韶关烟叶四产区降水特征及其与烟叶产量的相关性

高翠翠， 陈泽鹏， 李 丽， 汪海恒， 黄跃鹏， 王海波， 聂 霏， 谢文杰， 刘 桔*

(1.韶关市气象局， 广东 韶关 512000； 2.韶关市突发事件预警信息发布中心， 广东 韶关 512000；3.广东烟草韶关市有限公司， 广东 韶关 512000)

烟叶是我国重要的经济作物，也是支撑韶关经济发展的主要产业之一。烟叶生长发育特性以及产量高低、品质好坏，在不同气候因子以及不同月份气候条件下有较大变化。气候因子对烟株正常生长及烟叶内在化学成分及风格特色的塑造有重要作用[1-2]。降水是气候因子中影响烟叶生长发育的主要因素之一，王军等[3]研究表明，降水量是影响南雄烟区原烟产量的主要气候因素，且烟叶生长发育过程中不同阶段和不同叶位对降水的响应不同，最终影响烟叶产量和质量。降水是烟叶生长所需水分的主要来源，降水过多和过少都会对烟叶产量和品质产生不利影响[4]。烟叶生长不同阶段需水量不同[5]，其中生长前期即还苗-伸根期需水较少；旺长期需水较多，占总需水量的50%左右；生长后期即成熟期，天气晴朗，雨水较少，保持土壤湿润对烟叶品质最有利[6-7]。因此，分析烟叶产区降水特征，对了解烟区降水对烟叶产量和品质的影响具有重要意义。韶关地区4月中旬至6月下旬是烟叶成熟期，此期也是降水量相对较多的华南前汛期[8-10]，烟叶成熟期生长需水量少，及时排出降水非常重要[11]。了解每年暴雨情况和烟叶生长不同阶段暴雨情况，也是认识烟区降水特征的一个重要方面。研究韶关烟叶产区降水的时空变化特征，尤其是烟叶生长期不同阶段的降水特征，对韶关生产优质烤烟和提高烟叶产量，提升经济效益具有重要作用。

1 资料与方法

1.1 资料

逐日降水量资料来源于1970—2019年韶关市8个国家站(乐昌、乳源、仁化、曲江、南雄、始兴、翁源、新丰)。烟叶产量数据由广东烟草韶关市有限公司提供，共收集到2015—2019年南雄、始兴、乐昌、乳源4个烟区的数据，包括平均单叶重量、平均单株产量、下部叶平均单叶重量、中部叶平均单叶重量、上部叶平均单叶重量、单产共6个与产量相关的数据。

1.2 方法

采用经验正交函数分析法(EOF)分析烟叶产区降水的时空变化特征，并利用North等提出的计算特征值误差范围进行显著性检验。分析降水量时间变化时仅用烟叶产区乐昌、南雄、乳源、始兴4个国家站的资料，分析空间特征时使用全市8个国家站的资料。降水分析按照全年、逐月和烟叶生长期各个阶段进行，烟叶生长期共分为3个阶段，还苗-伸根期(2月上旬到3月上旬)、旺长期(3月中旬到4月上旬)、成熟期(4月中旬到6月下旬)。

为了解不同时期降水对烟叶产量的影响，分析烟草生长期雨量、烟叶生长期暴雨日数和烟草生长期不同阶段雨量与烟草产量的相关关系；为更精确了解不同时段降水量对烟叶产量的影响，对烟叶生长期逐旬雨量与烟草产量的相关关系进行计算。由于烟叶产量样本较少，计算降水量与烟叶产量相关关系时，需要将计算得到的相关系数(r)进行订正，即计算无偏差相关系数(r')[12]。

式中，n为样本数，x和y分别表示降水量和烟叶产量。

2 结果与分析

2.1 韶关降水概况

2.1.1 韶关降水空间分布 从图1可知，韶关地区全年降水空间分布不均匀，新丰、翁源和乳源降水较多，乐昌和南雄的降水较少；烟叶还苗-伸根期韶关地区西北部的乐昌和南部(翁源、新丰)降水较少，始兴和南雄降水量较全市平均(139.2 mm)略多，乳源明显多于全市平均；旺长期除乐昌降水量(149.8 mm)较少外，全市其他地区降水量差异较小，普遍在189～200 mm；成熟期也是韶关地区主要的降水时期，降水量空间分布特征与全年表现较一致。

图1 韶关市1970—2019年多年平均降雨量空间分布

2.1.2 烟叶四产区降水 从表1看出，韶关烟叶四产区平均年降水量为1 610.0 mm，其中，乳源最多(1 832.6 mm)，其次是始兴、南雄，乐昌最少(1 517.4 mm)。4个国家站平均年暴雨日数为4.7 d，其中，乳源暴雨日数、暴雨量均最多，占年降水量的百分比也最高；乐昌暴雨日数、暴雨量均最少，占年降水量的比例也最少。

