全 文 ：气候变化背景下中国农业气候资源变化
玉.华南地区农业气候资源时空变化特征*
李摇 勇1,2 摇 杨晓光1**摇 王文峰1 摇 刘志娟1
( 1 中国农业大学资源与环境学院, 北京 100193; 2 贵州省气象局科技减灾处, 贵阳 550002)
摘摇 要摇 基于华南地区 1961—2007 年 66 个气象台站的地面观测资料,对华南地区全年及温
度生长期内热量、光照和水分的时空变化特征进行了分析.结果表明:1961—2007 年,华南地
区年均气温以 0郾 20 益·(10 a) -1的趋势上升,温度生长期内积温的气候倾向率[平均为
98 益·d·(10 a) -1]由北向南递增;1981—2007 年,6200 ~ 7500 益·d 和 7500 ~ 8000 益·d
积温带面积分别较 1961—1980年增加了 1郾 5伊104 和 4郾 7伊104 km2 .研究期间,华南地区全年和温
度生长期日照时数分别以-57 和-38 h·(10 a) -1的速率递减;与 1961—1980 年相比,1981—
2007年全年和温度生长期内逸1800 h日照时数的区域面积均呈减少趋势.全年和温度生长期降
水量均呈略微增加趋势,但不同地区的增减幅度明显不同.全年及温度生长期分别有 62%和
52%站点参考作物蒸散量的气候倾向率为负值;与 1961—1980 年相比,1981—2007 年全年和温
度生长期参考作物蒸散量均表现为高值区缩小、低值区扩大.全年湿润指数的平均气候倾向率
为 0郾 01·(10 a) -1,70%站点的年湿润指数呈上升趋势;与 1961—1980 年相比,1981—2007 年温
度生长期内湿润指数增加了 0郾 02,53%站点的气候倾向率为正值.研究期间华南地区气候变化
总体表现为暖湿趋势,这将对该地区作物种植制度、作物产量和农业结构等产生影响.
关键词摇 华南地区摇 农业气候资源摇 时空特征
*国家科技基础性工作专项(2007FY120100)和公益性行业(农业)科研专项(200803028,200903003)资助.
**通讯作者. E鄄mail: yangxg@ cau. edu. cn
2010鄄01鄄07 收稿,2010鄄07鄄09 接受.
文章编号摇 1001-9332(2010)10-2605-10摇 中图分类号摇 S162郾 3摇 文献标识码摇 A
Changes of China agricultural climate resources under the background of climate change.
玉. Spatiotemporal change characteristics of agricultural climate resources in South China.
LI Yong1,2, YANG Xiao鄄guang1, WANG Wen鄄feng1, LIU Zhi鄄juan1 ( 1College of Resources and En鄄
vironmental Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193, China; 2Technology and
Disaster Reduction Division of Guizhou Meterological Bureau, Guiyang 550002, China) . 鄄Chin. J.
Appl. Ecol. ,2010,21(10): 2605-2614.
Abstract: By using the 1961-2007 daily weather data from 66 meteorological stations all over South
China, this paper studied the spatiotemporal change characteristics of agricultural climate re鄄
sources, including heat, light, and precipitation, in this region on the scales of whole year and
temperature鄄defined growth season. In 1961-2007, the mean annual air temperature in this region
tended to be increased by 0郾 20 益·(10 a) -1, and the climatic trend of 逸10 益 accumulated tem鄄
perature in temperature鄄defined growth season increased gradually from north to south, with an aver鄄
age of 98 益·d·(10 a) -1 . Comparied with those in 1961-1980, the areas of the accumulated
temperature zone of 6200-7500 益·d and 7500-8000 益·d in 1981-2007 increased by 1郾 5伊104
and 4郾 7伊104 km2, respectively. In 1961-2007, the sunshine hours on the scales of whole year and
temperature鄄defined growth season decreased by -57 h·(10 a) -1 and -38 h·(10 a) -1, respec鄄
tively, and the areas with sunshine hour 逸1800 h on the two scales tended to be decreased, com鄄
pared with those in 1961-1980. The precipitation on the two scales increased slightly, and the in鄄
crement varied obviously in different parts of the region. There were 62% and 52% of the stations
where the reference crop evapotranspiration on the scales of whole year and temperature鄄defined
growth season was in negative, respectively. In 1981-2007, the high鄄value area of reference crop
应 用 生 态 学 报摇 2010 年 10 月摇 第 21 卷摇 第 10 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, Oct. 2010,21(10): 2605-2614
evapotranspiration decreased, while the low鄄value area increased, compared with those in 1961 -
1980. The mean climatic trend of annual humidity index was 0郾 01·(10 a) -1, and 70% of the
stations showed an increasing trend. Comparing with that in 1961-1980, the humidity index on the
scale of temperature鄄defined growth season in 1981-2007 was increased by 0郾 02, with 53% of the
stations showed positive. On the whole, the change characteristics of climate in South China in
1961-2007 showed a tendency of warming and wetting, which would impact the cropping system,
yield, and agricultural structure in the region.
