氣候變暖對桂林地區(qū)柑桔災(zāi)害的影響*

張印平，郭昌東，鄒麗霞，龔冬英，王婷，謝曉燕

(桂林市氣象局，廣西 桂林 541001)

桂林是我國柑桔的最大生產(chǎn)基地，目前全市柑桔種植面積占71.4%，柑桔已成為桂林的主要經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)。受全球氣候變暖的影響，近年來桂林市氣候的不穩(wěn)定性增加，低溫陰雨、洪澇、高溫、干旱等農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害頻繁發(fā)生，制約著桂林柑桔的生產(chǎn)。郭建平等[1-2]進(jìn)行了氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響方面的研究，李淑華等[3-5]進(jìn)行了氣候變化對作物蟲害、動(dòng)植物物候、柑桔種植影響方面的研究，鄔舒靜[6]研究認(rèn)為農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害對糧食生產(chǎn)具有明顯的制約作用，干旱和洪澇災(zāi)害頻繁的交替發(fā)生，是導(dǎo)致糧食生產(chǎn)受到嚴(yán)重破壞的兩個(gè)最主要因素，田貴良等[7]進(jìn)一步研究認(rèn)為對糧食生產(chǎn)影響最大的氣象災(zāi)害是臺(tái)風(fēng)，其次是風(fēng)雹，但氣候變化與桂林地區(qū)柑桔生長的關(guān)系如何，尚未見前人的研究成果。為了進(jìn)一步了解桂林市近35年來柑桔生長季氣候變化規(guī)律，本文利用桂林國家基準(zhǔn)氣候站35年來氣溫、降水資料，對其氣候變化規(guī)律作了分析和研究，并利用桂林柑桔研究區(qū)21年來物候觀測資料，選擇21世紀(jì)以來對柑桔影響比較嚴(yán)重的異常天氣事件進(jìn)行分析，以期總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，研究其發(fā)生的特征，揭示氣候變化對柑桔生長的不利影響，充分利用好當(dāng)?shù)氐臍夂蛸Y源，對柑桔產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起到一定的積極作用。

1　資料和方法

1.1　資料

①1981-2015年地面氣象觀測資料，包括月平均氣溫、月降水量、逐日平均氣溫≥10℃活動(dòng)積溫(以下簡稱積溫)、年極端最高氣溫：主要用于柑桔生長季氣候條件變化特征和異常天氣事件進(jìn)行分析。

②1995-2015年柑桔物候觀測資料：主要用于柑桔物候趨勢變化特征和柑桔災(zāi)害個(gè)例分析。

1.2　方法

①采用線性氣候傾向率：主要用于分析氣象要素的長期變化趨勢。②T檢驗(yàn)法：對趨勢系數(shù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。③Mann-Kendall(以下簡稱M-K)：對要素突變進(jìn)行檢測。④所用季和年的數(shù)據(jù)經(jīng)過5年滑動(dòng)平均處理。⑤柑桔品種為宮川早熟溫州蜜柑，為便于統(tǒng)計(jì)和分析，柑桔物候的日數(shù)從立春日開始計(jì)算，選取春芽開放、開花、果實(shí)膨大、可采成熟始期進(jìn)行研究。⑥在柑桔研究區(qū)東南西北向，選4株果樹掛牌分別在柑桔開花始期當(dāng)日、開花盛期后一個(gè)月進(jìn)行落果率、果徑的觀測，直到果實(shí)成熟為止。

2　氣候變化特征

2.1　年平均氣溫和季節(jié)的變化

從線性變化趨勢線可以看出(圖1)，桂林近35年來氣溫變率為0.076℃/10年，相關(guān)系數(shù)Y=0.420(Y0.01=0.340)，呈顯著增高的趨勢。多年平均氣溫為19.1℃，最高氣溫為19.7℃(2007年)，最低氣溫為18.1℃(1984年)，相差1.6℃。依據(jù)5年滑動(dòng)平均曲線，桂林年平均氣溫變化趨勢大致可以分為3個(gè)時(shí)期。

