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海南岛橡胶割胶气候适宜度评价指标的建立及应用

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陈小敏李伟光陈汇林刘少军张京红吴青兰

摘要：建立海南儋州地区橡胶割胶期气候适宜性评价指标和模型。对比绝对值法、归一化法、相关系数法等3种方法确定权重系数建立气候适宜指数的优劣;建立产量丰歉指数和气候适宜度指数的关系模型，确定气候适宜性评价指标。研究结果表明，相关系数法建立气候适宜度指数效果最优;产量丰歉指数与气候适宜度指数整体呈显著或极显著相关关系;各个时段指标回代检验准确率在70%以上。研究结果可用于评价气候条件对橡胶割胶和产量形成的适宜程度。

关键词：天然橡胶;割胶;气候适宜性;评价指标;儋州

中图分类号： S162.5

文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2019）15-0278-04

天然橡胶是国际战略物质，直接关系到国家经济发展、政治稳定和国防安全。海南岛天然橡胶种植规模占全国的1/2左右，至2016年，海南岛橡胶种植面积达54.1万hm2，干胶年产量35万t[1]。而儋州市位于海南岛西北部，是橡胶海南引种的第1站，也是全省种植面积和产量排名第1的市（县），种植面积和产量占全岛的1/5左右[1]，已成为该地区农户收入的主要来源。橡胶产量和质量容易受气候生态环境的影响和制约，如2005年“达维”台风等造成儋州市橡胶林不同程度的折枝或倒伏[2-5];2008年年初海南岛持续24 d的低温阴雨过程，导致西北部内陆橡胶树出现严重寒害灾害[6-9];2010年海南出现严重干旱，导致大量橡胶树叶片枯黄脱落，严重影响割胶[10]。可见橡胶树生长发育、割胶作业和产量与气候条件适宜性密切相关[11-14]。因此建立橡胶割胶气候适宜性评价指标，对科学指导和调整橡胶种植产区，合理利用气候资源，最大限度地避免、抵御不利气候条件的影响，提高橡胶产量具有重要意义。

近年来，随着现代农业生产水平的发展，农业生产对农业气象业务提出了定量化和精细化的要求，如利用作物对日照、温度、水分的适宜情况来研究作物适宜种植区，评价气象要素对作物生长发育和产量形成的优劣或适宜程度，获得了很多研究成果[15-17]。也有专家利用气候适宜度模型，结合作物气象产量进行统计分析，确定评价气候适宜度诊断指标的阈值，构建适宜度诊断指标[18-20]。关于天然橡胶的气候适宜度研究鲜有报道，刘少军等利用温度、降水量和降水日数、日照、风速等气象要素建立模型，定量评价海南橡胶在叶片生长期的气候适宜性[21]，而对割胶期的气候适宜性分析未见报道。因此，本研究通过建模的方法，构建适宜性评价指标，对儋州地区橡胶割胶气候适宜性进行定量分析，以期为橡胶产量丰歉提供综合定量分析方法，为政府、橡胶期货和农户的橡胶生产、产量估算提供参考。

1 材料与方法

1.1 资料来源

儋州市位于海南省西北部，地处东亚大陆季风气候的南缘，属热带季风气候，夏无酷暑，冬无严寒，阳光充足，雨量充沛。常年平均气温为23.5 ℃，最热月（7月）的平均温度为 28.0 ℃，最冷月（1月）的平均气温为17.8 ℃;年平均降水量为1 815 mm，年均日照时数为1 967 h。

本研究采用海南省气象信息中心提供的儋州市气象站（109.5833°E、19.5167°N）气象资料，选取1961—2017年逐日气象要素，包括平均气温、最低气温、降水量、降水日数、日照时数和风速等进行分析。1989—2017年橡胶单产数据来源于海南省统计局。

1.2 数据处理方法

橡胶单产丰歉指数的计算方法[22]，

式中：Kyi是第i年产量丰歉指数;yi是第i年的实际单产值;yi是近5年单产的滑动平均值。

2 橡胶割胶气候适宜度模型的构建

2.1 单要素适宜度模型

参考侯英雨等的方法[16-21]，分别建立橡胶割胶温度、日照时数、降水量、降水日数、风速的适宜度模型。

温度适宜度模型为

式中：T表示日割胶温度（由于割胶作业通常安排在02：00—09：00，因此T值处理为日最低气温和日平均气温值的平均值）;T1、T2、T0分别为研究时间段内橡胶生长的最低温度、最高温度、最适宜温度;ST表示温度为T时的温度适宜度;B表示最高温度和最适宜温度的差值与最适宜温度和最低温度差值之比。

2.2 多要素气候适宜度模型

气候适宜度模型综合考虑了温度、日照时数、降水量、降水日数和风速等多个要素对割胶的影响，在文献[16-17]的基础上，采用几何平均和综合乘积的方法，建立橡胶割胶期综合气候适宜度模型：

2.3 割胶适宜度模型中指标的确定

参照华南热带作物研究院等的相关文献[11-14]，根据橡胶树生长对温度、降水、光照、风速条件的要求，确立橡胶割胶适宜度模型中各个割胶指标（表1）。

2.4 割胶期气候适宜度模型的构建

天然橡胶的产量高低与其生长过程中的光、温、水、风条件配置有紧密关系，而且在不同生长时段对光、温、水、风的需求和敏感度存在很大差异。橡胶割胶期的气候适宜度指数，主要由割胶期间各月气候适宜度的加权集成构成，加权过程中权重系数的确定对指数的构建及最终产量预报的准确性具有重要意义。其中，权重系数采用绝对值法、归一化法和相关系数法等3种方法進行计算[23-24]。

参照气象行业标准《主要粮食作物产量年景等级》[22]可将年份分为丰年、偏丰年、持平略增、持平略减、偏歉年、歉年等6种类型，对应的产量丰歉指数分别为Kyi>11%、4%

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