粤北柑橘种植生产气象灾害及评估

黄观荣张艳珍李曹明刘玮莹

(1.广东省韶关市气象局，广东 韶关 512028;2.仁化县农业农村局，广东 仁化 512300;3.广东省仁化县气象局，广东 仁化 512300)

粤北地处亚热带季风气候区，充足的热量条件、充沛的降水和适宜的光照为柑橘的生长提供了独天得厚的气候生态优势。粤北是广东柑桔橙的主要种植区，2020年粤北地区柑桔橙种植面积和产量分别达9.98万hm2和130.2万t，种植面积占全省的40.9%，产量占全省的33.6%，从2017—2020年，粤北柑桔橙种植面积增加3.4%，总产量增加12.7%。在全球气候变化的背景下，粤北气候资源也发生了变化，低温冻害、高温热害、干旱暴雨等气象灾害趋于频发重发[1,2]，柑橘种植生产气象灾害风险加大，严重制约了农林经济作物的可持续发展。为此，本文在分析柑橘产量与气象要素的关系基础上，基于6个气象因子对粤北柑橘种植生产的气象灾害空间分布特征及年代际变化进行了评估，以期为粤北柑橘种植生产优化布局、防灾减灾和适应气候变化等管理提供科学依据。

1 数据与方法

1.1 数据来源

2011—2020年韶关柑橘种植面积及产量数据来源于韶关年鉴与农业部门，气象资料包括1991—2020年粤北地区国家气象观测站日平均气温、日最高气温、日最低气温、日降水、日照时数等；柑橘生育期资料来源于实地调研获取。

1.2 研究方法

1.2.1 产量分离

为了区分自然和非自然因素对柑橘的影响，将柑橘的产量分解为趋势产量、气象产量和随机产量3个部分。趋势产量反映历史时期生产力水平下的长周期产量，气象产量是受气候条件为主的短周期变化因子影响的波动产量分量，而由其它因素变动引起的柑橘产量变化称为随机产量[3-5]。将柑橘的总产量分解为趋势产量、气象产量和随机产量，定义公式：

Y=Yt+Yw+e

(1)

式中，Y为实际产量；Yt为趋势产量；Yw为气象产量；e为随机产量，通常忽略不计。即气象产量等于实测产量扣除趋势产量，定义公式:

Yw=Y-Yt

(2)

1.2.2 相关性分析

为探究柑橘种植生产的气象灾害因子，选取柑橘产量与同期气象要素进行相关分析，公式：

(3)

2 结果与分析

2.1 柑橘产量与气象因子的关系

韶关是广东省柑橘的主产地之一，种植面积仅次于肇庆、清远。为此选择韶关市各县(市、区)2011—2020年的柑橘种植面积、产量资料分离出气象产量，结合柑橘的生物学特性[6-8]及前人研究结果[9-12]选取同期气象要素进行相关分析，并进行显著性检验，对选取的气象因子指标进行筛选，见表1。

表1 韶关地区柑橘产量与气象因子的相关关系

从相关性结果来看，韶关地区年平均气温、年累计降水量和年日照时数均能满足柑橘的正常生长需要，相较而言，对于柑橘不同生育期，不同气象条件对其影响较大，在前1年11—2月的花芽分化期，日最高气温≥30℃高温日数越多，越不利于柑橘花芽生理形态分化；前1年11—1月日最低气温≤5℃的日数越多，果实遭受霜冰冻的危害越大；3—6月正值柑橘花期到挂果时间，强降水容易烂根落花落果，进而影响产量；7—10月处于柑橘果实膨大期，降水过少，不利于果实长大；3月柑橘处于花蕾期、始花期，低温阴天天气多，易影响花器发育、开花授粉、沤花落花等，4月柑橘果实开始座果，低温阴雨天容易造成大量落果。

2.2 气象灾害评估风险

基于上述分析，粤北柑橘生产过程中不同生育期主要的气象灾害有高温热害、低温阴雨、强降水、高温干旱、低温冻害，具体见表2。

表2 柑橘生育期及气象灾害

由图1可知，前1年12—2月柑橘花芽分化期≥30℃的高温风险主要分布在梅州和河源的中南部；而≤5℃的低温风险主要在清远北部、韶关大部、河源北部；≥35℃的高温风险主要集中在清远北部、韶关北部、梅州大部；3—6月的暴雨风险主要集中在清远南部、韶关南部、河源东南部；7—9月干旱风险分布较为分散，清远北部、韶关西部、河源北边较为明显；3—4月低温阴雨天风险主要分布在清远北部、韶关中北部地区。

