免费文献传递   相关文献

Effects of future climate change on climatic suitability of rubber plantation in China.

未来气候变化对中国天然橡胶种植气候适宜区的影响


全球气候变暖将严重影响中国天然橡胶种植的气候适宜区分布.根据影响中国橡胶种植的5个主导气候因子,即最冷月平均温度、极端最低温度平均值、月平均温度≥18 ℃月份、年平均气温和年平均降水量,基于最大熵MaxEnt模型,利用1981—2010年全国气候数据和RCP4.5情景的气候预估,分析了1981—2010、2041—2060、2061—2080年中国天然橡胶种植的气候适宜区变化.结果表明: 随着未来气候变化,2041—2060和2061—2080年中国天然橡胶的种植气候适宜区范围总体呈北扩趋势,对橡胶树北移有利. 2041—2060、2061—2080年中国天然橡胶气候适宜区总面积较1981—2010年呈增长趋势,高适宜区和中适宜区的面积均有增加趋势,而低适宜区面积呈减少趋势.局部区域气候适宜性发生明显变化:云南的橡胶主产区的适宜区总面积减少,其中,云南省的景洪、勐腊等地将由现在的高适宜区转变为中适宜区,海南岛及广东雷州半岛的橡胶种植高适宜区面积明显增加,在台湾岛出现了新的橡胶种植低适宜区等.

Global warming may seriously affect the climatic suitability distribution of rubber plantation in China. Five main climate factors affecting rubber planting were mean temperature of the coldest month, mean extremely minimum temperature, the number of monthly mean temperature ≥18 ℃, annual mean temperature and annual mean precipitation. Climatic suitability areas of rubber plantation in 1981-2010, 2041-2060, 2061-2080 were analyzed by the maximum entropy model based on the five main climate factors and the climate data of 1981-2010 and RCP4.5 scenario data. The results showed that under the background of the future climate change, the climatic suitability area of rubber plantation would have a trend of expansion to the north in 2041-2060, 2061-2080. The climatic suitability areas of rubber plantation in 2041-2060 and 2061-2080 increased more obviously than in 1981-2010. The suitable area and optimum area would increase, while the less suitable area would decrease. The climatic suitability might change in some areas, such as the total suitable area would decrease in Yunnan Province, and the suitability grade in both Jinghong and Mengna would change from optimum area to suitable area. However, the optimum area of rubber plantation would increase significantly in Hainan Island and Leizhou Peninsula of Guangdong Province, and a new less suitable area of rubber planting would appear in Taiwan Island due to the climate change.


全 文 :未来气候变化对中国天然橡胶种植
气候适宜区的影响∗
刘少军1,2  周广胜3∗∗  房世波3  张京红2
( 1海南省气象科学研究所, 海口 570203; 2海南省南海气象防灾减灾重点实验室, 海口 570203; 3中国气象科学研究院, 北京
100081)
摘  要  全球气候变暖将严重影响中国天然橡胶种植的气候适宜区分布.根据影响中国橡胶
种植的 5个主导气候因子,即最冷月平均温度、极端最低温度平均值、月平均温度≥18 ℃月
份、年平均气温和年平均降水量,基于最大熵 MaxEnt模型,利用 1981—2010 年全国气候数据
和 RCP4.5情景的气候预估,分析了 1981—2010、2041—2060、2061—2080 年中国天然橡胶种
植的气候适宜区变化.结果表明: 随着未来气候变化,2041—2060 和 2061—2080 年中国天然
橡胶的种植气候适宜区范围总体呈北扩趋势,对橡胶树北移有利. 2041—2060、2061—2080 年
中国天然橡胶气候适宜区总面积较 1981—2010 年呈增长趋势,高适宜区和中适宜区的面积
均有增加趋势,而低适宜区面积呈减少趋势.局部区域气候适宜性发生明显变化:云南的橡胶
主产区的适宜区总面积减少,其中,云南省的景洪、勐腊等地将由现在的高适宜区转变为中适
宜区,海南岛及广东雷州半岛的橡胶种植高适宜区面积明显增加,在台湾岛出现了新的橡胶
种植低适宜区等.
关键词  气候变化; 天然橡胶; 气候适宜性
文章编号  1001-9332(2015)07-2083-08  中图分类号  S162.5  文献标识码  A
Effects of future climate change on climatic suitability of rubber plantation in China. LIU
Shao⁃jun1,2, ZHOU Guang⁃sheng3, FANG Shi⁃bo3, ZHANG Jing⁃hong2 (1Hainan Institute of Meteo⁃
rological Science, Haikou 570203, China; 2Hainan Province Key Laboratory of South China Sea
Meteorological Disaster Prevention and Mitigation, Haikou 570203, China; 3Chinese Academy of
Meteorological Sciences, Beijing 100081, China) . ⁃Chin. J. Appl. Ecol., 2015, 26(7): 2083-2090.
