全 文 ：中国亚热带地区柑桔的气候适宜性*
段海来1,2 摇 千怀遂1**摇 李明霞1 摇 杜尧东2
( 1 广州大学地理科学学院, 广州 510006; 2 广东省气候中心, 广州 510080)
摘摇 要摇 应用生态适宜度理论和模糊数学方法,建立柑桔气候适宜度模型,对中国亚热带地
区柑桔生产的气候适宜性及其时空差异进行了计算、评价,并分析了中国亚热带地区柑桔各
生育期气候适宜性以及中国亚热带地区各县区的平均气候适宜度.结果表明:柑桔花芽分化
期、发芽期、果实成熟期的适宜性较低、风险较高,其他各生育期的适宜性较高、风险较低,影
响中国亚热带地区柑桔生产的关键问题是冷害和伏旱.柑桔温度适宜性的地域分异呈纬度地
带性规律;降水适宜度最适宜型分布在亚热带中部"射阳鄄那坡"一线区域,其东南为适宜型
区,西北为次适宜型区,高山区为不适宜型区;日照适宜度与实际日照时数的区域变化规律基
本一致,大致呈高纬度区高于低纬度区、高海拔区高于低海拔区;受温度因子的限制,气候适
宜度与温度适宜度的分布情况大体一致,南部大于北部,基本也呈纬度地带性规律.从中国亚
热带地区柑桔气候适宜度的年际变化分析可知,整个亚热带地区柑桔气候适宜度呈下降趋
势,且存在区域差异,说明气候变化引起了中国亚热带柑桔适宜区和关键生育期的变动.
关键词摇 气候适宜度摇 气候变化摇 柑桔摇 中国亚热带地区
文章编号摇 1001-9332(2010)08-1915-11摇 中图分类号摇 S162. 5摇 文献标识码摇 A
Climatic suitability of citrus in subtropical China. DUAN Hai鄄lai1,2, QIAN Huai鄄sui1, LI Ming鄄
xia1, DU Yao鄄dong2 ( 1School of Geographical Sciences, Guangzhou University, Guangzhou 510006,
China; 2Guangdong Province Climate Center, Guangzhou 510080, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,
2010,21(8): 1915-1925.
Abstract: By applying the theories of ecological suitability and the methods of fuzzy mathematics,
this paper established a climatic suitability model for citrus, calculated and evaluated the climatic
suitability and its spatiotemporal differences for citrus production in subtropical China, and analyzed
the climatic suitability of citrus at its different growth stages and the mean climatic suitability of cit鄄
rus in different regions of subtropical China. The results showed that the citrus in subtropical China
had a lower climatic suitability and a higher risk at its flower bud differentiation stage, budding
stage, and fruit maturity stage, but a higher climatic suitability and a lower risk at other growth sta鄄
ges. Cold damage and summer drought were the key issues affecting the citrus production in sub鄄
tropical China. The citrus temperature suitability represented a latitudinal zonal pattern, i. e. , de鄄
creased with increasing latitude; its precipitation suitability was high in the line of “ Sheyang鄄Na鄄
po冶, medium in the southeast of the line, low in the northwest of the line, and non in high moun鄄
tainous area; while the sunlight suitability was in line with the actual duration of sunshine, namely,
higher in high鄄latitude areas than in low鄄latitude areas, and higher in high鄄altitude areas than in
plain areas. Limited by temperature factor, the climatic suitability was in accordance with tempera鄄
ture suitability, i. e. , south parts had a higher suitability than north parts, basically representing
latitudinal zonal pattern. From the analysis of the inter鄄annual changes of citrus climatic suitability,
it could be seen that the citrus climatic suitability in subtropical China was decreasing, and had ob鄄
vious regional differences, suggesting that climate change could bring about the changes in the re鄄
gions suitable for citrus production and in the key stages of citrus growth.
Key words: climatic suitability; climate change; citrus; subtropical China.
*国家自然科学基金项目(40771033)和中国气象局气候变化专项(CCSF鄄09鄄11)资助.
**通讯作者. E鄄mail: hsqian1956@ 163. com
2009鄄12鄄24 收稿,2010鄄06鄄16 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2010 年 8 月摇 第 21 卷摇 第 8 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Aug. 2010,21(8): 1915-1925
摇 摇 目前,全球气候变化是人类共同关注的问题之
一.未来 100 年,全球地表温度可能升高 1郾 6 益 ~
6郾 4 益 [1] .预计 2020—2030 年我国平均气温将比现
在上升 1郾 7 益,2050 年将升高 2郾 2 益 [2] . 温度升高
的同时将引起降水、日照等一系列气候因子的变化.
而农业生态系统中的生产过程对气候因子的变化非
常敏感.因此,作物的生长发育与气候变化的关系一
直是地学界和农学界的研究重点之一,其中,农作物
的气候适宜性更是农业气象学和农业生态学研究的
核心问题之一[3-5] .
