王刚+陈统强+潘家利+高峰+王淞+姜毅

摘 要 利用海口市琼山气象站1962～2011年间每年11月到次年4月（以下简称11～4月）的气象资料，运用统计学方法，分析海口市11～4月农业气候资源变化趋势与突变特征，探讨海口市农业气候资源的变化规律。结果表明：（1）海口市11～4月热量资源变得更加丰富，平均气温呈显著的上升趋势，趋势率为0.33℃/10a（P<0.01），1963年发生突变；各月平均气温均呈正趋势变化；（2）11～4月总降水量存在不明显的下降趋势，趋势率为-15.6 mm/10a（P>0.1），没有明显的突变点；各月降水量变化趋势不明显，但变率大；（3）11～4月总日照时数呈显著的减少趋势，趋势率为-48.7 h/10a（P<0.01），2001年发生突变；各月日照时数呈减少趋势，容易造成农作物的光合作用不充分，不利于干物质积累，影响农作物产量；（4）温度上升明显，干燥度增大，气候暖干化，加大干旱发生的强度和频率。气候的变化导致农业气候资源的变化，对农作物产生正负效应，了解农业气候资源的变化特征将对充分利用农业气候资源，科学、合理应对气候变化，趋利避害提供帮助。

关键词 农业气候资源 ；变化趋势 ；突变 ；变化特征 ；干燥度

分类号 P162.3

Changing Characteristics of Agricultural Climate Resources from

November to April in Haikou City

WANG Gang1，2） CHEN Tongqiang1） PAN jiali1） GAO Feng3） WANG Song1） JIANG Yi4）

（1 Meteorological Bureau of Haikou City， Haikou， Hainan 571100；

2 Key Laboratory of South China Sea Meteorological Disaster Prevention

and Mitigation of Hainan Province， Haikou， Hainan 570203；

3 Meteorological Bureau of Hainan Province， Haikou， Hainan 570203；

4 Rubber Meteorological Station of Hainan Province， Haikou， Hainan 571139）

Abstract In order to probe into the variation rules of agricultural climatic resources， the variation trend and sudden change characteristics of agricultural climate resources in Haikou City from November to April are analyzed in this paper by utilizing the data of Qiongshan Meteorological Station in the same period from the year 1962 to 2011 and combining with statistical principles. It turns out that the average temperature of Haikou City from November to April shows a significant rising trend with a rate of 0.33℃/10 a （P<0.01）， and a sudden change occurred in 1963； The average temperature of each month presents a positive trend， and heat sources are more enriched. The total precipitation from November to April shows an insignificant downtrend with a rate of -15.6 mm/10 a， and no significant sudden change point is found； the precipitation of each month presents an insignificant variation trend with large variability. The total sunshine hours from November to April shows a significant downtrend with a rate of -48.7 h/10 a（P<0.01）， and a sudden change occurred in 2011； The sunshine hours of each month presents a downward trend， which can easily lead to insufficient photosynthesis and the crop yield would be affected due to unfavorable to dry matter accumulation. There is a significant increase in temperature and dryness together with warm and dry climate， thus accelerating the strength and frequency of drought. Climate change affects the change of agricultural climate resources and brings positive or negative effect to crops. Therefore， it is a key issue to tackle climate change in a scientific and reasonable way， take full advantage of agricultural climate resources and be benefit-tending and harm-avoiding in order to guarantee sustainable development of agriculture.endprint

Keywords agricultural climate resources ； variation trend ； mutation ； changing characteristics ； aridity index

农业气候资源是指为农业生产提供物质和能量的气候条件，即光照、温度、降水等。其数量或强度具有周期的循环性、时空变化的不稳定性等特征，已有学者在这方面开展了大量研究[1-10]。例如，许格希等在研究海南气候变化特征时指出，近50年海口平均气温增幅为0.272℃/10a，发生突变在1987年；降水年际波动剧烈，不存在明显的突变点[11]。这些研究说明在气候变暖的环境下，温度在升高，降水、光照、蒸发等因子因地域不同，变化存在差异。关于气候条件对农业生产的影响，陈统强等[12]指出，避开低温影响选定早稻最佳播种期，有利提高早稻产量；结合海口气候特点，采取合理栽培技术，控荔枝冬梢，促其花芽分化，保荔枝稳产、高产[13]。王维等[14]分析得出，灌浆期土壤水分亏缺引起的灌浆后期籽粒中蔗糖向淀粉合成代谢中一些关键酶活性快速下降和籽粒内容物的供应不足是籽粒淀粉积累总量减少、粒重降低的主要生理原因。杨文艳等[15]研究得出，锦地区自然物候与农作物对气候变暖反应敏感，物候期发生变化，水稻生长期延长，产量呈增长趋势。黄科朝等[16]分析出，小五台山青杨雌雄植株树轮生长特性及其对气候变化的响应存在差异性。以上研究表明作物对气候变化具有敏感性，气候变化决定作物的布局、品种、种植方式[17]和管理模式，从而影响作物生长发育、产量形成和品质[18]。

