Analysis of climatic resources and drought characteristics during rice growth stages with different sowing dates in Chengdu plain：A case study of Guanghan

doi:10.11755/j.issn.1006-7639(2024)-01-0039

Abstract

Abstract:

As a major rice-producing area in Southwest China, the Chengdu Plain has faced increasingly severe drought problems in recent years. In order to determine the most suitable sowing date for rice in this region and improve the drought resistance, this paper takes Guanghan area as an example, and adopts the climate tendency rate method to analyze the characteristics of climate resources at the rice growth stages for different sowing dates from 1991 to 2020, and evaluates the degree of drought at different growth stages of rice at growth stages by using the Crop Water Deficit Index (CWDI). The results show that the climatic characteristics of rice for different sowing dates in the study area over the past 30 years showed a trend of decreasing sunshine, increasing mean daily temperature and increasing precipitation. With the delay in sowing, the number of sunshine during the whole life cycle of rice decreased, and the average daily temperature and precipitation both increased. The CWDI values gradually decreased with rice development, and the water deficit rate was higher at the first and middle stages for each sowing date. Light and moderate drought, followed by severe drought, and exceptional drought were observed during the growing stages of rice for different sowing dates. From late March to early April was the most suitable period for rice sowing in the study area, and drought-resistant varieties should be selected for sowing in early and mid-March, while sowing in mid-to late-April people should guard against the effects of severe drought on the water demand period of the crop.

Key words: rice, sowing date, agricultural climatic resources, water deficit index, drought

摘要：

作为西南地区主要的水稻产区，成都平原近年来面临日益严重的干旱问题。为确定该地区水稻最适宜的播种时期，提高抗旱能力，本文以广汉地区为例，采用气候倾向率法分析1991—2020年不同播期水稻生育期的气候资源特征，并通过作物水分亏缺指数（Crop Water Deficit Index，CWDI）评估水稻生育期的干旱程度。结果表明，近30 a来研究区各播期水稻的气候特征均表现为日照减少、日均温上升、降水量增加的趋势。随播期推迟，水稻全生育期日照时数整体减少，日均温、降水量均呈上升和增加趋势。CWDI随水稻发育逐渐减小，各播期水稻在生育前、中期缺水率较高。不同播期水稻生长期内均以轻旱、中旱为主，其次是重旱，特旱最少。研究区3月下旬至4月初的气候资源配置最优，是最适宜水稻播种的时期；3月上旬及中旬播种应选择抗旱品种，而4月中下旬播种则需防范重旱对作物需水期的影响。

关键词: 水稻, 播期, 农业气候资源, 水分亏缺指数, 干旱

CLC Number:

P429

LIAO Chengrui, CHEN Yongren, XIAO Tiangui. Analysis of climatic resources and drought characteristics during rice growth stages with different sowing dates in Chengdu plain：A case study of Guanghan[J]. Journal of Arid Meteorology, 2024, 42(1): 39-46.

廖丞蕊, 陈永仁, 肖天贵. 成都平原不同播期水稻生育期气候资源及干旱特征分析——以广汉为例[J]. 干旱气象, 2024, 42(1): 39-46.