温度、光照、水分等生态因子与柑桔生长发育之
间的关系非常复杂.高阳华等[6-8]研究表明,较高的
气温可加快柑桔发芽发育进程,使发芽发育时间缩
短、现蕾和开花期提前;较低的温度和充足的光照则
有利于延长发芽发育时间、增加现蕾数;蕾期和花期
的光照充足,有利于减少落蕾;初夏低温阴雨、盛夏
伏旱高温、秋季阴雨时间太多均不利于柑桔果实生
长.易新民等[9]研究表明,光、温、水等气象要素对
柑桔生理落果有明显影响,高温、低温或多雨寡照天
气是加大柑桔生理落果的不利气象条件. 鲍江峰
等[10]揭示了气候生态因子对果实品质形成的作用
机制,指出温度、光照、水分等气候因子对柑桔果实
品质具有直接的生态效应.黄寿波[11]根据极端最低
温的平均值和全年高于 10 益的活动积温,将浙江省
柑桔生产划分为 4 个一级生态区.罗宏[12]利用模糊
综合评判法对柑桔气候生态适宜性进行了探讨,指
出柑桔气候生态的适应性随海拔高度的变化而有所
不同.朱维明[13]研究表明,柑桔北移的主要限制因
子是冬季低温.以往的相关研究多针对某个地区某
一生育期进行静态的、单要素的影响分析,很少关注
柑桔各生育期之间的适宜性差别,且对各生育期气
候变化背景下光温水综合影响的关注较少.为此,本
研究基于生态位理论,采用模糊数学方法建立了中
国亚热带地区柑桔的气候适宜度函数,并鉴于柑桔
气候适宜性在生育期之间的差别,对中国亚热带地
区柑桔生产的气候适宜性及其时空差异进行了分析
与评估,旨在为中国亚热带地区未来柑桔生产的发
展提供决策依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
中国的亚热带地区北界接近秦岭鄄淮河一线,南
至南岭南坡(雷州半岛),西起青藏高原东侧,东至
东海岸,面积超过 240伊104 km2,占全国国土面积的
四分之一[14] .该区位于东亚季风盛行的地区,具有
冬冷夏热、四季分明、水热同季、湿润多雨等特点.各
地年均温多在 16 益 ~ 20 益,最冷月均温一般在 2
益 ~8 益,夏季各地普遍在 27 益 ~ 30 益,年均降水
量一般在 800 ~ 1600 mm,夏季多雨、冬季不干,降水
的年内分配较均匀,但也存在内部差异[15] . 该区地
貌类型多样,分布复杂. 西部海拔高且起伏大,东部
地势低而平坦,在西部中山与东部平原之间广泛分
布着大小不等的低山丘陵. 复杂的地形使各地气候
变化趋势多样.亚热带地区是我国重要的柑桔生产
基地,其中主产柑桔的有浙江、福建、湖南、四川、广
西、湖北、广东、江西、重庆和台湾 10 个省(市、区),
其次为上海、贵州、云南、江苏等省(市),陕西、河
南、海南、安徽和甘肃等省也有种植.
1郾 2摇 数据来源
遵循均匀分布的原则,并考虑地形地貌的影响,
本文选取中国亚热带地区 273 个基准气象站
1961—2005 年逐日温度、降水量和日照时数数据,
以及 128 个代表站点 1990—2005 年柑桔产量数据,
数据源于中国气象局以及各省、市区的统计年鉴.
1郾 3摇 研究方法
本文引入气候适宜度模型,定量分析了中国亚
热带地区热量对柑桔(成年树)生长的满足程度.根
据黄璜[16]、马树庆[17]、徐学璇等[18]、赵峰等[19]、千
怀遂等[20]、刘清春等[3]、任玉玉等[21]、段海来
等[22]、俞芬等[23]和魏瑞江等[24]的研究,结合中国亚
热带地区的实际情况,得出温度、降水、日照时数的
适宜度函数为:
S(T) =
(T - T1)(T2 - T) B
(T0 - T1)(T2 - T0) B
B =
(T2 - T0)
(T0 - T1)
(1)
S(R) = R / R0
R0
{ / R摇 摇 摇 摇
(R < R0)
(R 逸 R0)
(2)
S(S) = e
-[(S-S0) / b]2{1 摇 摇
(S < S0)
(S 逸 S0)
(3)
式中:S(T)、S(R)、S(S) 分别为柑桔生育期间(表
1) 温度、降水和日照时数的适宜度;T、R、S 分别为
温度、降水和日照时数的实际值;T1、T2、T0分别为柑
桔在该时段内生长发育的下限温度、上限温度和最
适温度(益);R0为柑桔生理需水量(mm);S0为适宜
日照时数(h);b为经验常数. 模型中各参数的取值
见表 2,其中,T1、T2、T0 源于文献[25 - 29];R0 根据
古璇清等[30] 的研究结果整理而得;S0 源于文献
[10,31], b根据文献[16] 计算获得.
