韶關(guān)地區(qū)煙葉生產(chǎn)氣象條件及氣象災(zāi)害分析

郭永婷，黃觀榮，鄔琰元

（1.韶關(guān)市氣象局，廣東韶關(guān) 512000；2.南雄市氣象局，廣東南雄 512400）

韶關(guān)地處廣東省西北部，南嶺山脈南麓，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，韶關(guān)山區(qū)立體氣候資源豐富，涵養(yǎng)了豐富多樣的生物資源。韶關(guān)地區(qū)煙葉種植已有300多年歷史，韶關(guān)煙葉產(chǎn)量占廣東省煙葉總產(chǎn)量的64.17%，穩(wěn)居全省第一［1］。2009年全國(guó)評(píng)煙委員會(huì)認(rèn)為南雄煙葉的香氣質(zhì)量及綜合評(píng)吸質(zhì)量皆在最好之列。

目前全球氣候變化已經(jīng)成為不可改變的事實(shí)，由氣候變化所導(dǎo)致的極端天氣事件也頻繁發(fā)生［2-5］。相關(guān)學(xué)者在氣候變化對(duì)農(nóng)作物物候和產(chǎn)量影響等方面進(jìn)行了研究，并取得了一定的成果，沈平等［6］研究氣候變化背景下廣東冬種馬鈴薯種植氣候區(qū)劃的變化；賴天文［7］認(rèn)為氣候變化導(dǎo)致了臺(tái)風(fēng)、高溫等極端天氣頻繁出現(xiàn)，嚴(yán)重影響茂名農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境；李建新［8］研究發(fā)現(xiàn)，“暖濕型”氣候?qū)ζ諏幹脖簧a(chǎn)最有利，“冷干型”氣候?qū)χ脖簧a(chǎn)最不利；梁釗揚(yáng)［9］認(rèn)為影響肇慶柑橘的氣象災(zāi)害主要是暴雨、大風(fēng)和高溫。煙葉處于不同的生長(zhǎng)階段對(duì)光、溫、水具有不同的敏感性要求，受氣象條件影響較大［10-12］，且準(zhǔn)確掌握氣象條件對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的影響必須以氣象產(chǎn)量為前提［13-15］。因此，探討氣象條件對(duì)煙葉氣象產(chǎn)量的影響，對(duì)準(zhǔn)確掌握煙葉產(chǎn)量、因地制宜制定煙葉適應(yīng)性策略有重要的意義。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

2000—2017年韶關(guān)煙葉種植面積及產(chǎn)量數(shù)據(jù)由韶關(guān)統(tǒng)計(jì)局提供，煙區(qū)煙葉生產(chǎn)期日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、日降雨量、日照時(shí)數(shù)等氣象資料由韶關(guān)氣象局提供。韶關(guān)煙葉種植區(qū)域分布較集中，主要在樂(lè)昌、乳源、南雄、始興4個(gè)縣，根據(jù)調(diào)研資料顯示，韶關(guān)煙葉大田期劃分為3個(gè)生育階段：大田伸根期（3月1日—4月3日）、大田旺長(zhǎng)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

為了區(qū)分自然和非自然因素對(duì)作物的影響，一般把作物的產(chǎn)量分解為趨勢(shì)產(chǎn)量、氣象產(chǎn)量和隨機(jī)產(chǎn)量3部分，趨勢(shì)產(chǎn)量反映歷史時(shí)期生產(chǎn)力水平的長(zhǎng)周期產(chǎn)量；氣象產(chǎn)量是受氣候要素為主的短周期變化因子影響的波動(dòng)產(chǎn)量分量；而由一些其它因素變動(dòng)引起的作物產(chǎn)量變化稱為隨機(jī)產(chǎn)量。一般將作物的總產(chǎn)量分解為趨勢(shì)產(chǎn)量、氣象產(chǎn)量和隨機(jī)產(chǎn)量，公式［16］為

其中，Y為實(shí)際產(chǎn)量（kg/hm2）；Yt為趨勢(shì)產(chǎn)量（kg/hm2）；Yw為氣象產(chǎn)量（kg/hm2）；e為隨機(jī)產(chǎn)量（kg/hm2），忽略不計(jì)。

