冬春干旱对滇西南甘蔗产量的影响分析

冬春干旱对滇西南甘蔗产量的影响分析

杨和艳1，李世成2，郑东明2，陈莹3，董有波4，林文根5

(1. 云南省临沧市临翔区气象局，临沧677099；2.云南省临沧市气象局，临沧677099；3.云南省普洱市气象局，普洱66500；4.云南省临沧市甘蔗技术推广站，临沧677099；5.临沧南华糖业有限公司，临沧677099)

摘要：使用滇西南蔗区1977-2022年降水量资料和甘蔗产量资料，干旱等级以《气象干旱等级》作为判定标准，以H-P滤波法分离出气象产量，用系统聚类方法分析干旱年型及各类年型的减产率，得到滇西南蔗区甘蔗干旱灾损指标。同时得出：滇西南春季降水量呈逐年减少趋势，临沧、普洱冬季降水量呈逐年增多趋势，而保山蔗区则呈逐年减少趋势。春季降水量减少可能使干旱加重，临沧、普洱冬季降水量增多可能使冬旱缓和，保山蔗区则可能加重。干旱使处于成熟砍收期的甘蔗植株体吸收的水分减少，叶片过早枯黄或开花消耗糖分，特别严重时生长点死亡、蔗茎空芯，蔗茎含水量下降致使单茎重减轻，从而使产量降低。干旱使甘蔗出苗（发株）缓慢、不整齐且蔗苗纤弱，蔗叶发黄卷曲；严重时造成蔗叶枯黄、甚至出现死苗现象。干旱还引发螟害和黑穗病等其他问题。

关键词：甘蔗 干旱 产量 滇西南

云南甘蔗种植历史悠久，是世界甘蔗发源地之一。种植面积和产量仅次于广西，是中国最重要的食糖生产基地之一。云南蔗区主要分布在临沧、德宏、普洱、文山、保山、红河、版纳和玉溪等8个州市。其中滇西南地区种植面积达全省一半以上。

影响滇西南甘蔗生产的灾害主要有干旱、低温霜冻、暴雨洪涝、大风、病虫害等。其中干旱每年都有发生，是滇西南地区发生面积最大、危害最广的气象灾害。因此，进行甘蔗干旱发生发展及其对甘蔗影响规律研究，依据气候状况采取恰当的防范措施，最大限度降低干旱对甘蔗生产的影响，具有积极现实意义。

黄中艳[1]研究表明：云南干季雨水少，同时日照过多导致干旱缺水期过长（春旱尤其严重），其甘蔗主要生长季比桂、粤蔗区缩短 1.5～2.0个月。刘三梅[2]等研究表明，不同生育时期干旱胁迫下，甘蔗株高净生长值整体呈降低趋势，其中苗期干旱胁迫对不同甘蔗品种、不同生育时期的影响存在差异。傅美兰[3]研究表明：干旱对甘蔗生产的影响从生长期一直持续到成熟期，影响程度也不一样；干旱还会进一步引发别的灾害，如引发病虫害等。李鸿博[4]等研究结果表明：甘蔗需水量呈单峰曲线变化，幼苗期和成熟期需水量较低，伸长期需水量较高。

中国地域广阔，各地干旱发生季节各不相同，干旱影响程度也不一样，而对滇西南地区甘蔗干旱的研究仍不多见。因此，开展滇西南地区甘蔗干旱研究，减轻干旱影响，对提高甘蔗产量和蔗糖含量具有积极作用。

1 资料与方法

1.1 资料来源

(1)气象资料

气象资料来源于滇西南临沧市蔗区8个国家级自动气象观测站、普洱市蔗区景谷站、保山市蔗区六库站（六库站周边种植的甘蔗入榨位于保山市隆阳区的上江糖厂）1977～2023年2月(六库站资料始于1977年)实测记录。

(2)甘蔗产量数据

甘蔗产量数据来源于云南省统计局、临沧市统计局。同时通过大田调查补充甘蔗干旱影响第一手材料。

调查内容和方法：在临沧市、普洱市景谷县、保山市隆阳区境内各选取1个调查点进行对比调查。调查内容包括经度、纬度、海拔高度、甘蔗品种、受害症状、受害程度等。

1.2　分析方法

1.2.1 季节划分

四季根据气象划分法进行划分，即春季为3-5月，夏季6-8月，秋季9-11月，冬季12月-次年2月。

1.2.2 资料处理与分析

（1）干旱等级统计计算

使用滇西南蔗区1977-2023年气象资料，计算逐年逐月(季)降水距平百分率、干旱等级等。干旱等级以《气象干旱等级》(GB/T 20481-2017)［5］规定为判定标准(见表1)。