6191 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
表 1摇 中国亚热带柑桔生育期起止时间
Tab. 1摇 Duration of citrus growth鄄phase in subtropics areas of China[25-26, 32]
地 区
Region
发芽期
Budding
花 期
Flowering
生理落果期
Physiological
fruit drop
果实生长发育期
Fruit growth
果实成熟期
Fruit maturity
花芽分化期
Flower bud
differentiation
南亚热带
South subtropics
2 月中旬—4 月上
旬 From middle of
February to early of
April
4 月中旬—5 月上
旬 From middle of
April to early of
May
5 月中旬—6 月中
旬 From middle of
May to middle of
June
6 月下旬—10 上
旬 From end of
June to early of Oc鄄
tober
10 月中旬—11 月
上旬 From middle
of October to early
of November
11 月中旬—12 月
上旬 From middle
of November to ear鄄
ly of December
中亚热带
Mid鄄subtropics
2 月下旬—4 月中
旬 From end of
February to middle
of April
4 月下旬—5 月中
旬 From end of
April to middle of
May
5 月下旬—6 月下
旬 From end of
May to end of June
7 月上旬—10 月
中旬 From early of
July to middle of
October
10 月下旬—11 月
中旬 From end of
October to middle
of November
11 月下旬—12 月
中旬 From end of
November to mid鄄
dle of December
北亚热带
North subtropics
3 月上旬—4 月下
旬 From early of
March to end of
April
5 月 May 6 旬上旬—7 月上
旬 From early of
June to early of Ju鄄
ly
7 月中旬—10 月
下旬 From middle
of July to end of
October
11 月 November 12 月 December
表 2摇 研究区柑桔各生育期的参数值
Tab. 2摇 The parameters in different growth stages of citrus in the study area
时期
Stage
下限温度
Minimum temperature
(益)
最适温度
Most suitable
temperature (益)
上限温度
Maximum
temperature(益)
生理需水量
Physiological water
requirements (mm)
适宜日照时数
Suitable sunshine
duration (h)
模型常数
(b)
Model constant
发芽期
Budding 8郾 1 14郾 0 26郾 0 14郾 0 5郾 56 3郾 00
花期
Flowering 11郾 8 20郾 0 30郾 0 34郾 0 5郾 97 3郾 22
生理落果期
Physiological fruit drop 13郾 0 21郾 0 30郾 0 37郾 5 6郾 73 3郾 63
果实生长发育期
Fruit growth 13郾 0 22郾 0 34郾 0 46郾 0 6郾 80 3郾 67
果实成熟期
Fruit maturity 13郾 0 21郾 0 27郾 0 24郾 0 6郾 80 3郾 67
花芽分化期
Flower bud differentiation -5郾 0 12郾 5 23郾 0 13郾 5 4郾 32 2郾 34
摇 摇 柑桔生长发育及最终产量的形成与周围生态环
境之间的关系错综复杂,其中,受生态环境因子间组
合配合变化的影响最大,一个因子或几个因子对柑
桔生长的正效应可能被其他因子加强,也可能被减
弱,甚至被完全抵消. 为综合反映温度、降水量和日
照对研究区柑桔适宜性的影响,本文采用几何平均
和综合乘积的方法构建柑桔综合气候适宜度模型:
S= 3 S(T)S(R)S(S) (4)
为验证模型的合理性,选取 128 个代表站点
1990—2005年的气象数据和柑桔单位产量数据,利用
正交多项式的方法拟合柑桔产量,与实际产量相减得
到气象产量,然后利用气象产量与上述模型计算出的
气候适宜度做相关分析,相关系数为 0郾 469,在 a =
0郾 01水平上显著(n =2048),表明本文所建的气候适
宜度模型能较好地反映柑桔的气候适宜性水平.
1郾 4摇 数据处理
采用 Microsoft Excel软件处理研究区各基准气
象站的逐日温度、降水量和日照时数数据,计算得到
柑桔的温度、降水、日照和综合气候适宜度;运用
SPSS软件拟合柑桔产量,并进行柑桔气象产量与适
宜度间的相关性分析;采用 ArcMap软件的 IDW(in鄄
verse distance weighted interpolation)模块,对研究区
温度、降水、日照和综合气候适宜度进行插值,生成
空间栅格数据,得到相应的空间分布图.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 中国亚热带地区柑桔气候适宜性的季节变化
从图 1a 可以看出,1961—2005 年,中国北亚热
带地区柑桔的日照平均适宜度较高,在 0郾 80 处小幅
波动;降水平均适宜度在发芽期、花期、生理落果期
均较高,而在果实生长发育期、果实成熟期、花芽分
化期则较低;柑桔在发芽期和果实成熟期的温度平
均适宜度相对较低,在花芽分化期、花期、生理落果
期和果实生长发育期则较高;综合气候适宜度的变
化与温度适宜度基本一致.在中国北亚热带区域,温
度和降水是柑桔生长的主要限制因子,发芽期和果
实成熟期是柑桔的关键生育期.
研究期间,中国中亚热带地区柑桔的气候因子
71918 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 段海来等: 中国亚热带地区柑桔的气候适宜性摇 摇 摇 摇 摇 摇
图 1摇 中国北亚热带(a)、中亚热带(b)、南亚热带(c)地区柑桔温度、降水、日照适宜度的季节变化
Fig. 1摇 Seasonal change of the suitability for temperature, precipitation and sunlight in north (a), middle (b) and south (c) subtrop鄄
ics of China.
玉: 花芽分化期 Flower bud differentiation stage; 域: 发芽期 Germination stage; 芋: 花期 Flowering stage; 郁: 生理落果期 Physiological fruit drop
stage; 吁:果实生长发育期 Fruit growth stage; 遇:果实成熟期 Fruit maturity stage. T:温度适宜度 Temperature suitabitity; P:降水适宜度 Precipita鄄
tion suitability; S:日照适宜度 Sunlight suitability; U:气候适宜度 Climate suitability. 下同 The same below.
平均适宜度中,波动最大的仍然是温度因子,说明温
度是这个区域的主要限制因子. 与北亚热带地区相
比,中亚热带地区柑桔的降水和温度平均适宜度较
高,日照平均适宜度较低,综合气候因子的平均适宜
度较高(图 1b).对于柑桔全生育期而言,果实成熟
期和花芽分化期的温度、日照平均适宜度都较低,其
他生育期较高.因此,在中亚热带地区,温度是影响
柑桔生长的关键气候因子,果实成熟期和花芽分化
期是柑桔的关键生育期.
