瀘州龍眼主要氣象災害特征及其與產量的灰色關聯分析

王 翔，武 偉，上官昌貴，黃晚華

（1. 四川省瀘州市氣象局，四川 瀘州646000；2. 四川省氣象局，四川 成都610071；3. 湖南省氣象科學研究所，湖南 長沙410118）

以四川省瀘州市為代表的內陸地區，是龍眼栽培的北緣區域，屬龍眼栽培次適宜區，栽培史在2 000 a 以上，種質資源十分豐富。由于其地理位置特殊，瀘州龍眼以果實晚熟、優質聞名于世，已成為我國重要的龍眼種植區。然而，瀘州作為我國龍眼的最北緣種植區域，各類氣候風險較大，特別是隨著年際間氣候要素變化，低溫凍害、連陰雨、風雹災害等氣象災害發生較多，導致龍眼產量波動、徘徊。對廣西、廣東等南亞熱帶的龍眼氣象災害已有研究報道，但對中亞熱帶的龍眼氣象災害研究很少。

瀘州龍眼地方品種種植歷史悠久，其生理特性和對氣象災害適應程度與華南地區的差異較大。有文獻表明華南龍眼在最低氣溫-2～-3℃，成年果樹受害率達到50%～80%[1]，但實際調查中發現，瀘州龍眼在數次最低氣溫＜-2℃的短時低溫天氣，其受害率遠低于華南地區相應溫度下的受災率（如2002年），氣溫在5℃左右或以下持續數天，則受害率較高（如2008年），這表明華南龍眼和瀘州龍眼受氣象災害影響的程度基本一致。匡昭敏等研究發現，在華南地區對龍眼產量影響最大的氣象災害為高溫“沖梢”[2]，但針對瀘州龍眼產量影響最大的氣象災害還未見報道。瀘州龍眼的主要氣象災害特征可能與華南地區不一樣，因此，本研究對瀘州龍眼的安全生產具有重要的指導意義。

1 材料與方法

1.1 資料來源

本文資料包括1976～2013年有災害年份的龍眼種植面積、單產及各災情受災面積。龍眼種植和災害資料來源于市統計局、農業局、救災辦、市圖書館。氣象災害由瀘州市5個氣象站1976～2013年氣象統計得到，來源于瀘州市氣象局。

1.2 氣象災害因子的選取

龍眼產量形成因子主要是掛果率和果實大小，掛果率與成花數、成果數有關。因此，影響成花、成果的氣象因子即可視為影響瀘州龍眼的主要氣象災害因子。在已有的研究中表明，產量形成關鍵期(花芽期、花期、第一次生理落果期、第二次生理落果期)遭遇的氣象災害是龍眼的主要氣象災害。另外，由于種植帶是最北緣地帶，是否能安全越冬（冬季凍害）也是一個必須考慮的因子[3]。因此，結合瀘州氣候的特點和瀘州龍眼的物候特征得出影響龍眼產量的主要氣象災害有：冬季低溫凍害（12月～翌年2月），花芽形態分化期的高溫沖梢（3～4月初），花穗、花期、第一次生理落果期的春旱、連陰雨（3～5月）和第二次生理落果期的夏、伏旱、高溫日灼（6月中旬～8月）。在統計中，春旱、夏旱、伏旱統一稱為干旱。統計災害指標參照匡昭敏等[2]提出的指標。

2 瀘州龍眼主要氣象災害特征及影響

2.1 低溫凍害

龍眼低溫凍害是指龍眼在遭受低溫天氣造成植株死亡或者減產的氣象災害。據統計瀘州發生龍眼低溫凍害的平均年份有11 a，發生頻率為30%，發生時段主要集中在12月下旬至2月上旬。其中，強度最大的年份為2008年，最長持續日數達13 d，龍眼產量不足正常年份的3%，果樹損害率90%以上、死亡10%左右，且翌年單產比正常年份少30%以上。2000年以來，隨著全球環境變暖，發生的頻率有所下降，僅發生過2 次。由于秦嶺對冷空氣的阻擋作用，位于四川盆地的瀘州冬季氣溫比同緯度的華東地區高3～4℃，極端最低溫度在0℃左右，所以發生低溫凍害的頻率不高，但凍害影響卻十分明顯。低溫冷凍主要影響春芽的萌發和生長，凍傷、凍死春芽，造成果樹無法正常抽梢、形成花芽，導致花少而減產，嚴重時造成葉片焦枯、枝條干裂，甚至整株死亡，一般30%以上葉片受凍焦枯的果樹當年不會開花。