表1　基于降水量距平百分率的干旱等级划分表

（2）甘蔗气象产量分解

用H-P滤波法通过STATA软件把甘蔗产量分为趋势产量和气象产量两部分[6,7]。把趋势产量分离出来，单独考察气象产量，以排除其他因素的影响。

Q = Qt+Qw　　　　　　　　　　　　　　　　（1）

式中Q为甘蔗单位面积实际产量，Qt为趋势产量，Qw为气象产量。气象产量用下式计算：

Qw＝Q－Qt　　　　　　　　　　　　　　　　（2）

（3）聚类分析

使用干旱资料进行系统聚类[8]分析，得到干旱类型及其减产率指标。

2 结果与分析

滇西南四季出现干旱的次数由多到少排列顺序为冬旱>春旱>秋旱>夏旱；重度及以上干旱只在冬季和春季出现过，而以冬季最多占93%，春季占7%；春季以轻、中旱居多，夏季只出现过轻度干旱，秋季以轻旱居多，中度干旱很少，无重度及以上干旱。因此，本文以春旱和冬旱为重点展开分析。

2.1 滇西南蔗区降水量分布情况

滇西南蔗区春季、冬季降水量时间分布不匀，年际变化（降水变率）大(表2)。

表2 滇西南蔗区冬、春季降水量及降水变率

2.1.1 降水量年际变化情况

滇西南春季平均降水量163.1-196.3mm，临沧蔗区最多，其次是保山蔗区，普洱蔗区最少，3个蔗区相差不显著;降水平均相对变率25.1-61.0%,普洱最大，保山居二，临沧最小。冬季降水量51.2-54.5mm，3个蔗区相差很小，降水变率91.4-111.1%，临沧和普洱蔗区超过100%。滇西南冬、春季降水变率大，出现干旱的几率高。

滇西南春季降水量呈逐年减少趋势，减少幅度临沧>普洱>保山；临沧、普洱冬季降水量呈逐年增多趋势，增多幅度临沧>普洱；而保山蔗区则呈逐年减少趋势（图1）。春季降水量减少可能使干旱加重，临沧、普洱冬季降水量增多可能使冬旱缓和，保山蔗区则可能加重。

图1 滇西南各蔗区降水量年际变化图

2.1.2 降水量距平及其年际变化

春季降水量距平1998-2007年、2015-2016年正距平较明显，1979-1980年、1982-1984年、1986-1989年、2012-2015年、2019-2023年负距平较明显（图2）。

冬季降水量距平1982-1984年、1991-1993年、2015-2016年、2019-2020年正距为主，1985-1989年、1996-1997年、2001-2002年、2009-2010年、2012-2014年负距平为主。

图2 滇西南蔗区冬、春季降水量距平年际变化

2.2 滇西南蔗区气象干旱及变化情况

依据既定标准，统计滇西南逐月、季尺度干旱出现频率(表3)。

表3 气象干旱出现次数(次)

从12月－次年5月逐月平均干旱频率来看，轻旱－特旱累积频率普洱和保山蔗区同为45%，临沧蔗区为39%。中旱及以上累积频率及特旱频率普洱蔗区最多，保山居二，临沧最少。重旱及以上累积频率普洱和保山蔗区同为22%，临沧蔗区为16%。

春季轻旱－特旱累积频率普洱蔗区最多，保山居二，临沧最少。中旱及以上累积频率普洱和保山蔗区同为11%，临沧6%。重旱及以上累积频率普洱和保山蔗区同为2%，临沧未出现。特旱频率普洱为2%，临沧、保山蔗区未出现。

冬季轻旱－特旱累积频率普洱最多为48%，临沧、保山蔗区同为39%，中旱及以上累积频率普洱最多为31%，临沧居次为24%，保山最小为20%。重旱及以上累积频率普洱最高为16%，保山第二为15%，临沧最小为13%。特旱频率普洱蔗区最高为11%，临沧居二为8%，保山最小为5%。

2.3 干旱对甘蔗的影响

2.3.1 干旱影响情况调查

2022年冬季至2023年春季，滇西南蔗区出现了明显的干旱。为了掌握干旱对甘蔗生长的影响情况，2023年4-5月，分次到保山蔗区、临沧蔗区和普洱蔗区进行干旱调查，收集第一手详实资料。

(1)2022-2023年冬春季滇西南蔗区气候背景

滇西南蔗区各代表站2022年11月至2023年4月降水量与常年相比为特少。有3个站为有气象记录以来第3～5少雨年，2个站为第9～11少雨年。气温偏高，为有气象记录以来第1～4高温年。少雨高温天气造成持续干旱，甘蔗生长受到明显影响。

(2)调查结果

调查结果见表4。

表4 甘蔗干旱大田调查表

(3) 调查小结

①2022-2023冬春季出现有气象记录以来较明显的高温干旱，影响较为广泛。干旱对山区的影响比坝区更明显，对秋植蔗的影响大，其次是冬植蔗和春植蔗。

②冬季气温高使甘蔗螟虫(虫卵)易于越冬，春季甘蔗苗期螟虫为害普遍较重。

③干旱使宿根蔗发株缓慢不整齐且蔗苗弱(缺塘多)，蔗叶发黄卷曲，同时引发螟害和黑穗病。新植蔗出苗缓慢且不整齐，蔗苗长势纤弱。干旱特别严重的地(田)块，蔗叶枯黄，出现死苗现象。