与北亚热带和中亚热带相比,中国南亚热带地
区柑桔的温度、降水平均适宜度都较高,且波动较
小;日照平均适宜度在 0郾 70 处波动,导致该区柑桔
的综合气候因子平均适宜度较高(图 1c).与日照和
温度的平均适宜度相比,该区域的降水平均适宜度
较低,说明降水是此区域的关键气候因子. 因此,在
柑桔的发芽期和果实成熟期,应注意天气变化,做好
预防工作.
在北亚热带需加强秋冬的灌溉和预防冬春的冻
害,在中亚热带要加强冬季冷害的防范,在南亚热带
要加强土壤积水排泄工作.
2郾 2摇 中国亚热带地区柑桔气候适宜度的区域分异
中国亚热带地区气候类型多样,地形复杂,气候
变化具有明显的地域性,使柑桔的气候适宜度也具
有明显的地域差异性.
2郾 2郾 1 温度适宜度 摇 温度是最重要的气象因子,它
决定柑桔的生存与分布,同时也影响柑桔果实的产
量和品质.通过对柑桔减产率与柑桔温度适宜度的对
比分析可知,当温度适宜度>0郾 78 时,柑桔丰产;当温
度适宜度在 0郾 70 ~ 0郾 78 时,柑桔基本不减产;当温度
适宜度在 0郾 55 ~0郾 70时,柑桔减产率在 30%以内;当
温度适宜度<0郾 55时,柑桔减产率>30%,基本上不适
宜发展柑桔生产.据此,将中国亚热带地区大致划分
为 4种柑桔温度适宜度类型(图 2a).
中国亚热带地区柑桔的温度最适宜地区(玉)
主要包括中国的华南地区和贵州省、湖南省、江西省
三省的南部边缘地区、浙江省的沿海和南部地区以
及四川盆地地区,其平均温度适宜度在 0郾 78 以上.
柑桔最适宜地区主要地处南亚热带和中亚热带的南
部边缘地区,该类地区的热量资源丰富,受冬春季节
的冻害影响较少,在夏秋季节,此区的温度较高,变
化较平稳,很适宜柑桔生长发育,该区温度对柑桔生
育造成的负影响很小.
中国亚热带地区柑桔的温度适宜地区(域)主
要包括四川省东部、重庆市南部、湖北省南部、浙江
8191 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
图 2摇 中国亚热带地区柑桔温度(a)、降水(b)、日照(c)和气候(d)适宜度的分类
Fig. 2摇 Classification of temperature (a), precipitation (b), sunlight (c) and climate (d) suitability of citrus in subtropics of China.
省内陆部分地区、上海市、江苏省的南部边缘地区、
江西省、湖南省、贵州省大部分地区(域1)以及广东
省南部雷州半岛(域2),其平均温度适宜度在 0郾 70
~ 0郾 78. 域1 地区位于中国中亚热带和北亚热带的
南部边缘地区,具有较丰富的热量资源,但冬春季相
对低温出现的频率高于最适宜地区,温度变化对柑
桔生长生产的负影响大于最适宜地区,故该区的柑
桔温度适宜度相对较低;域2 地区位于中国南亚热
带南端,冬春季温度较高,不能满足柑桔对相对低温
的需求,故该区的柑桔温度适宜度相对低于温度最
适宜地区.总体来说,此类地区的温度对柑桔生育造
成的负影响仍然较小.
中国亚热带地区柑桔的温度次适宜地区(芋)
主要包括中国北亚热带中部和北缘地区、云南省北
部边缘地区以及四川盆地西部边缘地区,位于中国
0 益等温线附近和海拔较高的山地地区,冬春季温
度较低,在柑桔花芽分化期、发芽期和果实成熟期,
相对低温出现的频率高于最适宜地区和适宜地区,
该区的柑桔温度适宜度一般在 0郾 55 ~ 0郾 70.总体来
说,此区温度对柑桔生育造成的负影响程度较高.
中国亚热带地区柑桔的温度不适宜地区(郁)
主要包括甘肃省西部、四川省西部和云南省北部,由
于该类地区的冬春季旬平均温度基本在-5 益以下,
柑桔在花芽分化期、发芽期大量受冻害,不能形成有
价值的花穗,造成结果少、产量低.
2郾 2郾 2 降水适宜度摇 水分亦是柑桔生长发育不可缺
少的因素,当水分不足时,柑桔生长停滞,从而引起
枯萎、卷叶、落叶、落花、落果、减低产量和品质;当水
分过多时,土壤积水,土壤中含氧量降低,使柑桔根
系生长缓慢或停止,也会产生落叶落果和根部危害.
通过对柑桔减产率与柑桔降水适宜度的对比分析可
知,当降水适宜度 >0郾 65 时,柑桔丰产;当降水适宜
度在 0郾 58 ~ 0郾 65 时,柑桔基本不减产;当降水适宜
度在 0郾 45 ~ 0郾 58 时,柑桔减产率在 30%以内,当降
水适宜度小于 0郾 45 时,柑桔减产率大于 30% ,基本
上不适宜发展柑桔生产. 据此将中国亚热带地区大
致划分为 4 种柑桔降水适宜度类型(图 2b).
研究区柑桔的降水最适宜地区(玉)主要包括
四川省东部、重庆市、湖北省西南部、湖南省西北部、
贵州省东北部、云南省东部、广西壮族自治区西部以
及浙江省东部、江苏省沿海和南部、安徽省中部和河
南南部边缘地区,其平均降水适宜度在 0郾 65 以上.
此区域的年降水量在 1000 ~ 1500 mm,相对湿度约
75% ,降水季节分配与柑桔的生理需水的一致性较
好,该区的降水状况能很好地满足柑桔生育的需求.