2.2 風雹災

據統計，瀘州龍眼種植區遭受風雹災害有5 a，瀘州龍眼種植區風雹災平均年發生頻率為14%。37 a 來瀘州龍眼主產區最為嚴重的一次風雹災發生在1989年4月20日，最大風速超過了30 m/s，災害造成全市龍眼大面積枝斷樹倒，并且正值花穗現蕾期，受災果樹當年未開花，全部絕收，當年全市龍眼產量僅為正常年份的10%。瀘州的風雹災一般發生在龍眼開花至果實成熟時期，受害特征為花、葉、果部分被刮落或打落，嚴重時樹枝折斷，果樹倒地，龍眼大幅度減產或絕收。

2.3 連陰雨災害

連陰雨是在龍眼生育期出現連續的降水，日照時數偏少50%以上的天氣過程。在龍眼花期和幼果期，7 天以上的連陰雨將會對龍眼致害[4]。4月下旬至5月下旬為瀘州龍眼的開花期至幼果期，此間遭遇連陰雨會造成結果率降低，幼果脫落，病蟲害發生嚴重。據統計，瀘州龍眼種植區連陰雨發生頻率為35%。最嚴重的一次連陰雨災害發生在1991年5月，雨日達27 天，日照不足常年的20%，并伴隨著低溫天氣，大面積龍眼出現花而無果，造成嚴重減產，平均單產不足正常年份的20%。近10年來連陰雨天氣發生頻率有所增加，但未造成嚴重災害，可能與農技措施的改良有關，根據天氣預報進行人工防控，有效提前或推遲了瀘州龍眼的生育期，人為避開了陰雨時段。

2.4 旱災

據統計，瀘州市發生干旱的年份有26 a，發生頻率達70%。近10年來發生頻率有所增加，尤其是高強度的大旱有明顯增加，如2006年和2011年這兩年的旱災是在有氣象資料以來最為嚴重的2 次。2006年，瀘州發生了長達51 天的高溫伏旱天氣，塘庫干涸，人畜飲水困難，龍眼樹受災近60%，受災果樹至少減產40%。瀘州龍眼遭受的干旱多為伏旱，特別是夏伏連旱，其影響主要表現為落果和阻止果實膨大。雖然干旱發生頻率大，龍眼樹根系發達，一般性干旱不會至災，并且干旱是一個發展的過程，有預見性，只要水源充足，救災容易，所以，即使大面積發生旱災，災害影響也較小。但若水源不足，無法及時救災，旱情則會迅速發展，影響會快速變大。

2.5 高溫

瀘州龍眼高溫災害分為春季高溫沖梢和夏季高溫日灼。這兩種災害在瀘州地區發生的頻率較小，不足20%。在花芽分化期日均溫連續3 天≥18℃，龍眼將發生高溫沖梢[5]。瀘州龍眼花芽形態分化期一般在3月，據統計，瀘州發生高溫沖梢的年份有6 a，發生頻率為16%，發生頻率明顯低于華南地區。發生頻率從西到東逐漸加大，合江縣種植區相對最大。近10 a 發生頻率有所增大，這可能與全球氣候變暖有關。最為嚴重的一次是在1990年3月中下旬，種植區連續6 天日均溫≥18℃，最高日均溫達22.4℃，全市有2/3 的龍眼果樹受災，發生災害的果樹減產50%以上。

高溫日灼是指較高的溫度和強烈的日照對作物造成的不利影響。龍眼幼果在連續3 天日最高氣溫≥38℃，連續5 天日最高氣溫≥35℃，日照時數在10 h 以上的天氣過程下將會有輕微灼傷[2]。高溫日灼發生在龍眼第二次生理落果時影響較大，會造成幼果脫落，隨著高溫日數持續時長的增加災害加重。瀘州龍眼發生高溫日灼災害的概率較小，據統計發生高溫日灼的年份僅有4 a，發生頻率僅有10%，屬于小概率災害。

2.6 其他氣象災害

洪澇和倒春寒對瀘州龍眼產量也有一定不利影響。按照氣象標準，洪澇在瀘州發生頻率為41%，但實際造成龍眼洪澇災害的概率只有22%，主要原因是龍眼作為多年生喬木，根系發達，抗澇性強。倒春寒是指3～4月降溫幅度達到8℃，日均溫降低到10℃以下并持續3 d以上的低溫冷害，主要影響瀘州龍眼的成花。倒春寒在瀘州龍眼種植區發生頻率很低，不足10%。

3 氣象災害與龍眼產量的灰色關聯分析

3.1 龍眼受災和龍眼減產情況

3.1.1 氣象災害受災情況 通過調查、收集龍眼災害資料整理后見表1。由表1 可見，瀘州龍眼受災主要是干旱、低溫凍害、連陰雨、高溫日灼、洪澇、倒春寒、高溫沖梢、大風冰雹等。

3.1.2 龍眼產量波動分析

表1 瀘州龍眼面積、主要氣象災害受災面積及單產統計表

由于龍眼為多年生果樹，產量與樹齡、管理水平、土壤肥力關系密切，且產量有大小年現象，本研究只探討產量與氣象災害的關系。瀘州龍眼正常年份產量為3 000 kg/hm2，根據龍眼產量（統計數據）與正常年份產量的比較分析（表1），由Excel 軟件生成減產率柱狀圖，見圖1。