(1)全年1981-1984年為降溫階段，由1981年的18.9℃下降到1984年的18.1℃，下降了0.8℃，期間的氣溫均低于多年平均值。

(2)全年1984-2007年為增溫階段，氣溫由35年來的最低溫上升到了最高溫，增幅為1.6℃，期間雖有波動(dòng)，但總體呈上升的趨勢，可見受全球氣候變暖的影響，桂林在1980年代后期至21世紀(jì)初長期處于增溫時(shí)期。

(3)全年2007-2015為降溫階段，由2007年的19.7℃下降到2015年的19.4℃，減少了0.3℃。期間氣溫雖呈下降趨勢，但比多年平均值高0.1℃，仍處于暖期。

圖2為年平均氣溫M-K突變趨勢圖，可以看出，UF曲線和UB曲線在臨界線內(nèi)存在多個(gè)交點(diǎn)，說明年平均氣溫突變現(xiàn)象比較明顯，從UF曲線可見，1980-1990年代前期桂林氣溫基本是下降的趨勢，此后，尤為2000年后氣溫開始急劇上升，超過0.01顯著性水平，到2007年為35年來最暖的時(shí)期，同時(shí)在1997年出現(xiàn)了突變點(diǎn)，說明該區(qū)氣溫在1990年代后期氣溫出現(xiàn)了突發(fā)性上升，由偏冷期轉(zhuǎn)為偏暖期。

圖1　桂林地區(qū)年平均氣溫年際變化

圖2　桂林地區(qū)年平均氣溫M-K檢驗(yàn)曲線

從圖3可以看出，春季平均氣溫線性傾向率為0.23℃/10年，相關(guān)系數(shù)Y=0.643(Y0.001=0.426)，增高趨勢最顯著。從5年滑動(dòng)平均曲線看，春季氣溫在1997年后上升趨勢明顯加速，與年平均氣溫變化特征基本一致；冬、秋兩季增溫率為0.134、0.053℃/10年，呈增高的趨勢；夏季增溫率為-0.16℃/10年，下降趨勢極顯著(Y=0.449)。

總體上，從線性傾向率看，年平均氣溫以0.076℃/10年速度上升，春、冬兩季為0.23、0.134℃/10年，秋、夏兩季為0.053、-0.16℃/10年，春、冬兩季上升速度大于年平均氣溫，說明35年來年平均氣溫變暖，春、冬兩季貢獻(xiàn)最大。

2.2　桂林暖冬分析

依據(jù)廣西氣象局的判斷標(biāo)準(zhǔn)，如果冬季的平均氣溫高于歷年平均值，就可以界定為“暖冬”。本文采用1987-2010年桂林冬季歷年平均值(9.8℃)作為劃分暖冬氣候標(biāo)準(zhǔn)，則可得到1987、1991、1993、1997、1999、2001-2004、2007、2009-2010、2013、2015年為暖冬年，即35年中共出現(xiàn)14個(gè)暖冬。從表1可知，桂林35年來冷冬年呈現(xiàn)減少趨勢，主要出現(xiàn)在1980-1990年代，暖冬年呈現(xiàn)增加趨勢，主要集中在1990年代后期至2000年代的后15年。從各年代冬季平均氣溫分布情況看，1980年代是低溫期，1980-1990年代增溫達(dá)0.8℃是近35年增溫最劇烈的年代。

