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Estimation of Impact of Future Climate Change on Planting Distribution and Major Agricultural Meteorological Disasters in Hubei Province
CHENYunqiao, YEPei, FEIQiang, LIUKaiwen, HUANGYongping
Journal of Agriculture ›› 2026, Vol. 16 ›› Issue (8) : 75-85.
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Estimation of Impact of Future Climate Change on Planting Distribution and Major Agricultural Meteorological Disasters in Hubei Province
This study utilized ensemble-averaged data from the CMIP6 global climate models to explore the impacts of future climate change on rice cultivation structures and major agricultural meteorological disasters in Hubei Province. Using statistical downscaling and bias correction methods, the evolution characteristics of agricultural heat resources, rice planting layout and major meteorological disasters in 1995-2014 ( base period ) and 2023-2100 ( short-term, medium-term and long-term ) were analyzed under SSP2-4.5 ( medium emission ) and SSP5-8.5 ( high emission ) scenarios. The results show that: (1) in the future, the agricultural heat resources in Hubei Province will increase significantly. In the SSP5-8.5 scenario, the long-term accumulated temperature of ≥10℃ will increase by 2313.1℃・d compared with the base period, the initial date of the boundary temperature will be advanced by 32.2 d, the final date will be delayed by 18.4 d, and the frost-free period will be extended by 60 d. (2) The layout of rice planting continues to be optimized, and the suitable area for double cropping rice extends from southeast Hubei and Jianghan Plain to northeast Hubei, Three Gorges Valley and northwest Hubei. The suitable coverage area of ratooning rice is expanding, and the suitable planting area of the whole province is basically realized in the long term, and the promotion potential of middle and late maturing high-yielding varieties is improved. (3) The risk of meteorological disasters showed the characteristics that the risk of cold damage was significantly reduced, and the long-term cold dew wind and spring cold damage days decreased by 18.8 d and 7.9 d compared with the base period; however, the risk of high temperature heat damage increased. In the SSP5-8.5 scenario, the number of severe high temperature days of middle rice ≥35℃ in the long term reached 29.1 d / a, and the risk of overwintering of pests and diseases increased. In the future, it is necessary to improve the adaptability of rice production in Hubei to climate change by adjusting planting layout, breeding high temperature resistant and disease-resistant varieties, strengthening green prevention and control and meteorological early warning.
climate change / Hubei Province / rice / planting distribution / agricultural meteorological hazards
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杨晓光, 刘志娟, 陈阜, 等. 全球气候变暖对中国种植制度可能影响:Ⅵ.未来气候变化对中国种植制度北界的可能影响[J]. 中国农业科学, 2011, 44(8):1562-1570.
【目的】气候变暖已是一个全球性的问题，中国气候未来将继续变暖，这一变化将对中国的农业生产造成一定的影响，本文旨在研究未来气候变化对中国种植制度北界、冬小麦种植北界、双季稻种植北界、雨养冬小麦-夏玉米稳产种植北界以及热带作物的种植北界的影响。【方法】依据全国种植制度气候区划指标、冬小麦和双季稻种植北界指标、雨养冬小麦-夏玉米稳产种植北界指标以及热带作物种植北界指标，采用经典的农业气候指标计算方法，分析与1950s—1980年相比，未来30年（2011—2040年）、及本世纪中叶（2041—2050年）全国种植制度界限北界、冬小麦种植北界、双季稻种植北界、雨养冬小麦-夏玉米稳产的种植北界、以及热带作物的种植北界的变化。【结果】（1）与1950s—1980年相比，2011—2040年和2041—2050年的一年两熟带和一年三熟带北界都不同程度向北移动。与1950s—1980年相比，基于2011—2040年和2041—2050年未来气候资料分别分析得到的一年一熟区和一年二熟区分界线，空间位移最大的省（市）为陕西省和辽宁省，且2041—2050年北移情况更为明显；与1950s—1980年相比，由2011—2040年和2041—2050年气候资料分别确定的一年二熟区和一年三熟区分界线，空间位移最大的区域在云南省、贵州省、湖北省、安徽省、江苏省和浙江省境内，且2041—2050年北移情况更为明显。在不考虑品种变化、社会经济等方面因素的前提下，这些区域由于气温升高种植制度由一年一熟变为一年两熟、由一年两熟变为一年三熟，区域内单位面积周年粮食产量可不同程度提高。（2）与1950s—1980年相比，2011—2040年和2041—2050年的冬小麦的种植北界在辽宁省、甘肃省和宁夏回族自治区都不同程度向北移动，在青海省表现为西扩。由于冬小麦产量通常要比春小麦高，因此在不考虑其他因素影响的前提下，该区域由于冬小麦替代春小麦可带来单位面积产量的提高。未来气候变暖热量资源的增加，将可能导致浙江省、安徽省、湖北省、湖南省、贵州省双季稻种植北界不同程度北移，特别是浙江省、安徽省和湖北省表现更为明显。热带作物安全种植北界在广西省和广东省境内北移情况比较明显。而未来降水量的增加将使得大部分地区雨养冬小麦-夏玉米稳产北界向西北方向移动。【结论】到2011—2040年和2041—2050年，气候变化将会造成全国种植制度界限不同程度北移、冬小麦种植北界北移西扩，双季稻和热带作物种植北界北移。而未来降水量的增加将使得大部分地区雨养冬小麦-夏玉米稳产北界向西北方向移动。
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谢远玉, 黄淑娥, 田俊, 等. 长江中下游热量资源时空演变特征及其对双季稻种植的影响[J]. 应用生态学报, 2016, 27(9):2950-2958.
