韶關(guān)煙葉四產(chǎn)區(qū)降水特征及其與煙葉產(chǎn)量的相關(guān)性

高翠翠， 陳澤鵬， 李 麗， 汪海恒， 黃躍鵬， 王海波， 聶 霏， 謝文杰， 劉 桔*

(1.韶關(guān)市氣象局， 廣東 韶關(guān) 512000； 2.韶關(guān)市突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布中心， 廣東 韶關(guān) 512000；3.廣東煙草韶關(guān)市有限公司， 廣東 韶關(guān) 512000)

煙葉是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物，也是支撐韶關(guān)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要產(chǎn)業(yè)之一。煙葉生長發(fā)育特性以及產(chǎn)量高低、品質(zhì)好壞，在不同氣候因子以及不同月份氣候條件下有較大變化。氣候因子對煙株正常生長及煙葉內(nèi)在化學(xué)成分及風(fēng)格特色的塑造有重要作用[1-2]。降水是氣候因子中影響煙葉生長發(fā)育的主要因素之一，王軍等[3]研究表明，降水量是影響南雄煙區(qū)原煙產(chǎn)量的主要?dú)夂蛞蛩兀覠熑~生長發(fā)育過程中不同階段和不同葉位對降水的響應(yīng)不同，最終影響煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量。降水是煙葉生長所需水分的主要來源，降水過多和過少都會對煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生不利影響[4]。煙葉生長不同階段需水量不同[5]，其中生長前期即還苗-伸根期需水較少；旺長期需水較多，占總需水量的50%左右；生長后期即成熟期，天氣晴朗，雨水較少，保持土壤濕潤對煙葉品質(zhì)最有利[6-7]。因此，分析煙葉產(chǎn)區(qū)降水特征，對了解煙區(qū)降水對煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)的影響具有重要意義。韶關(guān)地區(qū)4月中旬至6月下旬是煙葉成熟期，此期也是降水量相對較多的華南前汛期[8-10]，煙葉成熟期生長需水量少，及時排出降水非常重要[11]。了解每年暴雨情況和煙葉生長不同階段暴雨情況，也是認(rèn)識煙區(qū)降水特征的一個重要方面。研究韶關(guān)煙葉產(chǎn)區(qū)降水的時空變化特征，尤其是煙葉生長期不同階段的降水特征，對韶關(guān)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)烤煙和提高煙葉產(chǎn)量，提升經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用。

1 資料與方法

1.1 資料

逐日降水量資料來源于1970—2019年韶關(guān)市8個國家站(樂昌、乳源、仁化、曲江、南雄、始興、翁源、新豐)。煙葉產(chǎn)量數(shù)據(jù)由廣東煙草韶關(guān)市有限公司提供，共收集到2015—2019年南雄、始興、樂昌、乳源4個煙區(qū)的數(shù)據(jù)，包括平均單葉重量、平均單株產(chǎn)量、下部葉平均單葉重量、中部葉平均單葉重量、上部葉平均單葉重量、單產(chǎn)共6個與產(chǎn)量相關(guān)的數(shù)據(jù)。

1.2 方法

采用經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分析法(EOF)分析煙葉產(chǎn)區(qū)降水的時空變化特征，并利用North等提出的計(jì)算特征值誤差范圍進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。分析降水量時間變化時僅用煙葉產(chǎn)區(qū)樂昌、南雄、乳源、始興4個國家站的資料，分析空間特征時使用全市8個國家站的資料。降水分析按照全年、逐月和煙葉生長期各個階段進(jìn)行，煙葉生長期共分為3個階段，還苗-伸根期(2月上旬到3月上旬)、旺長期(3月中旬到4月上旬)、成熟期(4月中旬到6月下旬)。

為了解不同時期降水對煙葉產(chǎn)量的影響，分析煙草生長期雨量、煙葉生長期暴雨日數(shù)和煙草生長期不同階段雨量與煙草產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系；為更精確了解不同時段降水量對煙葉產(chǎn)量的影響，對煙葉生長期逐旬雨量與煙草產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。由于煙葉產(chǎn)量樣本較少，計(jì)算降水量與煙葉產(chǎn)量相關(guān)關(guān)系時，需要將計(jì)算得到的相關(guān)系數(shù)(r)進(jìn)行訂正，即計(jì)算無偏差相關(guān)系數(shù)(r')[12]。

式中，n為樣本數(shù)，x和y分別表示降水量和煙葉產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 韶關(guān)降水概況

