新會(huì)柑氣候適宜性及其氣候變化趨勢(shì)與風(fēng)險(xiǎn)分析

謝維斯，婁永芳，王向向，李盼盼，易建坤，梁敏妍，4

（1.廣東省氣象公共服務(wù)中心，廣東廣州 510640；2.江門(mén)市氣象局，廣東江門(mén) 529030；3.鶴山市氣象局，廣東鶴山 529040；4.廣東省氣候中心，廣東廣州 510640）

氣候適宜（應(yīng)）性研究在作物種植、農(nóng)產(chǎn)品氣候品質(zhì)評(píng)定等方面應(yīng)用廣泛［1－5］。田東霞等［1］分析了北京市昌平區(qū)蘋(píng)果生育期內(nèi)氣象條件、氣象災(zāi)害對(duì)蘋(píng)果品質(zhì)的影響，結(jié)果表明2018年的氣溫和日照條件有利于蘋(píng)果生長(zhǎng)、發(fā)育、著色等品質(zhì)形成，低溫和降水量對(duì)蘋(píng)果生長(zhǎng)膨大造成不利影響，管理上采取防凍害、灌溉等措施保障了蘋(píng)果品質(zhì)；周力群等［2］分析了主要?dú)夂蛞蜃訉?duì)封開(kāi)縣麒麟李生長(zhǎng)的氣候適應(yīng)性，結(jié)果顯示封開(kāi)縣光照、溫度和降水均能滿(mǎn)足麒麟李生長(zhǎng)發(fā)育需要，有利于提高產(chǎn)量和品質(zhì)，3—5月總降水量是制約產(chǎn)量的關(guān)鍵因子。

新會(huì)柑為常綠小喬木，在廣東新會(huì)傳統(tǒng)栽培種植，因其果皮有藥用和食療價(jià)值而聞名海內(nèi)外，是中國(guó)地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品［6－7］。梁浩虹等［8］在對(duì)新會(huì)柑種植、加工等實(shí)地調(diào)研后，從產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，對(duì)新會(huì)柑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析，包括獨(dú)特的品種和自然環(huán)境、標(biāo)準(zhǔn)化種植基地、品牌建設(shè)、產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域等。隨著新會(huì)柑的市場(chǎng)需求量增大，其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展前景廣闊；在全球氣候變暖大背景下，很多地方的氣候條件正在發(fā)生變化，如何適應(yīng)氣候條件和氣候變化，從而保障產(chǎn)量、品質(zhì)和可持續(xù)發(fā)展顯得非常重要。本研究結(jié)合新會(huì)柑生長(zhǎng)對(duì)光、溫、水的需求，開(kāi)展新會(huì)區(qū)在新會(huì)柑種植的氣候適宜性的研究，并對(duì)氣候變化趨勢(shì)及可能帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)影響進(jìn)行分析，以期為新會(huì)柑種植過(guò)程的趨利避害開(kāi)展氣候資源管理，開(kāi)展氣候品質(zhì)評(píng)定，提高產(chǎn)量和提升品質(zhì)等提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料和方法

1.1 資料來(lái)源

選取新會(huì)區(qū)國(guó)家氣象觀測(cè)站1961—2018年共58年的溫度、降水和日照等數(shù)據(jù)資料；此外，近年來(lái)區(qū)域自動(dòng)氣象站建設(shè)得到了很大發(fā)展，氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)空密度不斷提升，為提高對(duì)氣候數(shù)據(jù)分析的空間精度，進(jìn)一步了解和掌握氣候條件的空間區(qū)域分布對(duì)新會(huì)柑種植、生長(zhǎng)的適宜性影響，在新會(huì)區(qū)10個(gè)鎮(zhèn)中，選擇代表性、連續(xù)性比較好的11個(gè)區(qū)域自動(dòng)氣象站2007—2018年共12年的溫度資料。

由于區(qū)域自動(dòng)氣象站存在管理、設(shè)備、臺(tái)站技術(shù)力量不足等原因，資料質(zhì)量參差不齊，本研究對(duì)選用的資料采用時(shí)間和空間檢查方法進(jìn)行必要的質(zhì)量控制，包括氣候?qū)W界限值檢查、要素一致性檢查、空間一致性檢查等?？臻g一致性檢查采用新會(huì)國(guó)家氣象觀測(cè)站數(shù)據(jù)，當(dāng)區(qū)域站與對(duì)比站的平均氣溫超過(guò)±1.5℃時(shí)判定為異常值，通過(guò)與對(duì)比站的差值演算得到訂正后的當(dāng)年值；超過(guò)±3℃的年極端最低氣溫判定為異常值，作缺測(cè)處理。

1.2 新會(huì)柑氣候適宜度指標(biāo)

