寒害事件對橡膠樹總初級生產(chǎn)力的影響

劉少軍 張京紅 李偉光 陳小敏 佟金鶴

摘要：為了揭示寒害對橡膠樹總初級生產(chǎn)力（Gross primary productivity，GPP）的影響，以2008年1—2月發(fā)生的南方地區(qū)低溫事件為例，參照標(biāo)準(zhǔn)QX/T 169-2012計(jì)算橡膠樹寒害指數(shù)，并通過對相應(yīng)時間段內(nèi)的橡膠樹寒害指數(shù)和橡膠樹總初級生產(chǎn)力變化的分析揭示橡膠對寒害事件的響應(yīng)。結(jié)果表明，當(dāng)面臨寒害事件時，橡膠樹GPP會出現(xiàn)減小的情況;橡膠樹寒害指數(shù)和GPP的變化有一定的相關(guān)性，但不同區(qū)域同等寒害指數(shù)條件下對不同區(qū)域的橡膠樹的GPP減小程度有所不同，主要原因是橡膠樹抗寒能力差異引起的;在同一區(qū)域，可以利用寒害指數(shù)和GPP的變化判斷橡膠樹的受災(zāi)程度。

關(guān)鍵詞：橡膠樹;寒害;總初級生產(chǎn)力;氣象指數(shù);影響

中圖分類號：P429;S794.1? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）01-0025-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.01.006? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Effects of Chilling Injury on Rubber Gross Primary Productivity

LIU Shao-jun，ZHANG Jing-hong，LI Wei-guang，CHEN Xiao-min，TONG Jin-he

（Hainan Institute of Meteorological Sciences/Key Laboratory of South China Sea Meteorological Disaster Prevention and Mitigation of Hainan Province，Haikou 570203，China）

Abstract： In order to reveal the effects of chilling injury on rubber gross primary productivity， the influence of the southern low temperature event in 2008 was taken for example. The rubber chilling injury indexes were analyzed based on the criterion of QX/T169-2012. The rubber chilling injury indexes and the changes of rubber gross primary productivity （GPP） were analyzed to reveal the rubber to the chilling injury incident. The results showed that the rubber gross primary productivity would reduce when faced in chilling injury events. The rubber chilling injury index and the change of the GPP were related each other. But in different area ，at the equally chilling injury index， the rubber GPP decreased degree were different， the main reason was the differences of rubber chilling stress resistance. The rubber chilling injury index and the change of the rubber GPP can be used for assessing the rubber chilling injury damage in the same area.

Key words： rubber; chilling injury; gross primary productivity; meteorological index; effects

天然橡膠是中國熱帶地區(qū)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，氣象因子是影響橡膠樹種植的關(guān)鍵因素之一[1]。橡膠樹總初級生產(chǎn)力（Gross primary productivity，GPP）反映的是橡膠樹所固定的碳的總量，是碳循環(huán)的重要評價指標(biāo)，一定程度上也能間接反映對產(chǎn)量的影響程度。橡膠樹GPP具有明顯的空間和時間變化特征，其中氣候因子是橡膠樹生長最直接的影響因素[2]。2008年1月中旬至2月初，中國19個南方?。ㄊ?、自治區(qū)）先后經(jīng)歷了歷史上一次罕見的持續(xù)低溫天氣[3]，其中中國橡膠主產(chǎn)區(qū)的海南省、廣東省、云南省屏邊等地在該時間段的溫度距平均低于同期[4]。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，有力提升了橡膠GPP在區(qū)域尺度上的監(jiān)測水平，因此可借助遙感手段，通過對比分析研究區(qū)橡膠樹GPP變化來反映其對寒害的響應(yīng)程度，為準(zhǔn)確、及時掌握橡膠產(chǎn)膠狀況提供決策依據(jù)。