总体来说,此区降水对柑桔生育造成的负影响很小.
91918 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 段海来等: 中国亚热带地区柑桔的气候适宜性摇 摇 摇 摇 摇 摇
研究区柑桔的降水适宜地区(域)主要包括云
南省南部、贵州省西南部、四川盆地西部边缘、陕西
省汉中地区、河南省南部、安徽省北部和南部、江苏
省北部、湖北省东部、湖南省南部、江西省、浙江省西
部、福建省、广东省和广西壮族自治区东部,其平均
降水适宜度在 0郾 58 ~ 0郾 65. 其中,华南地区的年降
水在 1500 ~ 2000 mm,相对湿度达到 80%以上,加
之受台风影响,影响柑桔授粉并造成果实脱落;中亚
热带和北亚热带地区主要受夏秋干旱影响,常易造
成卷叶落叶,影响果实发育,甚至引起落果. 与降水
最适宜地区相比,该类地区降水适宜度对柑桔生长
的负影响较大,降水适宜度较低. 但总体来说,此区
降水对柑桔生育造成的负影响仍较小.
研究区柑桔的降水次适宜区(芋)主要包括陕
西省西部、甘肃省南部、四川省中西部、云南省北部
边缘和安徽省、江苏省、浙江省三省交界带以及江西
省中部.这些区域的年降水较少,干旱对该区柑桔生
长有很大影响,柑桔发生“燥冻冶的风险很高,柑桔
的降水适宜度一般在 0郾 45 ~ 0郾 58. 总体来说,本区
降水对柑桔生长的负影响较高.
研究区柑桔的降水不适宜区(郁)主要位于四
川省横断山脉区. 本区海拔较高,降水较少,基本不
能满足柑桔的生长发育,该区柑桔降水适宜度一般
在 0郾 45 以下.
2郾 2郾 3 日照适宜度 摇 柑桔虽然较耐阴,但在生长发
育过程中仍需要较多的光照进行光合作用,日照过
弱,对其生长发育不利.通过对柑桔减产率与柑桔日
照适宜度的对比分析可知,当日照适宜度大于 0郾 78
时,柑桔丰产;当日照适宜度在 0郾 63 ~ 0郾 78 时,柑桔
基本不减产;当日照适宜度在 0郾 50 ~ 0郾 63 时,柑桔
减产率在 30%以内.据此将中国亚热带地区大致划
分为 3 种柑桔日照适宜度类型(图 2c).
研究区柑桔的日照最适宜区(玉)主要包括云
南省、四川省西部山区、甘肃省南部、河南省、安徽省
北部、江苏省、上海市以及福建省南部和广东省西北
部,其日照适宜度在 0郾 78 以上.此区的年日照时数
在 2400 ~ 3000 h以上,能很好地满足柑桔各生育期
对光照的要求,光照充足,可使柑桔新梢叶色深绿、
花芽分化良好、果实产量和果实品质提高.该区的日
照情况对柑桔生育造成的负影响很小.
研究区柑桔的日照适宜区(域)主要包括云南
省东部、广西壮族自治区南部、广东省、福建省、浙江
省、江西省、湖南省北部、湖北省南部、安徽省南部、
陕西省汉中盆地、甘肃省东南以及四川省松潘鄄康
定鄄越西鄄会理狭长一带,其日照适宜度在 0郾 63 ~
0郾 78.该类地区的年日照较少,一般在 1350 ~ 2200
h,加之 4—9 月为多雨季节,柑桔的开花授粉和果实
生长发育易受寡照危害,日照变化对柑桔生长产生
的负影响较日照最适宜地区大,故日照适宜度相对
较低,但总体来说,此区日照对柑桔生育造成的负影
响仍较小.
研究区柑桔的日照次适宜区(芋)主要包括广
西壮族自治区北部、湖南省长沙鄄常德鄄石门以南地
区、湖北省恩施土家族自治州、重庆市、四川省的成
都平原、贵州省,其年日照时数仅 900 ~ 1300 h,为中
国各地年日照时数的最低值. 较低的日照时数对柑
桔花期和果实生长发育期的影响很大,使柑桔授粉
率降低,果实品质不高.该区的柑桔日照适宜度一般
在 0郾 50 ~ 0郾 63,对柑桔生长的负影响较高.
2郾 2郾 4 综合气候适宜度 摇 在诸多外界环境条件中,
气候因子对柑桔的生长发育影响最大,是限制柑桔
地理分布范围的主要因子. 本文综合考虑三大气候
因子(温度、降水和日照)得到一个综合气候适宜
度,以此评价气候对柑桔的影响.通过柑桔减产率与
气候适宜度的对比分析可知,当气候适宜度>0郾 73
时,柑桔丰产;当气候适宜度在 0郾 68 ~ 0郾 73 时,柑桔
基本不减产;当气候适宜度在 0郾 55 ~ 0郾 68 时,柑桔
减产率在 30%以内;当气候适宜度<0郾 55 时,柑桔
减产率>30% ,基本不适宜发展柑桔生产.据此将中
国亚热带地区大致划分为 4 种柑桔综合气候适宜度
类型(图 2d).
