安徽省一季中稻优质生产温光资源适宜性分析与利用

Analysis and utilization of temperature and light resources suitability for high-quality production of single cropping mid-season rice in Anhui Province

摘要

为合理利用区域气候资源提升稻米品质，基于安徽省一季中稻主产区62个气象观测站1991—2024年逐日气象资料，结合基于气象因子的稻米品质评价模型，采用气候倾向率、显著性检验等方法，分析了安徽省一季籼稻（以下简称“中籼”）和一季粳稻（以下简称“中粳”）稻米品质形成关键期平均气温、辐射、气温日较差及综合气象指数变化趋势，并明确了气候变化背景下安徽省中籼和中粳优质生产对应的适宜齐穗期。结果表明：近34 a，中籼稻米品质形成关键期平均气温沿淮河区域（以下简称“沿淮区域”）、长江与淮河之间区域（以下简称“江淮区域”）、沿长江和江南区域（以下简称“沿江江南区域”）增幅分别为0.37、0.49、0.49 ℃/10 a；中粳增幅分别为0.24、0.36、0.50 ℃/10 a。中籼稻米品质形成关键期辐射沿淮区域呈减少趋势，降幅为-0.01 MJ/（m²·10 a），江淮和沿江江南区域呈增加趋势，增幅分别为0.16和0.19 MJ/（m²·10 a）；中粳沿淮和江淮区域呈减少趋势，降幅分别为0.21和0.30 MJ/（m²·10 a），沿江江南呈增加趋势，增幅为0.07 MJ/（m²·10 a）。中籼稻米品质形成关键期气温日较差不同区域均呈增加趋势，增幅分别为0.04、0.16、0.18 ℃/10 a；中粳不同区域气温日较差呈减少趋势，降幅分别为0.15、0.13、0.05 ℃/10 a。中籼和中粳稻米品质形成综合气象指数呈减少趋势，即气候变化不利于稻米品质的形成。气候变化背景下安徽省中籼稻米品质形成适宜齐穗期为沿淮、江淮中北部、江南中南部大部分区域在8月18—22日，江淮南部、沿江及江南东部大部分区域在8月23—27日；中粳稻米品质形成适宜齐穗期为沿淮、江淮中北部大部分区域在8月23—27日，江淮南部和江南大部在8月28日—9月1日，沿江大部分区域在9月2—6日。调整后齐穗的中籼和中粳稻米品质优质率较现有种植制度显著提升。本研究可为安徽省水稻生产充分利用区域气候资源、提升稻米品质提供理论依据。

Abstract

To optimize the utilization of regional climatic resources for rice quality improvement， based on daily meteorological data from 62 stations in the main single cropping mid-season production areas of Anhui Province from 1991 to 2024， combined with a rice grain quality evaluation model based on meteorological factors， this study analyzed the trends in average temperature， solar radiation， diurnal temperature range， and the comprehensive meteorological index during the key quality formation period for single-season indica rice （short for mid-season indica） and single-season japonica rice （short for mid-season japonica） in Anhui Province. Climate trend analysis and significance tests were applied to examine these variables， and the optimal full heading dates for high-quality production under climate change were also determined for both rice types. The results showed that over the past 34 years， the average temperature during the key period for mid-indica rice increased by 0.37 ℃ per decade in the region along the Huai River （short for the Yanhuai region）， and by 0.49 ℃ per decade in both the region between the Yangtze and Huai River （short for the Jianghuai region） as well as the region along the Yangtze River and the region south of Yangtze River （short for the Yanjiang Jiangnan region）. For mid-season japonica rice， the corresponding increases were 0.24， 0.36 and 0.50 ℃ per decade， respectively. Warming trends in the Jianghuai and Yanjiang Jiangnan regions were statistically significant for both varieties （P<0.01）. Solar radiation during the key period for mid-season indica rice exhibited a decreasing trend （-0.01 MJ/（m²·10 a）） in the Yanhuai region but increasing trends in the Jianghuai region （0.16 MJ/（m²·10 a）） and the Yanjiang Jiangnan region （0.19 MJ/（m²·10 a））. For mid-season japonica rice， radiation decreased in the Yanhuai region （-0.21 MJ/（m²·10 a）） and the Jianghuai region （-0.30 MJ/（m²·10 a））， while a slight increase occurred in the Yanjiang Jiangnan region （0.07 MJ/（m²·10 a））. The diurnal temperature range for mid-season indica rice increased across all regions （0.04， 0.16 and 0.18 ℃ per decade for Yanhuai， Jianghuai， and Yanjiang Jiangnan region， respectively）， whereas it decreased for mid-season japonica rice in all regions （-0.15， －0.13 and -0.05 ℃ per decade for the corresponding region ）. The comprehensive meteorological index for both mid-season indica and mid-season japonica rice showed a declining trend， suggesting that climate change is increasingly unfavorable to rice quality formation. For mid-season indica rice， the suitable full heading dates for Anhui Province under climate change are during August 18-22 in most parts of the Yanhuai region， northern and central Jianghuai region， and southern Jiangnan region， and August 23-27 in the southern Jianghuai region and most parts of the eastern Yanjiang Jiangnan region. For mid-season japonica rice， the optimal full heading dates are during August 23-27 in the Huai River region and northern-central Jianghuai region； August 28-September 1 in the southern Jianghuai region and Jiangnan region； and September 2-6 in most parts of the Yanjiang region. Implementing these adjusted heading dates significantly enhanced the proportion of high-quality rice production compared to conventional practices. This study provides a scientific basis for the strategic use of regional climate resources to improve rice quality in Anhui Province.