針對2008年1—2月的低溫事件，國內(nèi)外學(xué)者開展其對作物的影響研究。如，王靜等[5]根據(jù)2008年1月低溫災(zāi)害前后的人工針葉林凈初級生產(chǎn)力變化評估了中亞熱帶針葉林的恢復(fù)能力;陳鷺真等[3]開展了2008年低溫對中國南方紅樹林的影響研究;劉布春等[6]分析了2008年低溫災(zāi)害對農(nóng)業(yè)的影響;李盼龍等[7]分析了貴州省植被凈初級生產(chǎn)力對2008年極端寒冷天氣事件的響應(yīng);趙志平等[8]利用遙感數(shù)據(jù)分析了2008年冰雪凍害對森林損毀的情況研究。關(guān)于橡膠樹寒害的研究大致集中在橡膠樹寒害指標(biāo)和橡膠樹寒害個例研究兩類[9]，其中橡膠樹寒害指標(biāo)研究主要涉及日平均氣溫、日最低氣溫、寒害有效積寒、輻射型積寒、平流型積寒、極端最低氣溫、最大降溫幅度、寒害持續(xù)日數(shù)、低溫過程的持續(xù)日數(shù)等指標(biāo)[10-13]，并采用不同指標(biāo)組合評價橡膠樹寒害程度;個例研究主要是評估橡膠樹寒害損失[14-17]。

從2008年1—4月橡膠樹GPP比2007年減少的空間分布（圖4）來看，1月廣東省橡膠產(chǎn)區(qū)的大部分區(qū)域均處在減少區(qū)域，局部存在減少率大于15%，云南省橡膠產(chǎn)區(qū)橡膠樹GPP減少率范圍為0～15%，海南省大部分區(qū)域變化不大，整體有增加的趨勢;2月廣東省、海南省、云南省屏邊和江城等地橡膠樹GPP減少率大于15%，云南省景洪、瑞麗等地橡膠樹GPP呈增加趨勢;3月廣東省雷州半島、海南島西北部、云南省屏邊等地橡膠樹GPP減少率大于15%，海南島的東南部、云南省的景洪等地橡膠樹GPP呈增加趨勢;4月除廣東省的電白、云南省的瑞麗等地外，其他大部分區(qū)域橡膠樹GPP呈增加趨勢。

2.3? 橡膠樹寒害指數(shù)變化與GPP變化關(guān)系

通過對橡膠樹寒害指數(shù)和GPP變化的關(guān)系分析可以得到，橡膠樹寒害指數(shù)變化與GPP變化在空間上存在一定的對應(yīng)關(guān)系，即在同一區(qū)域，橡膠樹寒害指數(shù)大的區(qū)域?qū)?yīng)的橡膠樹GPP的變化也大。但在不同區(qū)域，由于氣候、橡膠樹生產(chǎn)管理及橡膠樹品種、樹齡等差異的原因，同樣寒害指數(shù)的差異導(dǎo)致GPP變化的程度并不一致。如，2008年1—2月與2007年同期相比，橡膠樹寒害指數(shù)的變化與橡膠樹GPP月平均值變化在區(qū)域上存在一定差異（圖5），在廣東省橡膠產(chǎn)區(qū)，橡膠樹寒害指數(shù)變化為1.89～2.20，橡膠樹GPP月平均值減少范圍為0～5.00 g C/m²;在海南省橡膠產(chǎn)區(qū)，橡膠樹寒害指數(shù)變化為1.40～2.00，而橡膠樹GPP月平均值減少范圍為5.00～14.26 g C/m²。導(dǎo)致不同區(qū)域橡膠樹GPP月平均值發(fā)生差異的原因可能是低溫冷害導(dǎo)致橡膠樹物候期的改變而引起的。1—2月整個橡膠樹處于落葉期（葉片黃化、落葉和落葉末期），低溫的出現(xiàn)一方面可能加快了橡膠樹的落葉程度，另一方面可能延緩第一蓬的生長，因此橡膠樹GPP月平均值較同期減少的程度不同。而在3月，大部分區(qū)域橡膠樹GPP月平均值減少，主要原因可能是受寒害的影響，橡膠樹第一蓬葉抽發(fā)期推遲所致;總體而言，整個橡膠產(chǎn)區(qū)由于寒害程度不同，橡膠樹受影響的程度也有差異。

3? 小結(jié)與討論

3.1? 小結(jié)

