河池甘蔗氣候適宜度特征及其變化趨勢(shì)分析*

譚佳勇，劉 芳，黃秀秀

(1.廣西壯族自治區(qū)河池市氣象局，廣西 河池 547000；2.廣西壯族自治區(qū)東蘭縣氣象局，廣西 東蘭 547400)

河池甘蔗氣候適宜度特征及其變化趨勢(shì)分析*

譚佳勇1，劉 芳1，黃秀秀2

(1.廣西壯族自治區(qū)河池市氣象局，廣西 河池 547000；2.廣西壯族自治區(qū)東蘭縣氣象局，廣西 東蘭 547400)

為分析氣候變化對(duì)河池市甘蔗生長(zhǎng)的影響，利用河池甘蔗主產(chǎn)區(qū)宜州、羅城、環(huán)江3個(gè)站點(diǎn)1980—2014年氣溫、降雨、日照等氣象資料及生育期資料，建立了甘蔗各生育及全生育期氣候適宜度模型。結(jié)果表明：全生育期河池市甘蔗氣溫適宜度最高；日照次之；降雨最低且變異系數(shù)最大。氣溫、日照適宜度以播種期為最低，降雨以成熟期最低。氣溫、日照適宜度年際變化分別以0.001 1/a、0.000 3/a呈增加趨勢(shì)，而降雨、綜合適宜度年際變化則以0.001 6/a、0.000 2/a趨勢(shì)降低。溫度及日照變化對(duì)河池甘蔗生長(zhǎng)發(fā)育有利，而其引發(fā)的強(qiáng)降雨或間歇性干旱可能成為影響甘蔗生長(zhǎng)的主要脅迫因子。

河池；甘蔗；氣候變化；氣候適宜度

1 引言

河池是廣西甘蔗主產(chǎn)區(qū)之一，蔗糖產(chǎn)業(yè)是河池的支柱產(chǎn)業(yè)，甘蔗產(chǎn)量的高低對(duì)地方經(jīng)濟(jì)有較大影響。而甘蔗產(chǎn)量受土壤質(zhì)地、氣候條件、品種類型及管理水平等多條件影響，其中氣候條件影響較為突出[1]，河池屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，夏季炎熱降雨充沛，冬季溫和，光熱資源豐富，適宜甘蔗生長(zhǎng)。但近年來(lái)，隨著全球氣候變化，河池甘蔗生長(zhǎng)的氣候條件也隨之發(fā)生改變，因此分析研究氣候變化對(duì)河池甘蔗生長(zhǎng)的影響具有實(shí)際意義。氣候適宜度是研究氣候及氣象條件定性或定量化影響的主要方法之一[2、3]。該方法用于研究作物時(shí)，綜合考慮光、溫、水主要?dú)庀笠貙?duì)作物生長(zhǎng)的影響，能反映氣象條件對(duì)作物各生育期的滿足程度。柳芳[4]以天津地區(qū)棉花為研究對(duì)象，通過分析氣候適宜與產(chǎn)量的定量關(guān)系，建立棉花產(chǎn)量動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)模型。劉曉英[5]對(duì)廊坊地區(qū)夏玉米生育期的氣候適宜度進(jìn)行了綜合分析，得出了降水是影響當(dāng)?shù)赜衩桩a(chǎn)量的主要因子。李曼華[6]等建立了基于氣候適度指數(shù)的冬小麥產(chǎn)量動(dòng)態(tài)模型。本文擬通過建立河池甘蔗氣候適宜度模型，研究其變化特征，分析其變化趨勢(shì)，以期為合理開發(fā)和利用河池甘蔗種植區(qū)氣候資源趨利避害，進(jìn)一步提高甘蔗產(chǎn)量提供參考。

2 資料與方法

2.1 資料處理

文中選取河池甘蔗主產(chǎn)區(qū)宜州、羅城、環(huán)江作為代表站，所用的氣象資料(旬平均溫度、旬降雨量、旬日照時(shí)數(shù))和甘蔗各生育期資料來(lái)源于代表站和河池各縣糖業(yè)部門，氣象資料和甘蔗生育期資料年代1980—2014年。