图1 1991—2020年气象灾害评估空间分布

2.3 气象灾害年代际变化

从图2可以发现，1991—2020年间粤北地区柑橘生产≥35℃的高温风险年代际变化整体呈上升状态，其中21世纪00年代处于我国经济快速发展阶段，≥35℃高温风险较20世纪90年代显著上升，进入21世纪10年代，我国经济逐渐向高质量转变，采取的一系列节能减排措施发挥了重要作用，粤北地区≥35℃高温风险上升趋于平缓，在柑橘花芽分化期的前1年11—2月最高气温≥30℃也存在同样变化趋势，有所不同的是，相较21世纪00年代，21世纪10年代粤北地区绝大部分台站≥30℃高温风险减弱较明显，仅有个别台站略微有所上升，见图3。

图2 粤北各台站2001—2010年与1991—2000年和2020—2011年与2001—2010年≥35℃的高温日数差

1991—2020年间3—4月粤北地区柑橘花期低温阴雨风险年代际变化整体呈下降状态，21世纪00年代较20世纪90年代韶关、清远地区下降较为明显，河源、梅州下降较弱，21世纪10年代较21世纪00年代，在韶关和清远的西北部分地区有弱上升，河源、梅州继续仍以下降为主，见图4。

图4 粤北各台站2001—2010年与1991—2000年和2020—2011年与2001—2010年3—4月低温阴雨日数差

1991—2020年间3—6月粤北地区柑橘花期和挂果期暴雨风险年代际变化东西差异较大，韶关、清远先减后增，河源、梅州先增后减，见图5。1991—2020年间7—10月粤北地区柑橘果实膨大期干旱风险年代际变化为21世纪00年代较20世纪90年代增加较为明显，21世纪10年代较21世纪00年代干旱风险有增有减，各台站差异较大，且增加或减少的幅度也有较大差异，见图6。

图5 粤北各台站2001—2010年与1991—2000年和2020—2011年与2001—2010年3—6月暴雨日数差

图6 粤北各台站2001—2010年与1991—2000年和2020—2011年与2001—2010年7—10月累计降水差

1991—2020年间前1年11—1月粤北地区柑橘果实成熟期低温冻害风险年代际变化整体呈先增后减，21世纪00年代较20世纪90年代低温冻害风险绝大部分台站以上升为主，21世纪10年代较21世纪00年代低温冻害风险绝大部分台站以下降为主，见图7。

图7 粤北各台站2001—2010年与1991—2000年和2020—2011年与2001—2010年11—1月最低气温≤5℃的日数差

3 结论

通过对韶关各县(市、区)柑橘产量分离出气象产量，并进行相关性分析，发现影响柑橘产量的主要关键气象灾害因子有前1年11—2月日最高气温≥30℃的日数、前1年11—1月日最低气温≤5℃的日数、年日最高气温≥35℃的高温日数、3—6月暴雨日数、7—10月降水、低温阴雨日数(3—4月，日平均气温≤12℃且降水≥0.1mm的日数)。

利用1991—2020年气象资料对粤北地区上述气象灾害因子风险评估发现，前1年12—2月柑橘花芽分化期≥30℃的高温风险主要分布在梅州和河源的中南部；而≤5℃的低温风险主要在清远北部、韶关大部、河源北部；≥35℃的高温风险主要集中在清远北部、韶关北部、梅州大部；3—6月的暴雨风险主要集中在清远南部、韶关南部、河源东南部；7—9月干旱风险分布较为分散，清远北部、韶关西部、河源北边较为明显；3—4月低温阴雨天风险主要分布在清远北部、韶关中北部地区。

粤北地区1991—2020年气象灾害风险的年代际变化结果表明，≥35℃的高温风险整体呈上升状态；3—4月柑橘花期低温阴雨风险年代际变化整体呈下降状态；3—6月粤北地区柑橘花期和挂果期暴雨风险年代际变化东西差异较大，韶关、清远先减后增，河源、梅州先增后减；7—10月粤北地区柑橘果实膨大期干旱风险年代际变化为先增后差异化较大，有增有减；11—1月粤北地区柑橘果实成熟期低温冻害风险年代际变化整体呈先增后减。

本研究因缺乏实际受灾数据，仅通过分离的柑橘气象产量与气象因子的相关性确定柑橘种植生产气象灾害因子，对不同气象灾害因子的影响程度未开展研究，在实际应用中仍有一定的局限性，后续有待加强研究。