圖3　桂林地區(qū)四季平均氣溫年際變化

表1　桂林各年代冷暖冬出現(xiàn)次數(shù)及冬季平均氣溫的分布

2.3　桂林活動(dòng)積溫變化特征

考慮日平均氣溫在10℃以上柑桔進(jìn)入主要生長期，圖4給出了1981-2015年柑桔主要生長期(3-10月)≥10℃積溫變化趨勢，從5年滑動(dòng)平均曲線可看出，自1980年代積溫呈逐漸下降的趨勢，1990年代初呈上升的趨勢，進(jìn)入1990年代后期，積溫上升的速度明顯加快，在2015年達(dá)到最高，創(chuàng)35年來積溫的最大值，這與杜春英等[8]研究的結(jié)論基本是一致的。從線性變化趨勢線看，≥10℃積溫線性傾向率為39.859℃·d/10年，在近35年增加很明顯(Y=0.447)，說明氣候變暖，≥10℃積溫及持續(xù)的日數(shù)增加，這種結(jié)果導(dǎo)致了柑桔生長季的延長。

圖4　柑桔生長期(3-10月)≥10℃活動(dòng)積溫年際變化

2.4　35℃以上高溫日數(shù)的變化

對1981-2015年逐年極端最高氣溫統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，桂林年極端最高氣溫均在35℃以上，一般出現(xiàn)在每年的7-8月份。年極端最高氣溫增溫率為0.285℃/10年，增溫趨勢顯著(相關(guān)系數(shù)Y=0.345)，最高氣溫為39.4℃，出現(xiàn)在2003年，最低氣溫為35.7℃，出現(xiàn)在1993年(圖略)。

從表2可見，1980年代35℃以上的高溫日數(shù)為181d，1990年代為183 d，2000年代為228 d，逐年際增加，尤為1990年代后期明顯，表明氣候變暖，炎熱天氣時(shí)段延長，是氣溫變化的又一個(gè)特征。

表2　35℃以上的高溫日數(shù)及最高氣溫

2.5　年降水量和季節(jié)的變化

氣候變暖，氣溫升高，桂林的降水量也發(fā)生了變化。從線性變化趨勢線看(圖5)，近35年降水量增速率為41.612mm/10年，增多趨勢不顯著(Y=0.257)。年降水量最多為3118.1mm(2015年)，最少為946.4mm(2011年)。由5年滑動(dòng)平均曲線進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，以1993年為界限，除1981年，1980-1993年降水量低于多年平均水平，為偏少區(qū)，1994年至21世紀(jì)初多數(shù)年份降水量高于多年平均水平，為偏多區(qū)，到2015年為35年來最多。夏季降水量以57.692mm/10年速度上升，增多趨勢最顯著(Y=0.450)；春季以43.218mm/10年速度上升，呈增多趨勢；冬、秋兩季以-13.73、-7.548 mm /10年速度下降，呈減少趨勢，其中冬季最顯著(Y =0.447)。

圖5　桂林地區(qū)降水量年際變化

以上分析表明：柑桔生長期的氣溫上升趨勢顯著，降水量呈弱增多趨勢。四季氣溫春季增高最顯著，冬季呈增高趨勢；四季降水量夏季增多最顯著，春季呈增多趨勢。

3　氣候變暖對柑桔災(zāi)害的影響

3.1　暖冬對柑桔蟲害越冬基數(shù)的影響

氣候變暖，特別是冬季氣溫升高，將有利于柑桔蟲害安全越冬，使來年春季蟲源基數(shù)增大。2007年冬季平均氣溫為10.9℃，比歷年平均偏高2.0℃，尤其是2月份的平均氣溫為15.1℃，比歷年平均偏高5℃，為近35年來最暖的月份，也是典型的暖冬年。陳炳貴[9]認(rèn)為柑桔的紅蜘蛛5℃時(shí)即可取食產(chǎn)卵，8.2℃時(shí)卵即可孵化，10 d內(nèi)蟲口增長的倍數(shù)15℃時(shí)1.5倍，20℃時(shí)2.7倍，25℃時(shí)4.5倍，氣溫20～30℃最適宜其發(fā)育和繁殖。2007年1月30日開始?xì)鉁胤€(wěn)定通過8.2℃日數(shù)多達(dá)31 d，暖冬為紅蜘蛛的產(chǎn)卵、孵化提供了有利的條件，為春季早發(fā)積累了較高的蟲卵基數(shù)。春季氣溫持續(xù)升高，3-5月份的平均氣溫在15.0～24.8℃之間，降水量為近35年最少，導(dǎo)致蟲口增長的倍數(shù)大幅提高，柑桔紅蜘蛛越冬蟲口數(shù)量及初見時(shí)間均比2006年明顯增加和提早(表3)。