氣象產(chǎn)量預(yù)報(bào)方法從實(shí)測(cè)產(chǎn)量中扣除趨勢(shì)產(chǎn)量，因此氣象產(chǎn)量為

本研究采用直線滑動(dòng)平均方法來(lái)模擬趨勢(shì)產(chǎn)量，該方法不會(huì)損失樣本序列的年數(shù)，是一種較好的趨勢(shì)模擬方法。利用2000—2017年煙葉單產(chǎn)資料，取平滑區(qū)間步長(zhǎng)k為5，用最小二乘法計(jì)算各線段方程。計(jì)算每個(gè)時(shí)間點(diǎn)上直線滑動(dòng)回歸模擬值再進(jìn)行平均，即為趨勢(shì)產(chǎn)量［17］。某一階段的線性函數(shù)方程為

其中，i=n-k+1，表示方程的個(gè)數(shù)；k為滑動(dòng)步長(zhǎng)；n為樣本個(gè)數(shù)；t為時(shí)間。

2 結(jié)果與分析

2.1 韶關(guān)煙葉種植區(qū)氣候特征

2000—2017年韶關(guān)煙葉種植區(qū)大田期各旬平均氣溫、降水、日照如表1所示。分析可知，氣溫隨生育進(jìn)程有穩(wěn)步升高的趨勢(shì)，從3月上旬13.3℃到7月上旬28.4℃，每旬的氣溫平均增幅為1.16℃。煙葉大田期降雨時(shí)間分布不均，整體呈隨生育進(jìn)程先增加后減少的特征，“龍舟水”期間，降水顯著增多，隨后階段式減少；日照時(shí)數(shù)除了3月中旬、4月上旬有較明顯下降、4月下旬有較明顯的上升外，大田期整體呈現(xiàn)逐旬增加的趨勢(shì)，其中7月上旬增幅最大。

表1 韶關(guān)煙葉種植區(qū)大田期對(duì)應(yīng)各旬的平均氣溫、降水、日照值

參考楊霏云［18］的《實(shí)用農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)》，煙葉大田期各氣象條件適宜指標(biāo)如表2所示。對(duì)比可知，韶關(guān)3月上旬到4月上旬氣溫高于伸根期下限13℃；4月中旬到5月中旬氣溫高于旺長(zhǎng)期下限15℃；5月下旬到7月上旬氣溫略高于成熟期上限25℃；韶關(guān)3月上旬到4月上旬期各旬平均雨量為50 mm，4月中旬到5月中旬的總雨量為318.6 mm，均大于生育期的降水需求；5月下旬到7月上旬的日照條件是整個(gè)生育期最充足的時(shí)段，7月上旬最為明顯。綜上可知，韶關(guān)氣候條件符合煙葉的生長(zhǎng)要求，但是3—4月需要防范低溫冷害天氣對(duì)煙葉的不利影響；6—7月需注意高溫天氣對(duì)煙葉的損害以及需注意及時(shí)排水防澇，但日照充足，有利于煙葉成熟落黃。

表2 煙葉大田期各氣象條件適宜指標(biāo)

2.2 分離趨勢(shì)產(chǎn)量、氣象產(chǎn)量

采用步長(zhǎng)為5的直線滑動(dòng)平均法進(jìn)行煙葉趨勢(shì)產(chǎn)量擬合（圖1）。

圖1 韶關(guān)煙葉實(shí)際產(chǎn)量、趨勢(shì)產(chǎn)量（a）和氣象產(chǎn)量（b）

從韶關(guān)煙葉趨勢(shì)產(chǎn)量（圖1a）可以看出，2000—2017年韶關(guān)煙葉產(chǎn)量隨著社會(huì)生產(chǎn)力的不斷提升一直處于較為穩(wěn)定的增長(zhǎng)狀態(tài)，其中2000—2007年增長(zhǎng)速率較為緩慢，2008—2012年增長(zhǎng)速率較迅速，2013—2017年增長(zhǎng)速率趨于平緩。趨勢(shì)產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量之間的產(chǎn)量差即為氣象因素導(dǎo)致的氣象產(chǎn)量（圖1b）。氣象產(chǎn)量正負(fù)波動(dòng)較大，其中2008—2009年氣象產(chǎn)量降幅明顯，2010年氣象產(chǎn)量漲幅明顯，說(shuō)明氣象條件對(duì)煙葉產(chǎn)量影響很大。