Abstract: Global warming may seriously affect the climatic suitability distribution of rubber planta⁃
tion in China. Five main climate factors affecting rubber planting were mean temperature of the col⁃
dest month, mean extremely minimum temperature, the number of monthly mean temperature
≥18 ℃, annual mean temperature and annual mean precipitation. Climatic suitability areas of rub⁃
ber plantation in 1981-2010, 2041-2060, 2061-2080 were analyzed by the maximum entropy
model based on the five main climate factors and the climate data of 1981-2010 and RCP4.5 sce⁃
nario data. The results showed that under the background of the future climate change, the climatic
suitability area of rubber plantation would have a trend of expansion to the north in 2041-2060,
2061-2080. The climatic suitability areas of rubber plantation in 2041-2060 and 2061-2080 in⁃
creased more obviously than in 1981-2010. The suitable area and optimum area would increase,
while the less suitable area would decrease. The climatic suitability might change in some areas,
such as the total suitable area would decrease in Yunnan Province, and the suitability grade in both
Jinghong and Mengna would change from optimum area to suitable area. However, the optimum area
of rubber plantation would increase significantly in Hainan Island and Leizhou Peninsula of Guang⁃
dong Province, and a new less suitable area of rubber planting would appear in Taiwan Island due
to the climate change.
Key words: climate change; rubber; climatic suitability.
∗国家自然科学基金项目(41465005,41175096,41265007)、中国气象局气象关键技术集成与应用项目(CMAGJ2013M38)和海南省自然科学基
金项目(20154172,409005)资助.
∗∗通讯作者. E⁃mail: gszhou@ ibcas.ac.cn
2014⁃08⁃28收稿,2015⁃03⁃09接受.
应 用 生 态 学 报  2015年 7月  第 26卷  第 7期                                                         
Chinese Journal of Applied Ecology, Jul. 2015, 26(7): 2083-2090
    气候变化已是不争的事实,根据政府间气候变
化专门委员会(IPCC)第五次评估报告,气候变化已
经对海洋和陆地的人类和自然系统产生了广泛影
响[1] .气候条件与作物的生产关系密切相关,气候要
素的改变必然导致作物种植格局的变化[2] .中国自
1904年在云南引种橡胶树以来,至今已有百年橡胶
种植历史,但橡胶产业真正开始蓬勃发展是在 20 世
纪 50年代之后.截至 2011年,中国植胶面积已增至
10705.35 km2,年总产值近 200 亿元[3] .橡胶树原产
于亚马逊河流域,属典型的热带雨林树种,中国属于
非传统植胶区,天然橡胶种植的气候适宜区域非常
有限.目前中国天然橡胶种植区主要分布在海南、云
南、广东、广西、福建等五省.橡胶对温度、降水、光
照、风速条件均有严格要求.研究表明:在全球气候
变暖背景下,中国热带作物安全种植北界发生了明
显北移,且北移速率呈加快趋势[4-5] .因此,与气候条
件密切相关的天然橡胶生产也必将受到未来气候变
化的严重影响.IPCC第五次评估报告(AR5)给出了
典型浓度路径(representative concentration pathways,
RCPs)下的气候情景,包括 RCP8.5、RCP6、RCP4.5
及 RCP2.6[6-7] .其中,RCP8.5 为高端路径,RCP6 和
RCP4.5 为中间稳定路径,RCP2.6 为低端路径,但
RCP4.5 的优先性大于 RCP6[8]和 RCP2.6[9] .目前,
国内外研究者已经开展了大量的基于未来气候情景
的作物影响评价研究,包括作物产量影响评
估[10-14]、东北春玉米种植布局[2,15-16]、水稻高温热
害[17-18]、冬小麦生产潜力[19-20]、马铃薯单产趋
势[21]、柑桔气候适宜性[22]等.在研究未来气候变化
对物种生境变化的影响时,不同研究者采用的方法
并不相同,包括气候图技术[23]、农业气候相似距方
法[24-27]、模糊综合评判法[28]、回归模型[29]、广义线
性模型[30-31]、广义加法模型[32]、分类回归树模
型[33-34]、CLIMEX 生物种群生长模型[35-36]、最大熵
模型[37-38]、BIOCLIM 模型[39-40]等.不同的研究者也
采用不同的指标组合,包括极端最低温度出现
≤0 ℃概率、阴雨大于 20 d内平均温度出现≤10 ℃
概率、日平均气温≥15 ℃的活动积温、月平均气温
≥18 ℃的月份、年平均降水量、年平均风速、≥10
级风出现的概率等,开展了天然橡胶种植的气候适
宜性区划研究[41-44] .但迄今关于未来气候变化情景
下中国天然橡胶种植的气候适宜区变化研究还未见
报道,制约着气候变化背景下中国天然橡胶的区域
布局和科学规划决策的制定.
本研究试图利用全球气候模式(BCC⁃CSM1⁃1)
给出的 RCP4. 5[45] 排放情景下 2041—2060 和
2061—2080 年的气候预估资料以及基准时段
(1981—2010 年)的气候资料,结合最大熵模型
(MaxEnt),构建中国橡胶种植分布与气候因子的关
系模型,确定影响中国橡胶种植的主导气候因子,探
讨中国天然橡胶种植的气候适宜性及其对未来气候
变化的响应,以期为中国天然橡胶应对气候变化和
种植布局调整提供决策依据.
1  数据来源与研究方法
1􀆰 1  数据来源
1981—2010年气候标准年的中国地面气象逐
日数据来源于中国气象局国家气象信息中心,包括
温度、降水、风速、辐射等要素.1981—2010年影响中
国的台风路径数据源于中国台风网(www. typhoon.
gov.cn) “ CMA⁃STI 热带气旋最佳路径数据集”.