Graphical abstract

关键词

一季中稻 / 粳稻 / 籼稻 / 稻米品质 / 气候资源 / 齐穗期 / 气候变化

Key words

single cropping mid-season rice / japonica rice / indica rice / rice quality / climate resource / full heading date / climate change

政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）第六次评估报告显示，2011—2020年，全球地表平均气温比1850—1990年高1.09 ℃^［1］，预计到2100年全球地表温度将持续升高0.75~4.00 ℃^［2］。农业是对气候变化较为敏感的领域之一，气候变化对农业生产的影响主要表现为对农业气候资源的影响，农业气候资源的数量及其配置不仅直接影响农业生产过程^［3］，对产量和品质的形成也有不同程度影响^［4-6］。水稻（Oryza sativa）是我国重要的粮食作物之一，全国60%以上的人口以大米为主食。随着经济社会发展和人们生活水平的提高，稻米品质越来越受重视，发展优质稻已经成为水稻产业转型和升级的重要方向^［7-8］。2025年1月，中央一号文件强调要“稳定粮食播种面积，主攻单产和品质提升”^［9］。稻米品质的形成除受遗传、栽培管理、土壤等因素影响外，水稻生长期间的环境气象条件也是其重要制约因子^［10-11］。优质稻生产的一个重要前提是要实现优良水稻品种与适宜的气候条件合理匹配，才能充分发挥品种优质特性。但近年来气候变暖背景下水稻生长的环境气象条件发生了明显变化^［12-13］，尤其温度升高对稻米品质的形成产生不利影响^［14-15］。因此，优化区域水稻生长气候资源配置，改善稻米品质形成关键时段环境气象条件，对促进稻米产业高质量发展具有重要意义。

近年来，关于如何利用区域气候资源提升稻米品质受到广大农业、气象等领域科研工作者重点关注。在稻米品质形成气候资源评价方面，孙园园等^［16］对四川省稻作区优质稻生产的气候生态条件适宜性及其空间分布格局进行研究，明确了四川省稻作区适宜和较适宜种植优质稻的区域主要分布；邱美娟等^［17］分析了吉林省1961—2015年稻米品质形成关键期平均气温、辐射、相对湿度等气候资源变化情况，得出了当前气候变化背景下，气象条件对稻米品质形成朝着有利方向发展的结论；高阳华等^［18］从热量、光照、降水等条件分析了重庆市优质稻生产气候资源空间分布，发现影响水稻品质的主要因素是高温、干旱、低温阴雨等农业气象灾害；程方民等^［19］研究了我国区域气候差异对水稻品质的影响，对水稻品质形成的区域气候生态条件进行了划分和分区评述。在利用区域气候资源提升稻米品质具体措施方面，吴骞等^［20］发现河南信阳地区水稻播种期由4月中下旬推迟到5月下旬，可提升稻米品质；冯向前等^［21］研究则表明杭嘉湖稻区适当推迟播期，可提升水稻的加工、外观和蒸煮品质；李阳等^［22］研究发现长江中游地区机械旱直播水稻播期由5月上中旬推迟到5月底—6月上旬，对改善稻米品质具有积极作用。上述研究成果可为合理利用气候资源、提升稻米品质提供科学依据，但也存在以下2个方面的局限性：一是我国地域辽阔，不同区域间气候资源差异大，上述研究具有一定的地域局限性；二是在气候资源利用方面多以研究调整播期为主，而稻米品质形成关键期主要为齐穗至齐穗后30 d左右^［23］，针对水稻适宜齐穗期的研究相对较少。此外，适宜播期的确定也多以1~2年的分期播种试验为基础，难以反映真实气候态状况。

