瀘州龍眼主要?dú)庀鬄?zāi)害特征及其與產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)分析

王 翔，武 偉，上官昌貴，黃晚華

（1. 四川省瀘州市氣象局，四川 瀘州646000；2. 四川省氣象局，四川 成都610071；3. 湖南省氣象科學(xué)研究所，湖南 長(zhǎng)沙410118）

以四川省瀘州市為代表的內(nèi)陸地區(qū)，是龍眼栽培的北緣區(qū)域，屬龍眼栽培次適宜區(qū)，栽培史在2 000 a 以上，種質(zhì)資源十分豐富。由于其地理位置特殊，瀘州龍眼以果實(shí)晚熟、優(yōu)質(zhì)聞名于世，已成為我國(guó)重要的龍眼種植區(qū)。然而，瀘州作為我國(guó)龍眼的最北緣種植區(qū)域，各類(lèi)氣候風(fēng)險(xiǎn)較大，特別是隨著年際間氣候要素變化，低溫凍害、連陰雨、風(fēng)雹災(zāi)害等氣象災(zāi)害發(fā)生較多，導(dǎo)致龍眼產(chǎn)量波動(dòng)、徘徊。對(duì)廣西、廣東等南亞熱帶的龍眼氣象災(zāi)害已有研究報(bào)道，但對(duì)中亞熱帶的龍眼氣象災(zāi)害研究很少。

瀘州龍眼地方品種種植歷史悠久，其生理特性和對(duì)氣象災(zāi)害適應(yīng)程度與華南地區(qū)的差異較大。有文獻(xiàn)表明華南龍眼在最低氣溫-2～-3℃，成年果樹(shù)受害率達(dá)到50%～80%[1]，但實(shí)際調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，瀘州龍眼在數(shù)次最低氣溫＜-2℃的短時(shí)低溫天氣，其受害率遠(yuǎn)低于華南地區(qū)相應(yīng)溫度下的受災(zāi)率（如2002年），氣溫在5℃左右或以下持續(xù)數(shù)天，則受害率較高（如2008年），這表明華南龍眼和瀘州龍眼受氣象災(zāi)害影響的程度基本一致。匡昭敏等研究發(fā)現(xiàn)，在華南地區(qū)對(duì)龍眼產(chǎn)量影響最大的氣象災(zāi)害為高溫“沖梢”[2]，但針對(duì)瀘州龍眼產(chǎn)量影響最大的氣象災(zāi)害還未見(jiàn)報(bào)道。瀘州龍眼的主要?dú)庀鬄?zāi)害特征可能與華南地區(qū)不一樣，因此，本研究對(duì)瀘州龍眼的安全生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 資料來(lái)源

本文資料包括1976～2013年有災(zāi)害年份的龍眼種植面積、單產(chǎn)及各災(zāi)情受災(zāi)面積。龍眼種植和災(zāi)害資料來(lái)源于市統(tǒng)計(jì)局、農(nóng)業(yè)局、救災(zāi)辦、市圖書(shū)館。氣象災(zāi)害由瀘州市5個(gè)氣象站1976～2013年氣象統(tǒng)計(jì)得到，來(lái)源于瀘州市氣象局。

1.2 氣象災(zāi)害因子的選取

龍眼產(chǎn)量形成因子主要是掛果率和果實(shí)大小，掛果率與成花數(shù)、成果數(shù)有關(guān)。因此，影響成花、成果的氣象因子即可視為影響瀘州龍眼的主要?dú)庀鬄?zāi)害因子。在已有的研究中表明，產(chǎn)量形成關(guān)鍵期(花芽期、花期、第一次生理落果期、第二次生理落果期)遭遇的氣象災(zāi)害是龍眼的主要?dú)庀鬄?zāi)害。另外，由于種植帶是最北緣地帶，是否能安全越冬（冬季凍害）也是一個(gè)必須考慮的因子[3]。因此，結(jié)合瀘州氣候的特點(diǎn)和瀘州龍眼的物候特征得出影響龍眼產(chǎn)量的主要?dú)庀鬄?zāi)害有：冬季低溫凍害（12月～翌年2月），花芽形態(tài)分化期的高溫沖梢（3～4月初），花穗、花期、第一次生理落果期的春旱、連陰雨（3～5月）和第二次生理落果期的夏、伏旱、高溫日灼（6月中旬～8月）。在統(tǒng)計(jì)中，春旱、夏旱、伏旱統(tǒng)一稱為干旱。統(tǒng)計(jì)災(zāi)害指標(biāo)參照匡昭敏等[2]提出的指標(biāo)。