IPCC第五次评估报告 (AR5)基于全球气候模式
(BCC⁃CSM1⁃1) 给出的 RCP4. 5 气候情景数据
(2041—2060、2061—2080 年)来源于 http: / / world⁃
clim.org / cmip5.中国橡胶林地理分布数据(1954—
2009年)来自中国数字植物标本馆、国内外公开发
表的相关论文和实地考查数据等,共 106 条.中国国
界、省界和县界行政区划图来源于国家基础地理信
息网站提供的 1 ∶ 400 万基础地理信息数据
(http: / / ngcc.sbsm.gov.cn / ) .
1􀆰 2  研究方法
最大熵原理是在已知部分知识前提下关于未知
分布最合理的推断,即符合已知知识最不确定或最
随机的推断[46] .MaxEnt 模型是一种基于最大熵原理
的物种分布模型,主要应用于物种的潜在生境预
测[47] .具体算法和原理参考文献[37-38].天然橡胶
种植的适宜区预测采用最大熵 MaxEnt 模型 3.3.3k
版实现 ( http: / / www. cs. princeton. edu / ~ schapire /
maxent / ),该模型在预测物种分布方面具有很强的
优势[48-49],具体步骤如下:
1)评价因子的选择.基于已有的天然橡胶种植
区划[41-44],结合天然橡胶生产区域的气候特征,筛
选出 9个可能影响橡胶种植分布的潜在气候因子:
年平均降水量、最冷月平均温度、最暖月平均温度、
极端最低温度平均值、年辐射量、年平均温度、月平
均气温≥18 ℃的月份、台风影响该区域概率、年平
均风速.
2)数据格式的转换.根据 MaxEnt模型运行的需
求,将年平均降水量、最冷月平均温度、最暖月平均
4802 应  用  生  态  学  报                                      26卷
温度、极端最低温度平均值、年辐射量、年平均温度、
月平均气温≥18 ℃的月份、台风影响该区域概率、
年平均风速等 9 个因子转换为 ASCII 文件,坐标系
为 WGS⁃84,作为环境变量输入到最大熵模型;将
106个橡胶种植分布信息点数据按经度和纬度顺序
储存成 csv 格式的文件,作为训练样本输入到最大
熵模型.
3)主导因子的确定.基于最大熵模型的 Jack⁃
knife模块评价可以得到,9 个潜在气候因子的重要
性排序为:最冷月平均温度>极端最低温度平均值>
月平均温度≥18 ℃月份>年平均气温>年平均降水
量>台风影响概率>最暖月平均温度>年辐射量>年
平均风速.9 个可能影响气候因子对橡胶林存在的
贡献率分别为:最冷月平均温度 15.9%,极端最低温
度平均值 69.2%,月平均温度≥18 ℃月份 2.9%,年
平均气温 1.0%,年平均降水量 4.4%,台风影响概率
0.3%,最暖月平均温度 1.7%,年辐射量 0.5%,年平
均风速 4.0%.根据最大熵模型计算出 9 个潜在气候
因子对橡胶种植区分布的重要性排序和贡献率大
小,确定影响橡胶种植的主导气候因子为最冷月平
均温度、极端最低温度平均值、月平均温度≥18 ℃
月份、年平均气温、年平均降水量,5 个因子的累积
贡献率为 93.5%,具体方法参考文献[50].
4)气候适宜性分区.将最冷月平均温度、极端最
低温度平均值、月平均温度≥18 ℃月份、年平均气
温、年平均降水量等 5个因子作为环境因子,输入最
大熵模型,最大熵模型预测结果即是天然橡胶在待
预测地区的存在概率.根据概率的大小,划分中国橡
胶种植的气候适宜区.
本研究的适宜性分区标准结合不同气候保证率
来划分,取概率<50%保证率为不适宜区、50%~80%
保证率为低适宜区、80% ~ 90%保证率为中适宜区、
≥90%保证率为高适宜区.考虑到气候资源不同保
证率(a)以及影响中国橡胶林种植分布的 5 个主导
气候因子,则某地可安全种植橡胶树的概率拟为适
宜气候条件下的 a5,因此,0.55 = 0.03,0􀆰 85 = 0.32,
0􀆰 95 = 0.60.根据概率的大小,取 P = 0􀆰 03 为分界线,
确定天然橡胶的气候适宜区的范围,并建立了气候
适宜性分区标准:P≥0.03为天然橡胶可种植区,P<
0.03 为天然橡胶种植不适宜区,0.03≤P<0.32 为低
适宜区,0.32≤P<0.60 为中适宜区,P≥0.60 为高适
宜区.
1􀆰 3  评价结果精度分析
最大熵模型的精度检验采用受试者工作特征曲
线(receiver operating characteristic curve,ROC)与横
坐标围成的面积(即 AUC 值)来评价模型预测结果
的精准度,AUC的大小作为模型预测准确度的衡量
指标,其取值范围为[0,1],值越大表示模型判断力
越强[51] .AUC值取 0.5 ~ 0.6 为失败,0.6 ~ 0.7 为较
差,0.7~0.8 为一般,0.8 ~ 0.9 为好,0.9 ~ 1.0 为非常
好[52] .