安徽省是全国水稻主产省之一，常年种植面积250万hm²左右，总产约150亿kg，在保障全省乃至全国粮食安全生产中具有举足轻重的作用^［24］。安徽省稻作类型多样，涵盖早稻、中稻和晚稻，其中以中稻为主。中稻种植结构中，一季籼稻（以下简称“中籼”）和一季粳稻（以下简称“中粳”）种植面积分别占全省水稻总面积的54%和25%。目前关于气候变化对安徽省水稻的影响多集中在气候资源配置^［25-26］、光温资源利用^［27-28］、稻米品质评价模型构建^［23-24］等方面，针对稻米品质形成关键期气候资源变化趋势、利弊影响分析及气候资源利用方法等方面的研究鲜有报道。因此，为合理利用区域气候资源提升稻米品质，本研究基于安徽省一季中稻主产区62个气象观测站1991—2024年逐日气象资料，结合基于气象因子的稻米品质评价模型，采用气候倾向率、显著性检验等方法，分析了安徽省中籼和中粳稻米品质形成关键期平均气温、辐射、气温日较差及综合气象指数变化趋势，并明确了气候变化背景下安徽省中籼和中粳优质生产对应的适宜齐穗期，以期为安徽省水稻生产合理利用气候资源提升稻米品质提供重要参考依据。

1　研究区概况、数据来源与研究方法

1.1　研究区概况

安徽省地处中国华东地区，长江、淮河横贯境内，位于29^o41′~34^o38′ N、114^o54′~119^o37′ E，淮河以北属暖温带半湿润季风气候，淮河以南为亚热带湿润季风气候，四季分明，雨热同季。全省年平均气温14~17 ℃，全年无霜期200~260 d，年均降水量750~1 800 mm，≥10 ℃活动积温4 700~5 400 ℃·d，日照时数1 700~2 200 h^［26］，丰富的光温水资源适宜水稻的种植。

1.2　数据来源

安徽省一季中稻主要分布在沿淮及其以南地区，根据安徽省气候特点和种植制度，将一季中稻主产区分为沿淮河区域（包括蚌埠、淮南、怀远、五河等12个市、县，以下简称“沿淮区域”）、长江与淮河之间区域（包括滁州、合肥、舒城、桐城等17个市、县，以下简称“江淮区域”）、沿长江和江南区域（包括芜湖、池州、宣城、望江等33个市、县，以下简称“沿江江南区域”）3个区域（图1）。一季中稻主产区62个气象站点1991—2024年气象资料来源于安徽省气象信息中心，主要包括逐日平均气温、最高气温、最低气温、日照。

1.3　研究方法

1.3.1　稻米品质评价方法

已有研究表明，灌浆结实期是影响稻米品质形成的关键期，影响稻米品质形成的主要气象因素有温度、辐射和气温日较差，其中温度是主要影响因子^{［19，29-30］}。温度过高或过低均不利于稻米品质的形成，温度过高会加快稻米籽粒灌浆速率，造成透明度、精米率、整精米率、直链淀粉含量降低，垩白粒率增加^［30-33］。温度过低同样会使水稻灌浆速率下降，导致精米率、整精米率降低，垩白度、垩白粒率增加^{［10，31］}。光照不足会造成垩白粒率和垩白度增加，整精米率、直链淀粉含量和胶稠度降低^{［10，34］}。温度日较差大则有利于降低垩白粒率，提升直链淀粉含量^［35］。

稻米品质是一个综合性状，通常包括加工品质、外观品质、蒸煮品质、营养品质等，本研究稻米品质评价指标主要包括整精米率、垩白度、透明度、碱消值、胶稠度和直链淀粉含量，并以稻米品质指数作为稻米品质综合性状的映射^［36］。岳伟等^［23］利用安徽省2008—2021年中籼和中粳水稻区域性试验稻米品质资料和对应逐日气象资料，构建了基于气象因子的中籼和中粳稻米品质评价模型。模型中气象条件对稻米品质的定量化影响以综合气象指数反映，综合气象指数为稻米品质形成关键期的逐日平均气温、辐射和气温日较差的累积效应。计算公式为：

y_{\mathrm{c}}={\displaystyle \sum _{i=\mathrm{0}}^n}{f}_{(t_i)}\times f_{(r_i)}\times f_{(d_i)}（1）

