韶关地区烟叶生产气象条件及气象灾害分析

2021-03-16郭永婷黄观荣邬琰元

广东气象 2021年1期

郭永婷，黄观荣，邬琰元

（1.韶关市气象局，广东韶关 512000；2.南雄市气象局，广东南雄 512400）

韶关地处广东省西北部，南岭山脉南麓，属亚热带季风气候，韶关山区立体气候资源丰富，涵养了丰富多样的生物资源。韶关地区烟叶种植已有300多年历史，韶关烟叶产量占广东省烟叶总产量的64.17%，稳居全省第一［1］。2009年全国评烟委员会认为南雄烟叶的香气质量及综合评吸质量皆在最好之列。

目前全球气候变化已经成为不可改变的事实，由气候变化所导致的极端天气事件也频繁发生［2-5］。相关学者在气候变化对农作物物候和产量影响等方面进行了研究，并取得了一定的成果，沈平等［6］研究气候变化背景下广东冬种马铃薯种植气候区划的变化；赖天文［7］认为气候变化导致了台风、高温等极端天气频繁出现，严重影响茂名农业生态环境；李建新［8］研究发现，“暖湿型”气候对普宁植被生产最有利，“冷干型”气候对植被生产最不利；梁钊扬［9］认为影响肇庆柑橘的气象灾害主要是暴雨、大风和高温。烟叶处于不同的生长阶段对光、温、水具有不同的敏感性要求，受气象条件影响较大［10-12］，且准确掌握气象条件对农作物产量的影响必须以气象产量为前提［13-15］。因此，探讨气象条件对烟叶气象产量的影响，对准确掌握烟叶产量、因地制宜制定烟叶适应性策略有重要的意义。

1 数据与方法

1.1 数据来源

2000—2017年韶关烟叶种植面积及产量数据由韶关统计局提供，烟区烟叶生产期日平均气温、日最高气温、日最低气温、日降雨量、日照时数等气象资料由韶关气象局提供。韶关烟叶种植区域分布较集中，主要在乐昌、乳源、南雄、始兴4个县，根据调研资料显示，韶关烟叶大田期划分为3个生育阶段：大田伸根期（3月1日—4月3日）、大田旺长期（4月4日—5月18日）、大田成熟期（5月19日—7月10日）。

1.2 方法

为了区分自然和非自然因素对作物的影响，一般把作物的产量分解为趋势产量、气象产量和随机产量3部分，趋势产量反映历史时期生产力水平的长周期产量；气象产量是受气候要素为主的短周期变化因子影响的波动产量分量；而由一些其它因素变动引起的作物产量变化称为随机产量。一般将作物的总产量分解为趋势产量、气象产量和随机产量，公式［16］为

其中，Y为实际产量（kg/hm2）；Yt为趋势产量（kg/hm2）；Yw为气象产量（kg/hm2）；e为随机产量（kg/hm2），忽略不计。

气象产量预报方法从实测产量中扣除趋势产量，因此气象产量为

本研究采用直线滑动平均方法来模拟趋势产量，该方法不会损失样本序列的年数，是一种较好的趋势模拟方法。利用2000—2017年烟叶单产资料，取平滑区间步长k为5，用最小二乘法计算各线段方程。计算每个时间点上直线滑动回归模拟值再进行平均，即为趋势产量［17］。某一阶段的线性函数方程为

其中，i=n-k+1，表示方程的个数；k为滑动步长；n为样本个数；t为时间。

2 结果与分析

2.1 韶关烟叶种植区气候特征

2000—2017年韶关烟叶种植区大田期各旬平均气温、降水、日照如表1所示。分析可知，气温随生育进程有稳步升高的趋势，从3月上旬13.3℃到7月上旬28.4℃，每旬的气温平均增幅为1.16℃。烟叶大田期降雨时间分布不均，整体呈随生育进程先增加后减少的特征，“龙舟水”期间，降水显著增多，随后阶段式减少；日照时数除了3月中旬、4月上旬有较明显下降、4月下旬有较明显的上升外，大田期整体呈现逐旬增加的趋势，其中7月上旬增幅最大。

表1 韶关烟叶种植区大田期对应各旬的平均气温、降水、日照值

参考杨霏云［18］的《实用农业气象指标》，烟叶大田期各气象条件适宜指标如表2所示。对比可知，韶关3月上旬到4月上旬气温高于伸根期下限13℃；4月中旬到5月中旬气温高于旺长期下限15℃；5月下旬到7月上旬气温略高于成熟期上限25℃；韶关3月上旬到4月上旬期各旬平均雨量为50 mm，4月中旬到5月中旬的总雨量为318.6 mm，均大于生育期的降水需求；5月下旬到7月上旬的日照条件是整个生育期最充足的时段，7月上旬最为明显。综上可知，韶关气候条件符合烟叶的生长要求，但是3—4月需要防范低温冷害天气对烟叶的不利影响；6—7月需注意高温天气对烟叶的损害以及需注意及时排水防涝，但日照充足，有利于烟叶成熟落黄。