热量资源的时空特征是影响双季稻种植布局的主要气候因素.为了分析近52年长江中下游主要双季稻区热量资源的变化特征及其对双季稻种植的影响,本研究选取湖南、江西和湖北3省作为双季稻代表性研究区域,根据3省240个气象站1961—2012年的地面气象观测资料,利用气候倾向率及突变分析等方法,分析研究区双季稻温度生长期的热量资源和双季稻的安全生长期的演变规律,在此基础上分析研究时段内不同水稻品种搭配布局及种植北界的变迁.结果表明: 近52年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,双季稻生长期及安全生长期的热量资源由寡至多的突变点均出现在2000年;双季早稻安全播种期提前3～7 d、双季晚稻安全齐穗期延后2 d,双季稻安全生长期平均延长7 d;双季稻种植北界明显北移了200 km左右,至33° N附近;同时,双季稻品种搭配由“早熟早稻+中熟晚稻”和“中熟早稻+中熟晚稻”向“中熟早稻+晚熟晚稻”转变.长江中下游双季稻区热量资源的增加为双季稻种植北界北移、中晚熟品种替代早中熟品种提供了可能.
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叶清, 杨晓光, 解文娟, 等. 气候变暖背景下中国南方水稻生长季可利用率变化趋势[J]. 中国农业科学, 2013, 46(21):4399-4415.
【目的】研究1951—2010年中国南方主要熟制水稻生长季可利用率的空间分布特征及演变趋势，为南方稻作区种植制度调整提供理论参考。【方法】基于前人种植制度区划方法将南方稻作区分为16个水稻种植亚区，假设不同稻作制的作物品种搭配不变，采用水稻生育期气象生态模拟方法，利用水稻潜在生长季长度与理论生长季长度的比值，评价气候变化背景下研究区域各亚区水稻生长季可利用率的分布特征及演变趋势。【结果】利用ArcGIS对1951—2010年水稻潜在生长季长度的地理分布函数进行运算，获取了南方稻作区80%保证率水稻潜在生长季长度的10 km×10 km的空间分布数据；数据结果表明，气候变化背景下南方稻作区水稻潜在生长季长度呈先增后减的变化趋势，单季稻种植区水稻潜在生长季长度增幅大于双季稻种植区；研究区不同熟制水稻的理论生长季呈缩短趋势，单季稻种植区缩短天数大于双季稻种植区；水稻潜在生长季的延长和水稻理论生长季的缩短造成了水稻生长季可利用率呈增加趋势。【结论】气候变暖背景下中国南方主要熟制水稻生长季可利用率呈增加趋势，合理安排熟制、提高复种指数是气候变化背景下提高水稻生长季利用率的主要措施。
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李祎君, 吕厚荃. 1961-2010年南方双季稻区气候资源变化分析[J]. 热带气象学报, 2021, 37(4):590-601.
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杜尧东, 沈平, 王华, 等. 气候变化对广东省双季稻种植气候区划的影响[J]. 应用生态学报, 2018, 29(12):4013-4021.
