粵北柑橘種植生產(chǎn)氣象災(zāi)害及評估

黃觀榮張艷珍李曹明劉瑋瑩

(1.廣東省韶關(guān)市氣象局，廣東 韶關(guān) 512028;2.仁化縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，廣東 仁化 512300;3.廣東省仁化縣氣象局，廣東 仁化 512300)

粵北地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，充足的熱量條件、充沛的降水和適宜的光照為柑橘的生長提供了獨天得厚的氣候生態(tài)優(yōu)勢?；洷笔菑V東柑桔橙的主要種植區(qū)，2020年粵北地區(qū)柑桔橙種植面積和產(chǎn)量分別達(dá)9.98萬hm2和130.2萬t，種植面積占全省的40.9%，產(chǎn)量占全省的33.6%，從2017—2020年，粵北柑桔橙種植面積增加3.4%，總產(chǎn)量增加12.7%。在全球氣候變化的背景下，粵北氣候資源也發(fā)生了變化，低溫凍害、高溫?zé)岷?、干旱暴雨等氣象?zāi)害趨于頻發(fā)重發(fā)[1,2]，柑橘種植生產(chǎn)氣象災(zāi)害風(fēng)險加大，嚴(yán)重制約了農(nóng)林經(jīng)濟(jì)作物的可持續(xù)發(fā)展。為此，本文在分析柑橘產(chǎn)量與氣象要素的關(guān)系基礎(chǔ)上，基于6個氣象因子對粵北柑橘種植生產(chǎn)的氣象災(zāi)害空間分布特征及年代際變化進(jìn)行了評估，以期為粵北柑橘種植生產(chǎn)優(yōu)化布局、防災(zāi)減災(zāi)和適應(yīng)氣候變化等管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

2011—2020年韶關(guān)柑橘種植面積及產(chǎn)量數(shù)據(jù)來源于韶關(guān)年鑒與農(nóng)業(yè)部門，氣象資料包括1991—2020年粵北地區(qū)國家氣象觀測站日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、日降水、日照時數(shù)等；柑橘生育期資料來源于實地調(diào)研獲取。

1.2 研究方法

1.2.1 產(chǎn)量分離

為了區(qū)分自然和非自然因素對柑橘的影響，將柑橘的產(chǎn)量分解為趨勢產(chǎn)量、氣象產(chǎn)量和隨機(jī)產(chǎn)量3個部分。趨勢產(chǎn)量反映歷史時期生產(chǎn)力水平下的長周期產(chǎn)量，氣象產(chǎn)量是受氣候條件為主的短周期變化因子影響的波動產(chǎn)量分量，而由其它因素變動引起的柑橘產(chǎn)量變化稱為隨機(jī)產(chǎn)量[3-5]。將柑橘的總產(chǎn)量分解為趨勢產(chǎn)量、氣象產(chǎn)量和隨機(jī)產(chǎn)量，定義公式：

Y=Yt+Yw+e

(1)

式中，Y為實際產(chǎn)量；Yt為趨勢產(chǎn)量；Yw為氣象產(chǎn)量；e為隨機(jī)產(chǎn)量，通常忽略不計。即氣象產(chǎn)量等于實測產(chǎn)量扣除趨勢產(chǎn)量，定義公式:

Yw=Y-Yt

(2)

1.2.2 相關(guān)性分析

為探究柑橘種植生產(chǎn)的氣象災(zāi)害因子，選取柑橘產(chǎn)量與同期氣象要素進(jìn)行相關(guān)分析，公式：

(3)

2 結(jié)果與分析

2.1 柑橘產(chǎn)量與氣象因子的關(guān)系

韶關(guān)是廣東省柑橘的主產(chǎn)地之一，種植面積僅次于肇慶、清遠(yuǎn)。為此選擇韶關(guān)市各縣(市、區(qū))2011—2020年的柑橘種植面積、產(chǎn)量資料分離出氣象產(chǎn)量，結(jié)合柑橘的生物學(xué)特性[6-8]及前人研究結(jié)果[9-12]選取同期氣象要素進(jìn)行相關(guān)分析，并進(jìn)行顯著性檢驗，對選取的氣象因子指標(biāo)進(jìn)行篩選，見表1。

