韶關煙葉四產區降水特征及其與煙葉產量的相關性

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.韶關市氣象局， 廣東 韶關 512000； 2.韶關市突發事件預警信息發布中心， 廣東 韶關 512000；3.廣東煙草韶關市有限公司， 廣東 韶關 512000)

煙葉是我國重要的經濟作物，也是支撐韶關經濟發展的主要產業之一。煙葉生長發育特性以及產量高低、品質好壞，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在化學成分及風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原煙產量的主要氣候因素，且煙葉生長發育過程中不同階段和不同葉位對降水的響應不同，最終影響煙葉產量和質量。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量和品質產生不利影響[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最有利[6-7]。因此，分析煙葉產區降水特征，對了解煙區降水對煙葉產量和品質的影響具有重要意義。韶關地區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，也是認識煙區降水特征的一個重要方面。研究韶關煙葉產區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，對韶關生產優質烤煙和提高煙葉產量，提升經濟效益具有重要作用。

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)。煙葉產量數據由廣東煙草韶關市有限公司提供，共收集到2015—2019年南雄、始興、樂昌、乳源4個煙區的數據，包括平均單葉重量、平均單株產量、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、單產共6個與產量相關的數據。

1.2 方法

采用經驗正交函數分析法(EOF)分析煙葉產區降水的時空變化特征，并利用North等提出的計算特征值誤差范圍進行顯著性檢驗。分析降水量時間變化時僅用煙葉產區樂昌、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量的影響，分析煙草生長期雨量、煙葉生長期暴雨日數和煙草生長期不同階段雨量與煙草產量的相關關系；為更精確了解不同時段降水量對煙葉產量的影響，對煙葉生長期逐旬雨量與煙草產量的相關關系進行計算。由于煙葉產量樣本較少，計算降水量與煙葉產量相關關系時，需要將計算得到的相關系數(r)進行訂正，即計算無偏差相關系數(r')[12]。

式中，n為樣本數，x和y分別表示降水量和煙葉產量。

2 結果與分析

2.1 韶關降水概況

2.1.1 韶關降水空間分布 從圖1可知，韶關地區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-伸根期韶關地區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，全市其他地區降水量差異較小，普遍在189～200 mm；成熟期也是韶關地區主要的降水時期，降水量空間分布特征與全年表現較一致。

圖1 韶關市1970—2019年多年平均降雨量空間分布

2.1.2 煙葉四產區降水 從表1看出，韶關煙葉四產區平均年降水量為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為4.7 d，其中，乳源暴雨日數、暴雨量均最多，占年降水量的百分比也最高；樂昌暴雨日數、暴雨量均最少，占年降水量的比例也最少。

表1 韶關煙葉四產區年雨量和暴雨情況

2.2 韶關煙葉四產區降水的時間變化特征

2.2.1 煙葉四產區降水的逐年變化 從圖2看出，1970—2019年韶關煙葉四產區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、始興暴雨日數和暴雨量均呈緩慢增加趨勢，而南雄暴雨日數和暴雨量變化趨勢不明顯。

圖2 1970—2019年韶關煙葉四產區降水量的逐年變化

1970—2019年1—12月，韶關煙葉四產區降水量的逐月變化均呈單峰型(圖3)，5月達到月降水量峰值(除樂昌外)，其中，樂昌5月和6月降水量基本相當，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，煙葉四產區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年韶關煙葉四產區降水量的逐月變化

2.2.2 煙葉生長期降水隨時間變化特征 從表2看出，韶關煙葉四產區在煙葉生長期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為3 d，乳源暴雨日數最多，達3.9 d，暴雨量278.5 mm；始興次之，暴雨日數為3 d，暴雨量為219.5 mm；南雄暴雨日數2.9 d，暴雨量205.2 mm；樂昌暴雨日數最少，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展和煉苗，提高煙株素質；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 韶關煙葉四產區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 韶關地區降水量的時空變化特征 從圖4可知，前3個模態通過了顯著性檢驗，其累計方差貢獻達99.3%，其中，第一模態的方差貢獻為96.4%，能很好代表年降水量的變化性質，其特征向量均為正值，南雄地區值稍小，說明全市降水量的變化基本一致，南雄地區的變化幅度較其他地區小；第二模態特征向量在韶關西部為正值，東部為負值；第三模態在北部為正值，南部為負值。全市降水量EOF分析的時間系數(圖略)顯示，降水的時間系數正負交替出現，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。

圖4 1970—2019年韶關市年降水量EOF分析特征向量

從圖5可知，還苗-伸根期降水量前3個模態通過顯著性檢驗，累計方差貢獻達100%，其中，第一模態的方差貢獻為99.7%，代表年降水量的變化性質，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，樂昌和乳源地區的變化幅度較其他地區小；第二模態特征向量在韶關北部為正值，南部為負值；第三模態在西部為正值，東部為負值。旺長期和成熟期第一模態的方差貢獻分別為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 降水量與煙葉產量的關系

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

表3 韶關煙葉產量與不同階段降水的相關關系

3 結論

基于韶關8個國家站日降水資料和煙葉四產區煙葉產量相關數據，分析煙葉產區降水隨時間和空間的變化特征，以及降水量與煙葉產量的相關關系。結果表明，韶關地區降水空間分布不均勻，煙葉四產區中乳源降水較多，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，其他地區相差不大；成熟期降水量的空間分布表現出與全年較一致的空間分布特征。韶關煙葉四產區平均年降水量為1 610.0 mm，平均年暴雨日數為4.7 d，其中，乳源雨量和暴雨日數均最多，樂昌最少。四產區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年間煙葉四產區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、始興的暴雨日數和暴雨量均呈緩慢增加趨勢，南雄暴雨日數和暴雨量變化趨勢不明顯。

不同煙區降水對煙葉產量的影響不同，不同煙區煙葉產量受不同時段降雨量的影響也不同。樂昌煙區煙葉產量受4月下旬降水量影響明顯，煙葉產量與4月下旬降水量顯著正相關。南雄煙區平均單葉重和中部葉單葉重與6月上旬雨量顯著正相關，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；而平均單葉重、平均單株產量、中部葉單葉重和單產均與生長期雨量顯著負相關，說明南雄煙區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量影響不同。乳源煙區煙葉產量與還苗-伸根期和成熟期后期雨量顯著正相關；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量有不利影響。始興煙區煙葉產量與雨量正相關關系不明顯，僅下部葉單葉重與6月上旬雨量顯著正相關；始興煙區煙葉產量與生長期雨量尤其是還苗-伸根期雨量顯著負相關。