表1 韶关烟叶四产区年雨量和暴雨情况

2.2 韶关烟叶四产区降水的时间变化特征

2.2.1 烟叶四产区降水的逐年变化 从图2看出，1970—2019年韶关烟叶四产区降水总体呈波动变化，乐昌、南雄和乳源在1985—1991年降水几乎都低于各站的年平均降水量，始兴表现不明显。1970—2019年乐昌和始兴年平均降水量变化趋势不明显，南雄50年来降水呈缓慢减少趋势(倾向率为-2.3 mm/a)，乳源呈缓慢增加趋势(倾向率为3.6 mm/a)。50年来乐昌、乳源、始兴暴雨日数和暴雨量均呈缓慢增加趋势，而南雄暴雨日数和暴雨量变化趋势不明显。

图2 1970—2019年韶关烟叶四产区降水量的逐年变化

1970—2019年1—12月，韶关烟叶四产区降水量的逐月变化均呈单峰型(图3)，5月达到月降水量峰值(除乐昌外)，其中，乐昌5月和6月降水量基本相当，6月仅比5月多4 mm。从4个国家站50年月平均降水量看出，烟叶四产区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月降水量较多，占年降水量的20.1%～24.6%，南雄最多，乐昌最少。

图3 1970—2019年韶关烟叶四产区降水量的逐月变化

2.2.2 烟叶生长期降水随时间变化特征 从表2看出，韶关烟叶四产区在烟叶生长期2—6月的平均降水量为949.6 mm，占年平均降水量的59%。其中，乳源最多，达1 085.3 mm，占年降水量的59.2%；乐昌最少，仅850.1 mm，占年降水量的56.0%。4个国家站烟叶生长期平均暴雨日数为3 d，乳源暴雨日数最多，达3.9 d，暴雨量278.5 mm；始兴次之，暴雨日数为3 d，暴雨量为219.5 mm；南雄暴雨日数2.9 d，暴雨量205.2 mm；乐昌暴雨日数最少，仅2 d，暴雨量143.1 mm。

一般来说，烟叶生长前期，即还苗-伸根期降水量偏少，有利于烟叶根系的发展和炼苗，提高烟株素质；旺长期雨量充沛，有利于烟叶迅速生长；成熟期雨水过多对烟叶的正常落黄和成熟采摘不利。从4个国家站烟叶生长期各个阶段降水量的变化看出，还苗-伸根期各站降水都较少，有利于烟叶根系的发展和炼苗；旺长期雨量开始有所增加，各站降水量在140～200 mm，有利于烟叶迅速生长；烟叶生长后期降水开始明显增加，对进入成熟期烟叶正常落黄和成熟采摘较为不利，提前做好排水工作较为重要。

表2 韶关烟叶四产区烟叶生长期各阶段降水量 mm

1970—2019年间烟叶生长期降水量变化趋势与年降水量基本一致(图略)。1970—2019年乐昌、乳源和始兴烟叶生长期降水量变化趋势不明显，50年来南雄烟叶生长期降水以-2.3 mm/a的速度呈缓慢减少趋势，减少速率与年降水量一致，说明50年来南雄年降水量减少主要由于2—6月降水量减少造成。1970—2019年烟叶生长期乐昌、南雄降水量最多年份与降水量最少年份相差880～900 mm；始兴最多年份(1992年)与最少年份(1971年)相差940 mm；乳源50年来降水变化幅度较大，烟叶生长期降水最多年份(2019年)与最少年份(2018年)相差1 076.6 mm。

2.2.3 韶关地区降水量的时空变化特征 从图4可知，前3个模态通过了显著性检验，其累计方差贡献达99.3%，其中，第一模态的方差贡献为96.4%，能很好代表年降水量的变化性质，其特征向量均为正值，南雄地区值稍小，说明全市降水量的变化基本一致，南雄地区的变化幅度较其他地区小；第二模态特征向量在韶关西部为正值，东部为负值；第三模态在北部为正值，南部为负值。全市降水量EOF分析的时间系数(图略)显示，降水的时间系数正负交替出现，全市降水随时间没有一致的增大或减小趋势，而是呈波动变化状态。

图4 1970—2019年韶关市年降水量EOF分析特征向量

从图5可知，还苗-伸根期降水量前3个模态通过显著性检验，累计方差贡献达100%，其中，第一模态的方差贡献为99.7%，代表年降水量的变化性质，其特征向量均为正值，乐昌和乳源的特征值稍小，说明全市降水量的变化基本一致，乐昌和乳源地区的变化幅度较其他地区小；第二模态特征向量在韶关北部为正值，南部为负值；第三模态在西部为正值，东部为负值。旺长期和成熟期第一模态的方差贡献分别为99.5%和99.6%，特征向量为正值，且全市无差异(图略)。