式中：y_{\mathrm{c}}为综合气象指数；f_{(t_i)}为温度系数；f_{(r_i)}为辐射系数；f_{(d_i)}为气温日较差系数；i为稻米品质形成关键期日序，i=0，1，…，n，其中0表示齐穗当天，n表示齐穗后第n天。f_{(t_i)}、f_{(r_i)}、f_{(d_i)}的值均介于0~1。中籼和中粳稻米品质形成关键期分别为水稻齐穗至齐穗后31和35 d。

由于温度过高或过低均不利于稻米品质的形成，温度系数采用一元二次函数。计算公式为：

f_{(t_{\mathrm{1})}}=-\mathrm{0.013}\mathrm{1}{t_{\mathrm{1}}}^{\mathrm{2}}+\mathrm{0.643}\mathrm{1}{t}_{\mathrm{1}}-\mathrm{6.895}\mathrm{8}（2）

f_{(t_{\mathrm{2})}}=-\mathrm{0.011}\mathrm{46}{t_{\mathrm{2}}}^{\mathrm{2}}+\mathrm{0.519}\mathrm{8}{t}_{\mathrm{2}}-\mathrm{4.907}\mathrm{2}（3）

式中：f_{(t_{\mathrm{1}})}\mathrm{和}{f}_{(t_{\mathrm{2}})}分别为中籼和中粳温度系数；t_{\mathrm{1}}和{\mathrm{t}}_{\mathrm{2}}分别为中籼和中粳稻米品质形成关键期逐日平均气温，℃。

辐射系数采用分段函数，当日辐射值小于辐射临界值时，辐射系数采用一元线性方程表示，当日辐射值大于辐射临界值时，辐射系数的值为1。计算公式为：

f_{(r_{\mathrm{1}})}=\left\{\begin{array}{c}\mathrm{0.008}\mathrm{043}{r}_{\mathrm{1}}+\mathrm{0.877}\mathrm{4}{r}_{\mathrm{1}}\le \mathrm{15.2}\\ \\ \mathrm{1}{r}_{\mathrm{1}}>\mathrm{15.2}\end{array}\right.（4）

f_{(r_{\mathrm{2}})}=\left\{\begin{array}{c}\mathrm{0.011}\mathrm{07}{r}_{\mathrm{2}}+\mathrm{0.834}\mathrm{1}{r}_{\mathrm{2}}\le \mathrm{14.7}\\ \\ \mathrm{1}{r}_{\mathrm{2}}>\mathrm{14.7}\end{array}\right.（5）

式中：f_{(r_{\mathrm{1}})}、f_{(r_{\mathrm{2}})}分别为中籼和中粳稻米辐射系数；r_{\mathrm{1}}、r_{\mathrm{2}}分别为中籼和中粳稻米品质形成关键期逐日辐射，MJ/m²。辐射计算方法见文献［25］。

气温日较差系数计算方法同辐射系数，计算式为：

f_{(d_{\mathrm{1}})}=\left\{\begin{array}{c}\mathrm{0.006}\mathrm{933}{d}_{\mathrm{1}}+\mathrm{0.914}\mathrm{2}{d}_{\mathrm{1}}\le \mathrm{12.1}\\ \\ \mathrm{1}{d}_{\mathrm{1}}>\mathrm{12.1}\end{array}\right.（6）

f_{(d_{\mathrm{2}})}=\left\{\begin{array}{c}\mathrm{0.009}\mathrm{352}{d}_{\mathrm{2}}+\mathrm{0.897}\mathrm{1}{d}_{\mathrm{2}}\le \mathrm{10.9}\\ \\ \mathrm{1}{d}_{\mathrm{2}}>\mathrm{10.9}\end{array}\right.（7）

式中：f_{(d_{\mathrm{1}})}、f_{(d_{\mathrm{2}})}分别为中籼和中粳气温日较差系数；d_{\mathrm{1}}、d_{\mathrm{2}}分别为中籼和中粳稻米品质形成关键期逐日气温日较差，℃。

1.3.2　中籼及中粳齐穗期

根据农业部门观测，安徽省中籼齐穗期主要在8月中下旬，中粳齐穗期在8月下旬—9月上旬。受气候、种植制度等因素影响，区域间、年际间均存在一定差异。为便于不同区域、不同年际间气象要素的对比分析，同一类型水稻的齐穗期时长取值相同（表1）。表1中的齐穗期时长代表该区域中籼或中粳历年普遍齐穗的集中时段。统计分析中籼和中粳稻米品质形成关键期平均气温、辐射、气温日较差等气象要素及变化趋势时，统计时段分别为齐穗期加31 d和加35 d，例如，中籼沿江区域齐穗期为8月17—24日，气象要素统计时段开始时间为8月17日，终止时间为8月24日往后推31 d，即8月17日—9月24日。计算站点年度综合气象指数时，为齐穗期内逐日综合气象指数均值。以中粳沿淮区域为例，分别计算9月1日—8日逐日对应的综合气象指数，再取平均值。