圖6　桂林地區(qū)柑桔芽開放、開花及可采成熟期年際變化

王洪祥等[10]研究認(rèn)為，氣候趨暖，1990年代以來，柑桔紅蜘蛛危害季節(jié)提早，危害程度上升。2007年是桂林近35年來最暖的年份(見圖1)，冬季是2000-2015年最暖的季節(jié)(見圖3)，暖冬接暖春，這種暖冬氣候?yàn)樵绱焊探巯x害的繁殖和擴(kuò)散為害創(chuàng)造了良好的條件，柑桔研究區(qū)紅蜘蛛在春季高發(fā)且提早，這與王洪祥等研究的結(jié)論是一致的。

表3　柑桔研究區(qū)紅蜘蛛蟲口發(fā)生情況統(tǒng)計(jì)表

3.2　氣候變暖對柑桔物候期的影響

氣候變暖，氣溫升高，尤其是春季氣溫的升高，加快了柑桔春季生長發(fā)育的速度，柑桔的春季物候(芽開放、開花期)提前；同時(shí)氣溫升高≥10℃積溫增加，柑桔生長期內(nèi)≥10℃積溫的持續(xù)日數(shù)將會(huì)增加，柑桔的生長季就延長，導(dǎo)致秋季物候(可采成熟期)推遲。從圖6可見，柑桔芽開放、開花期日數(shù)均呈下降的趨勢，果實(shí)膨大期變化平緩，可采成熟期呈上升趨勢，表明近21年來柑桔芽開放、開花期在波動(dòng)中呈提前的趨勢，可采成熟期在波動(dòng)中呈延長的趨勢。

3.3　氣候變暖對柑桔產(chǎn)量的影響

從水分條件來看，近35年桂林降水量變化趨勢并不是很顯著，但季節(jié)變化以夏、春兩季明顯，降水在季節(jié)分布的不均勻性，導(dǎo)致春、夏兩季低溫陰雨、洪澇災(zāi)害頻繁出現(xiàn)，增加了柑桔生長的不穩(wěn)定性，將會(huì)使柑桔產(chǎn)量的波動(dòng)較大。

氣候變暖，并不意味著冬季沒有劇烈的降溫，相反，有的年份冬末比較溫暖，入春后，常因較強(qiáng)的冷空氣襲擊導(dǎo)致氣溫驟降，明顯低于歷年同期的平均值，這種前暖后冷的倒春寒天氣帶來的低溫陰雨，對花芽提前的柑桔遭遇凍害的可能性增大，更使柑桔難以適應(yīng)短時(shí)間內(nèi)氣溫的劇烈變化，從而更容易遭受危害。2007年7-8月35℃以上的高溫天氣持續(xù)12 d，9月10日至12月20日連續(xù)98 d的干旱，日照強(qiáng)烈，空氣干燥，暖冬明顯。隨后受北方強(qiáng)冷空氣南下影響，2008年1月12-15日，全市出現(xiàn)了一次明顯的寒潮天氣，24 h日平均氣溫下降9.2～13.9℃，48 h日平均氣溫下降12.6～17.3℃，15日柑桔研究區(qū)觀測記錄葉片凍傷出現(xiàn)水侵狀，凍傷率10%；1月16-26日，受不斷補(bǔ)充南下的冷空氣影響，寒冷陰雨天氣持續(xù)，27日柑桔研究區(qū)葉片凍傷出現(xiàn)水侵狀，凍傷率30%；1月27至2月3日，受兩次強(qiáng)冷空氣補(bǔ)充南下的影響，雨凇和雨夾雪范圍擴(kuò)大，31日柑桔研究區(qū)葉片凍傷出現(xiàn)水侵狀，凍傷率60%，幼芽生長受阻，花粉喪失活力，柑桔的芽開放、開花期比歷年平均推遲10 d和16 d，2008年柑桔研究區(qū)的產(chǎn)量比2007減少了28%。

