广西崇左甘蔗气象条件精细化分析初探

农 钢，农明哲，王 达

（1崇左市气象局，广西崇左532200；2扶绥县气象局，广西扶绥532100）

0 引言

甘蔗是我国的重要糖料作物，喜高温、高湿，耐贫瘠土壤，生长期长达10～14个月，对低温、干旱等各种气象灾害相当敏感，气象条件是影响甘蔗产量的关键因素。甘蔗产量与蔗茎长度基本成正比，而茎伸长与气象条件密切相关。广西、广东及云南等地学者的相关研究指出，甘蔗的生长发育[1-4]及产量[5-8]与气象因子密切相关，而气象灾害[9]也是影响甘蔗产量的重要因子。

崇左市位于广西西南部，气温高，日照充足，雨量充沛但分布不均匀，夏长冬短，无霜期长，属南亚热带季风气候，适宜甘蔗生长，是广西的第一大蔗糖生产基地，是国家农业部划定的“高产高糖”甘蔗优势区之一。每年崇左市甘蔗种植面积在26.67万hm2以上，蔗糖产量占广西1/3、占全国1/5。为研究在新的气候和农业形势下气象要素变化与甘蔗生长和产量的关系，本研究对甘蔗气象指标，特别是对桂西南甘蔗评估指标及相关气象模式进行精细化改进，同时进一步明确气象要素对甘蔗生长和产量的影响。为此，于2016年在扶绥县开展了甘蔗试验，分析了温度和降水变化等气象要素对甘蔗生长发育和产量的影响。

1 气象资料与处理方法

1.1 试验材料

扶绥县“甜蜜之光”农业气象试验基地位于22.53。N、107.78。E，是广西西南部甘蔗主产区的代表站点，该试验基地甘蔗以旱地种植，土壤类型为黏质土，肥力中等，土壤为中性。

选用的甘蔗品种为桂糖42号，新植蔗。

1.2 气象资料

甘蔗数据由观测而来，按照《农业气象观测规范》要求[10]，每日测量甘蔗茎高度，直至茎高基本不变时停止观测。甘蔗观测资料由广西气象信息中心提供。

2003～2016年气象数据由崇左市气象局提供，其中气象数据包括甘蔗逐日降雨量、平均气温、最高气温、最低气温、积温、平均气压、相对湿度、日照时数。

1.3 研究时间

研究时间从2016年2月27日甘蔗种植开始，到2017年2月24日甘蔗收获时止。文中茎高基本不变时间为2016年12月31日，故以此为研究结束时间。

1.4 分析方法

⑴每日测量甘蔗茎高度，分别求算各生长期的日平均值，得到甘蔗日伸长量。

⑵对崇左市气象局提供的日平均气温观测数据求平均，得到逐日气温、降水量、日照等观测数据，采用生物观测数据与气温、降水的对比分析和通径分析方法，用统计产品与服务解决方案软件（SPSS）分析温度、降水量变化对甘蔗茎伸长量的影响规律。

⑶对 2003～2016年逐年甘蔗平均单产（由崇左市统计局提供）和气象灾害采用定量分析方法，分析各类气象灾害对甘蔗影响。

2 甘蔗生长气象条件分析与结果

2.1 甘蔗日伸长量（见图 1）

图1 甘蔗日伸长量变化图

根据得到的气象数据对日平均气温观测数据求平均，得到逐日气温、降水量、日照等观测数据；分别求算各生长期的日平均值，得到甘蔗日伸长量（见图 1）。

2.2 气象因子对甘蔗日伸长量的通径分析和相关分析结果

气象因子对甘蔗日伸长量的通径分析和相关分析结果见表 1和表 2。各气象因子的直接作用依次为平均气压、平均气温、日照时数、相对湿度和降雨量，其中平均气温、降雨量为正效应，其余气象因子为负效应。平均气压对甘蔗日伸长量的直接影响最大（Pc=-0.4249），说明平均气压直接影响甘蔗日伸长量的大小，平均气压越低，甘蔗日伸长量越大；其次是平均气温（Pc=0.3098），平均气温越高，甘蔗日伸长量越大。平均气温通过平均气压对甘蔗日伸长量的间接作用影响最大（Pc=0.3587），其次是日照时数通过平均气温对甘蔗日伸长量的间接作用（Pc=0.1397）。

