引言

水稻是安徽省的主要粮食作物，其种植面积和单产均居全省粮食作物首位。近年来，安徽省一季稻播种面积达到稻谷播种面积的70%以上，产量占稻谷总产量的75%。随着气候变暖和气温变幅增大，高温热害对一季稻的影响日益突出，在一季稻孕穗—抽穗—开花期的7—8月，即一季稻对高温最敏感的阶段，安徽省几乎每年都会出现日最高气温≥35℃的持续高温时段，高温热害已成为制约安徽省一季稻高产稳产的主要气象灾害之一(高素华等，2009)。

目前对水稻高温热害的研究主要集中在水稻高温热害指标(高素华等，2009)、高温热害分布规律(万素琴等，2009；于堃等，2010；何永坤等，2011；陈升孛等，2013；徐敏等，2018)、高温热害风险评估(杨舒畅和申双和，2016；郭安红等，2018)，以及通过田间试验研究高温对水稻生理特性(盛婧等，2007；陈庆全等，2008)、产量和品质的影响(周浩等，2011；段骅等，2012；杨太明等，2013；谢志清等，2013)等方面，而对于区域性水稻高温热害致灾程度没有定量的衡量标准。气象部门一直以来在高温预报预警方面做了大量的工作，但主要是对日最高气温的预报，而对灾害的形成研究不深入，评估工作主要侧重于对高温的强度、持续时间、范围等的评价，由于没考虑孕灾环境与承灾体，不能完全与灾害损失建立关系。本文根据一季稻高温热害的自然、社会经济属性，通过分析高温热害与灾情之间的关系，建立一季稻高温热害的致灾指标和等级，提出了一种综合评价区域一季稻高温热害损失程度的方法，可应用于省级一季稻产量预报和灾害评估业务服务中。

1 资料与方法 1.1 安徽省一季稻种植地理分区

安徽省水稻种植区主要分布在沿淮及其以南地区。淮北地区受温度和水分条件限制，不适宜种植水稻，皖南和大别山区受地形条件限制，水稻种植面积较小，安徽省水稻主产区分布在沿江、江淮和沿淮地区。其中沿江江南是安徽省热量条件最好的地区，双季稻种植面积较大，沿淮和江淮地区则主栽一季稻。由于安徽省地理环境复杂，地形和下垫面差异较大，气候差异明显，因此按气候特征和地形地貌类型，结合行政区域，把一季稻种植区分为5个区域：沿淮(12个县、市)、江淮(14个县、市)、沿江(19个县、市)、皖南(13个县、市)和大别山区(4个县、市)(图 1a)，其中皖南和大别山区由于地形以山区为主，合并简称为山区。

1.2 资料来源

1981—2018年安徽省一季稻种植区内62个市、县逐日最高气温和日平均气温数据, 1981—2018年21个一季稻观测站点(图 1b)的一季稻生育期观测资料均来源于安徽省气象信息中心；1981—2014年分县一季稻面积数据来源于安徽省统计局；1981—2000年一季稻高温热害灾情资料来源于《中国气象灾害大典(安徽卷)》(温克刚，2007)，2001—2018年一季稻高温热害灾情资料来源于安徽省农业技术推广总站资料室。

1.3 一季稻高温热害致灾时段确定

根据安徽省近40年(1981—2018年)气象观测数据统计，日最高气温≥35℃的高温日大多分布在6—9月，连续出现的时段主要集中在7月上旬至9月上旬，其中8月上旬出现连续3 d以上高温的频率最高，其次是7月中旬—下旬和7月下旬至8月上旬，8月上旬之前发生连续高温的频率明显高于8月上旬以后；而高温热害主要影响孕穗—抽穗扬花期水稻，使花粉发育受影响和开花授粉受精不良，造成空秕粒率上升而减产甚至绝收；从安徽省一季稻观测站点历年发育期来看，7月下旬至8月上旬一季稻普遍处于孕穗期，8月上旬—中旬为抽穗扬花期，抽穗扬花期最晚可持续到9月上旬；因此选择7月下旬至9月上旬为安徽省一季稻高温热害的观测时段。马晓群等(2001)研究发现，安徽省夏季若10 d无有效水分补充, 在土壤相对湿度适宜至饱和的情况下，将发生轻旱；在适宜土壤湿度下限至轻旱情况下, 10 d无雨将使干旱加重l~2个等级, 发生中旱或重旱。因此7月下旬即使出现高温天气，由于前期梅雨期降水充足，土壤墒情基本再维持适宜状态，8月上旬干旱和高温热害叠加，对一季稻产量的影响较大。

2 安徽省一季稻高温热害致灾等级划分 2.1 单站一季稻高温热害致灾等级指标

根据《主要农作物高温危害温度指标(GB/T 21985—2008)》(中国气象局政策法规司, 2008)和安徽省一季稻高温热害指标(高素华等，2009)，以日最高气温≥35℃或日平均温度≥30℃连续出现3~5 d为轻度高温热害，连续出现6~8 d为中度高温热害，连续出现9 d及以上为重度高温热害。统计1981—2018年7月上旬至9月上旬安徽省一季稻高温热害情况发现：在各站点的高温热害年中通常会出现1~3次高温热害过程，其中在高温热害比较严重的年份，甚至会出现2次重度高温热害过程；如2013年7月23日至8月20日，长丰县分别出现连续12和15 d的两次高温热害过程，全椒县则发生连续27 d的高温热害过程，虽然两地出现连续高温日数总和相同，但根据水稻高温热害的机理，后者的危害程度显然要强于前者，如果按照原有指标判断，则发生2次重度高温热害过程的前者受害程度要重于发生1次重度高温热害过程的后者，明显不合理，为了对这种情况进行区分，有必要对原指标重度以上等级进行细分。统计1981年以来安徽省一季稻高温热害发生情况，出现9 d及以上的高温热害发生概率为32%，其中22%持续天数在9~11 d，7%持续天数在12~15 d，3%持续天数在16~30 d；因此把9 d及以上重度高温热害又分为极重(12~15 d)和特重(16 d以上)，最终单站一季稻高温热害致灾等级阈值划分见表 1。