2008年1月31日至2月2日對災(zāi)害調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)：桂林北部高寒山區(qū)資源鎮(zhèn)的臍橙，2～3年生的斷枝樹高達(dá)30%，受災(zāi)面積0.27萬hm2；中部桂林的早熟溫州蜜柑，60%以上的葉片邊緣有凍傷，受災(zāi)面積1.3萬hm2；南部臨桂的夏橙，95%以上晚秋梢焦枯、落葉，果實(shí)破裂、落果率達(dá)到30%以上，受災(zāi)面積0.16萬hm2[11]。

對柑桔產(chǎn)量影響最大的另一個(gè)原因則是洪澇災(zāi)害。洪澇主要來自暴雨，一般以5、6月較為頻繁[12]，而此時(shí)正是柑桔果實(shí)膨大、夏梢抽發(fā)、生理落果期，若前期經(jīng)過長時(shí)間的連續(xù)高溫干旱，雨水突然增多致使果樹根部吸收養(yǎng)分能力下降，幼果與夏梢在爭奪養(yǎng)分中處于劣勢，果樹保果能力也隨之降低，因此出現(xiàn)了落果現(xiàn)象。2015年柑桔研究區(qū)4月份有23 d無降水，中上旬正是柑桔開花期，長期高溫干旱，特別是花器受連續(xù)5 d 30℃以上的高溫、低濕的影響；而5月暴雨天氣依次為：4日降水51.0 mm，11日降水112.4 mm，15日降水213.0 mm，20日降水227.1mm；全月總降水量為903.6 mm，月最大日降水量為227.1 mm，均創(chuàng)歷年同期最多。測得5月10日、20日、30日落果率依次為69.6、86.3、93.8%。此次高溫干旱后的大暴雨是造成落果、裂果的直接原因，使整個(gè)產(chǎn)量損失38.6%。

3.4　氣候變暖對對柑桔果實(shí)品質(zhì)的影響

氣候變暖，35℃以上高溫天氣增多，尤其是2000年代以來，高溫發(fā)生的機(jī)率明顯升高。

根據(jù)氣象資料統(tǒng)計(jì)，1981-2015年的35年中，桂林發(fā)生較明顯的夏季高溫干旱年份有12年，出現(xiàn)頻率為28%，其中以2003年夏季高溫干旱為歷年之最。夏季正是柑桔果實(shí)快速增長期，氣候條件直接影響其產(chǎn)量和品質(zhì)。2003年6月底至8月初，桂林出現(xiàn)持續(xù)高溫少雨天氣，7月14日至8月12日35℃以上的高溫持續(xù)時(shí)間長達(dá)30 d，日極端最高氣溫達(dá)39.4℃，最高氣溫破歷史極值，而此時(shí)段降雨量僅為31.7 mm，高溫和干旱引起柑桔樹體光合作用受阻，營養(yǎng)失調(diào)，座果率明顯下降，果徑增長緩慢，由于水分虧缺明顯，加上高溫蒸發(fā)量又大，甚至出現(xiàn)縮果、日灼果現(xiàn)象。由表4可見，柑桔研究區(qū)觀測記錄7月10日至8月10日果實(shí)橫、縱經(jīng)縮小0.3、0.4 cm，落果率增多20.6%，單果重減小11.3 g，當(dāng)年柑桔果實(shí)成熟后，測得三級(jí)果所占的比例為43.6%。表明氣溫超過35℃將會(huì)抑制果實(shí)膨大，并持續(xù)影響整個(gè)果實(shí)膨大的發(fā)展進(jìn)程，導(dǎo)致品質(zhì)低劣，當(dāng)年減產(chǎn)48.5%。