1.3.3　稻米品质优质率

稻米品质优质率指稻米品质性状达到优质标准的百分率，是反映该性状优质程度的一项重要指标^［29］。根据岳伟等^［23］研究，不同等级稻米品质对应的综合气象指数见表2，其中中籼和中粳稻米品质达优质等级对应的综合气象指数分别为y_{\mathrm{c}\mathrm{1}}≥25.12和y_{\mathrm{c}\mathrm{2}}≥26.89。

1.3.4　适宜齐穗期

为明确安徽省不同区域中籼和中粳适宜齐穗期，根据中籼和中粳安全齐穗期，将中籼和中粳齐穗期设定在8月上旬—9月中旬，利用式（1），计算各站点1991—2024年该时段内逐日齐穗对应的综合气象指数，再计算逐日34 a平均值，筛选出该时段综合气象指数均值的最大值，其对应的齐穗期即为适宜齐穗期。

1.3.5　气候倾向率

利用一元线性方程对气象要素变化趋势进行拟合，气候倾向率由最小二乘法计算气象要素Y_i与时间T_i的线性回归系数。计算公式为：

Y_i=a{T}_i+b(i=\mathrm{1,2},\dots ,n)（8）

式中：Y_i为气象要素值；a为回归系数；b为回归常数；i为年份；以a×10作为气候倾向率。气候倾向率为正值则表示该气象要素在时间尺度上呈增加趋势，负值表示呈减小趋势^［27］。

2　结果与分析

2.1　稻米品质形成关键期气候资源变化趋势

2.1.1　平均气温

1991—2024年安徽省中籼和中粳稻米品质形成关键期平均气温及其变化趋势见图2和图3。由图2（a）可见：中籼平均气温沿江江南大部分地区在26.0 ℃以上；沿淮、江淮大部分地区平均气温为24.0~26.0 ℃；中籼稻米品质形成温度适宜区为沿淮区域。由图2（b）可见：中粳沿江江南大部分地区平均气温为24~25.0 ℃；江淮大部分区域22.0~24.0 ℃；沿淮大部分区域21.0~22.0 ℃。中粳稻米品质形成温度适宜区主要位于长江以北大部分区域。由图3（a）可见：近34 a安徽省不同区域中籼稻米品质形成关键期平均气温呈增加趋势，大部分区域增幅为0.40~0.60 ℃/10 a；全省62个站点中有33个站点平均气温上升趋势通过P<0.01显著性检验，18个站点平均气温上升趋势通过P<0.05显著性检验。由图3（b）可见：中粳稻米品质形成关键期平均气温大部分区域增幅为0.30~0.60 ℃/10 a；全省62个站点中有36个站点平均气温上升趋势通过P<0.01显著性检验，13个站点平均气温上升趋势通过P<0.05显著性检验。

由表3可见1991—2024年安徽省沿淮、江淮和沿江江南区域中籼稻米品质形成关键期平均气温分别为24.6、25.5和26.4 ℃，增幅分别为0.37、0.49和0.49 ℃/10 a。其中：江淮和沿江江南上升趋势通过P<0.01显著性检验；沿淮地区通过P<0.05显著性检验。中粳稻米品质形成关键期平均气温分别为21.8、23.0和24.4 ℃，增幅分别为0.24、0.36和0.50 ℃/10 a，江淮和沿江江南区域增加趋势变化显著（P<0.01），沿淮地区变化不显著（P>0.05）。

2.1.2　辐射

1991—2024年安徽省中籼和中粳稻米品质形

成关键期辐射及其变化趋势见图4和图5。由图4（a）可见中籼稻米品质形成关键期辐射高值区主要位于沿淮东部、江淮南部和沿江江南，该区域大部分站点辐射值在14.0 MJ/m²以上。其中：宿松、望江、怀宁、歙县、祁门等站点辐射在15.0 MJ/m²以上；江淮和沿淮大部分区域辐射为13.0~14.0 MJ/m²。由图4（b）可见：中粳稻米品质形成关键期江淮南部和沿江江南大部分区域辐射在13.0 MJ/m²以上；江淮和沿淮大部分区域辐射为12.0~13.0 MJ/m²。由图5（a）可见：中籼稻米品质形成关键期辐射以增加趋势为主，大部分区域增幅为0.15~0.45 MJ/（m²·10 a），郎溪、潜山等局部站点增幅超过0.50 MJ/（m²·10 a）。沿淮中东部、江淮东北部呈减少趋势，降幅为0.02~0.30 MJ/（m²·10 a）。由图5（b）可见：中籼稻米品质形成关键期辐射大部分区域呈减少趋势，降幅为0.07~0.45 MJ/（m²·10 a），沿江江南西部辐射呈增加趋势，增幅为0.10~0.30 MJ/（m²·10 a）。中籼和中粳主产区62个站点中，所有站点辐射变化趋势均未通过P<0.05显著性检验。