Figures/Tables 5

References 44

[1]	曹言, 王杰, 李尤亮, 等, 2019. 基于作物水分亏缺指数的云南省夏玉米不同生育期干旱时空特征分析[J]. 灌溉排水学报, 38(8): 97-106.
[2]	陈超, 庞艳梅, 张玉芳, 等, 2016. 四川单季稻产量对气候变化的敏感性和脆弱性研究[J]. 自然资源学报, 31(2): 331-342.
[3]	陈东东, 紫檀, 张玉芳, 2017a. 基于水分盈亏指数的四川省小麦生育期干旱风险评估[J]. 自然灾害学报, 26(4): 155-163.
[4]	陈东东, 栗晓玮, 张玉芳, 等, 2017b. 四川省水稻关键生育期不同等级干旱评估研究[J]. 西南师范大学学报(自然科学版), 42(10): 69-77.
[5]	邓国卫, 孙俊, 赖江, 等, 2022. 四川水稻不同生育期干旱与产量灰色关联分析[J]. 干旱气象, 40(5): 814-822. DOI
[6]	贺晋云, 张明军, 王鹏, 等, 2011. 近50年西南地区极端干旱气候变化特征[J]. 地理学报, 66(9): 1 179-1 190.
[7]	何斌, 刘志娟, 杨晓光, 等, 2017. 气候变化背景下中国主要作物农业气象灾害时空分布特征(Ⅱ): 西北主要粮食作物干旱[J]. 中国农业气象, 38(1): 31-41.
[8]	何进宇, 刘飞杨, 杨佳鹤, 等, 2024. 干旱地区水盐胁迫对水稻产量构成及稻谷品质的影响研究[J]. 节水灌溉, (1): 33-43. DOI
[9]	康蕾, 张红旗, 2014. 我国五大粮食主产区农业干旱态势综合研究[J]. 中国生态农业学报, 22(8): 928-937.
[10]	蓝天琼, 李思锦, 兰汉军, 等, 2022. 川中丘陵区不同播期玉米生育期气候资源及干旱特征分析——以中江为例[J]. 中国生态农业学报, 30(8): 1 318-1 327.
[11]	李崇瑞, 游松财, 武永峰, 等, 2019. 改进作物水分亏缺指数用于东北地区春玉米干旱灾变监测[J]. 农业工程学报, 35(21): 175-185.
[12]	李建, 江晓东, 杨沈斌, 等, 2020. 长江中下游地区水稻生长季节内农业气候资源变化[J]. 江苏农业学报, 36(1): 99-107.
[13]	李健陵, 林育炯, 张晓艳, 等, 2013. 抽穗期和乳熟期高温对水稻剑叶理化特性以及产量和品质的影响[J]. 农业现代化研究, 34(1): 109-113.
[14]	李琳琳, 王贺然, 李晶, 等, 2018. 基于小波分析的水稻生育期气象因子对产量的影响[J]. 大麦与谷类科学, 35(2): 42-53.
[15]	刘玉芝, 常姝婷, 华珊, 等, 2018. 东亚干旱半干旱区空中水资源研究进展[J]. 气象学报, 76(3): 485-492.
[16]	刘宗元, 张建平, 罗红霞, 等, 2014. 基于农业干旱参考指数的西南地区玉米干旱时空变化分析[J]. 农业工程学报, 30(2): 105-115.
[17]	齐述华, 张源沛, 牛铮, 等, 2005. 水分亏缺指数在全国干旱遥感监测中的应用研究[J]. 土壤学报, 42(3): 367-372.
[18]	邱美娟, 郭春明, 王冬妮, 等, 2018. 基于作物水分亏缺指数的吉林省玉米不同生育时段干旱特征分析[J]. 灾害学, 33(2): 89-98.
[19]	任义方, 张蕾, 李玉涛, 等, 2023. 江苏冬小麦生育阶段干旱时空分布特征[J]. 生态学杂志, 42(8): 1 890-1 901.
[20]	隋月, 黄晚华, 杨晓光, 等, 2012. 气候变化背景下中国南方地区季节性干旱特征与适应Ⅱ.基于作物水分亏缺指数的越冬粮油作物干旱时空特征[J]. 应用生态学报, 23(9): 2 467-2 476.
[21]	魏凤英, 2007. 现代气候统计诊断与预测技术[M]. 2版. 北京: 气象出版社: 37-39.
[22]	夏小曼, 王超球, 吴炫科, 2010. 早稻结实率与气象因子的相关性分析[J]. 安徽农业科学, 38(7): 3 363-3 365.
[23]	肖楠舒, 刘布春, 殷红, 等, 2022. 基于作物水分亏缺指数的环渤海地区鲜食葡萄干旱风险评估[J]. 中国农业气象, 43(5): 380-391.
[24]	邢愿, 贺中华, 2021. 基于水分亏缺指数的贵州省水稻干旱特征分析[J]. 作物杂志, 37(2): 191-199.
[25]	薛海丽, 张钦, 唐海萍, 2018. 近60 a内蒙古不同草原类型区极端气温和干旱事件特征分析[J]. 干旱区地理, 41(4): 701-711.
[26]	徐敏, 徐经纬, 徐乐, 等, 2016. 水稻农业气候资源变化特征及影响分析——以江苏稻区为例[J]. 中国农学通报, 32(18): 142-150. DOI
[27]	于浩慧, 周长艳, 陈超, 等, 2023. 2021年7—8月四川盆地高温热浪大气环流背景及影响分析[J]. 干旱气象, 41(06): 923-932.
[28]	赵鸿, 蔡迪花, 王鹤龄, 等, 2023. 干旱灾害对粮食安全的影响及其应对技术研究进展与展望[J]. 干旱气象, 41(2): 187-206. DOI
[29]	周斌, 王春学, 张顺谦, 2021. 1961—2018年四川盆地极端伏旱日数准2a周期变化特征及其可能成因[J]. 干旱气象, 39(5): 727-733. DOI
[30]	张金艳, 李小泉, 张镡, 1999. 全球粮食气象产量及其与降水量变化的关系[J]. 应用气象学报, 10(3): 327-332.
[31]	张晓芳, 张勃, 马尚谦, 等, 2022. 基于作物水分亏缺指数分析北方旱作地区春玉米干旱时空变化[J]. 中国农业气象, 43(9): 749-760.
[32]	张晓旭, 孙忠富, 郑飞翔, 等, 2021. 基于作物水分亏缺指数的黄淮海平原夏玉米全生育期干旱分布特征[J]. 中国农业气象, 42(6): 495-506.
[33]	张玉芳, 王明田, 刘娟, 等, 2013. 基于水分盈亏指数的四川省玉米生育期干旱时空变化特征分析[J]. 中国生态农业学报, 21(2): 236-242.
[34]	钟旭华, 黄农荣, 郑海波, 等, 2006. 水稻抽穗期叶色诊断指标与叶面积指数及结实期日照时数的关系[J]. 中国农学通报, 21(10): 147-153.
[35]	曾晓珊, 冯利平, 高嘉辰, 等, 2021. 1960—2015年西南水稻干旱的空间分布和时间演变特征[J]. 气象与环境科学, 44(6): 20-29.
[36]	张玉芳, 刘琰琰, 赵艺, 等, 2016. 四川水稻产量及其构成要素对不同生育期气候因子的响应分析[J]. 西南农业学报, 29(6): 1 459-1 464.
[37]	ALLEN R G, PEREIRA L S, RAES D, et al, 1998. Crop evapotranspiration-guidelines for computing crop water requirement[M]. Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations.
[38]	CHEN H P, SUN J Q, 2016. Anthropogenic warming has caused hot droughts more frequently in China[J]. Journal of Hydrology, 544: 306-318.
[39]	HUANG W, YANG X, QU H, et al, 2009. Analysis of spatio-temporal characteristic on seasonal drought of spring maize based on crop water deficit index[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 25(8): 28-34.
[40]	PANDA D, MISHRA S S, KUMAR P, 2020. Drought tolerance in rice: Focus on recent mechanisms and approaches[J]. Rice Science, 28(2): 119-132.
[41]	RICHARD R, HEIM J R, 2002. A review of twentieth-century drought indices used in the United States[J]. Bulletin of the American Meteorological Society, 83(8): 1 149-1 166.
[42]	SHAH F, HUANG J, CUI K, et al, 2011. Impact of high-temperature stress on rice plant and its traits related to tolerance[J]. Journal of Agricultural Science, 149(5): 545-556.
[43]	YU R, ZHAI P M, 2020. More frequent and widespread persistent compound drought and heat event observed in China[J]. Scientific Reports, 10(14576).https://doi.org/10.1038/s41598-020-71312-3
[44]	ZHU W B, ZENG K, TIAN Y H, 2023. Achieving the simultaneous improvement of rice yield and quality using an improved fertilization method in southern China[J]. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 23(8): 1-13.