图5 1970—2019年韶关市还苗-申根期降水量EOF分析特征向量

2.3 降水量与烟叶产量的关系

从各烟区降水与烟叶产量无偏差相关系数通过0.01信度(r=0.917 2)水平检验的量(表3)看出，不同烟区降水对烟叶产量的影响不同，不同烟区烟叶产量受不同时段降雨量的影响也不同。乐昌烟区烟叶产量受4月下旬降水量影响明显，其中，平均单株产量、上部叶单叶重和单产均与4月下旬降水量显著正相关。南雄烟区平均单叶重、中部叶单叶重与6月上旬雨量显著正相关，下部叶单叶重与2月上旬即还苗-伸根期前期雨量显著正相关；平均单叶重、平均单株产量、中部叶单叶重和单产均与生长期雨量显著负相关，说明南雄烟区烟叶生长期雨量相对于烟叶生长所需偏多，烟叶生长期暴雨日数与中部叶单叶重和单产显著负相关；还苗-伸根期雨量与平均单株产量和上部叶单叶重显著负相关，旺长期雨量与中部叶单叶重显著负相关，成熟期雨量与单产显著负相关，说明烟叶生长期不同阶段雨量对烟草不同部位的产量影响不同。乳源烟区上部叶单叶重与生长期雨量和6月中旬雨量显著正相关，平均单叶重、中部叶单叶重与还苗-伸根期、2月中下旬和3月上旬雨量显著正相关，平均单株产量与2月下旬雨量和6月下旬雨量显著正相关，单产与6月下旬雨量显著正相关，总体而言，乳源烟区烟叶产量与还苗-伸根期和成熟期后期雨量显著正相关；下部叶单叶重和上部叶单叶重则分别与4月上旬和3月下旬雨量显著负相关，即旺长期中后期雨量偏多会对烟叶产量有不利影响。始兴烟区烟叶产量与雨量正相关关系不明显，仅下部叶单叶重与6月上旬雨量显著正相关；始兴烟区烟叶产量与生长期雨量尤其是还苗-伸根期雨量显著负相关，2月中旬雨量与平均单叶重、平均单株产量、中部叶单叶重、单产显著负相关，2月下旬雨量与平均单株产量、上部叶单叶重、单产显著负相关，3月各旬雨量总体与烟叶产量负相关，6月下旬雨量与上部、下部叶单叶重显著负相关。

表3 韶关烟叶产量与不同阶段降水的相关关系

3 结论

基于韶关8个国家站日降水资料和烟叶四产区烟叶产量相关数据，分析烟叶产区降水随时间和空间的变化特征，以及降水量与烟叶产量的相关关系。结果表明，韶关地区降水空间分布不均匀，烟叶四产区中乳源降水较多，乐昌和南雄降水较少；还苗-伸根期始兴和南雄降水量较全市平均值略多，乳源则明显多于全市平均值；旺长期乐昌降水较少，其他地区相差不大；成熟期降水量的空间分布表现出与全年较一致的空间分布特征。韶关烟叶四产区平均年降水量为1 610.0 mm，平均年暴雨日数为4.7 d，其中，乳源雨量和暴雨日数均最多，乐昌最少。四产区烟叶生长期平均降水量为949.6 mm，其中，乳源最多，乐昌最少。1970—2019年间烟叶四产区降水总体呈波动变化，趋势不明显，且全市雨量变化特征较为一致。50年来乐昌、乳源、始兴的暴雨日数和暴雨量均呈缓慢增加趋势，南雄暴雨日数和暴雨量变化趋势不明显。

不同烟区降水对烟叶产量的影响不同，不同烟区烟叶产量受不同时段降雨量的影响也不同。乐昌烟区烟叶产量受4月下旬降水量影响明显，烟叶产量与4月下旬降水量显著正相关。南雄烟区平均单叶重和中部叶单叶重与6月上旬雨量显著正相关，下部叶单叶重则与2月上旬即还苗-伸根期前期雨量显著正相关；而平均单叶重、平均单株产量、中部叶单叶重和单产均与生长期雨量显著负相关，说明南雄烟区烟叶生长期雨量相对于烟叶生长所需偏多，烟叶生长期不同阶段雨量对烟草不同部位的产量影响不同。乳源烟区烟叶产量与还苗-伸根期和成熟期后期雨量显著正相关；下部叶单叶重和上部叶单重与旺长期中后期雨量偏多对烟叶产量有不利影响。始兴烟区烟叶产量与雨量正相关关系不明显，仅下部叶单叶重与6月上旬雨量显著正相关；始兴烟区烟叶产量与生长期雨量尤其是还苗-伸根期雨量显著负相关。