寒害事件對(duì)橡膠樹(shù)總初級(jí)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(duì)橡膠樹(shù)總初級(jí)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(shù)寒害指數(shù)，并通過(guò)對(duì)相應(yīng)時(shí)間段內(nèi)的橡膠樹(shù)寒害指數(shù)和橡膠樹(shù)總初級(jí)生產(chǎn)力變化的分析揭示橡膠對(duì)寒害事件的響應(yīng)。結(jié)果表明，當(dāng)面臨寒害事件時(shí)，橡膠樹(shù)GPP會(huì)出現(xiàn)減小的情況;橡膠樹(shù)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(duì)不同區(qū)域的橡膠樹(shù)的GPP減小程度有所不同，主要原因是橡膠樹(shù)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(shù)的受災(zāi)程度。

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

中圖分類(lèi)號(hào)：P429;S794.1? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2019）01-0025-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.01.006? ? ? ? ? ?開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)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(guó)熱帶地區(qū)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，氣象因子是影響橡膠樹(shù)種植的關(guān)鍵因素之一[1]。橡膠樹(shù)總初級(jí)生產(chǎn)力（Gross primary productivity，GPP）反映的是橡膠樹(shù)所固定的碳的總量，是碳循環(huán)的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，一定程度上也能間接反映對(duì)產(chǎn)量的影響程度。橡膠樹(shù)GPP具有明顯的空間和時(shí)間變化特征，其中氣候因子是橡膠樹(shù)生長(zhǎng)最直接的影響因素[2]。2008年1月中旬至2月初，中國(guó)19個(gè)南方省（市、自治區(qū)）先后經(jīng)歷了歷史上一次罕見(jiàn)的持續(xù)低溫天氣[3]，其中中國(guó)橡膠主產(chǎn)區(qū)的海南省、廣東省、云南省屏邊等地在該時(shí)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(cè)水平，因此可借助遙感手段，通過(guò)對(duì)比分析研究區(qū)橡膠樹(shù)GPP變化來(lái)反映其對(duì)寒害的響應(yīng)程度，為準(zhǔn)確、及時(shí)掌握橡膠產(chǎn)膠狀況提供決策依據(jù)。

針對(duì)2008年1—2月的低溫事件，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)展其對(duì)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(jí)生產(chǎn)力變化評(píng)估了中亞熱帶針葉林的恢復(fù)能力;陳鷺真等[3]開(kāi)展了2008年低溫對(duì)中國(guó)南方紅樹(shù)林的影響研究;劉布春等[6]分析了2008年低溫災(zāi)害對(duì)農(nóng)業(yè)的影響;李盼龍等[7]分析了貴州省植被凈初級(jí)生產(chǎn)力對(duì)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(duì)森林損毀的情況研究。關(guān)于橡膠樹(shù)寒害的研究大致集中在橡膠樹(shù)寒害指標(biāo)和橡膠樹(shù)寒害個(gè)例研究?jī)深?lèi)[9]，其中橡膠樹(shù)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(guò)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(píng)價(jià)橡膠樹(shù)寒害程度;個(gè)例研究主要是評(píng)估橡膠樹(shù)寒害損失[14-17]。

從2008年1—4月橡膠樹(shù)GPP比2007年減少的空間分布（圖4）來(lái)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(shù)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(shì);2月廣東省、海南省、云南省屏邊和江城等地橡膠樹(shù)GPP減少率大于15%，云南省景洪、瑞麗等地橡膠樹(shù)GPP呈增加趨勢(shì);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(shù)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(shù)GPP呈增加趨勢(shì);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(shù)GPP呈增加趨勢(shì)。

