海南島橡膠割膠氣候適宜度評(píng)價(jià)指標(biāo)的建立及應(yīng)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(qū)橡膠割膠期氣候適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)和模型。對(duì)比絕對(duì)值法、歸一化法、相關(guān)系數(shù)法等3種方法確定權(quán)重系數(shù)建立氣候適宜指數(shù)的優(yōu)劣;建立產(chǎn)量豐歉指數(shù)和氣候適宜度指數(shù)的關(guān)系模型，確定氣候適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)。研究結(jié)果表明，相關(guān)系數(shù)法建立氣候適宜度指數(shù)效果最優(yōu);產(chǎn)量豐歉指數(shù)與氣候適宜度指數(shù)整體呈顯著或極顯著相關(guān)關(guān)系;各個(gè)時(shí)段指標(biāo)回代檢驗(yàn)準(zhǔn)確率在70%以上。研究結(jié)果可用于評(píng)價(jià)氣候條件對(duì)橡膠割膠和產(chǎn)量形成的適宜程度。

關(guān)鍵詞：天然橡膠;割膠;氣候適宜性;評(píng)價(jià)指標(biāo);儋州

中圖分類(lèi)號(hào)： S162.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2019）15-0278-04

天然橡膠是國(guó)際戰(zhàn)略物質(zhì)，直接關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、政治穩(wěn)定和國(guó)防安全。海南島天然橡膠種植規(guī)模占全國(guó)的1/2左右，至2016年，海南島橡膠種植面積達(dá)54.1萬(wàn)hm2，干膠年產(chǎn)量35萬(wàn)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(chǎn)量排名第1的市（縣），種植面積和產(chǎn)量占全島的1/5左右[1]，已成為該地區(qū)農(nóng)戶收入的主要來(lái)源。橡膠產(chǎn)量和質(zhì)量容易受氣候生態(tài)環(huán)境的影響和制約，如2005年“達(dá)維”臺(tái)風(fēng)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(xù)24 d的低溫陰雨過(guò)程，導(dǎo)致西北部?jī)?nèi)陸橡膠樹(shù)出現(xiàn)嚴(yán)重寒害災(zāi)害[6-9];2010年海南出現(xiàn)嚴(yán)重干旱，導(dǎo)致大量橡膠樹(shù)葉片枯黃脫落，嚴(yán)重影響割膠[10]?？梢?jiàn)橡膠樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育、割膠作業(yè)和產(chǎn)量與氣候條件適宜性密切相關(guān)[11-14]。因此建立橡膠割膠氣候適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)科學(xué)指導(dǎo)和調(diào)整橡膠種植產(chǎn)區(qū)，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(chǎn)量具有重要意義。

近年來(lái)，隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)提出了定量化和精細(xì)化的要求，如利用作物對(duì)日照、溫度、水分的適宜情況來(lái)研究作物適宜種植區(qū)，評(píng)價(jià)氣象要素對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成的優(yōu)劣或適宜程度，獲得了很多研究成果[15-17]。也有專(zhuān)家利用氣候適宜度模型，結(jié)合作物氣象產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定評(píng)價(jià)氣候適宜度診斷指標(biāo)的閾值，構(gòu)建適宜度診斷指標(biāo)[18-20]。關(guān)于天然橡膠的氣候適宜度研究鮮有報(bào)道，劉少軍等利用溫度、降水量和降水日數(shù)、日照、風(fēng)速等氣象要素建立模型，定量評(píng)價(jià)海南橡膠在葉片生長(zhǎng)期的氣候適宜性[21]，而對(duì)割膠期的氣候適宜性分析未見(jiàn)報(bào)道。因此，本研究通過(guò)建模的方法，構(gòu)建適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)儋州地區(qū)橡膠割膠氣候適宜性進(jìn)行定量分析，以期為橡膠產(chǎn)量豐歉提供綜合定量分析方法，為政府、橡膠期貨和農(nóng)戶的橡膠生產(chǎn)、產(chǎn)量估算提供參考。

1 材料與方法

1.1 資料來(lái)源

儋州市位于海南省西北部，地處東亞大陸季風(fēng)氣候的南緣，屬熱帶季風(fēng)氣候，夏無(wú)酷暑，冬無(wú)嚴(yán)寒，陽(yáng)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(shí)數(shù)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(shù)、日照時(shí)數(shù)和風(fēng)速等進(jìn)行分析。1989—2017年橡膠單產(chǎn)數(shù)據(jù)來(lái)源于海南省統(tǒng)計(jì)局。

1.2 數(shù)據(jù)處理方法

橡膠單產(chǎn)豐歉指數(shù)的計(jì)算方法[22]，

式中：Kyi是第i年產(chǎn)量豐歉指數(shù);yi是第i年的實(shí)際單產(chǎn)值;yi是近5年單產(chǎn)的滑動(dòng)平均值。

2 橡膠割膠氣候適宜度模型的構(gòu)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(shí)數(shù)、降水量、降水日數(shù)、風(fēng)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(yè)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(shí)間段內(nèi)橡膠生長(zhǎng)的最低溫度、最高溫度、最適宜溫度;ST表示溫度為T(mén)時(shí)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(shí)數(shù)、降水量、降水日數(shù)和風(fēng)速等多個(gè)要素對(duì)割膠的影響，在文獻(xiàn)[16-17]的基礎(chǔ)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(biāo)的確定

參照華南熱帶作物研究院等的相關(guān)文獻(xiàn)[11-14]，根據(jù)橡膠樹(shù)生長(zhǎng)對(duì)溫度、降水、光照、風(fēng)速條件的要求，確立橡膠割膠適宜度模型中各個(gè)割膠指標(biāo)（表1）。

2.4 割膠期氣候適宜度模型的構(gòu)建

天然橡膠的產(chǎn)量高低與其生長(zhǎng)過(guò)程中的光、溫、水、風(fēng)條件配置有緊密關(guān)系，而且在不同生長(zhǎng)時(shí)段對(duì)光、溫、水、風(fēng)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(shù)，主要由割膠期間各月氣候適宜度的加權(quán)集成構(gòu)成，加權(quán)過(guò)程中權(quán)重系數(shù)的確定對(duì)指數(shù)的構(gòu)建及最終產(chǎn)量預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性具有重要意義。其中，權(quán)重系數(shù)采用絕對(duì)值法、歸一化法和相關(guān)系數(shù)法等3種方法進(jìn)行計(jì)算[23-24]。

參照氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《主要糧食作物產(chǎn)量年景等級(jí)》[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(lèi)型，對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量豐歉指數(shù)分別為Kyi>11%、4%

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