海口地处低纬度热带北缘，属于热带海洋性季风气候，11～4月常受冷空气侵袭。为了解气候变暖背景下，海口11～4月农业气候资源变化特征，对海口1962～2011年间每年11月至次年4月温、光、水资源进行分析，以期为合理利用农业气候资源，指导冬种瓜菜、早稻、荔枝等农业生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

本研究采用的资料为海口市琼山气象站1962～2011年间11～4月气温、降水量、日照时数、蒸发量等观测资料。

1.2 方法

1.2.1 气候倾向率

采用最小二乘法计算变化趋势。计算样本与时间的线性回归系数（b），气候要素的变化可用一元线性方程表示，即y=a+bt。式中a、bt为回归系数，可用最小二乘法估计，以b的10倍作为气候要素倾向率，气温、降水、日照时数的气候倾向率单位分别为℃/10a、mm/10a、h/10a。

1.2.2 变异系数

变异系数用来反映气候要素的时空变异规律，Cv=■，式中SD=■，X为样本均值。

1.2.3 Mann-Kendall（M-K）方法检验气候序列突变点[19]

1.2.4 Daniel检验法[20]

采用非参数Daniel检验法，检验气候序列是否具有潜在趋势（检验观测值Xi与时间t是否存在着同时增加或减少趋势。该方法具体步骤：

（1）对（t，xi）计算spearman的秩相关系数p；

（2）采用正态近似确定其显著水平

H0：时间序列没有趋势；

H1：时间序列存在着向上或向下的趋势。

计算spearman秩相关系数ρ=1-6■■，其中dt=t-xi的秩等于t-R（xi）。统计量Z=■，式中μ■=0，σρ=■，根据统计量Z计算显著水平P，当P小于0.05时，时间序列具有显著的上升或下降趋势。

1.2.5 采用K=■，计算干燥度[21]，式中EP0为蒸发量（mm），R为降水量（mm）。

2 结果与分析

2.1 热量资源变化特征

热量是农作物生命活动所不可缺少的因子，作物的生长发育需要在一定的温度条件下进行，而且只有当热量累计到一定程度，作物才能完成其全生育过程并获得产量。热量条件还在很大程度决定一地的栽培作物的种类、种植制度及农事活动，是农业生产中最重要的环境因子之一。

图1为海口市11～4月平均气温变化曲线。从图1可以看出，平均气温在19.3～22.2℃，平均气温最大值出现在2005年，最小值出现在1962年。气候倾向率为0.33℃/10a，呈极显著的变化趋势（P<0.01）。图2为海口市11～4月平均气温Mann-Kendall检验图，UF线均大于0，说明自从1962年来海口市11至4月平均气温整体呈上升趋势。UF与UB线在1963年相交，1969年超过0.05显著临界线，说明平均气温在1963年发生突变，并在1969年以后上升趋势显著。1971～1987年平均气温呈下降趋势变化，1987年后平均气温呈升高趋势。

表1为海口市11～4月平均气温气候统计特征量。从表1可以看出，各月平均气温呈正趋势变化，利用Daniel检验法检验平均气温变化的显著性，各月平均气温存在显著的上升趋势。从变异系数看，2月变异系数为11.1%，为最大，其次是1月，说明在2月平均气温存在变化波动大的特点，出现低温的概率大。据统计，1962～2011年1月中旬至2月中旬，海口出现低温阴雨天气的概率达85%。如2008年1月24日至2月15日，海口出现持续23 d的低温阴雨天气过程，全市农作物受灾面积12 004 hm2，成灾面积8 679 hm2，绝收面积157 hm2，直接经济损失约0.6亿元。

2.2 水分资源变化特征

在植物细胞中，原生质的含水量一般达70%～90%。植物细胞含水量降低，如种子干燥时，原生质变成凝胶状态，新陈代谢就会减弱。水分参加各种水解反应和呼吸作用中的多种反应，植物的生长通常靠吸收水使细胞伸长或膨大，只有当作物的水分供应正常，根的吸水量与叶的蒸腾量平衡时，光合作用最大，植物缺水，生命活动受阻，光合作用无法进行。endprint