2 瀘州龍眼主要?dú)庀鬄?zāi)害特征及影響

2.1 低溫凍害

龍眼低溫凍害是指龍眼在遭受低溫天氣造成植株死亡或者減產(chǎn)的氣象災(zāi)害。據(jù)統(tǒng)計(jì)瀘州發(fā)生龍眼低溫凍害的平均年份有11 a，發(fā)生頻率為30%，發(fā)生時(shí)段主要集中在12月下旬至2月上旬。其中，強(qiáng)度最大的年份為2008年，最長(zhǎng)持續(xù)日數(shù)達(dá)13 d，龍眼產(chǎn)量不足正常年份的3%，果樹(shù)損害率90%以上、死亡10%左右，且翌年單產(chǎn)比正常年份少30%以上。2000年以來(lái)，隨著全球環(huán)境變暖，發(fā)生的頻率有所下降，僅發(fā)生過(guò)2 次。由于秦嶺對(duì)冷空氣的阻擋作用，位于四川盆地的瀘州冬季氣溫比同緯度的華東地區(qū)高3～4℃，極端最低溫度在0℃左右，所以發(fā)生低溫凍害的頻率不高，但凍害影響卻十分明顯。低溫冷凍主要影響春芽的萌發(fā)和生長(zhǎng)，凍傷、凍死春芽，造成果樹(shù)無(wú)法正常抽梢、形成花芽，導(dǎo)致花少而減產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)造成葉片焦枯、枝條干裂，甚至整株死亡，一般30%以上葉片受凍焦枯的果樹(shù)當(dāng)年不會(huì)開(kāi)花。

2.2 風(fēng)雹災(zāi)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，瀘州龍眼種植區(qū)遭受風(fēng)雹災(zāi)害有5 a，瀘州龍眼種植區(qū)風(fēng)雹災(zāi)平均年發(fā)生頻率為14%。37 a 來(lái)瀘州龍眼主產(chǎn)區(qū)最為嚴(yán)重的一次風(fēng)雹災(zāi)發(fā)生在1989年4月20日，最大風(fēng)速超過(guò)了30 m/s，災(zāi)害造成全市龍眼大面積枝斷樹(shù)倒，并且正值花穗現(xiàn)蕾期，受災(zāi)果樹(shù)當(dāng)年未開(kāi)花，全部絕收，當(dāng)年全市龍眼產(chǎn)量?jī)H為正常年份的10%。瀘州的風(fēng)雹災(zāi)一般發(fā)生在龍眼開(kāi)花至果實(shí)成熟時(shí)期，受害特征為花、葉、果部分被刮落或打落，嚴(yán)重時(shí)樹(shù)枝折斷，果樹(shù)倒地，龍眼大幅度減產(chǎn)或絕收。

2.3 連陰雨災(zāi)害

連陰雨是在龍眼生育期出現(xiàn)連續(xù)的降水，日照時(shí)數(shù)偏少50%以上的天氣過(guò)程。在龍眼花期和幼果期，7 天以上的連陰雨將會(huì)對(duì)龍眼致害[4]。4月下旬至5月下旬為瀘州龍眼的開(kāi)花期至幼果期，此間遭遇連陰雨會(huì)造成結(jié)果率降低，幼果脫落，病蟲(chóng)害發(fā)生嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，瀘州龍眼種植區(qū)連陰雨發(fā)生頻率為35%。最嚴(yán)重的一次連陰雨災(zāi)害發(fā)生在1991年5月，雨日達(dá)27 天，日照不足常年的20%，并伴隨著低溫天氣，大面積龍眼出現(xiàn)花而無(wú)果，造成嚴(yán)重減產(chǎn)，平均單產(chǎn)不足正常年份的20%。近10年來(lái)連陰雨天氣發(fā)生頻率有所增加，但未造成嚴(yán)重災(zāi)害，可能與農(nóng)技措施的改良有關(guān)，根據(jù)天氣預(yù)報(bào)進(jìn)行人工防控，有效提前或推遲了瀘州龍眼的生育期，人為避開(kāi)了陰雨時(shí)段。