氣象資料處理:計(jì)算各站點(diǎn)逐年逐旬平均氣溫、降雨量以及日照時(shí)數(shù)，綜合形成區(qū)域逐旬氣象數(shù)據(jù)。

2.2 研究方法

本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上，以逐旬氣象要素值為基礎(chǔ)，根據(jù)甘蔗生育期及氣象指標(biāo)，建立甘蔗溫、光、水適宜度模型。

2.2.1 氣溫適宜度模型 根據(jù)馬慶樹[7]建立甘蔗溫度適宜度模型：

T(t)=((ti-tL)(th-ti)B)/( (t0-tL)(th-t0)B)

B=(th-t0)/(t0-tL) 。

ti、tL、t0、th、分別為旬氣溫、甘蔗各生育期下限溫度、最適溫度、上限溫度。數(shù)據(jù)來(lái)源參考文獻(xiàn)[1]、[8]。

表1 甘蔗各生育上、下限及最適溫度 (單位：℃)Tab.1 Cardinal temperatures for diferent growth stages of Sugarcane

2.2.2 降雨適宜度模型 根據(jù)劉可群[9]、[10]等建立甘蔗降雨適宜度模型：

k0=( 272/(272+t) )c+1,c為研究天數(shù)，t為多年平均氣溫。數(shù)據(jù)來(lái)源[11]。

表2 甘蔗各生育期需水量Tab.2 Water demand for diferent growth stages of Sugarcane

2.2.3 日照適宜度模型 本文以70%的日照百分率為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)其數(shù)值達(dá)到70%或以上，日照條件適宜甘蔗生長(zhǎng)[12]，故日照適宜度模型為：

2.2.4 綜合適宜度模型 綜合適宜度能反映光、溫、水多個(gè)氣象因素對(duì)甘蔗生長(zhǎng)發(fā)育的影響，本文建立的甘蔗氣候適宜度模型：

M=[T(t)×R(r) ×S(s) ]1/3

2.3 統(tǒng)計(jì)分析方法

采用Excel 2003處理數(shù)據(jù)及一元線性擬合，運(yùn)用SPSS19.0軟件進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 甘蔗各生育期氣溫、降雨、日照及綜合適宜度變化特征分析

表3 甘蔗各生育期氣候適宜度平均值Tab．3 The Average Climate Suitability for diferent growth stages of Sugarcane

用河池甘蔗主產(chǎn)區(qū)宜州、羅城、環(huán)江的氣候平均值代入各個(gè)模型后可知(見表3)：

播種期氣溫、降雨、日照適宜度分別為0.33、0.54、0.20，說明河池甘蔗播種期降雨適宜度最高，溫度適宜度次之，最差為日照適宜度。主要是因?yàn)楹映馗收岽蟛テ跒?月中旬—下旬，這時(shí)期河池多低溫陰雨或倒春寒天氣，此時(shí)水分充足而甘蔗需水少，溫度及日照成為影響甘蔗播種出苗的關(guān)鍵氣象因子[1]。

幼苗期氣溫、降雨、日照適宜度分別為0.72、0.50、0.26。4月河池多陰雨天氣，光照不足，據(jù)統(tǒng)計(jì)河池4月日照多年平均值為48.3 h，而該生育期最適日照時(shí)數(shù)需求量264.3 h。因此隨著氣溫適宜度升高，光照成為影響甘蔗幼苗期生長(zhǎng)的關(guān)鍵因子。

分蘗期氣溫適宜度為0.75，降雨及日照適宜度分別為0.47、0.40。5月下旬—6月是河池主要降雨時(shí)段之一，此時(shí)多強(qiáng)降雨天氣，占全年降雨量的1/4左右。由降雨適宜度模型可知，降雨量過多對(duì)甘蔗生長(zhǎng)反而產(chǎn)生不利影響。