图3为近50年海口市11～4月降水量变化曲线。从图3可以看出海口市11～4月总降水量最大值为775.7 mm，出现在1972年；最小值仅为92.1 mm，出现在1977年。总降水量气候倾向率为-15.6 mm/10a，减少趋势不明显（P>0.1）。图4为海口市11～4月总降水量Mann-Kendall检验图，UF线大部分小于0，说明降水量整体呈减少趋势，未发生突变现象。1962～1976年降水量呈减少趋势，1977～1990年降水量略有增加，1990以后降水量为减少趋势变化。

表2为海口市11至4月总降水量气候统计特征量。从表2可以看出，11、12、4月降水量为减少趋势变化，1、2、3月降水量为增加趋势变化，利用Daniel检验法检验降水量变化的显著性，各月降水量变化均不显著。从变异系数看，11月变异系数最大，为137.9%，其次是1月，为105.8%。11～2月各月变异系数达90%以上，降水量变率大。若遇少雨，加上气温高，易导致干旱的发生。

2.3 光资源变化特征

光是植物生长发育和产量形成的根本条件，对叶绿素起着化学作用，是植物光合作用的能量来源，对植物还起着热反应，促进植物的蒸腾[22]。

图5为近50年海口市11～4月总日照时数变化曲线。从图5可以看出，海口市11～4月总日照时数最大值为1 080.7 h，出现在1963年；最小值仅为455.1 h，出现在2011年。日照时数气候倾向率为-48.7 h/10a，减少趋势极明显（P<0.01）。图6为海口市11～4月总日照时数Mann-Kendall检验图，UF线大部分小于0，说明日照时数整体呈减少趋势，UF与UB相交于2001年，说明日照时数在2001年发生突变，2002年超过0.05显著临界线，说明日照时数减少显著。1962～2003年日照时数呈减少趋势，2003年后年日照时数减少的趋势有所减缓。

表3为海口市11～4月总日照时数气候统计特征量。从表3可以看出，各月日照时数为减少趋势，利用Daniel检验法检验日照时数变化的显著性，12、1、3、4月日照时数减少存在显著性，1月减少最大，为-14.2 h/10a。从变异系数看，1月变异系数最大，为41.2%，其次是2月，为39.9%。说明在1、2月，日照时数存在波动大且不稳定的特点，这可能与1、2月多阴雨天气有关。

2.4 计算干燥度

采用K=■ ，计算11～1月、2～4月干燥度指数（图7）。从图7中可以看出，70年代干燥度最大，80年代干燥度最小，干燥度均大于1，说明降水量不能满足蒸发所需，表现为干旱。80年代后，干燥度K逐渐增大，表明蒸发能力超过降水更多，干旱程度更严重，11～1月气候比2～4月干燥。据统计，1962～2011年海口出现干旱并造成灾情的有36次，其中在11～4月出现27次，占75%。可以得出在11～4月，干旱是影响农作物的主要气象灾害之一。

3 结论与讨论

海口市11～4月热量资源将更加丰富，平均气温以0.33℃/10a（P<0.01）速度上升，存在明显突变特征；各月平均气温均呈正趋势变化。

11～4月总降水量出现不显著的减少变化，没有发生突变，各月降水量变化均不显著，11、12、4月降水量为减少趋势变化，1、2、3月降水量为增加趋势变化。

11～4月总日照时数呈显著的减少趋势，趋势率为-48.7 h/10a（P<0.01），各月日照时数均呈减少趋势。

在全球气候变化背景下，海口市11～4月农业气候变化特点是气温明显上升，降水量减少，干燥度增大，气候暖干化，加剧干旱的发生和土壤水分的流失。

通过以上分析可知，近50年来，海口市11～4月温度显著升高，热量资源变得更加丰富，减少了农作物受低温危害的风险；但气候变暖，利于病虫害繁殖，农作物受病虫危害的程度和机率增大：1月、2月气温变异系数大，表现极不稳定，在受冷空气影响时，极易出现低温冷害，此时应加强对农作物的抗寒工作；气候变暖，干燥度增加，蒸发力远大于降水，易导致干旱发生，造成土壤水分流失，应加强对农作物的保墒工作；日照时数减少，造成农作物的光合作用不充分，不利于干物质积累，影响农作物产量[23]。因此，应根据本地农业气候特点，通过发展设施园艺技术[24]、推广良种、良苗、良法，提高资源效率，保护生态环境，实现可持续发展，有效规避、减轻农业气候风险，实现农业增产、农民增收。

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