水稻是我国最主要的粮食作物，稻谷产量约占粮食总产量的1/2，水稻生产与我国的粮食安全密切相关^[1-5]。潮州位于广东东部的潮汕平原，该平原是广东第二大平原，该区域的主要粮食作物为双季水稻^[6-10]。当前针对广东省早稻产量的研究较多^[11-15]，而对气象要素与早稻产量相关性的研究尚待深入。对各种气象要素的气候变化特征进行分析，进而发现早稻产量与其内在联系有着现实意义。为此，本文对1980—2009年潮州市早稻单产进行了研究，旨在对本区域作物产量的预测提供依据。

1 资料与方法

本研究数据来源于1980—2009年潮州市农业气象站、气象观测站的资料。

采用距平百分率、气候倾向率的方法^[8]对1980—2009年潮州市早稻单产的逐年变化进行分析；采用累计距平对早稻单产的变化特征进行分析；采用距平大于标准差2倍以上的标准对早稻单产年变化的异常特征进行分析；采用滑动t检验法^[8]对早稻单产进行突变检验；采用线性拟合方法^[8]对早稻生育期相关月份的平均气温、降水量进行倾向分析，并与早稻单产进行相关性分析；对早稻单产影响因子与早稻单产进行相关性分析。

2 结果与分析 2.1 早稻单产的变化 2.1.1 逐年变化、距平百分率

1980—2009年潮州市早稻单产的逐年变化趋势及线性趋势 (图 1) 显示，1980—2009年，早稻平均单产863.9 g·m^-2，近30 a来总体呈减少的趋势，在这个过程中的波动性明显，其变化率为-5.89 g·m^-2·a^-1。α=0.05显著性检验结果表明，早稻单产减少趋势明显。

1980—2009年潮州市早稻单产逐年距平百分率 (图 2) 显示，早稻单产距平百分率在近30 a呈减少的趋势。α=0.05显著性检验结果表明，这个减少趋势较为显著。具体来看，早稻单产处于较高的时期出现在20世纪80年代至90年代初期，之后出现了较大的波动，最低值出现在2006年，在整个过程中总体呈减少的趋势。

2.1.2 年际变化

1980—2009年潮州市早稻单产逐年累积距平 (图 3) 显示，20世纪80年代初期，早稻单产处于一个相对偏低的状态，之后逐年增加，此状态一直持续到1992年，1993年以后单产开始持续下降，2000年以后单产处于波动震荡的状态较为明显。

2.1.3 异常变化

采用距平大于标准差2倍以上的标准对1980—2009年潮州市早稻单产作异常分析。此标准由世界气象组织提出，是对气候异常进行分析的两种判别标准之一。

近30 a潮州市早稻单产出现异常偏高的年份只有1983年，这与“2.1.2 ”对累计距平的分析结果比较一致；而单产出现异常偏低的年份分别为2005、2006年。

2.1.4 变化趋势的突变检验

采用滑动t检验方法检测1980—2009年潮州市早稻单产的突变状况，子序列长度都取5 a，结果见图 4。从1980年开始，超过α=0.05显著性水平的t统计值只有一处，出现在1992年，此后t统计值波动开始加大，但都未超过α=0.05显著性水平。表明早稻单产在1992年出现了显著性突变，单产在1992年由增加趋势变为减少趋势，这与“2.1.2 ”的分析结果较为一致。

2.2 主要气象要素对早稻单产的影响 2.2.1 气象要素的变化趋势

为了进一步分析主要气象要素与早稻单产的关系，将早稻生育期分为秧苗期、分蘖孕穗期、抽穗成熟期3个阶段, 与此对应的月份为2—3、4—5、6—7月。组合因子主要为3个阶段的平均气温、降水量，并根据“2.1.3 ”结果将3个阶段的平均气温、降水量分为1980—2009年、1993—2009年两个时期来分析。

由表 1可见，1980—2009年，潮州市早稻生育期的平均气温均呈不同程度的升高趋势，秧苗期平均气温的升高趋势最为显著，增幅约0.088 ℃·a^-1。秧苗期、分蘖孕穗期降水量出现明显的减少趋势；分蘖孕穗期降水量的减幅较大，为-5.252 mm·a^-1，抽穗成熟期降水量则出现明显的增加趋势，增幅为10.750 mm·a^-1。

图 3显示，1992年后潮州市早稻单产出现了由增加向减少转变的趋势，因此有必要分析1993年以后影响早稻单产的气象要素的气候倾向率变化。1993—2009年，早稻生育期平均气温均呈不同程度的升高趋势，秧苗期平均气温的升高趋势最为显著，增幅约0.099 ℃·a^-1(P＜0.05)，相对于1980—2009年分蘖孕穗期、抽穗成熟期平均气温，增幅明显减缓，且未通过显著性检验，而秧苗期平均气温的增幅有所增加。1993—2009年，秧苗期、分蘖孕穗期降水量出现了明显的减少趋势，秧苗期降水量的减幅较大，为-2.492 mm·a^-1，这与1980—2009年的趋势一致，但减幅出现了放缓的现象，且没有通过显著性检验；而抽穗成熟期降水量则出现了明显的增加趋势，增幅为20.18 mm·a^-1(P＜0.05)，与1980—2009年的趋势一致，增幅出现了明显的加速现象。

2.2.2 气象要素与早稻单产的相关性

1980—2009年潮州市早稻单产与生育期平均气温、降水量的线性相关系数 (表 2) 显示：早稻单产与抽穗成熟期平均气温，分蘖孕穗期、抽穗成熟期降水量呈负相关，尤其与抽穗成熟期降水量呈明显的负相关，抽穗成熟期平均气温、分蘖孕穗期降水量对早稻单产的影响不大；秧苗期、分蘖孕穗期平均气温，秧苗期降水量与早稻单产呈正相关，但都不显著。可见，1983年早稻单产异常偏高可能由秧苗期、分蘖孕穗期平均气温偏高所致；而2005、2006年早稻单产异常偏低主要由抽穗成熟期降水量异常偏多所致，降水量偏多影响了早稻的抽穗扬花，进而导致早稻单产异常偏低。

2.3 早稻单产影响因子与早稻单产的相关性

穗结实粒数、空壳率、秕谷率、千粒重、有效穗数等影响因子与水稻单产存在一定的相关性。对1980—2009年潮州市早稻单产与这些影响因子的线性相关性进行分析表明，早稻单产与空壳率呈显著负相关 (相关系数为-0.474)，与穗结实粒数、秕谷率、千粒重、有效穗数的相关性不明显，相关系数分别为-0.111、-0.089、0.170、0.196，表明空壳率对早稻单产具有重要的影响。

3 结论

(1) 1980—2009年，潮州市早稻单产减少趋势明显。早稻单产在20世纪80年代初期出现了峰值，1992年以后单产开始出现了明显的下降趋势，2000年以后单产年际波动明显。早稻单产出现异常偏高的年份为1983年，2005、2006年则异常偏低。

(2) 对1980—2009年潮州市早稻单产进行突变检验显示，突变点出现在1992年，在1992年早稻单产出现了由增加向减少的转变。

(3) 气象要素对早稻单产的影响显示，1980—2009年潮州市早稻单产减少主要与抽穗成熟期降水量的明显增加有密切关系。1992年以后早稻单产的减少与抽穗成熟期降水量增幅加速有一定的关系。

(4) 早稻单产与其影响因子的相关性表明，1980—2009年潮州市早稻单产与空壳率呈明显的负相关，减少早稻空壳率对早稻增产有一定的作用。