莖伸長(zhǎng)期氣溫、降雨、日照適宜度分別為0.89、0.53、0.66。河池屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，雨熱同季，此期間河池的氣候條件對(duì)甘蔗的莖伸長(zhǎng)有利。莖伸長(zhǎng)期降雨適宜度最小值出現(xiàn)在1992年為0.39，究其原因?yàn)樵撃?月下旬—10月降雨量為9.2 mm，遠(yuǎn)低于該生育期水分需水量。

成熟期氣溫、降雨、日照適宜度分別為0.67、0.37、0.47。9月中旬左右河池雨季結(jié)束，汛期之后降雨顯著減少，且年際變化較大，易發(fā)生秋冬旱。從多年統(tǒng)計(jì)來(lái)看11—12月河池降雨量為4.2～212 mm，多年平均降雨僅91.2 mm。因此降雨成為影響甘蔗成熟期生長(zhǎng)的關(guān)鍵因子。

3.2 各生育期適宜度變化趨勢(shì)分析

如圖1所示，隨著甘蔗生育期變化，氣溫、日照及綜合適宜度呈升高趨勢(shì)，而降雨適宜度則呈降低趨勢(shì)，這是由于前期河池低溫陰雨天氣影響，甘蔗氣溫、日照及綜合適宜度偏低，5月份以后河池氣溫升高及日照條件逐漸變好，使甘蔗的綜合適宜度升高。各適宜度均在莖伸長(zhǎng)期達(dá)到峰值，對(duì)應(yīng)的時(shí)段為6月底—10月，此時(shí)是河池地區(qū)主要降雨時(shí)段之一，氣溫適宜，光照充沛，適宜甘蔗生長(zhǎng)。而進(jìn)入11月后，河池降雨、日照減少、氣溫降低，使甘蔗適宜度在成熟期回落。氣候適宜度的年變化趨勢(shì)與河池溫、光、水的年變化趨勢(shì)有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖1 各生育期氣候適宜度變化Fig.1 The Climate Suitability change for diferent growth stages of Sugarcane

3.3 甘蔗全生育期氣溫、降雨、日照及綜合適宜度年際變化特征

運(yùn)用1980—2014年氣象資料及適宜度模型，分析甘蔗全生育期適宜度年際變化，見圖2。從圖2及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，河池全生育期氣溫適宜度在0.70～0.85，平均值為0.77，變異系數(shù)為3.8%；氣溫適宜度呈緩慢升高趨勢(shì)，年際波動(dòng)小，升高趨勢(shì)為0.001 1/a。日照適宜度在0.33～0.58，平均值為0.48，變異系數(shù)為10%；河池日照適宜度分2個(gè)時(shí)期，第1時(shí)期為1980—1997年適宜度呈逐漸降低趨勢(shì)，最低值為1997年的0.33，第2時(shí)期為1997—2014年日照適宜度緩慢回升；總體上日照適宜度以0.000 3/a的弱增加趨勢(shì)，升高趨勢(shì)不明顯。降雨適宜度在0.39～0.65,平均值為0.49，變異系數(shù)為12%；年際波動(dòng)大，其中1982—1987年降雨適宜度比平均值高，1983年出現(xiàn)極大值0.65；從1987—2009年降雨適宜度偏低，1996年出現(xiàn)極小值0.39，極大、極小差值為0.26；2009年后降雨適宜度回升，總體上降雨適宜度以0.001 6/a的趨勢(shì)降低。綜合適宜度在0.48～0.64，平均值為0.57，變異系數(shù)為5%；綜合適宜度也以0.000 2/a的趨勢(shì)降低，降雨適宜度的變化對(duì)綜合適宜度的影響最大。分析可知河池甘蔗溫度適宜度最高,年際變化較小，溫度條件適宜甘蔗生長(zhǎng)；降雨適宜度次之，但變異系數(shù)較大，說明河池強(qiáng)降雨或間歇性干旱對(duì)甘蔗生長(zhǎng)的影響較大；日照適宜度最低，但年際變化較小，除個(gè)別年份較差外，總體上能滿足甘蔗的生長(zhǎng)需要。在全球氣候變暖影響下，溫度及日照變化對(duì)河池甘蔗的生長(zhǎng)發(fā)育帶來(lái)有利影響，而降雨的變化對(duì)甘蔗生長(zhǎng)的負(fù)效應(yīng)在進(jìn)一步增強(qiáng)。