2.1.1 韶關(guān)降水空間分布 從圖1可知，韶關(guān)地區(qū)全年降水空間分布不均勻，新豐、翁源和乳源降水較多，樂昌和南雄的降水較少；煙葉還苗-伸根期韶關(guān)地區(qū)西北部的樂昌和南部(翁源、新豐)降水較少，始興和南雄降水量較全市平均(139.2 mm)略多，乳源明顯多于全市平均；旺長期除樂昌降水量(149.8 mm)較少外，全市其他地區(qū)降水量差異較小，普遍在189～200 mm；成熟期也是韶關(guān)地區(qū)主要的降水時期，降水量空間分布特征與全年表現(xiàn)較一致。

圖1 韶關(guān)市1970—2019年多年平均降雨量空間分布

2.1.2 煙葉四產(chǎn)區(qū)降水 從表1看出，韶關(guān)煙葉四產(chǎn)區(qū)平均年降水量為1 610.0 mm，其中，乳源最多(1 832.6 mm)，其次是始興、南雄，樂昌最少(1 517.4 mm)。4個國家站平均年暴雨日數(shù)為4.7 d，其中，乳源暴雨日數(shù)、暴雨量均最多，占年降水量的百分比也最高；樂昌暴雨日數(shù)、暴雨量均最少，占年降水量的比例也最少。

表1 韶關(guān)煙葉四產(chǎn)區(qū)年雨量和暴雨情況

2.2 韶關(guān)煙葉四產(chǎn)區(qū)降水的時間變化特征

2.2.1 煙葉四產(chǎn)區(qū)降水的逐年變化 從圖2看出，1970—2019年韶關(guān)煙葉四產(chǎn)區(qū)降水總體呈波動變化，樂昌、南雄和乳源在1985—1991年降水幾乎都低于各站的年平均降水量，始興表現(xiàn)不明顯。1970—2019年樂昌和始興年平均降水量變化趨勢不明顯，南雄50年來降水呈緩慢減少趨勢(傾向率為-2.3 mm/a)，乳源呈緩慢增加趨勢(傾向率為3.6 mm/a)。50年來樂昌、乳源、始興暴雨日數(shù)和暴雨量均呈緩慢增加趨勢，而南雄暴雨日數(shù)和暴雨量變化趨勢不明顯。

圖2 1970—2019年韶關(guān)煙葉四產(chǎn)區(qū)降水量的逐年變化

1970—2019年1—12月，韶關(guān)煙葉四產(chǎn)區(qū)降水量的逐月變化均呈單峰型(圖3)，5月達(dá)到月降水量峰值(除樂昌外)，其中，樂昌5月和6月降水量基本相當(dāng)，6月僅比5月多4 mm。從4個國家站50年月平均降水量看出，煙葉四產(chǎn)區(qū)全年降水主要集中在3—8月，其中，5月和6月降水量最多，占年平均降水量的29.8%～31.4%，南雄最少，乳源最多；3月和4月降水量較多，占年降水量的20.1%～24.6%，南雄最多，樂昌最少。

圖3 1970—2019年韶關(guān)煙葉四產(chǎn)區(qū)降水量的逐月變化

2.2.2 煙葉生長期降水隨時間變化特征 從表2看出，韶關(guān)煙葉四產(chǎn)區(qū)在煙葉生長期2—6月的平均降水量為949.6 mm，占年平均降水量的59%。其中，乳源最多，達(dá)1 085.3 mm，占年降水量的59.2%；樂昌最少，僅850.1 mm，占年降水量的56.0%。4個國家站煙葉生長期平均暴雨日數(shù)為3 d，乳源暴雨日數(shù)最多，達(dá)3.9 d，暴雨量278.5 mm；始興次之，暴雨日數(shù)為3 d，暴雨量為219.5 mm；南雄暴雨日數(shù)2.9 d，暴雨量205.2 mm；樂昌暴雨日數(shù)最少，僅2 d，暴雨量143.1 mm。

一般來說，煙葉生長前期，即還苗-伸根期降水量偏少，有利于煙葉根系的發(fā)展和煉苗，提高煙株素質(zhì)；旺長期雨量充沛，有利于煙葉迅速生長；成熟期雨水過多對煙葉的正常落黃和成熟采摘不利。從4個國家站煙葉生長期各個階段降水量的變化看出，還苗-伸根期各站降水都較少，有利于煙葉根系的發(fā)展和煉苗；旺長期雨量開始有所增加，各站降水量在140～200 mm，有利于煙葉迅速生長；煙葉生長后期降水開始明顯增加，對進(jìn)入成熟期煙葉正常落黃和成熟采摘較為不利，提前做好排水工作較為重要。