研究区柑桔的综合气候最适宜区(玉)地处中
国南亚热带地区及中亚热带的南缘地带,主要包括
舟山鄄嵊州鄄临海鄄丽水鄄浦城鄄南城鄄广昌鄄赣州鄄郴州鄄道
县鄄桂林鄄榕江鄄凯里鄄安顺鄄望谟鄄曲靖鄄元谋鄄华坪鄄大
理鄄腾冲一线以南以及四川盆地东部和重庆市,其气
候适宜度在 0郾 73 以上.其中,云南省以及南岭以南
的广东省、广西壮族自治区和福建省南部均属海洋
性季风气候湿润类型,年均温度 21 益 ~ 23 益,逸10
益年积温在 7000 益 ~ 8000 益,1 月均温 10 益 ~ 13
益,平均极端最低温度在 0 益以上,热量和雨水丰
富,日照充足;广西壮族自治区的桂林、广东省韶关
和乐昌、湖南省道县和郴州、江西省寻乌和广昌、福
建省龙岩和莆田以北以及浙江省的温州以南的年均
温度 19 益 ~20 益,逸10 益年积温在 6300 益 ~7000
益,1 月均温约 10 益,平均极端最低温度约-1 益 ~
-3 益,日照充足;四川盆地属中亚热带山间盆地亚
热带季风湿润气候,年均温 14 益 ~19 益,逸10 益年
0291 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
积温 4500 益 ~ 6000 益,1 月平均温度 4 益 ~ 8 益,
平均极端最低气温 0 益 ~ -5 益,日照较少.综上,该
类地区冬季不冷,基本无冻害,湿度大,日照也较充
足,柑桔生长发育迅速、产量高、果实品质好,该气候
条件很适合柑桔生产.
研究区柑桔的综合气候适宜区(域)分布在舟
山鄄嵊州鄄临海鄄丽水鄄浦城鄄南城鄄广昌鄄赣州鄄郴州鄄道
县鄄桂林鄄榕江鄄凯里鄄安顺一线以北、上海鄄吴县鄄常州鄄
南京鄄滁州鄄六安鄄固始鄄信阳鄄枣阳鄄老河口鄄房县鄄安康鄄
石泉鄄广元一线以南以及广元鄄绵阳鄄成都鄄都江堰鄄宜
宾鄄毕节鄄黔西一线以东地区,主要包括上海市、浙江
省西北部、江苏省南部、安徽省中部、河南省南部、湖
北省、陕西省南部、四川省盆地边缘丘陵和盆壁地山
地区以及贵州省中部,其气候适宜度在 0郾 68 ~
0郾 73.该类地区属中亚热带季风湿润气候,年降水量
在 1000 mm以上,日照良好,年均温 15 益 ~ 18 益,
逸10 益年积温 5000 益 ~ 6400 益,1 月平均温度 4
益 ~8 益,平均极端最低温度-2 益 ~ -9 益.虽然受
地形影响,使该区冬季冻害时有发生,对柑桔越冬产
生了较大的负面影响,且冬春相对低温出现的频率比
综合气候最适宜区稍大,使柑桔冻害风险稍高,但总
体来说,此区气候对柑桔生育造成的负影响仍较小.
研究区柑桔的综合气候次适宜区(芋)地处上
海鄄吴县鄄常州鄄南京鄄滁州鄄六安鄄固始鄄信阳鄄枣阳鄄老河
口鄄房县鄄安康鄄石泉鄄广元一线以北地区和四川盆地
边缘高山地带、云贵高原高海拔地区,主要包括江苏
省北部、安徽省北部、河南省北部、陕西省南部、甘肃
省南部、四川省平武鄄小金鄄雅安鄄乐山鄄雷波鄄木里狭
长一带、云南省北部和贵州省西南部.该类地区虽然
有较高的日照适宜度,但由于纬度高,年均气温<15
益,平均极端最低温度<-5 益,最低可达-12 益 ~
-15 益,在柑桔越冬期间产生的冻害程度高于柑桔
综合气候最适宜区和适宜区,该区的柑桔气候适宜
度在 0郾 55 ~ 0郾 68.
研究区柑桔的综合气候不适宜区(郁)分布在
天水鄄松潘鄄马尔康鄄道孚鄄康定鄄九龙鄄盐源鄄屏边鄄贡山
一线以西,主要包括甘肃省的甘南和陇南地区、四川
省的阿坝、甘孜、凉山 3 个自治州以及云南省的迪庆
藏族自治州地区.该类地区属高原地带,由于海拔较
高,温度较低,其极端最低温度远低于柑桔最低生理
温度,加之低温出现的频率很高,导致柑桔气候适宜
度在 0郾 55 以下,基本不适合柑桔生产.
2郾 3摇 中国亚热带地区柑桔气候适宜性的年际变化
2郾 3郾 1 北亚热带地区 摇 由图3A可以看出,研究期
图 3摇 中国北亚(A)、中亚(B)和南亚热带(C)柑桔全生育期适宜度(a)及其累计距平(b)的年际变化
Fig. 3摇 Inter鄄annual change in suitability in complete growing stage (a) and its accumulated anomaly (b) in north (A), middle (B)
and south (C) subtropics of China.
12918 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 段海来等: 中国亚热带地区柑桔的气候适宜性摇 摇 摇 摇 摇 摇
间,中国北亚热带地区柑桔综合气候适宜度距平以
20 世纪 80 年代末为界,之前为正距平,之后为负距
平;温度适宜度距平以 20 世纪 80 年代初为界,之前
为负距平,之后为正距平;降水适宜度距平以 20 世
纪 80 年代末为界,之前为正负距平交替,之后为负
距平;日照适宜度累积距平呈倒“V冶型变化,以 20
世纪 80 年代初为界,之前为正距平,之后为负距平.