表1 气象因子对甘蔗日伸长量的通径分析

表2 气象因子对甘蔗日伸长量的相关分析

2.2.1 气温和积温

气象因子中平均气温、最高气温、最低气温和有效积温在通径分析只作为一类因子，积温取≥10℃的有效积温。计算逐日平均气温、最高气温等相关因子和甘蔗日伸长量的相关系数，以及逐日甘蔗日伸长量与其前10日相关因子滑动平均、前30日相关因子滑动平均的相关系数（表3），结果表明，平均气温、最高气温、最低气温和甘蔗日伸长量呈极显著相关（P＜0.01），其相关系数均为前10日平均＞逐日平均＞前30日平均，说明旬平均温度因子对甘蔗日伸长量影响最大。这也从另一方面说明崇左优异的热量条件。从表3上看，积温和甘蔗日伸长量相关系数大于 0.5，但未通过 0.05水平的显著性检验。2016年甘蔗从种植到年底，日平均气温稳定在10℃以上，热量条件较好，因此日平均气温和积温关联较高。

表3 气象因子对甘蔗伸长量的相关系数

2.2.2 降雨量

从表2看，逐日降雨量和甘蔗日伸长量的相关系数只有0.1116，且未通过0.05水平的显著性检验，而前10日累计降雨量和前30日累计降雨量相应的相关系数分别为0.2857和0.3605，且通过0.01水平的显著性检验，说明甘蔗日伸长量和阶段累计降雨量有一定的相关性。甘蔗不同生长期需水量也不同，因此阶段累计降雨量和甘蔗日伸长量的相关性要比逐日降雨量的相关性要好。

2.2.3 日照时数

逐日日照时数和甘蔗日伸长量的相关系数为0.1550（见表2），且通过0.01水平的显著性检验，而前10日平均日照时数和前30日平均日照时数相应的相关系数分别为0.2014和0.0755，未通过0.05水平的显著性检验，甘蔗日伸长量和逐日日照时数弱相关。

2.2.4 相对湿度

从表2看，相对湿度和降雨量的相关系数数值基本一样，逐日甘蔗相对湿度和日伸长量的相关系数0.1757，通过了0.05水平的显著性检验，而前10日平均相对湿度和前30日平均相对湿度未通过0.05水平的显著性检验，说明甘蔗日伸长量和相对湿度有一定的相关性。相对湿度反映空气中的湿度，相对之下甘蔗各层土壤相对湿度更能反映出甘蔗的需水状态。

2.2.5 平均气压

平均气压和甘蔗日伸长量呈负相关，相关系数的绝对值是各相关系数中最大的，但逐日平均气压、前10日平均气压和前30日平均气压均未通过0.05水平的显著性检验（表2），因此平均气压只作为参考因子。从物理意义来说，正常情况下，盛夏季节雨热同季，气压是一年中相对较低的，因此甘蔗得以快速生长，同理冬季气压较高，气温较低，甘蔗生长缓慢。

2.2.6 逐步回归分析

利用 SPSS软件对甘蔗日伸长量与各气象因子进行逐步回归分析，表4给出了逐步回归的结果，第一步引入日平均气温因子，第二、第三步依次引入前10天平均气温和前30天日照时数。由表4可得，回归方程为：ΔH=-2.058+0.061X1+0.108X2-0.160X3，其中 X1、X2、X3分别为日平均气温、前10天平均气温和前30天日照时数。3个自变量的P值均为0.000，通过0.01的显著性检验。

表4 甘蔗日伸长量与各气象因子进行逐步回归分析结果

2.3 影响崇左甘蔗产量的主要气象灾害分析

按照崇左 2003～2016年甘蔗单产年际变化和气象灾害性相关性分析（见图 2），从 2003～2016年甘蔗平均单产变化图上看（以 2003年甘蔗平均单产为基数），甘蔗平均单产减产的年份有2006、2008、2009和2012年共4年，其中单产减产幅度最大的2009年主要是由于干旱引起的，干旱引起单产减产的还有2006年，单产减产幅度第2的2008年减产原因是低温寒害，台风是 2012年单产减产主要原因，也是2006年和2008年单产减产的次要原因。干旱是崇左蔗糖产量高低的首要因素，冬季寒冻害和台风的影响次之，而洪涝等气象灾害对蔗糖产量也有一定的影响。