表4　柑桔研究區(qū)7月10日-8月10日果實(shí)縱徑、橫徑、落果率及單果重

4　結(jié)語

(1)近35年以來，桂林柑桔生長期的氣溫上升趨勢顯著，4季氣溫春季增高最顯著，冬、秋2季呈增多趨勢，夏季下降的趨勢最顯著。氣溫在1997年出現(xiàn)了突發(fā)性上升，直接導(dǎo)致暖冬、35℃以上高溫日數(shù)、≥10℃活動(dòng)積溫在1990年代后期增多趨勢顯著。而生長期的降水量呈弱增多趨勢，4季降水量夏季增多最顯著，春季呈增多趨勢，冬、秋2季呈減少趨勢，其中冬季減少的趨勢最顯著。

(2)氣候變暖有利于柑桔蟲害安全越冬，危害期延長；有利于柑桔春季物候提早，加大了花芽遭遇凍害的可能性；有利于低溫陰雨、洪澇、高溫、干旱等氣象災(zāi)害的頻率升高，強(qiáng)度加大，對柑桔的產(chǎn)量和品質(zhì)造成危害，果農(nóng)損失嚴(yán)重，將不利于桂林柑桔產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

(3)氣候變暖柑桔潛伏災(zāi)害的可能性增大，由于品種不同，柑桔遭受危害的程度不同，本文研究的柑桔品種為宮川早熟溫州蜜柑，對其它柑桔品種的影響程度可否適用，有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭建平.氣候變化對中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響研究進(jìn)展[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào),2015,26(1):1-11.

[2]趙春雨,王穎,張玉書,等.近50年遼寧省作物生長季氣候條件變化及對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響[J].災(zāi)害學(xué), 2009,24 (4) :102-106.

[3]李淑華.氣候變化對水稻蟲害的影響[J].災(zāi)害學(xué),1995 (2) :43-47.

[4]潘根興,高民,胡國華,等.氣候變化對中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2011,30(9):1698-1706.

[5]尹先龍,朱壽燕.氣候變暖對涌泉鎮(zhèn)柑桔種植的影響及應(yīng)對措施[J].中國南方果樹,2013,42(4):65-67.

[6]鄔舒靜.農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害對糧食產(chǎn)量的影響分析—基于安徽省16個(gè)地級(jí)市的面板數(shù)據(jù)[J].災(zāi)害學(xué),2016, 31(4):65-69.

[7]田貴良,林志宇.氣象災(zāi)害對糧食生產(chǎn)的影響研究—以福建省為例[J].災(zāi)害學(xué),2016,31(1):148-152.

[8]杜春英,姜麗霞,朱海霞,等.基于積溫距平的玉米冷害動(dòng)態(tài)評(píng)估及其與玉米產(chǎn)量的關(guān)系[J].災(zāi)害學(xué),2016 (4):42-48.

[9]陳炳貴.氣候因素對柑桔紅蜘蛛大發(fā)生的影響[J].福建果樹,2007,(4):15-16.

[10] 王洪祥,陳國慶,林荷芳,等.柑桔病蟲害的發(fā)生態(tài)勢及防治對策[J].中國南方果樹,2002,31(4):13-15.

[11] 趙小龍,鄧崇嶺,鄧光宙,等.2008年廣西北部地區(qū)柑桔雨雪冰凍災(zāi)害調(diào)查報(bào)告[J].廣西園藝術(shù),2008, 19(3):31-33.

[12] 張雅昕,王存真,白先達(dá).廣西漓江洪澇災(zāi)害及防御對策研究[J].災(zāi)害學(xué),2015,30 (1) :82-86.