2.2 区域一季稻高温热害致灾等级指标

依据《区域性高温天气过程等级划分(QX/T 228—2014)》(全国气象防灾减灾标准化技术委员会, 2014)对区域性高温天气过程判识的定义，本文把区域一季稻高温热害过程定义为：一个区域出现一季稻高温热害期间至少有连续3 d高温天气范围达到设定区域的5成或以上的，可判定该设定区域出现区域性一季稻高温热害天气过程。区域一季稻高温热害致灾等级指标(RI)计算方法均参考区域性高温天气过程等级指标计算方法。

$ R I=\sum\limits_{k=1}^{5} G_{k} W_{k} $

(1)

式中：RI为区域一季稻高温热害致灾等级指标, G_k为区域内单站一季稻高温热害致灾综合强度等级值，取值见表 2；W_k为区域内G_k对应的站点数占总站点数的比例。

单站一季稻高温热害致灾综合强度指标(SI)的计算公式

$ S I=\sum\limits_{j=1}^{5} I_{j} T_{j} $

(2)

式中：SI为单站一季稻高温热害致灾综合强度指标；I_j为单站一季稻高温热害致灾等级，分为轻、中、重、极重和特重(表 1)，取值分别为1, 2, 3, 4, 5；T_j为与I_j相对应的高温持续日数。利用式(2)计算设定区域内历史上(1981—2010年)所有区域性一季稻高温热害过程中每个站点的SI值，并统计每个SI值出现频次，然后对SI做升序排列，采用目前国际上使用最多的百分位数法(翟盘茂和潘晓华，2003)将SI进行划分，确定每个等级的SI的取值区间，由此确定出单站高温热害致灾强度等级值G_k(见表 2)。

3 结果分析

通过计算，1981—2018年安徽省一季稻高温热害致灾等级指标RI值变化(图 2)，RI值越大，高温热害灾害强度越小。安徽省高温热害最严重的是2013年，其次是2016年，之后是2003年和1992年。

分析不同年代安徽省一季稻高温热害致灾等级指标RI值变化情况(表 3)，可以看出，1981—1990年RI平均值最大，即安徽省一季稻高温热害最轻，且RI值变率也是最小的。2011—2018年RI平均值最小，是高温热害最严重的时期，同时RI值变率也最大，其中RI＜3的高温热害占62.5%；2001— 2010年次之，RI＜3的高温热害占30%。总体来看，1981年以来安徽省一季稻高温热害有逐渐加重趋势。

从不同种植区域(图 3)来看，高温热害程度(RI值越小，高温热害越严重)依次为：沿江＞山区＞江淮＞沿淮；各区域RI值与全省RI值均为极显著相关，其中沿江地区RI值与全省RI值相关系数最大(0.98)，其次是江淮地区(0.97)，沿淮地区相关系数相对最小(0.91)。近40年安徽省各区域一季稻种植面积比为沿淮:江淮:沿江:山区=3:4:2:1，受种植面积影响，当江淮地区发生比较严重的高温热害时，对安徽省一季稻产量会产生明显影响；这也解释了全省高温热害程度2013年、2016年、2003年依次递减的原因，2013年各区域RI值均在1~1.24，属于全省性高温热害严重年份；2016年则是江淮及其以南地区高温热害重于沿淮地区；2003年则为沿江江南地区重于沿淮和江淮地区。

4 与实际灾情对比

由于实际灾情记录只针对中等以上高温热害损失，因此本文在验证致灾等级指标时，首先根据安徽省一季稻高温热害RI值，把全省一季稻高温热害分为轻、中、重三个致灾等级(表 4)，由此判断出1981—2018年逐年一季稻高温热害致灾等级；再与温克刚(2007)中1981—2000年安徽省一季稻高温热害记载，以及安徽省农业技术推广总站资料室水稻高温热害的灾情记录进行对比。结果表明，利用省级一季稻高温热害致灾等级来判断的一季稻高温热害等级与实际灾情等级的历史检验符合率平均达到96%，其中重度和轻度以下高温热害符合率达到100%，中度高温热害符合率为83%(表 5)；最后，结合实际灾损情况，得到安徽省一季稻高温热害不同致灾等级对应减产率。

5 结论与讨论

本文采用一季稻高温致灾指标分析表明，1981年以来安徽省一季稻高温热害有加重的趋势，与全球气候变暖趋势相吻合，所幸安徽省沿淮和江淮一季稻主产区热害程度总体轻于非主产区，但是2001年以来全省各一季稻种植区高温热害均呈加重趋势，主产区的高温热害胁迫也不容忽视。建议沿淮和江淮地区可以采取选用抗高温较强的品种以及早熟高产品种进行合理搭配，使花期避开7月下旬和8月上旬高温多发期；沿江和山区宜采用灌深水或大面积喷灌的方法，以水调温来降低穗层温度、提高结实率(高素华等，2009)。

本研究只考虑了高温对一季稻影响的单一作用；而在实况中一季稻高温热害往往伴随干旱发生，高温、干旱叠加对一季稻产量影响增大，而降水则会对高温有缓解和减轻的作用，因此造成了有的年份高温热害致灾指标和实际灾情存在差异。另外，谭诗琪和申双和(2016)研究认为随着水稻品种的改良，应当把日最高气温指标提高到37℃。本研究指标仍需要在应用过程中不断被改进。