2.3 氣象因子與氣象產(chǎn)量相關(guān)性

利用2000—2017年韶關(guān)煙葉氣象產(chǎn)量與煙葉生育期對(duì)應(yīng)各旬的氣溫（平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫）、降水（20：00—08：00（北京時(shí)，下同）、08：00—20：00）、雨日和日照進(jìn)行相關(guān)分析，篩選出相關(guān)性好的關(guān)鍵氣象因子（表3）。結(jié)果表明，4月中至下旬最低氣溫與煙葉氣象產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，說(shuō)明夜間氣溫低，有利于減弱夜晚的呼吸作用，從而減少有機(jī)物質(zhì)的消耗，對(duì)葉片干物質(zhì)積累有利；5月中旬夜間降水和日照分別與煙葉氣象產(chǎn)量呈正相關(guān)、負(fù)相關(guān)，說(shuō)明降水偏多對(duì)煙草腳葉落黃成熟有利，晴熱天氣則不利；6月上至中旬最高氣溫與煙葉氣象產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，說(shuō)明高溫天氣對(duì)煙葉成長(zhǎng)不利；7月上旬氣溫、上至中旬白天降水分別與煙葉氣象產(chǎn)量呈正相關(guān)、負(fù)相關(guān)，說(shuō)明7月上旬氣溫晴熱天氣有利煙葉成熟采摘與儲(chǔ)存，而白天降水過(guò)多則不利。

表3 關(guān)鍵氣象因子與氣象產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)

2.4 產(chǎn)量預(yù)報(bào)模型

利用2000—2013年的氣象數(shù)據(jù)建立煙葉氣象產(chǎn)量預(yù)報(bào)方程為

模型R為0.886，且模型通過(guò)F檢驗(yàn)（P=0.039＜0.05）。將2014—2017年氣象資料帶入到預(yù)報(bào)方程得到氣象產(chǎn)量，再加上趨勢(shì)產(chǎn)量得到預(yù)測(cè)產(chǎn)量，結(jié)果表明，2014年到2017年的預(yù)測(cè)產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量結(jié)果相近，特別是2014、2016、2017年預(yù)測(cè)值很接近于實(shí)際產(chǎn)量，2015年預(yù)測(cè)值高于實(shí)際產(chǎn)量較多（圖2）。

圖2 韶關(guān)煙葉實(shí)際產(chǎn)量和預(yù)測(cè)產(chǎn)量

3 煙葉的主要?dú)庀鬄?zāi)害

3.1 煙葉氣象災(zāi)害的分類

韶關(guān)煙葉大田生育期主要在春季和夏季，此期間氣象災(zāi)害多發(fā)頻發(fā)。根據(jù)氣象產(chǎn)量與氣象因子相關(guān)性判斷，影響韶關(guān)地區(qū)煙葉氣象產(chǎn)量的主要災(zāi)害為低溫冷害、高溫?zé)岷捅┯旰闈?、冰雹?/p>

低溫冷害：低溫是指作物遭遇了低于其生育適溫的連續(xù)低溫影響，可造成作物生長(zhǎng)延遲甚至造成減產(chǎn)，在韶關(guān)一般出現(xiàn)在春季，稱為“倒春寒”。冷害指標(biāo)：3月中旬到4月中旬，日平均氣溫≤12℃的天數(shù)。

高溫?zé)岷Γ簾熑~大田旺長(zhǎng)期內(nèi)氣溫高于35℃時(shí)有機(jī)物消耗過(guò)大，造成煙葉質(zhì)量低下，影響光合作用，影響煙株生長(zhǎng)及煙葉品質(zhì)。熱害指標(biāo)：連續(xù)3 d最高氣溫≥35℃的天數(shù)。