表2 韶關(guān)煙葉四產(chǎn)區(qū)煙葉生長期各階段降水量 mm

1970—2019年間煙葉生長期降水量變化趨勢與年降水量基本一致(圖略)。1970—2019年樂昌、乳源和始興煙葉生長期降水量變化趨勢不明顯，50年來南雄煙葉生長期降水以-2.3 mm/a的速度呈緩慢減少趨勢，減少速率與年降水量一致，說明50年來南雄年降水量減少主要由于2—6月降水量減少造成。1970—2019年煙葉生長期樂昌、南雄降水量最多年份與降水量最少年份相差880～900 mm；始興最多年份(1992年)與最少年份(1971年)相差940 mm；乳源50年來降水變化幅度較大，煙葉生長期降水最多年份(2019年)與最少年份(2018年)相差1 076.6 mm。

2.2.3 韶關(guān)地區(qū)降水量的時空變化特征 從圖4可知，前3個模態(tài)通過了顯著性檢驗(yàn)，其累計(jì)方差貢獻(xiàn)達(dá)99.3%，其中，第一模態(tài)的方差貢獻(xiàn)為96.4%，能很好代表年降水量的變化性質(zhì)，其特征向量均為正值，南雄地區(qū)值稍小，說明全市降水量的變化基本一致，南雄地區(qū)的變化幅度較其他地區(qū)?。坏诙B(tài)特征向量在韶關(guān)西部為正值，東部為負(fù)值；第三模態(tài)在北部為正值，南部為負(fù)值。全市降水量EOF分析的時間系數(shù)(圖略)顯示，降水的時間系數(shù)正負(fù)交替出現(xiàn)，全市降水隨時間沒有一致的增大或減小趨勢，而是呈波動變化狀態(tài)。

圖4 1970—2019年韶關(guān)市年降水量EOF分析特征向量

從圖5可知，還苗-伸根期降水量前3個模態(tài)通過顯著性檢驗(yàn)，累計(jì)方差貢獻(xiàn)達(dá)100%，其中，第一模態(tài)的方差貢獻(xiàn)為99.7%，代表年降水量的變化性質(zhì)，其特征向量均為正值，樂昌和乳源的特征值稍小，說明全市降水量的變化基本一致，樂昌和乳源地區(qū)的變化幅度較其他地區(qū)??；第二模態(tài)特征向量在韶關(guān)北部為正值，南部為負(fù)值；第三模態(tài)在西部為正值，東部為負(fù)值。旺長期和成熟期第一模態(tài)的方差貢獻(xiàn)分別為99.5%和99.6%，特征向量為正值，且全市無差異(圖略)。

圖5 1970—2019年韶關(guān)市還苗-申根期降水量EOF分析特征向量

2.3 降水量與煙葉產(chǎn)量的關(guān)系

從各煙區(qū)降水與煙葉產(chǎn)量無偏差相關(guān)系數(shù)通過0.01信度(r=0.917 2)水平檢驗(yàn)的量(表3)看出，不同煙區(qū)降水對煙葉產(chǎn)量的影響不同，不同煙區(qū)煙葉產(chǎn)量受不同時段降雨量的影響也不同。樂昌煙區(qū)煙葉產(chǎn)量受4月下旬降水量影響明顯，其中，平均單株產(chǎn)量、上部葉單葉重和單產(chǎn)均與4月下旬降水量顯著正相關(guān)。南雄煙區(qū)平均單葉重、中部葉單葉重與6月上旬雨量顯著正相關(guān)，下部葉單葉重與2月上旬即還苗-伸根期前期雨量顯著正相關(guān)；平均單葉重、平均單株產(chǎn)量、中部葉單葉重和單產(chǎn)均與生長期雨量顯著負(fù)相關(guān)，說明南雄煙區(qū)煙葉生長期雨量相對于煙葉生長所需偏多，煙葉生長期暴雨日數(shù)與中部葉單葉重和單產(chǎn)顯著負(fù)相關(guān)；還苗-伸根期雨量與平均單株產(chǎn)量和上部葉單葉重顯著負(fù)相關(guān)，旺長期雨量與中部葉單葉重顯著負(fù)相關(guān)，成熟期雨量與單產(chǎn)顯著負(fù)相關(guān)，說明煙葉生長期不同階段雨量對煙草不同部位的產(chǎn)量影響不同。乳源煙區(qū)上部葉單葉重與生長期雨量和6月中旬雨量顯著正相關(guān)，平均單葉重、中部葉單葉重與還苗-伸根期、2月中下旬和3月上旬雨量顯著正相關(guān)，平均單株產(chǎn)量與2月下旬雨量和6月下旬雨量顯著正相關(guān)，單產(chǎn)與6月下旬雨量顯著正相關(guān)，總體而言，乳源煙區(qū)煙葉產(chǎn)量與還苗-伸根期和成熟期后期雨量顯著正相關(guān)；下部葉單葉重和上部葉單葉重則分別與4月上旬和3月下旬雨量顯著負(fù)相關(guān)，即旺長期中后期雨量偏多會對煙葉產(chǎn)量有不利影響。始興煙區(qū)煙葉產(chǎn)量與雨量正相關(guān)關(guān)系不明顯，僅下部葉單葉重與6月上旬雨量顯著正相關(guān)；始興煙區(qū)煙葉產(chǎn)量與生長期雨量尤其是還苗-伸根期雨量顯著負(fù)相關(guān)，2月中旬雨量與平均單葉重、平均單株產(chǎn)量、中部葉單葉重、單產(chǎn)顯著負(fù)相關(guān)，2月下旬雨量與平均單株產(chǎn)量、上部葉單葉重、單產(chǎn)顯著負(fù)相關(guān)，3月各旬雨量總體與煙葉產(chǎn)量負(fù)相關(guān)，6月下旬雨量與上部、下部葉單葉重顯著負(fù)相關(guān)。