1􀆰 4  模型适用性检验
为检验最大熵模型在预测天然橡胶种植分布区
的适用性,以 1981—2010 年的气候数据为基础,随
机选取 75%的天然橡胶分布点数据用于构建模型,
剩下 25%的天然橡胶分布点用于模型的验证.通过
最大熵模型和 5个可能的气候因子构建天然橡胶种
植分布⁃气候关系模型,模型运算结果的训练集和验
证集 AUC 值分别为 0.994 和 0.989,表明所构建模
型的预测精度达到“非常好”的标准,可以用于预测
天然橡胶种植区范围.
2  结果与分析
2􀆰 1  气候变化背景下橡胶种植北界演变特征
将 1981—2010、2041—2060、2061—2080 年的
数据分别代入 MaxEnt模型,计算橡胶在待预测地区
的存在概率.模型运行结果显示,3 个时间段数据计
算的 AUC 值分别为 0.993、0.991、0.991,表明 Max⁃
Ent模型可以用于橡胶种植空间分布的预测.
根据最大熵模型给出的存在概率,分别取
50%、80%气候资源保证率下的概率作为分界.在考
虑 50%气候保证率条件下,中国天然橡胶种植的北
界在 1981—2010、2041—2060、2061—2080 年的趋
势基本一致,其中,橡胶种植的北界在 2041—2060、
2061—2080年较 1981—2010 年略有北扩,同时台
湾岛出现橡胶种植气候适宜区(注:台湾岛出现的
适宜区界线是环形状,并非单纯北界)(图 1a).在考
虑 80%气候保证率条件下,中国天然橡胶种植的北
界发生了明显变化.在云南省范围内,橡胶种植的北
界并未出现北扩趋势,而是向南逐渐缩小适宜区域,
1981—2010 年橡胶种植的北界明显大于 2041—
2060、2061—2080年橡胶种植北界.而在广西、广东、
福建,橡胶种植的北界保持北扩趋势,1981—2010
年橡胶种植的北界明显小于 2041—2060、2061—
2080 年橡胶种植北界,2041—2060 与 2061—2080
年橡胶种植北界基本一致(图 1b).
2􀆰 2  天然橡胶种植气候适宜区的变化
根据天然橡胶种植气候适宜区的划分标准,得
58027期                      刘少军等: 未来气候变化对中国天然橡胶种植气候适宜区的影响           
图 1  50%(a)和 80%(b)气候保证率预测橡胶种植适宜区
北界
Fig.1  Northern boundaries of rubber plantation with 50% (a)
and 80% (b) guarantee rate in China.
到 1981—2010、2041—2060、2061—2080 年中国天
然橡胶种植气候适宜区的分布图.从图 2 可以看出,
1981—2010年中国天然橡胶种植气候适宜区分布
在海南、广东、福建、广西、云南 5 省;低适宜区主要
分布在云南盈江—潞西—永德—双江—景谷—元
江—元阳—河口以南区域,广西低适宜区分布在靖
西—田东—马山—来宾—藤县—岑溪以南区域,广
东的低适宜区分布在德庆—四会—三水—惠东—海
丰—丰顺等以南区域,福建的低适宜区分布位于平
和—漳州—福清以南;中适宜区主要分布在海南的
北部、广东的雷州半岛、广西的南部;气候高适宜区
主要分布在海南省的儋州、乐东、白沙、保亭,云南省
的景洪、勐腊等地;低适宜区以北的其他地区为天然
橡胶种植区的气候不适宜区.
2041—2060年中国天然橡胶种植气候适宜区
分布较 1981—2010年的计算结果发生了明显变化,
其中,天然橡胶种植的低适宜区除分布在广东、福
建、广西、云南外,在台湾岛的西部和东部的沿海区
域也出现了天然橡胶种植的低适宜区;气候高适宜
区只出现在海南岛、广东省的雷州、徐闻等地;云南
种植橡胶的适宜区面积整体减少,而且云南的景洪
和勐腊等主产区,由高适宜区变为了中适宜区.
2061—2081 年中国天然橡胶种植适宜区分布与
2041—2060年中国天然橡胶种植适宜区分布趋势
基本一致,但天然橡胶种植的高适宜区较2041—
图 2  1981—2010(a)、2041—2060(b)和 2061—2080(c)年
橡胶种植气候适宜区
Fig. 2   Climatic suitability area of rubber plantation in China
during 1981-2010 (a), 2041-2060 (b) and 2061-2080 (c).
Ⅰ: 不适宜区 Unsuitable area; Ⅱ: 低适宜区 Less suitable area; Ⅲ:
中适宜区 Middle suitable area; Ⅳ: 高适宜区 Optimum area.
2060年预测结果略有减少,而且在分布上整体向东
南偏移.
从面积上看,2041—2060、2061—2080 年中国
天然橡胶气候适宜区总面积较 1981—2010 年呈增
长趋势(表 1).1981—2010年,中国天然橡胶的气候
适宜性种植总面积为 39.61×104 km2,占全国陆地面
积的 4.1%,其中,高适宜区面积为 2.96×104 km2,中
适宜区面积为 10. 09 × 104 km2,低适宜区面积为
26􀆰 56×104 km2 .2041—2060 年,中国天然橡胶的适
宜性种植总面积为 45.51×104 km2,占全国陆地面积
的 4􀆰 7%,其中,高适宜区面积为 4.04×104 km2,中适
宜区面积为 18.87×104 km2,低适宜区面积为 22.06×
104 km2 .2061—2080 年,中国天然橡胶的适宜性种
植总面积为 46. 02 × 104 km2,占全国陆地面积的
4􀆰 8%,其中,高适宜区面积为 3.90×104 km2,中适宜
区面积为 17.73×104 km2,低适宜区面积为 24.39×
104 km2 .