4 結(jié)論與討論

①總體上來(lái)說，河池甘蔗氣溫適宜度最高，氣溫對(duì)甘蔗的生長(zhǎng)發(fā)育是適宜的；日照條件能滿足甘蔗生長(zhǎng)；降雨適宜度生育期及年際變化較大，是制約甘蔗生長(zhǎng)及產(chǎn)量提高的主要因素。

圖2 甘蔗全生育期氣溫(a)、日照(b)、降雨(c)及綜合適宜度(d)年際變化Fig.2 The inter-annual Climate Suitability change for diferent growth stages of Sugarcane

②播種至幼苗期日照是影響甘蔗生長(zhǎng)的關(guān)鍵性氣候因子，播種期的低溫及倒春寒天氣對(duì)甘蔗的生長(zhǎng)起限制性作用，可采取覆蓋地膜等人工增溫方式，降低低溫對(duì)甘蔗生長(zhǎng)初期的不良影響。莖伸長(zhǎng)—成熟期，降雨成為限制甘蔗產(chǎn)量形成的關(guān)鍵因素，若能滿足甘蔗生長(zhǎng)需要的水分條件，河池甘蔗產(chǎn)量有進(jìn)一步提高空間。

③河池甘蔗氣溫、日照適宜度年際變化分別以0.001 1/a、0.000 3/a的速度增加，而降雨及綜合適宜度年際變化卻以0.001 6/a、0.000 2/a速率降低，說明全球氣候變暖大背景下，溫度及日照變化對(duì)河池甘蔗生長(zhǎng)發(fā)育帶來(lái)有利影響，而強(qiáng)降雨或間歇性干旱可能成為影響甘蔗生長(zhǎng)的主要脅迫因子。

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Climate suitability of sugarcane and its change tendency in Hechi Region

TAN Jiayong1, LIU Fang1, HUANG Xiuxiu2

(1.Hechi Meteorological Bureau of Guangxi, Hechi 547000, China; 2.Dongnan MeteorologicalBureau of Guangxi, Donglan 547400, China)

To study the Hechi climate change and its impact on sugarcane growth. The meteorological data and growth period were used to calculate and analyze the climate suitability degree of temperature，precipitation and sunshine at each growth stage and the whole growth period of sugarcane from 1980 to 2014，including Yizhou, Luocheng, Huanjiang, which were 3 main sugarcane producing stations in Hechi Region. The results indicate that the suitability degree of temperature was the highest, sunshine was second , precipitation was the least and the variation was maximum. The climate suitability degree of temperature and sunshine were least in sowing period，and the least of precipitation suitability was in maturity stage. The inter-annual fluctuation of temperature and sunshine suitability degree increased at the rate of 0.0011, 0.0003/y, while the precipitation and the climate suitability degree decreased at the rate of 0.0016, 0.0002/y. Temperature and sunshine change owing to climate change were consistent with sugarcane growth，but the excessive rain and intermittent droughts would become the main factor affecting the sugarcane growth.

Hechi; sugarcane; climate change; climate suitability

2017-03-17

譚佳勇(1989—)，男，助工，主要從事農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)與服務(wù)工作，Email：1183385747@qq.com。

國(guó)家公益性行業(yè)(氣象)科研專項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目(GYHY201406030)。

1003-6598(2017)03-0061-04

S566.1,S162.5+4

B