④成熟砍收期的甘蔗，因干旱使甘蔗生长点死亡、蔗茎空芯。

2.4聚类分析

使用1977-2022年甘蔗单产数据，用HP滤波法通过STATA软件分离出气象产量。使用SSPS软件对逐年干旱等级进行系统聚类分析，把干旱类型初步分为5类，每个类型特征、实际单产和气象产量见表5。

表5　各类干旱年型特征表

表中第1类为无旱情况，第2类气象产量为正值但接近于0，因此以第2类的实际单产为基准产量计量干旱减产率指标。因第3类和第4类存在共同特征：春季无旱或轻旱，故把第3类和第4类并为一类，第5类仍单独作为一类进行干旱减产率分析。最终把干旱减产率指标分为3级，1级减产率为0%，其特征为：①冬、春季无旱；②春季轻旱或中旱，冬季无旱或轻旱。2级减产率为1～10%，其特征为：①春季无旱或轻旱，冬季轻旱或中旱；②春季无旱或轻旱，冬季重旱或特旱。3级减产率为11～30%，其特征为：春季中度或以上干旱，冬季重度或以上干旱（表6）。从聚类分析结果还可看出，冬季干旱对甘蔗单产的影响较明显：冬季干旱使处于成熟砍收期的甘蔗植株体吸收的水分减少，叶片过早枯黄并开花消耗糖分，蔗茎含水量下降致单茎重减轻，从而使产量降低。冬季干旱还使收砍较早的宿根蔗发株、冬植蔗出苗缓慢，使秋植蔗苗期生长受到严重影响。

表6　干旱减产率指标表

3 结论

（1）滇西南冬、春季降水变率大，出现干旱的几率高，冬、春季干旱是限制滇西南甘蔗产量的重要因素之一。滇西南春季降水量呈逐年减少趋势，临沧、普洱冬季降水量呈逐年增多趋势，而保山蔗区则呈逐年减少趋势。春季降水量减少可能使春旱加重，临沧、普洱冬季降水量增多可能使冬旱缓和，保山蔗区则可能加重。冬季干旱对甘蔗单产的影响较明显：冬季干旱使处于成熟砍收期的甘蔗植株体吸收的水分减少，叶片过早枯黄并开花消耗糖分，蔗茎含水量下降致单茎重减轻，从而使产量降低。冬季干旱还使收砍较早的宿根蔗发株、冬植蔗出苗缓慢，使秋植蔗苗期生长受到严重影响。

（2）冬春干旱对甘蔗生长及产量形成有明显影响，对山区的影响比坝区更明显；对秋植蔗的影响大，其次是冬植蔗和春植蔗。干旱使宿根蔗发株缓慢、不整齐且蔗苗长势弱，蔗叶发黄卷曲。干旱使新植蔗出苗缓慢且不整齐，蔗苗长势弱。干旱特别严重时造成蔗叶枯黄、生长点死亡、蔗茎空(枯)芯，甚至出现死苗现象。干旱还引发螟害和黑穗病等其他问题。

(3)甘蔗干旱减产率指标分为3级，1级减产率为0%，其特征为：①冬、春季无旱；②春季轻旱或中旱，冬季无旱或轻旱。2级减产率为1～10%，其特征为：①春季无旱或轻旱，冬季轻旱或中旱；②春季无旱或轻旱，冬季重旱或特旱。3级减产率为11～30%，其特征为：春季中度或以上干旱，冬季重度或以上干旱。

参考文献

[1] 黄中艳.中国甘蔗气候类型和特点的客观分析.作物杂志,2009,34(2):21-25

[2] 刘三梅,杨清辉,李秀年,等.不同生育时期干旱胁迫对甘蔗形态指标及生理特性的影响.南方农业学报Journal of Southern Agriculture 2016，47（8）:1273-1278

[3] 傅美兰.(《我国甘蔗主产区的甘蔗生产风险区划研究》.硕士学位.福建农林大学.2015)

[4] 李鸿博,蔡伟俊,谢雨彤,等.甘蔗新品系对干旱胁迫的生理响应及抗旱性评价.华南农业大学学报 Journal of South China Agricultural University 2019,40(6):51-58

[5］中国气象局.GB/T 20481-2017.气象干旱等级[S].北京:气象出版社.2017.

[6] 葛道阔,曹宏鑫,张文宇,等.4种水稻气象产量分离方法的对比研究[J].江西农业学报 2020,32( 12):1～6.

Ge D K,Cao H X,Zhang W Y,et al.Comparative study on four methods for separating meteorological yield of rice[J].Journal of Jiangxi Agriculture,2020,32(12):1-6.

[7] 魏庆伟,石俊峰,张亿博.冬小麦趋势产量与气象产量分离方法对比分析[J].山东农业科学,2019, 51(8):127～132.

[8]李湘阁,胡凝.实用气象统计方法[M].北京:气象出版社,2015:43.

基金项目：国家自然科学基金（41665004）; 2023年云南省气象局科研项目（YZ202320）

作者简介：杨和艳(1981年生)，女，本科，高级工程师，主要从事气象服务及管理工作。E-mail：39887064@qq.com

通讯作者：李世成(1967年生)，男，本科，高级工程师，主要从事农业气象服务工作。E-mail：68501807@qq.com