由表3可见1991—2024年安徽省沿淮、江淮和沿江江南区域中籼稻米品质形成关键期辐射分别为14.0、13.9、14.6 MJ/m²。其中：沿淮区域降幅为0.01 MJ/（m²·10 a）；江淮和沿江江南区域增幅分别为0.16和0.19 MJ/（m²·10 a）。此外，中粳稻米品质形成关键期辐射分别为12.7、12.8、13.6 MJ/m²。其中：沿淮和江淮区域降幅分别为0.21和0.30 MJ/（m²·10 a），沿江江南区域增幅为0.07 MJ/（m²·10 a）。不同区域中籼和中粳稻米品质形成关键期辐射变化趋势均不显著（P>0.05）。

2.1.3　气温日较差

1991—2024年安徽省中籼和中粳稻米品质形成关键期气温日较差及其变化趋势见图6和图7。由图6（a）可见沿淮至沿江大部分区域气温日较差为7.0~8.0 ℃，长江以南大部分区域日较差为8.0~9.5 ℃。由图6（b）可见中粳稻米品质形成关键期气温日较差大部分区域为8.0~9.0 ℃。其中：沿江中西部为7.0~8.0 ℃；江南西部在9.5 ℃以上。由图7（a）可见：近34年安徽省中籼稻米品质形成关键期气温日较差以增加趋势为主，大部分地区增幅为0.15~0.45 ℃/10 a，安庆、石台等地增幅超过0.5 ℃/10 a；沿淮中部至江淮东北部气温日较差呈减少趋势，降幅为0.04~0.15 ℃/10 a。由图7（b）可见：中粳稻米品质形成关键期气温日较差以减少趋势为主，大部分地区降幅为0.01~0.45 ℃/10 a；仅沿江江南西部的安庆、池州、石台等地呈增加趋势，增幅为0.10~0.30 ℃/10 a。

由表3可见：1991—2024年安徽省沿淮、江淮和沿江江南区域中粳稻米品质形成关键期气温日较差分别为7.9、7.8、8.2 ℃，增幅分别为0.04、0.16、0.18 ℃/10 a；中粳稻米品质形成关键期气温日较差分别为8.6、8.3、8.5 ℃，降幅分别为0.15、0.13、0.05 ℃/10 a。不同区域中籼和中粳稻米品质形成关键期气温日较差变化趋势均不显著（P>0.05）。

2.1.4　综合气象指数

1991—2024年安徽省中籼和中粳稻米品质形成综合气象指数及其变化趋势见图8和图9。由图8（a）可见：沿淮、江淮中北部及江南大部分区域中籼稻米品质综合气象指数为24.0~25.0，凤阳、五河、祁门、黟县等站点高于25.0；沿江及江南东部大部分区域综合气象指数为23.0~24.0，望江、安庆、枞阳、铜陵、芜湖等地低于23.0。由图8（b）可见：中粳稻米品质综合气象指数沿淮、江淮及江南大部分区域为26.0~27.0；沿江及江南东部、南部大部分区域为25.0~26.0。由图9（a）可见：中籼稻米品质形成综合气象指数以减少趋势为主，沿淮及江淮北部大部分区域每10 a减幅为0.10~0.25；江淮中南部及沿江江南大部分区域每10 a减幅为0.25~1.00，其沿江江南的西部的宿松、太湖，东部的芜湖、和县、宣城，以及南部的休宁、黄山等地，每10 a减幅超过1.00。由图9（b）可见：中粳稻米品质形成综合气象指数沿淮及江淮大部分区域每10 a减幅为0.10~0.50；沿江江南大部分区域每10 a的减幅为0.50~1.00，其中宿松、怀宁、望江、黄山、休宁等地每10 a减幅超过1.00。

由表3可见：1991—2024年安徽省沿淮、江淮和沿江江南区域中粳稻米品质综合气象指数分别为26.4、26.6和25.8，每10 a 的降幅分别为0.05、0.47、0.90。中籼稻米品质综合气象指数沿淮、江淮和沿江江南区域分别为24.9、24.4、23.7，每10 a降幅分别为0.25、0.28、0.68。综上可见，现有种植制度下气候变化不利于中籼和中粳稻米品质的形成。