由圖1 可知，瀘州龍眼在1976～2013年這33年中有5年減產80%以上，為極重災年份，特別是2008年，單產僅75 kg/hm2，減產98%，幾乎絕收。減產率50%～80%的年份有2 a，屬于重災年份。其他年份減產率在10%～50%，屬于中度受災年份。收集到的17年受災資料中每年都有不同程度的減產，但減產差異大，說明瀘州龍眼產量與氣象災害類別、災害強度的相關性大，這需要利用產量與災情資料進行進一步分析。

3.2 灰色關聯分析

影響瀘州龍眼產量的氣象災害多種多樣，不同產量形成期所受災害不同，整個生育期有的災害疊加影響，每年發生的災害類別、面積都不一樣，定量分析難度較大。而灰色關聯分析法能較好地分析出各類氣象災害與產量的關聯度，關聯度大的，說明其對產量的影響大。

3.2.1 建立參考序列和比較序列

圖1 瀘州龍眼各受災年份單產減產率圖

把收集到的17個受災年份的產量數據作為參考序列，設參考序列為A= {A1，A2，A3……An}，n=15；把表1中17年對應年份各類氣象災害的受災率列為比較序列，設比較序列B={Bi1，Bi2，Bi3}，i=8，為8種氣象災害，n=16。由于氣象災害的發生對龍眼產量造成的是消極影響，也就是說氣象災害對龍眼產量起的是負面作用,二者呈負相關關系，因此，在分析的實際操作中首先需要將這種負相關關系轉為正相關關系進行建模，才能得出正確的分析結果，這里對比較序列數據進行逆化算子作用像轉化處理[6]，公式為：b=1-（受災面積/掛果樹面積）。由此可得到參考序列A 和8 組比較序列B（8種氣象災害受災率逆化后的數列）

3.2.2 初始化序列

對參考序列和比較序列進行無量綱化，其方法是均值化和初值化。均值化是用序列所有數據的平均值除以各數據得到一個占均值百分比的新序列，初值化是指用序列的第一個數據除以所有數據得到一個占第一個數據百分比的新序列。由于參考序列和比較序列單位不統一，本研究中采用均值法得到單位統一為“百分數”的新的比較序列和參考序列[7]。

3.2.3 求絕對差

絕對差即初始化后的比較序列與參考序列之差的絕對值，公式為：

把初始化后的數據代入公式（1）計算可得到8 組新的序列。

3.2.4 求關聯系數

取分辨系數ρ=0.5 計算各比較序列與參考序列在各時刻的關聯系數。其計算公式為：

其中Δmin 和Δmax 分別指比較序列與參考序列間各時刻最小絕對差與最大絕對差，即表3 中的最大值和最小值。把求出的絕對差各列數據代入公式（2）可計算得出各類氣象災害與產量的關聯系數。

3.3.5 求關聯度并排序

取等權關聯度，計算公式為：

也就是取求出的關聯系數各列的平均值。把求出的關聯系數的數據代入公式（3）計算，結果和排序如表2。

表2 各類氣象災害與瀘州龍眼單產的關聯度及排序

根據灰色關聯分析法原理，關聯系數越大，其對參考目標的影響越大，根據表2 得出各類氣象災害對瀘州龍眼產量影響程度從大到小排序依次為：低溫凍害＞風雹災害＞連陰雨害＞高溫日灼＞洪澇災害＞倒春寒害＞高溫沖梢＞干旱災害。低溫凍害與產量的關聯度最大，說明其影響程度最大，因此，瀘州龍眼生產上首先要注重防范低溫凍害。

4 小結與討論

從氣象災害特征看，干旱和洪澇的發生頻率雖然較高，但受災頻率不高，主要與龍眼為喬木，對干旱和洪澇的抗逆性較強。低溫凍害和風雹災發生頻率雖然不高，但成災率和絕收率都較高。

從氣象受災和瀘州龍眼產量灰色關相分析，得到瀘州地區對龍眼產量影響最大的氣象災害是低溫凍害，其次是風雹災害，其他連陰雨害、高溫日灼、洪澇災害等影響也較大，倒春寒害、高溫沖梢、干旱災害對龍眼影響小。

低溫凍害影響大的原因主要是難以有效防控，風雹災害雖然防控難，但發生范圍較小、時間短，影響面積相對較小，連陰雨害、高溫日灼、洪澇災害發生頻率較低，故影響程度相對較小，干旱災害雖然發生頻率最高，但水源充足時能及時搶救，可挽回損失。說明在瀘州地區需要重點防范的氣象災害是低溫凍害。同時，在品種改良上應重點考慮抗凍害品種的篩選。

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