数和年高温日数呈现上升趋势。其中，海口市地区6月、全年高温日数呈极显著上升趋势，每10年分别上升1.2、3.2 d;儋州市地区6月和全年也呈极显著上升趋势，每10年分别上升1.4、3.9 d;乐东黎族自治县5月、8月和全年也呈极显著上升趋势，每10年分别上升 0.4～4.0 d;琼中地区全年呈极显著上升趋势，每10年分别上升4.0 d;琼海市6月、8月和全年呈极显著上升趋势，每10年分别上升1.0～4.5 d;陵水黎族自治县地区6—8月和全年也呈极显著上升趋势，每10年分别上升0.8～4.6 d。

海南岛年高温日数出现最少的为20世纪60至70年代，而年高温日数主要出现在2000年以后。这与大部分地区不同等级高温热害发生站数的趋势均一致，其中抽穗扬花期-灌浆结实期增幅最明显[13-19，23-26]。而海南岛在高温天气的显著性上升的大背景下，建议稻作栽培应选用耐高温和抗干旱的品种，早稻可适当提前播种，晚稻可适当延迟播种，有利于避开关键生育期的高温热害[19]。

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