柑橘氣象產(chǎn)量和實際產(chǎn)量與氣象因子相關(guān)性及對比分析

葉飛，勞曉璨

(龍游縣氣象局，浙江 衢州 324000)

文獻(xiàn)著錄格式：葉飛，勞曉璨. 柑橘氣象產(chǎn)量和實際產(chǎn)量與氣象因子相關(guān)性及對比分析[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，62(6)：1119-1122.

DOI：10.16178/j.issn.0528-9017.20210619

目前，國內(nèi)氣象因子對柑橘產(chǎn)量影響相關(guān)性分析，基本采用柑橘氣象產(chǎn)量，如余穎等[1]探討了金衢盆地氣象條件與柑橘氣象產(chǎn)量的關(guān)系；凡改恩等[2]用臺州四季降水量變化對柑橘氣象產(chǎn)量的影響進(jìn)行了研究；陳詩婷等[3-9]分析了臺州和衢州氣象條件對柑橘氣象產(chǎn)量的影響。用氣象產(chǎn)量代替實際產(chǎn)量主要是排除不同歷史時期社會生產(chǎn)力水平和政策等因素引起的柑橘產(chǎn)量變化，但也可能存在某些地區(qū)非氣象因素年際變化不大的情況，這種情況下采用氣象產(chǎn)量分析是否仍比實際產(chǎn)量分析更科學(xué)，還有待商榷。龍游縣為柑橘產(chǎn)量大縣，柑橘種植面積超過3 000 hm2，單位產(chǎn)量17 600 kg，平均年產(chǎn)量5萬t，柑橘果樹樹齡長，種植技術(shù)和土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。本文利用龍游縣柑橘氣象產(chǎn)量和實際產(chǎn)量分別探究與多項氣象因子的相關(guān)性，分析對比哪種產(chǎn)量與氣象因子相關(guān)性更高、有相關(guān)性的因子種類更多，是否用氣象產(chǎn)量分析更科學(xué)。同時各自建立預(yù)測模型并檢驗對比，選取趨勢和效果更好的預(yù)測模型進(jìn)行推廣應(yīng)用，以期為柑橘管理提供科學(xué)依據(jù)，充分合理利用氣候資源，趨利避害，提高柑橘產(chǎn)量，為柑橘采摘和銷售提供科學(xué)指導(dǎo)，提高柑橘種植效益，對柑橘增產(chǎn)、農(nóng)戶增收具有重要的現(xiàn)實意義[10-29]。

1 材料與方法

1.1 材料來源

所有氣象數(shù)據(jù)來自于龍游縣氣象局國家氣象觀測站觀測資料，柑橘數(shù)據(jù)來自于龍游國家一級農(nóng)業(yè)氣象試驗站和龍游縣農(nóng)業(yè)局觀測資料。

1.2 柑橘產(chǎn)量的計算方法

1.2.1 柑橘氣象產(chǎn)量計算

柑橘氣象產(chǎn)量是排除由不同歷史時期社會生產(chǎn)力水平和政策等因素引起的柑橘產(chǎn)量變化，是僅由氣象因素造成產(chǎn)量變化的部分；相對于氣象因子，土壤因子、地形因子和人為因子、環(huán)境因子年際變化較小，能代表某一地域某一時間的生產(chǎn)力水平，因此，將由這些因子決定的產(chǎn)量定義為趨勢產(chǎn)量。用公式表示為：Y=Yt+Yr+e。其中Y為實際產(chǎn)量，Yt為趨勢產(chǎn)量，Yr表示氣象產(chǎn)量，e為隨機(jī)產(chǎn)量。因隨機(jī)產(chǎn)量在產(chǎn)量中比例很小，常被忽略不計。式中柑橘產(chǎn)量采用公頃產(chǎn)量而非總產(chǎn)量，是為避免受面積和其他因素的干擾。

趨勢產(chǎn)量以年序為自變量，用趨勢擬合法模擬柑橘趨勢產(chǎn)量。對2010—2019年柑橘公頃產(chǎn)量進(jìn)行趨勢分析，計算出柑橘趨勢產(chǎn)量，再通過公式Y(jié)r=Y-Yt計算氣象產(chǎn)量，當(dāng)Yr>0，氣象條件利于柑橘豐產(chǎn)；當(dāng)Yr<0時，氣象條件不利于柑橘生產(chǎn)。

1.2.2 分析方法

利用SPSS軟件對2010—2019年逐月和逐年平均氣溫、最低氣溫、最高氣溫、降水量和日照時數(shù)；≥10 ℃積溫、≥11 ℃積溫、≥12 ℃積溫；各物候期的逐年平均氣溫、降水量和日照時數(shù)與柑橘氣象產(chǎn)量和實際產(chǎn)量分別進(jìn)行相關(guān)性對比分析，得出相關(guān)系數(shù)，提取通過顯著性檢驗的氣象因子，利用逐步回歸法建立柑橘產(chǎn)量預(yù)測模型。

