海南島橡膠割膠氣候適宜度評價指標的建立及應用

陳小敏 李偉光 陳匯林 劉少軍 張京紅 吳青蘭

摘要：建立海南儋州地區橡膠割膠期氣候適宜性評價指標和模型。對比絕對值法、歸一化法、相關系數法等3種方法確定權重系數建立氣候適宜指數的優劣;建立產量豐歉指數和氣候適宜度指數的關系模型，確定氣候適宜性評價指標。研究結果表明，相關系數法建立氣候適宜度指數效果最優;產量豐歉指數與氣候適宜度指數整體呈顯著或極顯著相關關系;各個時段指標回代檢驗準確率在70%以上。研究結果可用于評價氣候條件對橡膠割膠和產量形成的適宜程度。

關鍵詞：天然橡膠;割膠;氣候適宜性;評價指標;儋州

中圖分類號： S162.5

文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）15-0278-04

天然橡膠是國際戰略物質，直接關系到國家經濟發展、政治穩定和國防安全。海南島天然橡膠種植規模占全國的1/2左右，至2016年，海南島橡膠種植面積達54.1萬hm2，干膠年產量35萬t[1]。而儋州市位于海南島西北部，是橡膠海南引種的第1站，也是全省種植面積和產量排名第1的市（縣），種植面積和產量占全島的1/5左右[1]，已成為該地區農戶收入的主要來源。橡膠產量和質量容易受氣候生態環境的影響和制約，如2005年“達維”臺風等造成儋州市橡膠林不同程度的折枝或倒伏[2-5];2008年年初海南島持續24 d的低溫陰雨過程，導致西北部內陸橡膠樹出現嚴重寒害災害[6-9];2010年海南出現嚴重干旱，導致大量橡膠樹葉片枯黃脫落，嚴重影響割膠[10]?？梢娤鹉z樹生長發育、割膠作業和產量與氣候條件適宜性密切相關[11-14]。因此建立橡膠割膠氣候適宜性評價指標，對科學指導和調整橡膠種植產區，合理利用氣候資源，最大限度地避免、抵御不利氣候條件的影響，提高橡膠產量具有重要意義。

近年來，隨著現代農業生產水平的發展，農業生產對農業氣象業務提出了定量化和精細化的要求，如利用作物對日照、溫度、水分的適宜情況來研究作物適宜種植區，評價氣象要素對作物生長發育和產量形成的優劣或適宜程度，獲得了很多研究成果[15-17]。也有專家利用氣候適宜度模型，結合作物氣象產量進行統計分析，確定評價氣候適宜度診斷指標的閾值，構建適宜度診斷指標[18-20]。關于天然橡膠的氣候適宜度研究鮮有報道，劉少軍等利用溫度、降水量和降水日數、日照、風速等氣象要素建立模型，定量評價海南橡膠在葉片生長期的氣候適宜性[21]，而對割膠期的氣候適宜性分析未見報道。因此，本研究通過建模的方法，構建適宜性評價指標，對儋州地區橡膠割膠氣候適宜性進行定量分析，以期為橡膠產量豐歉提供綜合定量分析方法，為政府、橡膠期貨和農戶的橡膠生產、產量估算提供參考。

1 材料與方法

1.1 資料來源

儋州市位于海南省西北部，地處東亞大陸季風氣候的南緣，屬熱帶季風氣候，夏無酷暑，冬無嚴寒，陽光充足，雨量充沛。常年平均氣溫為23.5 ℃，最熱月（7月）的平均溫度為 28.0 ℃，最冷月（1月）的平均氣溫為17.8 ℃;年平均降水量為1 815 mm，年均日照時數為1 967 h。

本研究采用海南省氣象信息中心提供的儋州市氣象站（109.5833°E、19.5167°N）氣象資料，選取1961—2017年逐日氣象要素，包括平均氣溫、最低氣溫、降水量、降水日數、日照時數和風速等進行分析。1989—2017年橡膠單產數據來源于海南省統計局。

1.2 數據處理方法

橡膠單產豐歉指數的計算方法[22]，

式中：Kyi是第i年產量豐歉指數;yi是第i年的實際單產值;yi是近5年單產的滑動平均值。

2 橡膠割膠氣候適宜度模型的構建

2.1 單要素適宜度模型

參考侯英雨等的方法[16-21]，分別建立橡膠割膠溫度、日照時數、降水量、降水日數、風速的適宜度模型。

溫度適宜度模型為

式中：T表示日割膠溫度（由于割膠作業通常安排在02：00—09：00，因此T值處理為日最低氣溫和日平均氣溫值的平均值）;T1、T2、T0分別為研究時間段內橡膠生長的最低溫度、最高溫度、最適宜溫度;ST表示溫度為T時的溫度適宜度;B表示最高溫度和最適宜溫度的差值與最適宜溫度和最低溫度差值之比。

2.2 多要素氣候適宜度模型

氣候適宜度模型綜合考慮了溫度、日照時數、降水量、降水日數和風速等多個要素對割膠的影響，在文獻[16-17]的基礎上，采用幾何平均和綜合乘積的方法，建立橡膠割膠期綜合氣候適宜度模型：

2.3 割膠適宜度模型中指標的確定

參照華南熱帶作物研究院等的相關文獻[11-14]，根據橡膠樹生長對溫度、降水、光照、風速條件的要求，確立橡膠割膠適宜度模型中各個割膠指標（表1）。

2.4 割膠期氣候適宜度模型的構建

天然橡膠的產量高低與其生長過程中的光、溫、水、風條件配置有緊密關系，而且在不同生長時段對光、溫、水、風的需求和敏感度存在很大差異。橡膠割膠期的氣候適宜度指數，主要由割膠期間各月氣候適宜度的加權集成構成，加權過程中權重系數的確定對指數的構建及最終產量預報的準確性具有重要意義。其中，權重系數采用絕對值法、歸一化法和相關系數法等3種方法進行計算[23-24]。

參照氣象行業標準《主要糧食作物產量年景等級》[22]可將年份分為豐年、偏豐年、持平略增、持平略減、偏歉年、歉年等6種類型，對應的產量豐歉指數分別為Kyi>11%、4%

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