6802 应  用  生  态  学  报                                      26卷
表 1  不同时期天然橡胶种植气候适宜区面积及比例
Table 1  Potential distribution of climatic suitable areas and ratio for rubber plantation in different periods
适宜性分级
Grade of climatic
suitablility
1981—2010
面积
Area (104 km2)
比例
Ratio (%)
2041—2060
面积
Area (104 km2)
比例
Ratio (%)
2061—2080
面积
Area (104 km2)
比例
Ratio (%)
不适宜区 Unsuitable area 919.94 95.9 914.04 95.3 913.53 95.2
低适宜区 Less suitable area 26.56 2.8 22.60 2.4 24.39 2.5
中适宜区 Middle suitable area 10.09 1.1 18.87 2.0 17.73 1.9
高适宜区 Optimum area 2.96 0.3 4.04 0.4 3.90 0.4
3  讨    论
针对气候变化背景下中国橡胶生产布局及其应
对气候变化政策制定的需求,基于已有研究成果从
年尺度筛选出的影响橡胶种植区分布的潜在气候因
子,结合橡胶种植地理分布信息,利用最大熵模型和
ArcGIS 空间分析技术,以及 1981—2010 年气候数
据和 RCP4. 5 情景的气候预估数据 (2041—2060、
2061—2080年),研究种植区橡胶林分布的气候适
宜性的变化规律.
RCP4.5 情景下,2041—2060、2061—2080 年中
国天然橡胶的总气候适宜区面积(低适宜、中适宜、
高适宜)较 1981—2010 年种植适宜面积有所增加,
界限有北扩趋势,主要原因在于 RCP4. 5 情景下
2041—2060、2061—2080 年的气候预估与 1981—
2010年数据相比,年平均气温和年平均降水量在橡
胶种植区域内整体呈增加趋势,对橡胶树北移有利,
但最冷月平均温度、极端最低温度平均值、月平均温
度≥18 ℃月份呈减小趋势,对橡胶树北移不利.最
大熵模型充分考虑了各影响因子的相互作用,能够
更加客观地反映橡胶种植的潜在分布.由于未来气
候变化的影响,未来中国橡胶种植的气候适宜区有
出现不适宜的可能,如云南的橡胶主产区面临气候
变化的负影响,适宜区总面积将减少,其中,云南省
的景洪、勐腊等地将由现在的高适宜区转变为中适
宜区.导致云南橡胶适宜区减少的主要因素为最冷
月平均温度、极端最低温度平均值、月平均温度
≥18 ℃月份呈减小趋势,其影响程度大于年平均气
温和年平均降水量增加所产生的作用.但一些地区
的橡胶种植气候适宜性将增加,如海南岛及广东雷
州半岛的橡胶种植高适宜区面积明显增加,主要原
因在于 RCP4.5 情景下预估的最冷月平均温度、极
端最低温度平均值、月平均温度≥18 ℃月份、年平
均气温和年平均降水量等因子在空间上存在差异,
导致低适宜区、中适宜区、高适宜区在空间分布上与
1981—2010年中国橡胶气候适宜区相比发生了较
大变化.
总体而言,在未来气候情景下,中国天然橡胶种
植适宜区总面积总体呈增加趋势,高适宜区和中适
宜区的面积均有增加趋势,而低适宜区面积呈减少
趋势.中国天然橡胶种植气候适宜区非常有限,目前
仅海南、云南、广西、广东、福建等 5省存在种植气候
适宜区.根据预测结果,中国橡胶种植气候适宜区的
总面积在 39.61×104 ~46.02×104 km2,占全国陆地面
积的 4.2%~4.8%.橡胶是国民经济建设不可缺少的
重要战略物资,因此利用预测的结果,在有限的橡胶
种植气候适宜区开展天然橡胶的布局和规划具有重
要的现实意义.
根据中国农林气候区划协作组提出的中国橡胶
种植区[42]、农业部热带作物区划办公室编制的中国
橡胶种植适宜区[53-54]、王利溥[43]、王菱[41]的研究成
果及目前中国橡胶主产区实际种植范围[海南省植
胶现 状 图 ( 4900 km2 )、 云 南 省 植 胶 现 状 图
(4913 km2)、广东省植胶现状图(413 km2)] [53],对
比分析 1981—2010 年中国天然橡胶的种植区及等
级划分可以发现,利用最大熵模型获取的结果基本
符合当前中国天然橡胶的种植现状,能客观反映目
前橡胶种植的实际情况,从一定程度上说明该方法
是可行的.
气候变化对不同区域的影响存在差异.虽然气
候变化对中国天然橡胶种植气候适宜区的影响是利
大于弊,但对局部区域的橡胶种植可能产生负作用,
如在云南的橡胶主产区景洪、勐腊等地,气候适宜性
将有所降低,因此,需要积极应对气候变化的影响.
当然,影响不同品种橡胶种植分布的主导气候因子
和气候阈值并不相同,同时橡胶种植适宜区的北移
一定程度上会增加寒害的风险,因此,需要根据实际
情况针对不同品种开展橡胶种植区分布的气候适宜
性研究,以取得更为准确的种植分布区信息.需要说
明的是,影响橡胶种植的因素不单是气候因子,还需
要考虑气象灾害的风险、土壤类型、品种的差异、经
营管理和栽培技术的差异等,今后将对此深入研究.