2.4 旱災(zāi)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，瀘州市發(fā)生干旱的年份有26 a，發(fā)生頻率達(dá)70%。近10年來(lái)發(fā)生頻率有所增加，尤其是高強(qiáng)度的大旱有明顯增加，如2006年和2011年這兩年的旱災(zāi)是在有氣象資料以來(lái)最為嚴(yán)重的2 次。2006年，瀘州發(fā)生了長(zhǎng)達(dá)51 天的高溫伏旱天氣，塘庫(kù)干涸，人畜飲水困難，龍眼樹(shù)受災(zāi)近60%，受災(zāi)果樹(shù)至少減產(chǎn)40%。瀘州龍眼遭受的干旱多為伏旱，特別是夏伏連旱，其影響主要表現(xiàn)為落果和阻止果實(shí)膨大。雖然干旱發(fā)生頻率大，龍眼樹(shù)根系發(fā)達(dá)，一般性干旱不會(huì)至災(zāi)，并且干旱是一個(gè)發(fā)展的過(guò)程，有預(yù)見(jiàn)性，只要水源充足，救災(zāi)容易，所以，即使大面積發(fā)生旱災(zāi)，災(zāi)害影響也較小。但若水源不足，無(wú)法及時(shí)救災(zāi)，旱情則會(huì)迅速發(fā)展，影響會(huì)快速變大。

2.5 高溫

瀘州龍眼高溫災(zāi)害分為春季高溫沖梢和夏季高溫日灼。這兩種災(zāi)害在瀘州地區(qū)發(fā)生的頻率較小，不足20%。在花芽分化期日均溫連續(xù)3 天≥18℃，龍眼將發(fā)生高溫沖梢[5]。瀘州龍眼花芽形態(tài)分化期一般在3月，據(jù)統(tǒng)計(jì)，瀘州發(fā)生高溫沖梢的年份有6 a，發(fā)生頻率為16%，發(fā)生頻率明顯低于華南地區(qū)。發(fā)生頻率從西到東逐漸加大，合江縣種植區(qū)相對(duì)最大。近10 a 發(fā)生頻率有所增大，這可能與全球氣候變暖有關(guān)。最為嚴(yán)重的一次是在1990年3月中下旬，種植區(qū)連續(xù)6 天日均溫≥18℃，最高日均溫達(dá)22.4℃，全市有2/3 的龍眼果樹(shù)受災(zāi)，發(fā)生災(zāi)害的果樹(shù)減產(chǎn)50%以上。

高溫日灼是指較高的溫度和強(qiáng)烈的日照對(duì)作物造成的不利影響。龍眼幼果在連續(xù)3 天日最高氣溫≥38℃，連續(xù)5 天日最高氣溫≥35℃，日照時(shí)數(shù)在10 h 以上的天氣過(guò)程下將會(huì)有輕微灼傷[2]。高溫日灼發(fā)生在龍眼第二次生理落果時(shí)影響較大，會(huì)造成幼果脫落，隨著高溫日數(shù)持續(xù)時(shí)長(zhǎng)的增加災(zāi)害加重。瀘州龍眼發(fā)生高溫日灼災(zāi)害的概率較小，據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)生高溫日灼的年份僅有4 a，發(fā)生頻率僅有10%，屬于小概率災(zāi)害。

2.6 其他氣象災(zāi)害

洪澇和倒春寒對(duì)瀘州龍眼產(chǎn)量也有一定不利影響。按照氣象標(biāo)準(zhǔn)，洪澇在瀘州發(fā)生頻率為41%，但實(shí)際造成龍眼洪澇災(zāi)害的概率只有22%，主要原因是龍眼作為多年生喬木，根系發(fā)達(dá)，抗?jié)承詮?qiáng)。倒春寒是指3～4月降溫幅度達(dá)到8℃，日均溫降低到10℃以下并持續(xù)3 d以上的低溫冷害，主要影響瀘州龍眼的成花。倒春寒在瀘州龍眼種植區(qū)發(fā)生頻率很低，不足10%。