暴雨洪澇：24 h日降水量50 mm以上的降水過(guò)程稱為暴雨，暴雨可以淹沒(méi)農(nóng)田，造成農(nóng)業(yè)損失，暴雨一般出現(xiàn)在煙葉旺長(zhǎng)期和成熟期。暴雨指標(biāo)：6—7月日降雨量≥50 mm的暴雨天數(shù)。

冰雹：冰雹，夏季或春夏之交最為常見(jiàn)。它是一些小如綠豆、黃豆，大似栗子、雞蛋的冰粒。猛烈的冰雹打毀莊稼，損壞房屋，人被砸傷、牲畜被砸死的情況也常常發(fā)生。冰雹對(duì)煙葉的影響主要是打破煙葉和煙株，輕則使煙葉穿孔、損壞煙葉的完整性，重則打斷煙株造成減產(chǎn)。冰雹指標(biāo)：觀測(cè)到冰雹現(xiàn)象的天數(shù)。

3.2 煙葉氣象災(zāi)害的統(tǒng)計(jì)

對(duì)韶關(guān)地區(qū)上述氣象災(zāi)害進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（圖3），分析發(fā)現(xiàn)，在煙葉整個(gè)大田生育期，熱害的發(fā)生天數(shù)最多，平均每年發(fā)生20.9 d；其次為冷害，平均每年發(fā)生8.83 d。暴雨和冰雹災(zāi)害發(fā)生頻率較低，但對(duì)煙葉氣象產(chǎn)量影響最大，影響程度為：冰雹＞低溫冷害＞暴雨洪澇＞高溫?zé)岷?，因此有必要增加人工防雹增雨人力和物力投入。冰雹有“雹打一條線，年年舊道串”、“冰雹走老路”的特點(diǎn)，根據(jù)冰雹多發(fā)生路徑規(guī)律和特點(diǎn)，在規(guī)劃生產(chǎn)布局時(shí)，需科學(xué)合理安排，擇優(yōu)種植，避開(kāi)冰雹路徑帶。韶關(guān)南雄的燃?xì)鈴椣⒌淖鳂I(yè)方式比一般傳統(tǒng)的作業(yè)方式更靈活，值得推廣。

圖3 韶關(guān)煙葉生育期氣象災(zāi)害年際變化

4 結(jié)論

1）韶關(guān)地區(qū)的氣溫、降水、日照氣象要素基本符合煙葉的生長(zhǎng)發(fā)育要求，但是伸根期、旺長(zhǎng)期（3—4月）氣溫整體偏低，需要防范低溫冷害天氣對(duì)煙葉的不利影響；成熟期（5—7月）氣溫偏高，需注意高溫天氣對(duì)煙葉的損害；煙葉整個(gè)生育期內(nèi)降水充沛，雨量遠(yuǎn)大于煙葉生育期的需求，需注意及時(shí)排水防澇。

2）采用直線滑動(dòng)平均法分離煙葉趨勢(shì)產(chǎn)量和氣象產(chǎn)量，結(jié)果表明，近18年韶關(guān)煙葉趨勢(shì)產(chǎn)量隨著社會(huì)生產(chǎn)力的不斷提升一直處于較為穩(wěn)定的增長(zhǎng)狀態(tài)，但是不同時(shí)間段產(chǎn)量增長(zhǎng)速率的快慢不同；氣象產(chǎn)量正負(fù)波動(dòng)較大，說(shuō)明氣象條件對(duì)煙葉產(chǎn)量影響很大。

3）溫度、降水、日照條件是影響韶關(guān)煙葉產(chǎn)量的主要?dú)庀笠蜃?，煙葉氣象產(chǎn)量與氣象因子的關(guān)系表明，5月中旬夜間降水、7月上旬氣溫與煙葉氣象產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，4月中至下旬最低氣溫、5月中旬日照、6月上至中旬最高氣溫、7月上至中旬白天降水與煙葉氣象產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)。

4）煙葉生產(chǎn)周期在春夏季節(jié)，而韶關(guān)地處華南北部，春夏季氣象災(zāi)害多發(fā)，對(duì)煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)有較大影響。其中影響程度依次為冰雹＞低溫冷害＞暴雨洪澇＞高溫?zé)岷?，增加人工防雹增雨人力和物力投入十分必要?/p>