2.3? 橡膠樹(shù)寒害指數(shù)變化與GPP變化關(guān)系

通過(guò)對(duì)橡膠樹(shù)寒害指數(shù)和GPP變化的關(guān)系分析可以得到，橡膠樹(shù)寒害指數(shù)變化與GPP變化在空間上存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即在同一區(qū)域，橡膠樹(shù)寒害指數(shù)大的區(qū)域?qū)?yīng)的橡膠樹(shù)GPP的變化也大。但在不同區(qū)域，由于氣候、橡膠樹(shù)生產(chǎn)管理及橡膠樹(shù)品種、樹(shù)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(shù)寒害指數(shù)的變化與橡膠樹(shù)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(shù)寒害指數(shù)變化為1.89～2.20，橡膠樹(shù)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(shù)寒害指數(shù)變化為1.40～2.00，而橡膠樹(shù)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(shù)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(shù)物候期的改變而引起的。1—2月整個(gè)橡膠樹(shù)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(shù)的落葉程度，另一方面可能延緩第一蓬的生長(zhǎng)，因此橡膠樹(shù)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(shù)GPP月平均值減少，主要原因可能是受寒害的影響，橡膠樹(shù)第一蓬葉抽發(fā)期推遲所致;總體而言，整個(gè)橡膠產(chǎn)區(qū)由于寒害程度不同，橡膠樹(shù)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(shí)間長(zhǎng)[19]，因此選擇2008年的極端低溫事件研究寒害對(duì)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(shù)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(guò)對(duì)比兩年份不同月份的GPP變化，分析橡膠樹(shù)GPP對(duì)寒害事件的響應(yīng)。

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

通過(guò)對(duì)橡膠樹(shù)寒害指數(shù)變化與橡膠樹(shù)GPP變化的相關(guān)性分析可知，一般橡膠樹(shù)寒害指數(shù)大的區(qū)域，對(duì)應(yīng)橡膠樹(shù)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(shuō)明不同品種和樹(shù)齡的橡膠樹(shù)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(shù)對(duì)冬季低溫的長(zhǎng)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(shù)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(duì)大一些。

3.2? 討論

受氣候因素限制，中國(guó)橡膠樹(shù)種植面積有限，目前中國(guó)橡膠樹(shù)種植區(qū)主要分布在海南、云南、廣東、廣西、福建等5省（自治區(qū)）。由于中國(guó)適宜植膠區(qū)域緯度偏北和海拔偏高，橡膠樹(shù)整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)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(shù)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(duì)中國(guó)橡膠產(chǎn)區(qū)（海南省、廣東省）造成了不同程度的災(zāi)損。由于氣候、橡膠生產(chǎn)管理、橡膠品種、樹(shù)齡等差異的原因，橡膠樹(shù)GPP變化受寒害程度有所差異。特別是1—2月橡膠樹(shù)處于落葉期，橡膠樹(shù)的GPP處于低值區(qū)。由于氣候的影響，在不同區(qū)域橡膠樹(shù)落葉的時(shí)間上稍有差異，如云南省西雙版納橡膠樹(shù)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(zhǎng)期;海南省橡膠樹(shù)1—2月處于落葉盛期，2月下旬南部有些區(qū)域開(kāi)始展葉，3—4月橡膠樹(shù)處于第一蓬葉期，橡膠樹(shù)GPP會(huì)明顯增加。本研究采用的是橡膠樹(shù)GPP月平均值，即通過(guò)當(dāng)月每天的遙感數(shù)據(jù)提取出橡膠樹(shù)月平均GPP，從宏觀上體現(xiàn)1—4月不同區(qū)域橡膠樹(shù)的物候期存在差異，主要考慮用同期橡膠樹(shù)GPP月平均值變化來(lái)反映對(duì)其寒害的響應(yīng)程度。由于資料的限制，本研究?jī)H從宏觀角度簡(jiǎn)要分析了寒害對(duì)橡膠樹(shù)GPP的影響，關(guān)于低溫寒害如何具體影響橡膠樹(shù)GPP變化及其影響機(jī)制等問(wèn)題需要進(jìn)一步的分析。同時(shí)，本研究?jī)H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(jí)生產(chǎn)力的變化揭示橡膠樹(shù)對(duì)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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