表1 韶關(guān)地區(qū)柑橘產(chǎn)量與氣象因子的相關(guān)關(guān)系

從相關(guān)性結(jié)果來看，韶關(guān)地區(qū)年平均氣溫、年累計降水量和年日照時數(shù)均能滿足柑橘的正常生長需要，相較而言，對于柑橘不同生育期，不同氣象條件對其影響較大，在前1年11—2月的花芽分化期，日最高氣溫≥30℃高溫日數(shù)越多，越不利于柑橘花芽生理形態(tài)分化；前1年11—1月日最低氣溫≤5℃的日數(shù)越多，果實遭受霜冰凍的危害越大；3—6月正值柑橘花期到掛果時間，強(qiáng)降水容易爛根落花落果，進(jìn)而影響產(chǎn)量；7—10月處于柑橘果實膨大期，降水過少，不利于果實長大；3月柑橘處于花蕾期、始花期，低溫陰天天氣多，易影響花器發(fā)育、開花授粉、漚花落花等，4月柑橘果實開始座果，低溫陰雨天容易造成大量落果。

2.2 氣象災(zāi)害評估風(fēng)險

基于上述分析，粵北柑橘生產(chǎn)過程中不同生育期主要的氣象災(zāi)害有高溫?zé)岷?、低溫陰雨、?qiáng)降水、高溫干旱、低溫凍害，具體見表2。

表2 柑橘生育期及氣象災(zāi)害

由圖1可知，前1年12—2月柑橘花芽分化期≥30℃的高溫風(fēng)險主要分布在梅州和河源的中南部；而≤5℃的低溫風(fēng)險主要在清遠(yuǎn)北部、韶關(guān)大部、河源北部；≥35℃的高溫風(fēng)險主要集中在清遠(yuǎn)北部、韶關(guān)北部、梅州大部；3—6月的暴雨風(fēng)險主要集中在清遠(yuǎn)南部、韶關(guān)南部、河源東南部；7—9月干旱風(fēng)險分布較為分散，清遠(yuǎn)北部、韶關(guān)西部、河源北邊較為明顯；3—4月低溫陰雨天風(fēng)險主要分布在清遠(yuǎn)北部、韶關(guān)中北部地區(qū)。

圖1 1991—2020年氣象災(zāi)害評估空間分布

2.3 氣象災(zāi)害年代際變化

從圖2可以發(fā)現(xiàn)，1991—2020年間粵北地區(qū)柑橘生產(chǎn)≥35℃的高溫風(fēng)險年代際變化整體呈上升狀態(tài)，其中21世紀(jì)00年代處于我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展階段，≥35℃高溫風(fēng)險較20世紀(jì)90年代顯著上升，進(jìn)入21世紀(jì)10年代，我國經(jīng)濟(jì)逐漸向高質(zhì)量轉(zhuǎn)變，采取的一系列節(jié)能減排措施發(fā)揮了重要作用，粵北地區(qū)≥35℃高溫風(fēng)險上升趨于平緩，在柑橘花芽分化期的前1年11—2月最高氣溫≥30℃也存在同樣變化趨勢，有所不同的是，相較21世紀(jì)00年代，21世紀(jì)10年代粵北地區(qū)絕大部分臺站≥30℃高溫風(fēng)險減弱較明顯，僅有個別臺站略微有所上升，見圖3。

圖2 粵北各臺站2001—2010年與1991—2000年和2020—2011年與2001—2010年≥35℃的高溫日數(shù)差

1991—2020年間3—4月粵北地區(qū)柑橘花期低溫陰雨風(fēng)險年代際變化整體呈下降狀態(tài)，21世紀(jì)00年代較20世紀(jì)90年代韶關(guān)、清遠(yuǎn)地區(qū)下降較為明顯，河源、梅州下降較弱，21世紀(jì)10年代較21世紀(jì)00年代，在韶關(guān)和清遠(yuǎn)的西北部分地區(qū)有弱上升，河源、梅州繼續(xù)仍以下降為主，見圖4。