為定量分析氣候條件對(duì)新會(huì)柑生長(zhǎng)的適宜程度，選取《廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)—地理標(biāo)志產(chǎn)品 新會(huì)柑》中的氣候條件作為適宜新會(huì)柑生長(zhǎng)的氣候指標(biāo)［9］，光溫水的適宜指標(biāo)為：年平均氣溫21.0～23.3℃，≥10℃年積溫（簡(jiǎn)稱(chēng)積溫）7 450～8 450℃，極端低溫≥0℃；年日照時(shí)數(shù)1 500～2 080 h；年降水量1 100～2 420 mm，年均相對(duì)濕度74%～83%。

1.3 研究方法

應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、一元線性回歸模型和空間區(qū)域分布進(jìn)行研究。線性回歸方程是利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的回歸分析，來(lái)確定兩種或兩種以上變數(shù)間相互依賴(lài)的定量關(guān)系的一種統(tǒng)計(jì)分析方法之一；如果只有一個(gè)自變量X，而且因變量Y和自變量X之間的數(shù)量變化關(guān)系呈近似線性關(guān)系，就可以建立一元線性回歸方程［10］（略）；并對(duì)顯著性水平進(jìn)行檢驗(yàn)。

2 結(jié)果和分析

2.1 時(shí)間序列的氣候適宜性

1）溫度條件。

由圖1可以知道，新會(huì)區(qū)1961—2018年的歷年平均氣溫介于21.2～23.8℃，多年平均22.3℃；有3年高于上限要求、占比5%，出現(xiàn)在近年的2015、2017和2018年，偏高幅度總體較小，最大的為0.5℃，出現(xiàn)在2015年，2016年為上限臨界值的23.3℃；其它55年包含在區(qū)間要求范圍內(nèi)，占比95%。歷年積溫介于7 464.3～8 694.7℃，常年平均8 048.2℃；有3年高于上限要求、占比5%，出現(xiàn)在最近的2016—2018年，偏高的幅度較小，在3%范圍內(nèi)；其他55年在區(qū)間要求范圍內(nèi)，占比95%。極端低溫為0.1～8.2℃，常年平均3.8℃；全部年份均達(dá)到不低于下限要求，占比100%。

可見(jiàn)，極端低溫氣候條件能完全滿(mǎn)足新會(huì)柑的種植和生長(zhǎng)需求；年平均氣溫和≥10℃年積溫表現(xiàn)為受全球氣候變暖大背景趨勢(shì)影響明顯，在近年沖破上限要求，出現(xiàn)對(duì)新會(huì)柑生長(zhǎng)需求略偏高的不利影響?？傮w而言，溫度條件較好，熱量條件充足。

圖1 新會(huì)區(qū)1961—2018年的年平均氣溫、年極端最低氣溫和≥10℃年積溫的時(shí)間序列圖

2）日照和水分條件。

由圖2可以知道，新會(huì)區(qū)1961—2018年的年日照時(shí)數(shù)為1 459.1～2 097.5 h，常年平均1 723.0 h；期間有1年（1963年）超過(guò)上限要求，占比2%，偏多的幅度為1%；有5年低于下限要求，占比8%，偏少的最大幅度為3%，主要集中在21世紀(jì)以后的有2005、2006、2012和2013年；其余52年在區(qū)間要求范圍內(nèi)，占比90%。年平均相對(duì)濕度為71.2% ～83.1%，常年平均78.5%；期間有1年（1961年）高于上限要求、占比2%，相差0.1%；有4年達(dá)不到下限要求、占比7%，最少時(shí)相差1.8%，集中出現(xiàn)在2006—2011年；其他53年均在區(qū)間要求范圍內(nèi)，占比91%。年降水量為1 130.2～2 829.3 mm，常年平均1 810.4 mm；有4年超過(guò)上限要求、占比7%，偏多幅度最大的為17%；有54年在區(qū)間要求的范圍內(nèi)，占比93%。

可見(jiàn)，日照條件和年平均相對(duì)濕度氣候條件相對(duì)比較復(fù)雜，從長(zhǎng)時(shí)間序列來(lái)看，表現(xiàn)為從早期的偶有偏多（高），轉(zhuǎn)為21世紀(jì)后時(shí)有偏少（低）的態(tài)勢(shì)。年降雨量充沛，20世紀(jì)60年代和近10年有偏多的年景，沒(méi)有偏少的年景。

圖2 新會(huì)區(qū)1961—2018年的年日照時(shí)數(shù)、年降水量和年平均相對(duì)濕度的時(shí)間序列圖

3）氣候變化趨勢(shì)與風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)各氣候要素進(jìn)行一元線性回歸，分析其氣候變化趨勢(shì)。由表1可以看出，年平均氣溫、≥10℃的年積溫、極端低溫和年降水量呈上升態(tài)勢(shì)；其中年平均氣溫、≥10℃的年積溫通過(guò)顯著性水平0.01的檢驗(yàn)，極端低溫通過(guò)0.05的檢驗(yàn)；年日照時(shí)數(shù)和年平均相對(duì)濕度呈下降態(tài)勢(shì)，其中年平均相對(duì)濕度通過(guò)顯著性水平0.01的檢驗(yàn)。

