新文速递 | 同期极端降水调节中国水稻移栽期对季前极端温度的响应

01 文章摘要

 了解气候变化对农作物物候的影响对于准确实施农业管理及适应措施至关重要。过去的研究大多关注温度对农作物物候的影响，对于同期降水在其中起到的调节效应认识不足。

 本研究基于中国1981-2018年水稻移栽期观测数据，构建了水稻移栽期与季前极端温度的响应关系，并分析了同期极端降水在响应关系中的调节效应。同时，利用高时空分辨率的农作物物候数据集（ChinaCropPhen1km），评估了遥感物候产品对极端气候响应的还原能力。

 季前极端高温可提早水稻移栽期，而同期极端干旱则显著减小了提前的幅度（抵消提前平均2.6天）；季前极端低温可推迟水稻移栽期，而同期极端降雨则加剧了推迟的幅度（加剧推迟平均1天）。水稻移栽期对季前极端温度的响应以及同期极端降水的调节效应存在空间差异。季前极端高温引起的提前在较热和较湿的地区更明显；季前极端低温引起的推迟幅度在较冷和较干的地区更微弱。遥感物候产品暂无法准确地捕捉水稻移栽期对季前极端温度的响应以及同期极端降水的调节效应，这可能受制于该产品较粗的时空分辨率。

 在极端气候事件频发的背景下，理解极端降水在温度-物候响应关系中的调节效应，对于农业风险防范有着重要意义。

02 科学问题

1） 中国水稻移栽期对季前极端温度的响应是怎样的？同期极端降水如何调节移栽期对温度的响应？

2） 如何理解中国水稻移栽期对季前极端温度的响应及同期极端降水的调节效应的空间格局？

3） 遥感物候产品（ChinaCropPhen1km）对上述响应的还原能力如何？

03 研究结果

1） 中国水稻移栽期对季前极端温度的响应及同期极端降水的调节效应。

季前干热和湿冷是影响中国水稻移栽期的主要极端气候组合类型。季前极端低温显著推迟水稻移栽期，极端高温显著提前水稻移栽期。早稻对季前极端温度的响应最敏感。

图1. 1981-2018年观测的中国水稻移栽期对季前极端温度的响应。

同期极端干旱显著抵消了季前极端高温导致的水稻移栽期提前；同期极端降雨加剧了季前极端低温导致的水稻移栽期推迟。

图2. 同期极端降水在水稻移栽期对季前极端温度响应中的调节效应。

同期极端降水通过影响水稻生理过程及农户行为调节水稻移栽期对季前极端温度的响应。同期极端干旱限制水稻根系生长，在没有灌溉措施的情况下，进一步限制农户移栽行为，因此抵消了季前极端高温导致的水稻移栽期提前。同期过量降水形成的涝渍影响水稻营养吸收，伴随的大风等恶劣天气妨碍农户移栽行为，因此加剧了季前极端低温导致的水稻移栽期推迟。

图3. 同期极端降水的调节效应的机制解释。

2） 中国水稻移栽期对季前极端温度的响应及同期极端降水的调节效应的空间格局

水稻移栽期对季前极端温度的响应以及同期极端降水的调节效应存在明显的空间差异。在季前极端高温的情况下，移栽期的提前幅度在较热和较湿的地区更明显；在季前极端低温的情况下，移栽期的推迟幅度在较冷和较干的地区更微弱。

图4. 中国水稻移栽期对季前极端温度的响应及同期极端降水的调节效应空间分布。

3） 遥感水稻移栽期对季前极端温度的响应及同期极端降水的调节效应

该遥感物候产品（ChinaCropPhen1km）无法准确地捕捉观测到的水稻移栽期对季前极端温度的响应，且具有较大的不确定性。该遥感物候产品揭示的同期极端降雨的“加剧推迟”的调节效应与观测结果相反，揭示的同期极端干旱的“抵消提前”调节效应在幅度上与观测结果不匹配。

图5. 遥感水稻移栽期对季前极端温度的响应。

图6. 遥感水稻移栽期揭示的同期极端降水的调节效应。

04 论文信息

本文于2023年1月在线发表于地球科学Q1区期刊Earth's Future（2021 IF=8.85）。北京师范大学地理科学学部灾害风险科学研究院博士一年级研究生刘轶青为论文第一作者，叶涛教授为通讯作者。

引用方式：Liu, Y., Liu, W., Li, Y., Ye, T., Chen, S., Li, Z., & Sun, R. (2023). Concurrent Precipitation Extremes Modulate the Response of Rice Transplanting Date to Preseason Temperature Extremes in China. Earth’s Future, 11(1). https://doi.org/10.1029/2022EF002888