78027期                      刘少军等: 未来气候变化对中国天然橡胶种植气候适宜区的影响           
由于 RCP4.5数据是模式输出的对未来气候变
化情景的模拟,是 IPCC 在全球气候变化预测中被
广泛认可的数据集.以目前全球模式的预测水平,必
定与未来真实的情况有偏差,误差必客观存在,难免
会对本研究结果产生一定误差.但迄今暂无更好的
解决方法.
致谢  感谢中国气象局国家气候中心的段居琦博士和尹宜
舟博士在模型和数据处理方面给予的大力帮助.
参考文献
[1]  Jiang T (姜  彤), Li X⁃C (李秀仓), Cao Q⁃C (巢清
尘), et al. Highlights and understanding of climate
change 2014: Impacts, adaptation, and vulnerability.
Advances in Climate Change Research (气候变化研究
进展), 2014, 10(3): 157-166 (in Chinese)
[2]  Hu Y⁃L (胡亚南), Liu Y⁃J (刘颖杰). Planting distri⁃
bution of spring maize and its productivity under RCP4.5
scenario in Northeast China in 2011-2050. Scientia Ag⁃
ricultura Sinica (中国农业科学), 2013, 46 ( 15):
3105-3114 (in Chinese)
[3]  Qi D⁃L (祁栋灵), Wang X⁃Q (王秀全), Zhang Z⁃Y
(张志扬), et al. Current situation of Chinese natural
rubber industry and development suggestions. Chinese
Journal of Tropical Agriculture (热带农业科学 ),
2013, 33(2): 79-87 (in Chinese)
[4]  Li Y (李  勇), Yang X⁃G (杨晓光), Wang W⁃F (王
文峰), et al. The possible effects of global warming on
cropping systems in China. Ⅴ. The possible effects of
climate warming on geographical shift in safe northern
limit of tropical crops and the risk analysis of cold
damage in China. Scientia Agricultura Sinica (中国农业
科学), 2010, 43(12): 2477-2484 (in Chinese)
[5]  Zhao J (赵  锦), Yang X⁃G (杨晓光), Liu Z⁃J (刘
志娟), et al. The possible effect of global climate chan⁃
ges on cropping systems boundary in China. Ⅱ. The
characteristics of climatic variables and the possible
effect on northern limits of cropping systems in South
China. Scientia Agricultura Sinica (中国农业科学),
2010, 43(9): 1860-1867 (in Chinese)
[6]  Moss R, Edmonds J, Hibbard K, et al. The next gene⁃
ration of scenarios for climate change research and as⁃
sessment. Nature, 2009, 463: 747-756
[7]  Wang S⁃W (王绍武), Luo Y (罗   勇), Zhao Z⁃C
(赵宗慈), et al. New generation of scenarios of green⁃
house gas emission. Advances in Climate Change Re⁃
search (气候变化研究进展), 2012, 8(4): 305-307
(in Chinese)
[8]  Chen M⁃P (陈敏鹏), Lin E⁃D (林而达). Global
greenhouse gas emission mitigation under representative
concentration pathways scenarios and challenges to Chi⁃
na. Advances in Climate Change Research (气候变化研
究进展), 2010, 6(6): 436-442 (in Chinese)
[9]  Zhan M⁃J (占明锦), Yin J⁃M (殷剑敏), Kong P (孔
萍), et al. Prediction on the possible climate change of
Poyang Lake basin in the future 50 years, under RCP
scenario. Science Technology and Engineering(科学技
术与工程), 2013, 13(34): 10107- 10115 ( in Chi⁃
nese)
[10]  Nkulumo Z, Olivier C, Sepo H. Crop response to cli⁃
mate change in southern Africa: A comprehensive re⁃
view. Global and Planetary Change, 2013, 111: 118-
126
[11]  Burke MB, Lobell DB, Guarino L. Shifts in African crop
climates by 2050, and the implications for crop improve⁃
ment and genetic resources conservation. Global Environ⁃
mental Change, 2009, 19: 317-325
[12]  Smith WN, Grant BB, Desjardins RL, et al. Assessing
the effects of climate change on crop production and
GHG emissions in Canada. Agriculture, Ecosystems and
Environment, 2013, 179: 139-150
[13]  Supita IC, van Diepen AJ, de Wit W, et al. Assessing
climate change effects on European crop yields using the
crop growth monitoring system and a weather generator.
Agricultural and Forest Meteorology, 2012, 164: 96 -
111
[14]  Zomer RJ, Trabucco A, Wang MC, et al. Environmental
stratification to model change impacts on biodiversity and
rubber production in Xishuangbanna, Yunnan, China.
Biological Conservation, 2014, 170: 264-273
[15]  Liu Z⁃J (刘志娟), Yang X⁃G (杨晓光),Wang W⁃F
(王文峰), et al. The possible effects of global warming
on cropping systems in China. Ⅳ. The possible impact
of future climatic warming on the northern limits of
spring maize in three provinces of Northeast China. Sci⁃
entia Agricultura Sinica (中国农业科学), 2010, 43
(11): 2280-2291 (in Chinese)
[16]  Gou S⁃W (苟诗薇), Zhang Y⁃X (张颖娴), Xu Y⁃L
(许吟隆). Analysis of climate resource changes during
maize growth period in Ningxia under SRES A1B
scenario. Chinese Journal of Eco⁃Agriculture (中国生态
农业学报), 2012, 20(10): 1394-1403 (in Chinese)
[17]  Wang L⁃X (王连喜), Ren J⁃Q (任景全), Li Q (李
琪). Simulation of the heat injury on rice production in
Jiangsu Province under the climate change scenario. Ⅱ.