2008年1—2月發(fā)生低溫災(zāi)害，影響范圍廣、強(qiáng)度大、持續(xù)時間長[19]，因此選擇2008年的極端低溫事件研究寒害對橡膠種植區(qū)的影響具有一定的代表性。根據(jù)氣象數(shù)據(jù)得到的橡膠樹寒害指數(shù)確定了2007年1—4月為特大寒害發(fā)生前正常年份GPP的水平，2008年1—4月為特大寒害發(fā)生水平，通過對比兩年份不同月份的GPP變化，分析橡膠樹GPP對寒害事件的響應(yīng)。

通過2007、2008年橡膠樹寒害指數(shù)和橡膠樹各月GPP的變化，可以整體判斷橡膠樹受害程度及受寒害影響后橡膠樹GPP減小的情況。因此，采用橡膠樹寒害指數(shù)能反映橡膠樹寒害的程度，一般寒害指數(shù)大的區(qū)域，橡膠樹災(zāi)損較重;橡膠樹各月GPP的變化值能反映橡膠樹對寒害的響應(yīng)程度，GPP數(shù)值比同期相比減少的多，說明其受到寒害影響較重。這樣就可以從氣象和遙感監(jiān)測的角度分別監(jiān)測橡膠樹寒害的程度。

通過對橡膠樹寒害指數(shù)變化與橡膠樹GPP變化的相關(guān)性分析可知，一般橡膠樹寒害指數(shù)大的區(qū)域，對應(yīng)橡膠樹GPP與同期相比減少較多;但也存在一些區(qū)域，同樣程度的寒害導(dǎo)致GPP變化的程度并不一致，說明不同品種和樹齡的橡膠樹具有不同的抗寒能力。如，同樣程度的寒害指數(shù)，由于廣東省橡膠樹對冬季低溫的長期適應(yīng)和種植之前選擇了抗寒性較強(qiáng)的品種，提高了橡膠樹的抗寒能力;而在海南省橡膠產(chǎn)區(qū)，同樣程度的寒害指數(shù)的區(qū)域，GPP變化相對大一些。

3.2? 討論

受氣候因素限制，中國橡膠樹種植面積有限，目前中國橡膠樹種植區(qū)主要分布在海南、云南、廣東、廣西、福建等5?。ㄗ灾螀^(qū)）。由于中國適宜植膠區(qū)域緯度偏北和海拔偏高，橡膠樹整個生長過程中受到風(fēng)、寒、旱等氣候?yàn)?zāi)害的影響。在全球變化背景下，極端天氣氣候事件概率增加，橡膠樹種植面臨更大的氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。2008年初的極端低溫對中國橡膠產(chǎn)區(qū)（海南省、廣東?。┰斐闪瞬煌潭鹊臑?zāi)損。由于氣候、橡膠生產(chǎn)管理、橡膠品種、樹齡等差異的原因，橡膠樹GPP變化受寒害程度有所差異。特別是1—2月橡膠樹處于落葉期，橡膠樹的GPP處于低值區(qū)。由于氣候的影響，在不同區(qū)域橡膠樹落葉的時間上稍有差異，如云南省西雙版納橡膠樹1月上旬至2月中旬處于落葉期，2月下旬至3月上旬處于快速生長期;海南省橡膠樹1—2月處于落葉盛期，2月下旬南部有些區(qū)域開始展葉，3—4月橡膠樹處于第一蓬葉期，橡膠樹GPP會明顯增加。本研究采用的是橡膠樹GPP月平均值，即通過當(dāng)月每天的遙感數(shù)據(jù)提取出橡膠樹月平均GPP，從宏觀上體現(xiàn)1—4月不同區(qū)域橡膠樹的物候期存在差異，主要考慮用同期橡膠樹GPP月平均值變化來反映對其寒害的響應(yīng)程度。由于資料的限制，本研究僅從宏觀角度簡要分析了寒害對橡膠樹GPP的影響，關(guān)于低溫寒害如何具體影響橡膠樹GPP變化及其影響機(jī)制等問題需要進(jìn)一步的分析。同時，本研究僅以2008年南方地區(qū)低溫事件為例，根據(jù)2007和2008年的橡膠總初級生產(chǎn)力的變化揭示橡膠樹對寒害事件的響應(yīng)，難免有些不足，有待進(jìn)一步研究。

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