3 氣象災(zāi)害與龍眼產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)分析

3.1 龍眼受災(zāi)和龍眼減產(chǎn)情況

3.1.1 氣象災(zāi)害受災(zāi)情況 通過(guò)調(diào)查、收集龍眼災(zāi)害資料整理后見(jiàn)表1。由表1 可見(jiàn)，瀘州龍眼受災(zāi)主要是干旱、低溫凍害、連陰雨、高溫日灼、洪澇、倒春寒、高溫沖梢、大風(fēng)冰雹等。

3.1.2 龍眼產(chǎn)量波動(dòng)分析

表1 瀘州龍眼面積、主要?dú)庀鬄?zāi)害受災(zāi)面積及單產(chǎn)統(tǒng)計(jì)表

由于龍眼為多年生果樹(shù)，產(chǎn)量與樹(shù)齡、管理水平、土壤肥力關(guān)系密切，且產(chǎn)量有大小年現(xiàn)象，本研究只探討產(chǎn)量與氣象災(zāi)害的關(guān)系。瀘州龍眼正常年份產(chǎn)量為3 000 kg/hm2，根據(jù)龍眼產(chǎn)量（統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）與正常年份產(chǎn)量的比較分析（表1），由Excel 軟件生成減產(chǎn)率柱狀圖，見(jiàn)圖1。

由圖1 可知，瀘州龍眼在1976～2013年這33年中有5年減產(chǎn)80%以上，為極重災(zāi)年份，特別是2008年，單產(chǎn)僅75 kg/hm2，減產(chǎn)98%，幾乎絕收。減產(chǎn)率50%～80%的年份有2 a，屬于重災(zāi)年份。其他年份減產(chǎn)率在10%～50%，屬于中度受災(zāi)年份。收集到的17年受災(zāi)資料中每年都有不同程度的減產(chǎn)，但減產(chǎn)差異大，說(shuō)明瀘州龍眼產(chǎn)量與氣象災(zāi)害類(lèi)別、災(zāi)害強(qiáng)度的相關(guān)性大，這需要利用產(chǎn)量與災(zāi)情資料進(jìn)行進(jìn)一步分析。

3.2 灰色關(guān)聯(lián)分析

影響瀘州龍眼產(chǎn)量的氣象災(zāi)害多種多樣，不同產(chǎn)量形成期所受災(zāi)害不同，整個(gè)生育期有的災(zāi)害疊加影響，每年發(fā)生的災(zāi)害類(lèi)別、面積都不一樣，定量分析難度較大。而灰色關(guān)聯(lián)分析法能較好地分析出各類(lèi)氣象災(zāi)害與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度，關(guān)聯(lián)度大的，說(shuō)明其對(duì)產(chǎn)量的影響大。

3.2.1 建立參考序列和比較序列

圖1 瀘州龍眼各受災(zāi)年份單產(chǎn)減產(chǎn)率圖

把收集到的17個(gè)受災(zāi)年份的產(chǎn)量數(shù)據(jù)作為參考序列，設(shè)參考序列為A= {A1，A2，A3……An}，n=15；把表1中17年對(duì)應(yīng)年份各類(lèi)氣象災(zāi)害的受災(zāi)率列為比較序列，設(shè)比較序列B={Bi1，Bi2，Bi3}，i=8，為8種氣象災(zāi)害，n=16。由于氣象災(zāi)害的發(fā)生對(duì)龍眼產(chǎn)量造成的是消極影響，也就是說(shuō)氣象災(zāi)害對(duì)龍眼產(chǎn)量起的是負(fù)面作用,二者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，因此，在分析的實(shí)際操作中首先需要將這種負(fù)相關(guān)關(guān)系轉(zhuǎn)為正相關(guān)關(guān)系進(jìn)行建模，才能得出正確的分析結(jié)果，這里對(duì)比較序列數(shù)據(jù)進(jìn)行逆化算子作用像轉(zhuǎn)化處理[6]，公式為：b=1-（受災(zāi)面積/掛果樹(shù)面積）。由此可得到參考序列A 和8 組比較序列B（8種氣象災(zāi)害受災(zāi)率逆化后的數(shù)列）