2.2　稻米品质优质率

安徽省不同区域中籼和中粳稻米品质优质率见表4，可见：沿淮地区中籼稻米品质优质率在41.2%~61.8%，平均为52.9%；江淮地区在23.5%~70.6%，平均为38.4%；沿江江南区域在11.8%~64.7%，平均为28.7%。沿淮地区中粳稻米品质优质率在38.9%~55.9%，平均为49.0%；江淮地区在32.4%~70.6%，平均为51.6%；沿江江南区域在12.8%~58.8%，平均为32.8%。因此，中籼稻米品质优质率由北向南均呈减少趋势，中粳稻米品质优质率江淮最高，其次为沿淮，沿江江南最低，且不同区域优质率变化范围由北向南逐渐增大。

2.3　稻米品质形成适宜齐穗期

安徽省中籼和中粳稻米品质形成适宜齐穗期见图10。可见：中籼稻米品质形成适宜齐穗期为沿淮、江淮中北部、江南中南部大部分区域在8月18—22日，江淮南部、沿江及江南东部大部分区域在8月23—27日（图10（a）），上述时段齐穗的中籼稻米品质气候优质率全省大部分区域可达60%~70%；中粳稻米品质形成适宜齐穗期为沿淮、江淮中北部大部分区域在8月23—27日，江淮南部和江南大部在8月28日—9月1日，沿江大部分区域在9月2—6日（图10（b）），上述时段齐穗的中粳稻米品质气候优质率全省大部分区域可达65%~75%。

3　讨 论

水稻灌浆结实期的温光条件是影响稻米品质的形成主要气象因素^［29-30］。以气温升高为显著特征的气候变化背景下，近34年，安徽省中籼和中粳稻米品质形成关键期平均气温均呈增加趋势，其中江淮和沿江江南区域增幅均通过P<0.01显著性检验。这种变化趋势与安徽省一季中稻生长季平均气温变化趋势基本一致^［36］。此外，吉林、湖北等地一季中稻灌浆结实期平均气温同样呈增加趋势^{［17，38］}，说明季节间和区域间温度变化趋势的一致性。基于CMIP6多模式集合模拟结果，在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下，2026—2040年、2041—2070年和2071—2100年安徽省一季中稻全生育期平均气温将分别升高1.3、2.2和2.9 ℃^［39］。安徽省一季中稻生长季辐射和气温日较差减少趋势背景下^{［34，40］}，中籼和中粳稻米品质形成关键期大部分区域辐射和气温日较差变化趋势不一，且不显著（P>0.05），其中中籼稻米品质形成关键期辐射和气温日较差大部分区域以增加趋势为主，在一定程度上可能缓解温度升高对稻米品质形成的不利影响。而中粳稻米品质形成关键期辐射和气温日较差大部分区域以减少趋势为主，进一步加剧了高温升高对稻米品质形成的负面效应。中籼和中粳稻米品质形成关键期辐射、气温日较差变化趋势相反可能与两类水稻灌浆结实期的时长及所处的时段不同有关，变化趋势不显著可能与研究所采用资料的序列长度有关。

根据中籼和中粳温度系数与平均气温的抛物线关系，由式（2）和（3）可计算出中籼和中粳稻米气候品质形成的最适日平均气温为24.5和22.7 ℃。江淮和沿淮区域中籼和中粳稻米品质形成关键期大部分时段的日平均气温超过最适温度，因此不利于稻米品质的形成。根据稻米品质形成的适宜温度范围^［24］，安徽省中籼稻米品质形成温度适宜区为沿淮和江淮西部区域，中粳稻米品质形成温度适宜区主要位于长江以北大部分区域。未来随着全球温度不断升高，在种植制度不变的情况下，安徽省稻米品质形成温度适宜区范围可能逐渐缩小，主要原因为中籼和中粳稻米品质形成关键期平均气温超过最适温度，根据中籼和中粳温度系数与平均气温的抛物线关系，当超过最适温度时，温度系数值降低。但对于东北地区，温度的升高则有利于稻米品质的提升^［17］，其原因主要是东北地区水稻灌浆结实期温度为21.0~23.5 ℃，处于稻米品质形成适宜温度的下限，而温度的上升正好满足了稻米品质形成对温度的要求，说明了全球气候变暖背景下，全国不同区域水稻灌浆结实期平均气温均呈升高趋势，但对稻米品质的影响存在区域差异性。根据中籼和中粳稻米品质形成的适宜辐射和气温日较差范围^［24］，大部分区域辐射和气温日较差均未达到稻米品质形成所需的适宜条件。安徽省大部分区域中籼和中粳稻米品质形成综合气象指数呈减少趋势，其原因主要是稻米品质形成关键期主要气象因素温度的升高，虽然部分站点辐射和气温日较差呈增加趋势，但不足以抵消温度升高的负面影响。从综合气象指数变化看，1991—2024年气候变化总体不利于稻米品质的形成，这与张卫建等^［14-15］研究结果较为一致。