总体来说,近期温度变化对中国北亚热带柑桔全生
育期产生了正效应,以平均 0郾 005·10 a-1的速度上
升;降水、日照的变化对北亚热带柑桔全生育期产生
了负效应,分别以平均-0郾 003、-0郾 016·10 a-1的速
度下降;该区柑桔综合气候适宜度以平均-0郾 005·
10 a-1的速度呈下降趋势.
2郾 3郾 2 中亚热带地区 摇 在中国中亚热带地区,研究
期间的柑桔综合气候适宜度在 20 世纪 80 年时代初
之前为正距平,之后为负距平;温度适宜度在 20 世
纪 80 年代初之前为正负距平交替出现,至 90 年代
中期为负距平,之后为正距平;降水适宜度累积距平
在 0 附近波动,正负距平交替出现,说明降水适宜度
变化趋势不明显;日照适宜度在 20 世纪 80 年代初
之前为正距平,之后为负距平(图 3B).总体来说,期
间的温度变化对中亚热带柑桔全生育期产生了正效
应,以平均 0郾 003·10 a-1的速度上升;日照变化对
中亚热带柑桔全生育期产生了负效应,以平均
-0郾 014·10 a-1的速度下降;该区柑桔综合气候适
宜度以平均-0郾 005·10 a-1的速度呈下降趋势.
2郾 3郾 3 南亚热带地区 摇 研究期间,中国南亚热带地
区柑桔全生育期的综合气候适宜度累积距平先上升
后下降,大体以 20 世纪 80 年代初期为界,之前主要
为正距平,之后主要为负距平;温度和降水适宜度累
积距平的变化基本一致,其适宜度距平在 20 世纪
70 年代初之前正负交替出现,至 80 年代中期为正
距平,之后主要为负距平;日照适宜度累积距平在
20 世纪 80 年代初期之前主要为正距平,至 21 世纪
始主要为负距平,之后为正距平(图 3C).总体来说,
温度、降水和日照的变化对南亚热带柑桔全生育期
产生了负效应,分别以平均 - 0郾 003、 - 0郾 003 和
-0郾 011·10 a-1的速度下降;该区柑桔综合气候适
宜度以平均-0郾 01·10 a-1的速度下降.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 基于生态适宜度理论评价柑桔气候适宜性的
可行性
有研究认为,浙、赣、湘、黔等省的南部以及华
南、云南大部和四川盆地、长江三峡地区是我国最适
宜栽培柑桔的气候区[33],这与本研究结果一致,本
文还得出在东部沿海地区适宜种植区的纬度高于内
陆地区;柑桔可能种植的北界位于南京鄄武汉鄄西安
一线[33],而本研究表明,随着全球气候的变暖,柑桔
可能种植区北界也随之北移. 从本文的柑桔适宜类
型区划与中国柑桔产量和种植面积分布可以看出,
1993—2003 年中国柑桔种植面积主要分布在 18 个
省市区,南至海南,北至陕西和甘肃;产量最多的福
建、浙江、湖南、两广、四川均处于最适宜区,而甘肃、
陕西产量较少,处在次适宜区内.
基于生态适宜度模型的柑桔气候适宜性评价方
法是针对传统适宜性(模糊综合评判法)评价理论
和方法体系存在的不足而提出的一种基于生态学原
理的评价方法.在农业生态系统中,农作物的生产过
程是在众多生态环境因子制约下进行的,针对某种
作物,这些生态因子都有其最高、最低和最适阈值,
为表示作物生长的资源需求与环境的资源供给之间
的适宜度,许多学者提出生态(位)适宜度的概念,
它指现实生态位与最适生态位之间的贴近程度[34],
是一个模糊概念的量化指标,因此许多学者常用模
糊数学的方法表示.农业气候因子多为易变因子,由
它们构成的生态位往往偏离最适生态位,这对农作
物的生长发育带来不适宜性,且偏离越远,带来的不
适宜性越大.气候变化通过各气候因子的趋势变化
和变率变化,使作物生态适宜度及其变率发生变化,
从而导致作物气候适宜性发生改变. 生态适宜度理
论与方法是基于农业生态系统中的宏观过程分析与
模拟来探讨农业生态问题,而且对作物生长过程也
十分重视,考虑了各生育期的适宜性. 本文将柑桔
(成年树)生育期划分为不同的生育时段,将各生育
期最佳气候指标与作物各生育时段的实际气候指标
进行对比分析,得出了柑桔每个生育期时段气候要
素的隶属度值,作为柑桔的气候适宜度指标,通过数
据处理结果与区域农业气候资源的对比分析,认为
本文建立的柑桔气候适宜度模型用于评价中国亚热
带地区柑桔气候适宜性动态变化是合理可行的. 它
不但扩展了生态适宜度理论的应用领域,丰富了气
候变化的区域响应理论和农业气候适宜性理论,为
农业气候适宜性评估提供了技术框架和方法,而且
为中国亚热带地区柑桔生长的趋利避害、积极发展
柑桔生产提供科学依据.但柑桔适宜性的因素很多,
且彼此间的相互关系错综复杂,而本文仅考虑了温
度、降水、日照的影响,所得出的结论还难以有效地
2291 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
指导实践,有必要综合其他因子,如土壤、农业病虫
害、栽培技术、管理措施等深入分析对柑桔适宜性的
作用,才能客观反映其生态适宜性及其变化规律,从
而为柑桔生产提供理论指导和技术支持. 同时本文
仅重点考虑了各生育期气候变化对柑桔生产的影
响,并没有考虑在气候变化背景下柑桔物候期的变
化,而在实际情况下,由于气候变化会导致柑桔相应
的物候期的提前或退后.因此,在后续研究中为了更
好、更精确地指导柑桔生产,应综合考虑影响柑桔生
长的各个生态因子的适宜性以及生产系统的脆弱
性,并且综合考虑柑桔生育期对气候变化的响应.