2 結(jié)果與分析

因2016年初冬遭受罕見低溫天氣，0 ℃以下低溫天氣出現(xiàn)13 d，極端最低氣溫-8.9 ℃，造成大量柑橘樹死亡，影響了花芽分化，對柑橘產(chǎn)量影響較大，單產(chǎn)僅為常年的一半，故以下在進(jìn)行數(shù)據(jù)相關(guān)性分析時，把2016年作為特殊年份進(jìn)行單獨處理。

2.1 柑橘氣象產(chǎn)量與氣象因子相關(guān)性分析

欲求得氣象產(chǎn)量，先要計算趨勢產(chǎn)量。因已將2016年數(shù)據(jù)作為特殊年，不直接參與分析，故2016年數(shù)據(jù)用前后相鄰2 a共4 a的數(shù)據(jù)平均值替代，做出2010—2019年柑橘年產(chǎn)量變化趨勢圖。由圖1可知，產(chǎn)量呈增加趨勢，并通過顯著性檢驗，可用于計算趨勢產(chǎn)量和氣象產(chǎn)量。

圖1 龍游縣2010—2019年柑橘年產(chǎn)量變化

用以上氣象因子與柑橘氣象產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，表1中的5個氣象因子和3類積溫因子均未通過顯著性檢驗，僅萌芽期氣溫通過相關(guān)性顯著檢驗，且呈負(fù)相關(guān)，說明萌芽期氣溫過高會影響柑橘果樹生長。降水和日照氣象因子均未通過顯著性檢驗，表明日照和降水對龍游柑橘氣象產(chǎn)量影響不大。

表1 2010—2019年氣象因子與柑橘氣象產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)

以萌芽期氣溫為自變量，柑橘氣象產(chǎn)量為因變量，利用SPASS軟件進(jìn)行逐步回歸分析，建立的回歸模型為y=-13.695x+199.176，式中，y為柑橘氣象產(chǎn)量，x為萌芽期氣溫。考慮受災(zāi)嚴(yán)重的特殊年份，利用專家經(jīng)驗進(jìn)行訂正，以a為專家經(jīng)驗，最終柑橘年產(chǎn)量預(yù)測模型為y=a(-13.695x+199.176)。圖2對預(yù)測產(chǎn)量和氣象產(chǎn)量進(jìn)行檢驗，表現(xiàn)出一定的預(yù)測趨勢。

圖2 柑橘預(yù)測產(chǎn)量和氣象產(chǎn)量預(yù)測模型檢驗

2.2 柑橘實際產(chǎn)量和氣象因子相關(guān)性分析

在進(jìn)行柑橘實際產(chǎn)量與氣象因子相關(guān)性分析前，先把2016年作為特殊年單獨處理，其余年份進(jìn)行實際產(chǎn)量與氣象因子的相關(guān)性分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過顯著性檢驗的氣象因子有10項，包括9月低溫，3月、5月、9月平均氣溫，年平均溫度，年日照時數(shù)，生理落果期氣溫，≥10 ℃積溫，≥11 ℃積溫，≥12 ℃積溫，均為正相關(guān)，且年平均氣溫、≥10 ℃積溫、≥11 ℃積溫、≥12 ℃積溫通過0.01顯著性檢驗。

2.2.1 氣溫與柑橘實際產(chǎn)量關(guān)系

3月平均氣溫與柑橘實際產(chǎn)量呈正相關(guān)。3月為柑橘萌芽期，溫度高會使柑橘提前出芽和促進(jìn)萌芽生長，提高萌芽存活率，進(jìn)而提高柑橘產(chǎn)量。如果溫度過低，特別是有強(qiáng)冷空氣影響，可能會使?fàn)I養(yǎng)器官受害，將會嚴(yán)重影響柑橘產(chǎn)量。萌芽期是柑橘豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)，所以該時期的氣溫要素十分關(guān)鍵。

5月為開花期，氣溫會影響柑橘開花提前或推遲，進(jìn)而影響柑橘產(chǎn)量，5月平均溫度與產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)為正相關(guān)，說明龍游5月的平均溫度適宜柑橘開花期的生長發(fā)育。

9月平均氣溫和最低氣溫都與實際產(chǎn)量呈正相關(guān)，9月處于生理落果和果實膨大期，生理落果和果實膨大期是柑橘果實發(fā)育最關(guān)鍵時期，是提高柑橘產(chǎn)量最重要時期。生理落果期溫度高有利于促進(jìn)果實肥大和降低含酸量，果實膨大期溫度高促進(jìn)果實膨大增產(chǎn)。同理，如果9月低溫偏低會推遲果樹生理落果，也會影響果實膨大，進(jìn)而影響柑橘產(chǎn)量。