Adaptability analysis of the rice to heat injury from boo⁃
ting to heading stage. Chinese Journal of Agrometeorology
(中国农业气象), 2014, 35(2): 206-213 ( in Chi⁃
nese)
8802 应  用  生  态  学  报                                      26卷
[18]  Li Q (李  琪), Ren J⁃Q (任景全), Wang L⁃X (王
连喜). Simulation of the heat injury on rice production
in Jiangsu Province under the climate change scenario.
Ⅰ. Impact assessment of the heat injury on rice yield
from booting to heading stage. Chinese Journal of Agro⁃
meteorology (中国农业气象), 2014, 35(1): 91-96
(in Chinese)
[19]  Pang Y⁃M (庞艳梅), Chen C (陈   超), Pan X⁃B
(潘学标). Change of climatic resources and potential
productivity during the entire growth period of winter
wheat under future climate scenario in Sichuan basin.
Chinese Journal of Agrometeorology (中国农业气象),
2014, 35(1): 1-9 (in Chinese)
[20]  Zhao J⁃F (赵俊芳), Guo J⁃P (郭建平), Wu D⁃R (邬
定荣), et al. Climatic potential productivity of winter
wheat and summer maize in Huanghuaihai Plain in
2011-2050. Chinese Journal of Applied Ecology (应用
生态学报), 2011, 22(12): 3189-3195 (in Chinese)
[21]  Gao T (高  涛), Yang Z⁃L (杨泽龙), Wei Y⁃R (魏
玉荣), et al. Pre⁃estimating the yields of three major
crops in Inner Mongolia under the numerical simulation
scenarios for the future 30 years. Chinese Journal of
Agrometeorology (中国农业气象), 2013, 34 ( 6):
685-695 (in Chinese)
[22]  Du Y⁃D (杜尧东), Duan H⁃L (段海来), Tang L⁃S
(唐力生). Adaptability of citrus in subtropics of China
under future climatic scenario. Chinese Journal of Ecolo⁃
gy (生态学杂志), 2010, 29(5): 833-839 ( in Chi⁃
nese)
[23]  Cook WC. Notes on predicting the probable future distri⁃
bution of introduced insects. Ecology, 1931, 12: 245-
247
[24]  Wei S⁃X (魏淑秋), Liu G⁃L (刘桂莲). Study of Bio⁃
logic Climate Similarity between China and the World.
Beijing: Ocean Press, 1994 (in Chinese)
[25]  Wei S⁃X (魏淑秋). Introduction of agricultural climate
similar diagnosis analysis. Journal of Beijing Agricultural
University (北京农业大学学报), 1984, 10(4): 427-
428 (in Chinese)
[26]  Jiang Q (蒋   青). Study on the suitable distribution
area of Johnsongrass in our country by agricultural cli⁃
mate analogies distance. Plant Quarantine (植物检
疫), 1994, 8(5): 257-262 (in Chinese)
[27]  Liu H⁃X (刘红霞), Wen J⁃B (温俊宝), Luo Y⁃Q
(骆有庆), et al. Review on pest risk analysis of forest
plants. Journal of Beijing Forestry University(北京林业
大学学报), 2001, 23(6): 46-51 (in Chinese)
[28]  Fan J⁃A (范京安). Studies on the assessment of poten⁃
tial establishment of oriental fruit (Bactrocera dorsalis)
in China with synthetic judgment on fuzzy mathematics.