3.2.2 初始化序列

對(duì)參考序列和比較序列進(jìn)行無(wú)量綱化，其方法是均值化和初值化。均值化是用序列所有數(shù)據(jù)的平均值除以各數(shù)據(jù)得到一個(gè)占均值百分比的新序列，初值化是指用序列的第一個(gè)數(shù)據(jù)除以所有數(shù)據(jù)得到一個(gè)占第一個(gè)數(shù)據(jù)百分比的新序列。由于參考序列和比較序列單位不統(tǒng)一，本研究中采用均值法得到單位統(tǒng)一為“百分?jǐn)?shù)”的新的比較序列和參考序列[7]。

3.2.3 求絕對(duì)差

絕對(duì)差即初始化后的比較序列與參考序列之差的絕對(duì)值，公式為：

把初始化后的數(shù)據(jù)代入公式（1）計(jì)算可得到8 組新的序列。

3.2.4 求關(guān)聯(lián)系數(shù)

取分辨系數(shù)ρ=0.5 計(jì)算各比較序列與參考序列在各時(shí)刻的關(guān)聯(lián)系數(shù)。其計(jì)算公式為：

其中Δmin 和Δmax 分別指比較序列與參考序列間各時(shí)刻最小絕對(duì)差與最大絕對(duì)差，即表3 中的最大值和最小值。把求出的絕對(duì)差各列數(shù)據(jù)代入公式（2）可計(jì)算得出各類(lèi)氣象災(zāi)害與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)系數(shù)。

3.3.5 求關(guān)聯(lián)度并排序

取等權(quán)關(guān)聯(lián)度，計(jì)算公式為：

也就是取求出的關(guān)聯(lián)系數(shù)各列的平均值。把求出的關(guān)聯(lián)系數(shù)的數(shù)據(jù)代入公式（3）計(jì)算，結(jié)果和排序如表2。

表2 各類(lèi)氣象災(zāi)害與瀘州龍眼單產(chǎn)的關(guān)聯(lián)度及排序

根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析法原理，關(guān)聯(lián)系數(shù)越大，其對(duì)參考目標(biāo)的影響越大，根據(jù)表2 得出各類(lèi)氣象災(zāi)害對(duì)瀘州龍眼產(chǎn)量影響程度從大到小排序依次為：低溫凍害＞風(fēng)雹災(zāi)害＞連陰雨害＞高溫日灼＞洪澇災(zāi)害＞倒春寒害＞高溫沖梢＞干旱災(zāi)害。低溫凍害與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度最大，說(shuō)明其影響程度最大，因此，瀘州龍眼生產(chǎn)上首先要注重防范低溫凍害。

4 小結(jié)與討論

從氣象災(zāi)害特征看，干旱和洪澇的發(fā)生頻率雖然較高，但受災(zāi)頻率不高，主要與龍眼為喬木，對(duì)干旱和洪澇的抗逆性較強(qiáng)。低溫凍害和風(fēng)雹災(zāi)發(fā)生頻率雖然不高，但成災(zāi)率和絕收率都較高。

從氣象受災(zāi)和瀘州龍眼產(chǎn)量灰色關(guān)相分析，得到瀘州地區(qū)對(duì)龍眼產(chǎn)量影響最大的氣象災(zāi)害是低溫凍害，其次是風(fēng)雹災(zāi)害，其他連陰雨害、高溫日灼、洪澇災(zāi)害等影響也較大，倒春寒害、高溫沖梢、干旱災(zāi)害對(duì)龍眼影響小。

低溫凍害影響大的原因主要是難以有效防控，風(fēng)雹災(zāi)害雖然防控難，但發(fā)生范圍較小、時(shí)間短，影響面積相對(duì)較小，連陰雨害、高溫日灼、洪澇災(zāi)害發(fā)生頻率較低，故影響程度相對(duì)較小，干旱災(zāi)害雖然發(fā)生頻率最高，但水源充足時(shí)能及時(shí)搶救，可挽回?fù)p失。說(shuō)明在瀘州地區(qū)需要重點(diǎn)防范的氣象災(zāi)害是低溫凍害。同時(shí)，在品種改良上應(yīng)重點(diǎn)考慮抗凍害品種的篩選。

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