表3 韶關(guān)煙葉產(chǎn)量與不同階段降水的相關(guān)關(guān)系

3 結(jié)論

基于韶關(guān)8個國家站日降水資料和煙葉四產(chǎn)區(qū)煙葉產(chǎn)量相關(guān)數(shù)據(jù)，分析煙葉產(chǎn)區(qū)降水隨時間和空間的變化特征，以及降水量與煙葉產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明，韶關(guān)地區(qū)降水空間分布不均勻，煙葉四產(chǎn)區(qū)中乳源降水較多，樂昌和南雄降水較少；還苗-伸根期始興和南雄降水量較全市平均值略多，乳源則明顯多于全市平均值；旺長期樂昌降水較少，其他地區(qū)相差不大；成熟期降水量的空間分布表現(xiàn)出與全年較一致的空間分布特征。韶關(guān)煙葉四產(chǎn)區(qū)平均年降水量為1 610.0 mm，平均年暴雨日數(shù)為4.7 d，其中，乳源雨量和暴雨日數(shù)均最多，樂昌最少。四產(chǎn)區(qū)煙葉生長期平均降水量為949.6 mm，其中，乳源最多，樂昌最少。1970—2019年間煙葉四產(chǎn)區(qū)降水總體呈波動變化，趨勢不明顯，且全市雨量變化特征較為一致。50年來樂昌、乳源、始興的暴雨日數(shù)和暴雨量均呈緩慢增加趨勢，南雄暴雨日數(shù)和暴雨量變化趨勢不明顯。

不同煙區(qū)降水對煙葉產(chǎn)量的影響不同，不同煙區(qū)煙葉產(chǎn)量受不同時段降雨量的影響也不同。樂昌煙區(qū)煙葉產(chǎn)量受4月下旬降水量影響明顯，煙葉產(chǎn)量與4月下旬降水量顯著正相關(guān)。南雄煙區(qū)平均單葉重和中部葉單葉重與6月上旬雨量顯著正相關(guān)，下部葉單葉重則與2月上旬即還苗-伸根期前期雨量顯著正相關(guān)；而平均單葉重、平均單株產(chǎn)量、中部葉單葉重和單產(chǎn)均與生長期雨量顯著負(fù)相關(guān)，說明南雄煙區(qū)煙葉生長期雨量相對于煙葉生長所需偏多，煙葉生長期不同階段雨量對煙草不同部位的產(chǎn)量影響不同。乳源煙區(qū)煙葉產(chǎn)量與還苗-伸根期和成熟期后期雨量顯著正相關(guān)；下部葉單葉重和上部葉單重與旺長期中后期雨量偏多對煙葉產(chǎn)量有不利影響。始興煙區(qū)煙葉產(chǎn)量與雨量正相關(guān)關(guān)系不明顯，僅下部葉單葉重與6月上旬雨量顯著正相關(guān)；始興煙區(qū)煙葉產(chǎn)量與生長期雨量尤其是還苗-伸根期雨量顯著負(fù)相關(guān)。