圖4 粵北各臺站2001—2010年與1991—2000年和2020—2011年與2001—2010年3—4月低溫陰雨日數(shù)差

1991—2020年間3—6月粵北地區(qū)柑橘花期和掛果期暴雨風(fēng)險年代際變化東西差異較大，韶關(guān)、清遠(yuǎn)先減后增，河源、梅州先增后減，見圖5。1991—2020年間7—10月粵北地區(qū)柑橘果實膨大期干旱風(fēng)險年代際變化為21世紀(jì)00年代較20世紀(jì)90年代增加較為明顯，21世紀(jì)10年代較21世紀(jì)00年代干旱風(fēng)險有增有減，各臺站差異較大，且增加或減少的幅度也有較大差異，見圖6。

圖5 粵北各臺站2001—2010年與1991—2000年和2020—2011年與2001—2010年3—6月暴雨日數(shù)差

圖6 粵北各臺站2001—2010年與1991—2000年和2020—2011年與2001—2010年7—10月累計降水差

1991—2020年間前1年11—1月粵北地區(qū)柑橘果實成熟期低溫凍害風(fēng)險年代際變化整體呈先增后減，21世紀(jì)00年代較20世紀(jì)90年代低溫凍害風(fēng)險絕大部分臺站以上升為主，21世紀(jì)10年代較21世紀(jì)00年代低溫凍害風(fēng)險絕大部分臺站以下降為主，見圖7。

圖7 粵北各臺站2001—2010年與1991—2000年和2020—2011年與2001—2010年11—1月最低氣溫≤5℃的日數(shù)差

3 結(jié)論

通過對韶關(guān)各縣(市、區(qū))柑橘產(chǎn)量分離出氣象產(chǎn)量，并進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)影響柑橘產(chǎn)量的主要關(guān)鍵氣象災(zāi)害因子有前1年11—2月日最高氣溫≥30℃的日數(shù)、前1年11—1月日最低氣溫≤5℃的日數(shù)、年日最高氣溫≥35℃的高溫日數(shù)、3—6月暴雨日數(shù)、7—10月降水、低溫陰雨日數(shù)(3—4月，日平均氣溫≤12℃且降水≥0.1mm的日數(shù))。

利用1991—2020年氣象資料對粵北地區(qū)上述氣象災(zāi)害因子風(fēng)險評估發(fā)現(xiàn)，前1年12—2月柑橘花芽分化期≥30℃的高溫風(fēng)險主要分布在梅州和河源的中南部；而≤5℃的低溫風(fēng)險主要在清遠(yuǎn)北部、韶關(guān)大部、河源北部；≥35℃的高溫風(fēng)險主要集中在清遠(yuǎn)北部、韶關(guān)北部、梅州大部；3—6月的暴雨風(fēng)險主要集中在清遠(yuǎn)南部、韶關(guān)南部、河源東南部；7—9月干旱風(fēng)險分布較為分散，清遠(yuǎn)北部、韶關(guān)西部、河源北邊較為明顯；3—4月低溫陰雨天風(fēng)險主要分布在清遠(yuǎn)北部、韶關(guān)中北部地區(qū)。

粵北地區(qū)1991—2020年氣象災(zāi)害風(fēng)險的年代際變化結(jié)果表明，≥35℃的高溫風(fēng)險整體呈上升狀態(tài)；3—4月柑橘花期低溫陰雨風(fēng)險年代際變化整體呈下降狀態(tài)；3—6月粵北地區(qū)柑橘花期和掛果期暴雨風(fēng)險年代際變化東西差異較大，韶關(guān)、清遠(yuǎn)先減后增，河源、梅州先增后減；7—10月粵北地區(qū)柑橘果實膨大期干旱風(fēng)險年代際變化為先增后差異化較大，有增有減；11—1月粵北地區(qū)柑橘果實成熟期低溫凍害風(fēng)險年代際變化整體呈先增后減。

本研究因缺乏實際受災(zāi)數(shù)據(jù)，僅通過分離的柑橘氣象產(chǎn)量與氣象因子的相關(guān)性確定柑橘種植生產(chǎn)氣象災(zāi)害因子，對不同氣象災(zāi)害因子的影響程度未開展研究，在實際應(yīng)用中仍有一定的局限性，后續(xù)有待加強(qiáng)研究。