3郾 2摇 中国亚热带地区柑桔气候适宜性对全球气候
变暖的响应
气候冷暖、干湿变化是影响我国亚热带地区柑
桔产量和种植面积的重要因素. 其中越冬期的冷暖
波动、夏秋季节的伏旱对柑桔生态环境有极大影响.
由于全球气候变化,中国亚热带地区柑桔气候适宜
性也发生了相应的变化.同全球气候变暖基本一致,
中国亚热带地区气候也呈变暖趋势,尤其是冬春季
节温度显著升高.这种变化在不同区域有不同的效
应,在亚热带地区的北部和西部,由于温度的升高,
使冬季的“冻害冶减弱,柑桔适宜性增加;但在高温
的南部地区,温度的持续增加使柑桔在越冬期大量
消耗营养物质,而不能进行有价值的发芽分化,导致
结果率低、产量减少,因此在这些区域的“热害冶增
加、气候适宜性降低.由于温度的变化引起了降水的
变化,使未来整个亚热带地区冬季和 6 月降水将有
所减少,其余各月的降水均呈不同程度的增加[35] .
总体来说,这种降水变化格局会减轻干旱区缺水对
柑桔的影响,但在多雨的华南地区和四川盆地地区,
降水的增多会使土壤积水过多,不利于柑桔生产,同
时也会影响柑桔授粉,使授粉率降低;从季节来看,
夏秋季降水的增多(尤其是 7—9 月降水的增加)会
一定程度地减少伏旱的影响. 在全球气候变化的大
背景下,气候变化的幅度也呈增加趋势,这导致柑桔
气候适宜性有偏低的趋势.
根据柑桔对气候的适宜性,我国亚热带地区柑
桔生产应根据气候变化进行布局. 当前发展的重点
应放在最适宜栽培区域的北部地区,这些区域基本
无冻害,热害轻于南部地区,生产潜力较大. 适宜区
冻害轻,但个别年份也有相当严重的冻害,故重点应
放在具有优势的地方气候和小气候的区域上. 次适
宜区只应在局部地区种植,不能大面积推广.在不适
宜区,目前还不具备扩种条件,但随着未来气候的变
暖、柑桔种植界限的北移,该区将能成为可能种
植区.
4摇 结摇 摇 论
本文采用气候适宜度模型研究了中国亚热带地
区柑桔气候适宜度的时空分布,结果较理想. 在温
度、降水和日照三大因子中,温度和降水是影响中国
亚热带地区柑桔气候适宜性的主要限制性气候因
子,同时由于地域差异,限制性气候因子也表现出显
著的地域性.在北亚热带地区,温度和降水是主要的
限制性因子,通过低温冻害和干旱对柑桔发芽期和
果实成熟期产生了很大的负面影响;在中亚热带地
区,温度是关键气候因子,通过低温冻害对果实成熟
期和花芽分化期产生不利影响;在南亚热带地区,降
水适宜度相比较低,因此降水是此区域的关键气候
因子,降水过多使柑桔花期授粉不良.农业措施必须
针对柑桔具体生育阶段做出相应调整.
中国亚热带地区区域广大,气候类型多样,境内
地形复杂,各地气候资源差异显著.温度适宜度基本
呈纬度地带性分布规律(除西部高山区),大体上可
划分为 4 个类型区,从南到北依次是最适宜型、适宜
型和次适宜型,在西部高山区为不适宜型,这与温度
的空间分布基本一致. 降水适宜度大体上由东南向
西北分布,最适宜型分布在亚热带中部“射阳鄄那坡冶
一线区域,其东南为适宜型,西北为次适宜型,在高
山区为不适宜型.日照适宜度与实际日照时数的区
域变化规律基本一致,大致呈高纬区高于低纬区,高
海拔区高于低海拔区,四川盆地最低.气候适宜度与
温度适宜度的分布情况大体一致,说明柑桔气候适
宜度主要受温度因子的限制,南部大于北部,基本呈
现出纬度地带性规律.
从中国亚热带地区柑桔气候适宜度的年际变化
分析可知:对于柑桔全生育期来说,北亚热带地区柑
桔温度适宜度呈升高趋势,温度的变化对该区柑桔
气候适宜性产生了正效应,降水和日照适宜度呈下
降趋势,降水和日照变化产生了负效应;中亚热带地
区柑桔温度适宜度呈升高趋势,温度变化对该区柑
桔气候适宜性产生了正效应,降水适宜度基本不变,
日照适宜度呈下降趋势,日照变化对该区柑桔气候
适宜性产生了负效应;南亚热带地区温度、降水和日
照适宜度均呈下降趋势,温度、降水和日照都对该区
柑桔气候适宜性产生了负效应;整个亚热带地区柑
桔气候适宜度都有不同程度的下降.
32918 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 段海来等: 中国亚热带地区柑桔的气候适宜性摇 摇 摇 摇 摇 摇
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作者简介摇 段海来,男,1982 年生,硕士,助理工程师. 主要
从事应用气象、气候变化及其区域生态响应研究,发表论文
12 篇. E鄄mail: duanhailai520@ 163. com
责任编辑摇 杨摇 弘
52918 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 段海来等: 中国亚热带地区柑桔的气候适宜性摇 摇 摇 摇 摇 摇