表1 新會(huì)柑生長(zhǎng)的氣候指標(biāo)要素的變化趨勢(shì)

說(shuō)明年平均氣溫和≥10℃年積溫的氣候變化趨勢(shì)，偏高不利影響的風(fēng)險(xiǎn)呈增加的趨勢(shì)；年平均相對(duì)濕度出現(xiàn)偏少不利影響的風(fēng)險(xiǎn)正在增加。極端低溫的氣候變化趨勢(shì)，不會(huì)增加不利影響的風(fēng)險(xiǎn)。日照時(shí)數(shù)和年降水量的氣候變化趨勢(shì)不明顯，對(duì)于可能出現(xiàn)的不利影響，還須在日常種植中，通過(guò)加強(qiáng)管理來(lái)進(jìn)行避免。

2.2 溫度條件的空間區(qū)域特點(diǎn)

由圖3可以看出，11個(gè)區(qū)域自動(dòng)氣象站2007—2018年的年平均氣溫介于22.7～23.5℃，區(qū)域分布呈倒Ω型，東南部的沙堆鎮(zhèn)最高、其次是西北部司前鎮(zhèn)，最低的是東北部的大鰲鎮(zhèn)；全區(qū)共有51個(gè)站次高于上限要求、占比39%，沒(méi)有低于下限要求的站次，其他81個(gè)站次均在區(qū)間要求范圍內(nèi)、占比61%；高于上限的站次中，自2015年以來(lái)的近4年中偏多明顯，其中2015年最多、有10個(gè)站次。極端低溫介于0.3～3.5℃，區(qū)域分布表現(xiàn)為北低南高；全部站點(diǎn)的各年份均達(dá)到不低于下限的要求，占比100%。

總體上看，溫度的空間區(qū)域分布情況與基本站大致相近，沒(méi)有低于下限的情況，以及受全球氣候變暖大背景影響近年溫度偏高的趨勢(shì)表現(xiàn)明顯；而高于上限要求的比例，區(qū)域站占比更高。

圖3 新會(huì)區(qū)2007—2018年年平均氣溫（a）和年極端最低氣溫（b）的空間分布

3 結(jié)論

1）新會(huì)區(qū)在新會(huì)柑種植的氣候適宜性中，極端低溫條件完全滿(mǎn)足生長(zhǎng)需求，非常適宜新會(huì)柑的種植；且在氣候變化趨勢(shì)中，風(fēng)險(xiǎn)不會(huì)增加。

2）年平均氣溫和≥10℃年積溫均在2016年后出現(xiàn)偏高的不利影響，而且在整體的氣候變化趨勢(shì)中，上升態(tài)勢(shì)顯示偏高影響的風(fēng)險(xiǎn)正在增加，上升速率分別為0.03、10.71℃／年；受全球氣候變暖大背景趨勢(shì)影響較明顯。

3）年均相對(duì)濕度和日照時(shí)數(shù)時(shí)間序列上表現(xiàn)為前期偶有高于上限，轉(zhuǎn)為后期時(shí)有低于下限。其中年均相對(duì)濕度在氣候變化趨勢(shì)中表現(xiàn)為下降態(tài)勢(shì)，下降速率為－0.15%／年，偏低不利影響的風(fēng)險(xiǎn)增加。

4）年降水量充沛，有偏多的情況出現(xiàn)。雨量充沛，時(shí)有偏多，須特別注意降水偏多時(shí)的養(yǎng)護(hù)管理，及時(shí)進(jìn)行排澇除濕，也可事前對(duì)園區(qū)進(jìn)行規(guī)劃、修好排水渠。

5）區(qū)域自動(dòng)站數(shù)據(jù)對(duì)氣候的區(qū)域空間分布和小氣候?qū)ΨN植影響的研究意義重大，但數(shù)據(jù)質(zhì)量尚有待提高。本研究應(yīng)用的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，年平均氣溫有定量依據(jù)文獻(xiàn)出處，可視為可信。極端氣溫，沒(méi)有定量依據(jù)文獻(xiàn)出處，文中的質(zhì)量控制是通過(guò)對(duì)氣候?qū)W界限值、要素一致性和空間一致性的比對(duì)，得到判斷為異常的數(shù)值在±3℃外，理論上有被平滑的可能；但綜合來(lái)看，通過(guò)這個(gè)控制，準(zhǔn)確度應(yīng)該比原始數(shù)據(jù)更具可信度和代表性，在以后的工作中，可通過(guò)加強(qiáng)站點(diǎn)的管理來(lái)獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的檢驗(yàn)。