年平均溫度、≥10 ℃積溫、≥11 ℃積溫、≥12 ℃積溫，也都和產(chǎn)量呈正相關(guān)，說明整年的平均溫度、積溫越高，對柑橘產(chǎn)量越有利。

2.2.2 日照與柑橘實際產(chǎn)量關(guān)系

年日照時數(shù)與柑橘實際產(chǎn)量呈正相關(guān)，表明全年日照充足，整體上利于果樹生長發(fā)育，提高柑橘產(chǎn)量。

2.2.3 降水與柑橘實際產(chǎn)量關(guān)系

表2顯示，降水因子均未通過顯著性檢驗，說明降水對龍游柑橘實際產(chǎn)量影響有限。

表2 2010—2019年氣象因子與柑橘實際產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)

2.2.4 柑橘實際產(chǎn)量預(yù)測模型構(gòu)建

自變量為通過顯著性檢驗的10個氣象因子，因變量為柑橘實際產(chǎn)量，利用SPASS軟件進(jìn)行逐步回歸分析，計算得知，10個變量中，只進(jìn)入了1個變量，即年平均溫度。建立的回歸模型為y=241.719x-3 171.798，式中，y表示柑橘實際產(chǎn)量，x為年平均氣溫。考慮受災(zāi)嚴(yán)重的特殊年份，以a為專家經(jīng)驗進(jìn)行訂正。最終柑橘年產(chǎn)量預(yù)測模型為：y=a(241.719x-3 171.798)。

值得注意的是，這10個因子中有9個為氣溫類，可能與年平均氣溫存在較高相關(guān)性，而年平均氣溫與年日照時數(shù)聯(lián)系也很緊密。用年平均氣溫與這9個因子做相關(guān)性分析，除9月最低氣溫外，其他8個都通過顯著性檢驗。因此，在做逐步回歸分析時，排除了因子之間高相關(guān)性的數(shù)據(jù)，僅取年平均氣溫進(jìn)入回歸模型。

圖3對預(yù)測產(chǎn)量和實際產(chǎn)量進(jìn)行檢驗(2016年專家經(jīng)驗a為50%)，表現(xiàn)出顯著的預(yù)測趨勢。浙江省氣候中心從當(dāng)年1月開始逐月滾動預(yù)測當(dāng)年年平均氣溫，對預(yù)測產(chǎn)量可實現(xiàn)逐月訂正，數(shù)據(jù)來源可靠，可用于柑橘產(chǎn)量預(yù)測。

圖3 預(yù)測產(chǎn)量和實際產(chǎn)量預(yù)測模型檢驗

3 小結(jié)

2010—2019年龍游柑橘產(chǎn)量呈顯著增加趨勢。龍游柑橘氣象產(chǎn)量與萌芽期氣溫呈負(fù)相關(guān)，日照和降水對龍游柑橘氣象產(chǎn)量影響不大。用逐步回歸分析建立的預(yù)測模型得出的預(yù)測產(chǎn)量與實際產(chǎn)量進(jìn)行檢驗，表現(xiàn)出一定的預(yù)測趨勢。

龍游柑橘實際產(chǎn)量與10個氣象因子(9月低溫；3月、5月、9月平均氣溫，年平均溫度、年日照時數(shù)；生理落果期氣溫；≥10 ℃積溫、≥11 ℃積溫、≥12 ℃積溫)均呈正相關(guān)。通過逐步回歸分析發(fā)現(xiàn)，10個因子中，只年平均溫度進(jìn)入回歸預(yù)測模型，對預(yù)測產(chǎn)量和實際產(chǎn)量進(jìn)行檢驗，表現(xiàn)出顯著的預(yù)測趨勢。

與實際產(chǎn)量通過顯著性檢驗的氣象因子遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于氣象產(chǎn)量；實際產(chǎn)量的2個回歸系數(shù)通過0.01顯著性檢驗，而氣象產(chǎn)量的僅通過0.05顯著性檢驗；實際產(chǎn)量的預(yù)測模型檢驗效果明顯優(yōu)于氣象產(chǎn)量預(yù)測。可以確定，用實際產(chǎn)量來分析和預(yù)測龍游柑橘產(chǎn)量效果優(yōu)于用氣象產(chǎn)量。因此，在進(jìn)行產(chǎn)量分析前，要充分考慮非氣象因素的影響情況，再確定是否使用氣象產(chǎn)量用于分析研究。在某些環(huán)境下，使用實際產(chǎn)量比氣象產(chǎn)量更科學(xué)。