氣候變化下油茶產量重建及趨勢分析

蔣元華　廖玉芳　彭嘉棟　黃超　張劍明

摘要：深入分析氣候變化對油茶（Camellia oleifera Abel.）產量的影響和重建油茶產量序列，可為油茶產量定量化預報和保證糧油安全提供科學依據。基于湖南省耒陽縣1959—2016年氣象指標數據和1965—1990年油茶產量數據，利用相關分析、逐步回歸、線性趨勢、Morlet小波分析等方法，建立了耒陽縣油茶不同物候期氣象條件與油茶產量的關系模型。結果表明，基于單個物候期氣象條件構建的產量模型中，以花期產量模型效果最優。以11個物候期的擬合產量作為因子構建的產量模型較單物候期氣象條件建立的產量模型更優，此方法適用于重建油茶歷史產量序列，重建產量數據與測產數據的對比表現出很好的一致性。重建的油茶產量序列表明，耒陽縣油茶產量呈減小趨勢。21世紀以來，油茶產量波動幅度增大，且產量呈明顯減小趨勢，說明氣候條件對油茶的不利影響在加劇。油茶產量存在4種時間尺度的周期變化。

關鍵詞：油茶（Camellia oleifera Abel.）產量;氣象指標;逐步回歸;物候期;耒陽縣

中圖分類號：P468.0;S794.4? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）15-0014-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.15.003? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Reconstruction and trend analysis of yield of Camellia oleifera Abel. under climate change：A case from Leiyang county

JIANG Yuan-hua1，LIAO Yu-fang2，PENG Jia-dong1，HUANG Chao1，ZHANG Jian-ming1

（1.Hunan Climate Center，Changsha 410008，China;2.Hunan Institute of Meteorological Sciences，Changsha 410008，China）

Abstract： Deep analysis of change and reconstruction of Camellia oleifera Abel. production sequence under climate change could provide a scientific basis for trending and quantitative forecasting of production and ensure grain and oil security. The data of meteorological indexes from 1959 to 2016， and the historical yield of Camellia oleifera Abel. from 1965 to 1990 in Leiyang county， Hunan province，were extracted， the method of related analysis， stepwise regression， linear trend， and Morlet wavelet analysis were used to establish the relationship between meteorological conditions and the yield of Camellia oleifera Abel. with different phenophase. The results show that the yield model established in the flowering period is the best yield model based on meteorological conditions for a single phenophase. The yield model established by 11 phenophase fitting yields as factors is better than that established by single phenophase. This method is suitable for the construction of long-term sequence history production. The reconstructed production data and the measured production data shows a good consistency. The reconstructed production data shows that the yield of Camellia oleifera Abel. is decreasing. Since the 21st century， the fluctuation of Camellia oleifera Abel. production has increased， and the adverse effect of climate conditions on the high yield of Camellia oleifera Abel. is intensifying. There are four kinds of time scale period changes in Camellia oleifera Abel. production.

綜合分析，以11個物候期的擬合產量作為因子構建的產量模型較單物候期氣象條件建立的產量模型更優（圖1），此方法適用于構建長時間序列的油茶歷史產量序列，并可全省推廣分析氣候變化對油茶產量的影響。由于開花期具有較大的時間提前量，因此基于開花期氣象條件建立的油茶產量模型可用于開展油茶產量預估。

2.2? 油茶產量重構及特征分析

以11個物候期的擬合產量作為因子構建的產量模型較單物候期氣象條件建立的產量模型更優，可根據氣象因子構建出耒陽縣1959—2016年油茶產量序列，此方法可更加客觀分析氣候變化對油茶產量的影響程度，規避因政策等原因造成林地面積突增或驟降引起的產量波動。

利用11個物候期的擬合產量作為因子構建的產量模型，其中1965—1990年油茶產量為實測數據（圖2）。1959—2016年耒陽縣油茶產量呈減小趨勢，減小速率為99.9 t/10年。20世紀60—80年代中期，油茶產量波動幅度較大，油茶產量呈增加態勢;80年代中期至20世紀末，油茶產量趨勢相對平穩，平均產量為2 408 t/年;21世紀以來，油茶產量波動幅度較大，且產量呈明顯減小趨勢，說明氣候條件對油茶高產的不利影響在加劇。

從Morlet小波分析發現，油茶產量存在4種時間尺度的周期變化，其中22～25年時間尺度上存在2次正負交替的準震蕩;11～15年時間尺度上存在5次正負交替的周期震蕩;5～8年時間尺度的周期變化主要分布于1959—2000年，共有7次正負交替的周期震蕩;2年時間尺度的周期變化遍布于整個時期（圖3）。

2.3? 重構后油茶產量驗證

利用2009—2016年湖南省林業科學院調查的耒陽縣馬水鎮灘頭村油茶鮮果測產數據以及基于氣象條件構建的油茶產油量數據驗證分析油茶產量歷史序列的可靠性。從圖4可以看出，基于氣象條件重構的油茶產油量與湖南省林業科學院測產的鮮果產量趨勢基本一致，兩者相關系數為0.701，通過0.05顯著性檢驗，說明基于氣象條件重構的耒陽縣歷年油茶產量序列較為真實可靠。

2012年無明顯影響油茶產量的異常氣候事件發生，當年油茶高產，實測產量與模擬產量都達到峰值。2013年6月29日至8月19日，湖南省出現了年內范圍最廣、強度最強的高溫天氣過程，過程期間，全省平均高溫時間35.1 d，破歷史同期最高記錄，有58縣市高溫時長破歷史同期最高記錄;有93縣市出現高溫熱害。此階段正處于果實膨大高峰期，高溫干旱缺水，勢必影響油茶果實的生長，不利于優質豐產。2015年11月7—20日湖南省平均降水量為156.2 mm，較常年同期偏多3.2倍。期間共出現暴雨以上縣次數56次，位居1961年以來11月第二高位;期間21縣市達極端強降水事件標準，創1961年以來11月新高，湘江中上游發生罕見冬汛。此階段正處于油茶花期，在油茶開花授粉階段出現長時間連陰雨天氣，日照嚴重不足，光合作用受到影響，同時影響昆蟲授粉，雨水淋洗花柱頭液和花粉，也會造成授粉受精不能正常進行，導致減產。

3? 小結與討論

基于氣象指標和1965—1990年的耒陽縣油茶產量，利用相關分析和逐步回歸方法，分析了油茶各物候期產量模型，并重建耒陽縣歷史油茶產量。基于單個物候期氣象條件構建的產量模型中，以開花期產量模型效果最優，可為油茶產量預估提供科學依據。以11個物候期的擬合產量作為因子構建的產量模型較單物候期氣象條件建立的產量模型更優，此開方法適用于構建長時間序列油茶歷史產量序列，適用于定量分析和評估氣候變化對油茶產量的影響。根據氣象因子重建的耒陽縣1959—2016年油茶產量序列表明，耒陽縣油茶產量呈減小趨勢，尤其是2000年以來，油茶產量波動幅度較大，且產量呈明顯減小趨勢，說明氣候條件對油茶高產的不利影響在加劇。Morlet小波分析結果表明，油茶產量存在4種時間尺度的周期變化，周期震蕩較明顯。由于選取的氣候因子和實測產量數據的時間序列不長，數學模型有待完善，暫時沒有系統分析關鍵氣象因子，后期擬深入研討油茶各物候關鍵氣象因子對油茶產量的影響及其變化特征。

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