Plant Quarantine (植物检疫), 1998, 12(2): 76-80
(in Chinese)
[29]   Schadt S, Revilla E, Wiegand T, et al. Assessing the
suitability of central European landscapes for the reintro⁃
duction of Eurasian lynx. Journal of Applied Ecology,
2002, 39: 189-203
[30]  Austin MP, Meyers JA. Current approaches to modeling
the environmental niche of eucalypts: Implications for
management of forest biodiversity. Forest Ecology and
Management, 1996, 85: 95-106
[31]  Brito JC, Crespo EG, Paulo OS. Modeling wildlife dis⁃
tributions: Logistic multiple regression vs overlap analy⁃
sis. Ecography, 1999, 22: 251-260
[32]  Frescino TS, Edwards TC, Moisen GG. Modeling spa⁃
tially explicit forest structural attributes using Genera⁃
lized Additive Models. Journal of Vegetation Science,
2001, 12: 15-26
[33]  Vayssires MP, Plant RE, Allen⁃Diaz BH. Classification
trees: An alternative non⁃parametric approach for pre⁃
dicting species distributions. Journal of Vegetation Sci⁃
ence, 2000, 11: 679-694
[34]  Cao M⁃C (曹铭昌), Zhou G⁃S (周广胜), Wang E⁃S
(翁恩生). Application and comparison of generalized
models and classification and regression tree in simula⁃
ting tree species distribution. Acta Ecologica Sinica (生
态学报), 2005, 25(8): 2031-2040 (in Chinese)
[35]  Sutherst RW, Maywald GF. A computerized system for
matching climates in ecology. Agriculture, Ecosystems &
Environment, 1985, 13: 281-299
[36]  Womer SP. Ecoclimatic assessment of potential estab⁃
lishment of exotic pests. Journal of Economic Entomolo⁃
gy, 1988, 81: 973-983
[37]  Steven JP, Robert PA, Robert ES. Maximum entropy
modeling of species geographic distribution. Ecological
Modelling, 2006, 190: 231-259
[38]  Steven JP, Miroslav D. Modeling of species distributions
with Maxent: New extensions and a comprehensive
evaluation. Ecography, 2008, 31: 161-175
[39]  Fischer J, Lindenmayer DB, Nix HA, et al. Climate
and animal distribution: A climatic analysis of the Aus⁃
tralian marsupial Trichosurus caninus. Journal of Bioge⁃
ography, 2001, 28: 293-304
[40]  Shao H (邵  慧), Tian J⁃Q (田佳倩), Guo K (郭 
柯), et al. Effects of sample size and species traits on
performance of BIOCLIM in predicting geographical dis⁃
tribution of tree species: A case study with 12 deciduous
Quercus species indigenous to China. Chinese Journal of
Plant Ecology (植物生态学报), 2009, 33(5): 870-
877 (in Chinese)
[41]   Wang L (王   菱). Geographical environment evalua⁃
98027期                      刘少军等: 未来气候变化对中国天然橡胶种植气候适宜区的影响           
tion of northern growth boundary of rubber plantation in
China. Journal of Natural Resources (自然资源学报),
1987, 11(2): 54-61 (in Chinese)
[42]  Cooperative Group of Agriculture, Forestry and Crop Re⁃
gionalization in China (中国农林作物气候区划协作
组). Climatic Regionalization of Agriculture, Forestry
and Crop in China. Beijing: China Meteorological Press,
1987 (in Chinese)
[43]  Wang L⁃F (王利溥). Rubber Meteorology. Beijing:
China Meteorological Press, 1989 (in Chinese)
[44]  Zhao’ an County Rubber Station Division Group (诏安
县橡胶站区划组). Report of Zhao’ an County rubber
production and division. Fujian Science & Technology of
Tropical Crops (福建热作科技), 1985, 10(3): 1-9
(in Chinese)
[45]  Thomson AM, Calvin KV, Smith SJ, et al. RCP4.5: A
pathway for stabilization of radiative forcing by 2100.
Climatic Change, 2011, 109: 77-94
[46]  Wang Y⁃Y (王言英), Hao L (赫  亮). Maximum en⁃
tropy method and its application on spectral analysis.
Journal of Dalian Maritime University (大连海事大学
学报), 2011, 37(1): 1-4 (in Chinese)
[47]  Sun Y (孙  瑜), Shi M⁃C (史明昌), Peng H (彭 
欢), et al. Forest lighting fire forecasting for Daxing’
anling Mountains based on MAXENT model. Chinese
Journal of Applied Ecology (应用生态学报), 2014, 25
(4): 1100-1106 (in Chinese)
[48]  Sun J⁃S (孙敬松), Zhou G⁃S (周广胜). Inter⁃decadal
variability of winter wheat planting zone in China during
1961 to 2010 simulated by maximum entropy (MaxEnt).
Chinese Journal of Agrometeorology (中国农业气象),
2012, 33(4): 481-487 (in Chinese)
[49]  Peterson AT, Papes M, Eaton M. Transferability and
model evaluation in ecological niche modeling: A com⁃
parison of GARP and MaxEn. Ecography, 2007, 30:
550-560
[50]  Duan J⁃Q (段居琦), Zhou G⁃S (周广胜). Climatic
suitability of double rice planting regions in China. Sci⁃
entia Agricultura Sinica (中国农业科学), 2012, 45
(2): 218-227 (in Chinese)
[51]  Wang Y⁃S (王运生), Xie B⁃Y (谢丙炎), Wan F⁃H
(万方浩), et al. Application of ROC curve analysis in
evaluating the performance of alien species’ potential
distribution models. Biodiversity Science (生物多样
性), 2007, 15(4): 365-372 (in Chinese)
[52]  Che L (车  乐), Cao B (曹   博), Bai C⁃K (白成
科), et al. Predictive distribution and habitat suitability
assessment of Notholirion bulbuliferum based on MaxEnt
and ArcGIS. Chinese Journal of Ecology (生态学杂
志), 2014, 33(6): 1-6 (in Chinese)
[53]  Zheng W⁃R (郑文荣). The Development of China’ s
Rubber and Latex Trend [ EB / OL ]. ( 2011⁃08⁃16 )
[ 2014⁃06⁃30]. http: / / www. docin. com / p⁃245944869.
html (in Chinese)
[54]  Office of Regional Planning of Tropical Crops of Pastoral
Fishery Ministry (农牧渔业部热带作物区划办公室).
Regional Planning of Tropical Crops in China. Guang⁃
zhou: Guangdong Science Press, 1989 (in Chinese)
作者简介  刘少军,男,1980 年生,博士,副研究员. 主要从
事应用气象研究. E⁃mail: cdutlsj@ 163.com
责任编辑  杨  弘
0902 应  用  生  态  学  报                                      26卷