2.3.1 干旱

干旱灾害是众多自然灾害中危害最为广泛、最为严重的一种气象灾害。1980年以来，崇左市的干旱趋于频繁，其中2009～2010年的秋、冬、春严重连旱，造成全市农业受旱面积达2.57×105hm2对农业生产造成严重损失，2009年甘蔗平均单产比前5年峰值的2007年偏少8.33%。据历年气象资料统计、分析（表5），崇左干旱灾害一年四季均有发生，但以春、秋两季干旱，尤其是严重秋旱对蔗糖业生产影响最为明显。

2.3.2 台风

甘蔗受热带气旋危害，造成甘蔗折断或倒伏，影响甘蔗的产量和糖分含量。一般情况下因风害会造成减产。风力越大，持续时间愈长，风害愈严重。阵风7～9级以上的大风即会造成不同程度的倒伏。热带气旋过程伴有大雨到暴雨，损失更为严重。2008年9月台风“黑格比”造成崇左连续2天的暴雨到大暴雨局部特大暴雨的异常降水，持续性的强降水使得江河水位暴涨，农作物受灾面积 96048 hm2；2012年8月台风“启德”影响期间崇左出现了连续暴雨，局部大暴雨的天气过程，并伴有局部9级的大风，农作物受灾面积163313 hm2，其中成灾面积123459 hm2，绝收面积871 hm2。

图2 崇左市2003～2016年甘蔗平均单产

表5 崇左市甘蔗干旱等级划分指标

2.3.3 寒冻害

崇左出现霜冻时气温多数在 0℃以上，温度低于地面和物体表面上有水汽凝结成白色结晶。大范围严重霜冻灾害的发生给甘蔗生产带来的损失是比较严重的。据历史气候资料记载，严重影响崇左甘蔗生产的霜冻年份主要有 1999/2000年度冬季、2007/08年度冬季等。1999年12月下旬崇左市出现5天连续霜冻天气，是近50年来崇左甘蔗损失最大的一次寒害。据不完全统计，这次低温寒害农作物受灾面积116326 hm2，绝收面积18310 hm2。2008年1月中旬到2月下旬平均气温8.5℃，比常年同期偏低5.3℃，偏低程度居有气象观测记录以来同期第一位，这次低温寒害农作物受灾面积238330 hm2，绝收面积73099 hm2。

据崇左历史气候资料和甘蔗生长比较分析，当极端最低气温≤4.0℃时甘蔗出现寒害，极端最低气温2.0～3.9℃、0.0～1.9℃和≤0.0℃分别为崇左甘蔗轻度、中等和重度寒害。

3 小结

多数气象因子与甘蔗日伸长量呈极显著相关，对甘蔗日伸长量起直接正作用的主要因子为平均气温，起直接负作用的主要因子为平均气压；平均气温通过平均气压起明显的间接作用，其次是日照时数通过平均气温起间接作用。逐步回归的结果表明甘蔗日伸长量与平均气温、前 10天平均气温和前30天日照时数3个因子有关，且通过0.01的显著性检验。

气温类气象因子（平均气温、最高气温、最低气温）和甘蔗日伸长量呈极显著相关，桂西南热量条件较好。极端最低气温≤4.0℃时甘蔗可能出现寒害或冻害，造成甘蔗减产。

阶段累计降雨量和甘蔗日伸长量的相关性好于逐日降雨量的相关性。长时间少雨还会造成干旱，导致甘蔗单产减少。

气象灾害是崇左甘蔗单产高低的重要因素，干旱尤其秋旱是首要因素，由于干旱导致蒸腾量远大于吸收量，甘蔗生长缓慢或停滞，出现失水甚至枯死，严重影响产量；冬季寒冻害、台风的影响次之。