表2 烟叶大田期各气象条件适宜指标

2.2 分离趋势产量、气象产量

采用步长为5的直线滑动平均法进行烟叶趋势产量拟合（图1）。

图1 韶关烟叶实际产量、趋势产量（a）和气象产量（b）

从韶关烟叶趋势产量（图1a）可以看出，2000—2017年韶关烟叶产量随着社会生产力的不断提升一直处于较为稳定的增长状态，其中2000—2007年增长速率较为缓慢，2008—2012年增长速率较迅速，2013—2017年增长速率趋于平缓。趋势产量与实际产量之间的产量差即为气象因素导致的气象产量（图1b）。气象产量正负波动较大，其中2008—2009年气象产量降幅明显，2010年气象产量涨幅明显，说明气象条件对烟叶产量影响很大。

2.3 气象因子与气象产量相关性

利用2000—2017年韶关烟叶气象产量与烟叶生育期对应各旬的气温（平均气温、最高气温、最低气温）、降水（20：00—08：00（北京时，下同）、08：00—20：00）、雨日和日照进行相关分析，筛选出相关性好的关键气象因子（表3）。结果表明，4月中至下旬最低气温与烟叶气象产量呈负相关，说明夜间气温低，有利于减弱夜晚的呼吸作用，从而减少有机物质的消耗，对叶片干物质积累有利；5月中旬夜间降水和日照分别与烟叶气象产量呈正相关、负相关，说明降水偏多对烟草脚叶落黄成熟有利，晴热天气则不利；6月上至中旬最高气温与烟叶气象产量呈负相关，说明高温天气对烟叶成长不利；7月上旬气温、上至中旬白天降水分别与烟叶气象产量呈正相关、负相关，说明7月上旬气温晴热天气有利烟叶成熟采摘与储存，而白天降水过多则不利。

表3 关键气象因子与气象产量的相关系数

2.4 产量预报模型

利用2000—2013年的气象数据建立烟叶气象产量预报方程为

模型R为0.886，且模型通过F检验（P=0.039＜0.05）。将2014—2017年气象资料带入到预报方程得到气象产量，再加上趋势产量得到预测产量，结果表明，2014年到2017年的预测产量与实际产量结果相近，特别是2014、2016、2017年预测值很接近于实际产量，2015年预测值高于实际产量较多（图2）。

图2 韶关烟叶实际产量和预测产量

3 烟叶的主要气象灾害

3.1 烟叶气象灾害的分类

韶关烟叶大田生育期主要在春季和夏季，此期间气象灾害多发频发。根据气象产量与气象因子相关性判断，影响韶关地区烟叶气象产量的主要灾害为低温冷害、高温热害和暴雨洪涝、冰雹。

低温冷害：低温是指作物遭遇了低于其生育适温的连续低温影响，可造成作物生长延迟甚至造成减产，在韶关一般出现在春季，称为“倒春寒”。冷害指标：3月中旬到4月中旬，日平均气温≤12℃的天数。

高温热害：烟叶大田旺长期内气温高于35℃时有机物消耗过大，造成烟叶质量低下，影响光合作用，影响烟株生长及烟叶品质。热害指标：连续3 d最高气温≥35℃的天数。

暴雨洪涝：24 h日降水量50 mm以上的降水过程称为暴雨，暴雨可以淹没农田，造成农业损失，暴雨一般出现在烟叶旺长期和成熟期。暴雨指标：6—7月日降雨量≥50 mm的暴雨天数。

冰雹：冰雹，夏季或春夏之交最为常见。它是一些小如绿豆、黄豆，大似栗子、鸡蛋的冰粒。猛烈的冰雹打毁庄稼，损坏房屋，人被砸伤、牲畜被砸死的情况也常常发生。冰雹对烟叶的影响主要是打破烟叶和烟株，轻则使烟叶穿孔、损坏烟叶的完整性，重则打断烟株造成减产。冰雹指标：观测到冰雹现象的天数。

3.2 烟叶气象灾害的统计

对韶关地区上述气象灾害进行统计（图3），分析发现，在烟叶整个大田生育期，热害的发生天数最多，平均每年发生20.9 d；其次为冷害，平均每年发生8.83 d。暴雨和冰雹灾害发生频率较低，但对烟叶气象产量影响最大，影响程度为：冰雹＞低温冷害＞暴雨洪涝＞高温热害，因此有必要增加人工防雹增雨人力和物力投入。冰雹有“雹打一条线，年年旧道串”、“冰雹走老路”的特点，根据冰雹多发生路径规律和特点，在规划生产布局时，需科学合理安排，择优种植，避开冰雹路径带。韶关南雄的燃气弹消雹的作业方式比一般传统的作业方式更灵活，值得推广。