基于广东省86个气象站1961—2016年的气温资料和1∶25万数字高程模型(DEM)数据,采用线性趋势分析、累积距平和反距离权重插值等方法,分析影响双季稻种植的关键气候因子(双季稻安全生育期日数、≥10 ℃积温)时空变化特征,结合气候因子在1961—1990年、1971—2000年、1981—2010年、气候因子突变前(1961—1997年)、突变后(1998—2016年)等5个时间段的变化,研究了气候变化对广东双季稻熟性搭配分布区域及其面积的影响.结果表明: 广东省双季稻安全生育期日数、≥10 ℃积温的空间分布表现为南高北低、平原高山区低.近56年,广东双季稻安全生育期日数以1.7 d ·10 a<sup>-1</sup>的速率显著增加,≥10 ℃积温以43 ℃·d·10 a<sup>-1</sup>的速率显著上升,各气候因子均在1997年发生了突变.广东双季稻熟性搭配可分为早熟+早熟、早熟+晚熟和晚熟+晚熟3个气候区.早熟+早熟区主要分布在北部中亚热带地区,早熟+晚熟区主要分布在中部南亚热带地区,晚熟+晚熟区主要分布在南部北热带地区.受气候变化的影响,广东晚熟+晚熟区面积明显扩大,早熟+晚熟区面积明显减小,而早熟+早熟区的面积变化不明显.与1961—1990年相比,1971—2000年和1981—2010年广东省晚熟+晚熟区面积分别增加了1.22×10<sup>6</sup>和2.56×10<sup>6</sup> hm<sup>2</sup>,早熟+晚熟区的面积分别减小了1.13×10<sup>6</sup>和2.56×10<sup>6</sup> hm<sup>2</sup>.与突变前(1961—1997年)相比,突变后(1998—2016年)晚熟+晚熟区的面积增大一倍多,早熟+晚熟区面积缩小近一倍.
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秦鹏程, 万素琴, 邓环, 等. 湖北省水稻种植布局精细化气候区划[J]. 湖北农业科学, 2016, 55(16):4150-4153.
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基于南方双季稻种植区708个气象站1961—2010年的逐日气象资料、双季稻低温灾害发生的气象行业标准和1960—2010年逐月74项大气环流特征量资料，采用因子膨化、相关性分析、逐步回归等方法，建立了针对不同风险和时空变化趋势的分区双季稻低温灾害历年第一次灾害发生等级预测模型。结果表明：高风险区（Ⅰ区）早稻春季低温灾害、晚粳稻寒露风、晚籼稻寒露风的预测模型平均外延预测基本一致准确率分别为100%、83.3%和83.3%；低风险且呈增加趋势区（Ⅱ区）早稻春季低温灾害、晚粳稻寒露风、晚籼稻寒露风的预测模型平均外延预测基本一致准确率分别为100%、83.3%和83.3%；低风险且呈减少趋势区（Ⅲ区）早稻春季低温灾害、晚粳稻寒露风、晚籼稻寒露风的预测模型平均外延预测基本一致准确率分别为83.3%、100%和83.3%；各预测区域各代表站预测模型的回代和预测等级误差基本在1个等级以内，具有较高的精度。
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【目的】以1981年为界，将20世纪50年代至2010年划分为两个时段，对比分析1951—1980年和1981—2010年长江中下游地区双季稻安全种植界限及敏感区域面积变化，定量评估长江中下游地区双季稻安全种植敏感区域内单季稻和双季稻生长季内高温灾害和低温灾害发生风险及高低温灾害对水稻产量的影响程度。【方法】利用中国种植制度分区标准和农业气候指标，分析了1981—2010年双季稻安全种植界限变化敏感区域，并基于水稻高温灾害和低温灾害指标，采用Oryza2000对敏感区域内单季稻和双季稻的高低温灾害风险及其对产量的影响进行了定量化评估。【结果】与1951—1980年相比，1981—2010年长江中下游地区双季稻安全种植区增加了11.5万 km2；1981—2010年，双季早稻、晚稻和单季稻发生频率最大的高低温灾害分别为秧田期低温、灌浆—成熟低温以及孕穗—抽穗高温，而对双季早稻、晚稻和单季稻产量影响最大的灾害分别是秧田期低温、孕穗—抽穗低温和灌浆—成熟高温；双季早稻、晚稻和单季稻在不同生育阶段的高温灾害次数大多呈增加趋势，而低温灾害次数大多呈减少趋势。【结论】在全球气候变暖背景下，长江中下游地区双季稻安全种植区域发生了明显变化，敏感区域内单双季稻的高低温灾害风险及其对产量的影响均存在明显差异。
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