灌浆结实期环境气象条件适宜，不但利于水稻充分有效地利用当地温光资源，还能充分发挥优质稻品种潜力优势，对提升稻米品质具有重要意义^［41］。本研究基于安徽省一季中稻主产区近34年气候资料，明确了安徽省不同区域中籼和中粳稻米品质形成的最适齐穗期。从具体日期看，中籼和中粳沿江江南区域适宜齐穗期呈延迟趋势，主要原因是该区域当前齐穗期对应的稻米品质形成关键期温度相对较高，而随着齐穗期的推后，温度逐渐达到稻米品质形成的适宜温度范围。研究表明，长江中下游地区水稻产量与温度呈负相关关系，气温每降低1 ℃，水稻产量提高2.45%^［42］，因此，适当推迟齐穗期有利于产量的形成。此外，中籼和中粳水稻后茬作物小麦的适宜播期主要在10月下旬—11月上旬^［43-44］，结合中籼和中粳水稻齐穗至收获期的时长，其齐穗期的调整对后茬作物小麦的适期播种无影响。在实际生产中可结合本研究结论，通过调整水稻播种期、喷施生长调节剂、加强水肥管理等措施，调整水稻齐穗期时间，使水稻灌浆结实期处于适宜的温光条件，实现稻米品质和产量的提升。

本研究确定的安徽省中籼和中粳稻米品质形成最适齐穗期是基于近34 a气候资料统计得到，在气候资料的统计年代不同情况下，得到的最适齐穗期可能会存在一定的差异。本研究未进一步对种植在不同区域的中籼与中粳推测适宜播期，主要原因在于由齐穗期反推播种日期，不仅需要考虑水稻生育期内光、温、水等气象条件，而且还需综合考虑品种遗传特性、土壤理化性质等条件。此外，即使同一品种在同一地区种植，因年际间气象条件的变化，播种至齐穗所需的时间也不同。本研究采用的稻米品质评价模型存在一定的不确定性，评价气象因子仅考虑了平均气温、辐射和气温日较差，未考虑相对湿度和降水等对稻米品质的形成有一定影响的因素^［45-46］。此外，由于稻米品质的形成除了与环境气象条件密切相关，还与品种、栽培管理、土壤特性有关，因此本研究的稻米品质优质率主要是基于气象条件的估测，而非实际值。进一步的研究应重点针对不同区域的气候、土壤、栽培等条件，开展多要素优质稻种植适宜性区划与评估，充分发挥区域气候资源优势提升稻米品质。

4　结 论

本研究基于安徽省一季中稻主产区62个气象观测站1991—2024年逐日气象资料，结合基于气象因子的稻米品质评价模型，分析中籼和中粳稻米品质形成关键期气候资源变化趋势，明确了中籼和中粳稻米品质形成的适宜齐穗期。主要结论如下：

1）近34年，安徽省不同区域中籼和中粳稻米品质形成关键期平均气温均呈增加趋势，其中江淮和沿江江南区域增幅通过P<0.01显著性检验。中籼稻米品质形成关键期辐射和气温日较差大部分区域呈减少趋势，中粳大部分区域呈增加趋势。辐射和气温日较差不同区域变化趋势均不明显。

2）现有种植制度下，中籼稻米品质形成气候资源优势区主要位于沿淮、江淮中北部及江南区域，中粳气候资源优势区主要位于沿淮中东部、江淮中北部和江南中部。气候变化不利于中籼和中粳稻米品质的形成，其主要原因是灌浆结实期温度的升高。

3）气候变化背景下，通过调整齐穗期时间可使中籼和中粳灌浆结实期气象条件达到适宜范围。具体齐穗期时间为：中籼沿淮、江淮中北部、江南中南部大部分区域在8月18—22日，江淮南部、沿江及江南东部大部分区域在8月23—27日；中粳稻米品质形成适宜齐穗期为沿淮、江淮中北部大部分区域在8月23—27日，江淮南部地区和江南大部分地区在8月28日—9月1日，沿江大部分区域在9月2—6日。

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基金资助

安徽省自然科学基金项目(2208085UQ06)

安徽省重点研发计划(2023n06020013)

安徽省气象局创新发展专项(CXQ202302)