播种日期	生长阶段
播种日期	播种—移栽	移栽—分蘖	分蘖—拔节	拔节—抽穗	抽穗—孕穗	孕穗—成熟
3月5日	3月上旬至4月下旬	5月上旬—中旬	5月下旬至6月上旬	6月中旬至7月上旬	7月中旬—下旬	8月上旬—下旬
3月15日	3月中旬至5月上旬	5月中旬—下旬	6月上旬—中旬	6月下旬至7月中旬	7月下旬至8月上旬	8月中旬至9月上旬
3月25日	3月下旬至5月中旬	5月下旬至6月上旬	6月中旬—下旬	7月上旬—下旬	8月上旬—中旬	8月下旬至9月中旬
4月5日	4月上旬至5月下旬	6月上旬—中旬	6月下旬至7月上旬	7月中旬至8月上旬	8月中旬—下旬	9月上旬—下旬
4月15日	4月中旬至6月上旬	6月中旬—下旬	7月上旬—中旬	7月下旬至8月中旬	8月下旬至9月上旬	9月中旬至10月上旬

播种日期	生长阶段
播种日期	播种—移栽	移栽—分蘖	分蘖—拔节	拔节—抽穗	抽穗—孕穗	孕穗—成熟
3月5日	3月上旬至4月下旬	5月上旬—中旬	5月下旬至6月上旬	6月中旬至7月上旬	7月中旬—下旬	8月上旬—下旬
3月15日	3月中旬至5月上旬	5月中旬—下旬	6月上旬—中旬	6月下旬至7月中旬	7月下旬至8月上旬	8月中旬至9月上旬
3月25日	3月下旬至5月中旬	5月下旬至6月上旬	6月中旬—下旬	7月上旬—下旬	8月上旬—中旬	8月下旬至9月中旬
4月5日	4月上旬至5月下旬	6月上旬—中旬	6月下旬至7月上旬	7月中旬至8月上旬	8月中旬—下旬	9月上旬—下旬
4月15日	4月中旬至6月上旬	6月中旬—下旬	7月上旬—中旬	7月下旬至8月中旬	8月下旬至9月上旬	9月中旬至10月上旬

干旱等级	CWDI/%
无旱	CWDI≤35
轻旱	35<CWDI≤50
中旱	50<CWDI≤65
重旱	65<CWDI≤80
特旱	CWDI>80

干旱等级	CWDI/%
无旱	CWDI≤35
轻旱	35<CWDI≤50
中旱	50<CWDI≤65
重旱	65<CWDI≤80
特旱	CWDI>80