Key words: South China; agricultural climate resources; spatiotemporal characteristics.
摇 摇 随着人口的不断增加,应对气候变化对全球粮
食安全的威胁成为 21 世纪人类面临的最重大挑
战[1] .根据 IPCC第四次评估报告,全球平均温度在
过去 100 年上升了 0郾 74 益,20 世纪 50 年代以来的
变暖趋势尤为明显[2] .近 100 年来,中国的平均温度
上升了 0郾 79 益,略高于全球增温的平均幅度[3] .气
候变化将对大多数发展中国家的农业产生不利影
响[4] .农业生产是一个对自然条件尤其是气候条件
(包括温度、降水、风速和大气 CO2 浓度的变化等)
依赖程度很强的系统[5] .气候变化对农业生产的影
响程度和范围以及应对措施等是目前国内外学者研
究的热点[6-9] .近年来,许多学者对中国华南地区的
气温[10-12]、降水[10,13]、蒸发量[14]等进行了很多研
究,结果显示,华南沿海地区气温呈上升趋势,特别
是 20 世纪 90 年代的增温十分明显[10],而太阳直接
辐射总量和日照时数则呈明显下降趋势[15],该区是
我国年降水增加的主要区域之一[16] .
迄今,国内学者针对我国不同地区农业气候资
源做了大量研究工作[17-21],这些研究主要集中在农
业气候资源的空间分布特征、利用和评价等方
面[22-24] .对于农业气候资源时空变化特征方面的研
究:从研究内容来讲,主要体现在年及四季的热量、
降水和日照的分析,而对作物生长期的热量、光照和
水分等方面的研究则不多;从研究区域来看,区域性
的研究较少,仅对东北、华北、华东区域的农业气候
资源变化特征进行了一些分析[17,21,25],而关于气候
变化背景下华南区域农业气候资源时空变化特征方
面的研究则鲜见报道,仅有部分学者对华南区域内
某省或地区的变化特征进行了研究[26-27],且所使用
的气候资料也大多截至 20 世纪 90 年代中后期. 为
此,本研究利用华南地区 66 个气象台站的地面观测
资料,结合全球气候变化特征和现有资料,以 1981
年为时间节点,比较分析了 1961—1980 和 1981—
2007 年两个时段[28-30]该区域的热量、光照和水分等
农业气候资源的时空变化特征,旨在为华南地区合
理利用农业气候资源、指导农业生产和制定应对气
候变化对策提供科学参考.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
本文所研究的华南地区包括广东、广西、福建和
海南 4 个省(区),处于我国南端最低纬度处. 该区
陆地面积 57郾 59 伊 104 km2,约占全国陆地面积的
6郾 0% ,北部为山区丘陵,南部为沿海平原和三角洲,
地理位置优越.该区属热带和中、南亚热带气候,气
候温暖、热量丰富、降水丰沛,大部农区逸10 益年积
温在 6200 益以上,日照时数在 1300 ~ 2600 h,光照
条件在长江以南是最好的. 华南地区大部属于我国
的晚三熟和热三熟区域,农业生产水平相对较高.珠
江三角洲、潮汕平原和厦、漳、泉一带是我国双季稻
高产地区[31] .近年来,水稻占该区域作物总播种面
积的比例有所下降,但仍处于绝对优势地位[32];研
究区主要种植作物有水稻、旱稻、小麦、番薯、木薯、
玉米、高梁等,经济作物主要有橡胶、甘蔗、麻类、花
生、芝麻、茶等;该区的热带林木和热带水产在我国
农业生产中占有突出地位.
1郾 2摇 数据来源
本文所用数据来自华南地区(广东省、广西自
治区、福建省和海南省)1961—2007 年 66 个地面气
象台站(图1)的逐日气象资料,气象要素包括平均
图 1摇 华南地区区域及气象站点分布
Fig. 1摇 Research region and distribution of the weather stations
in South China.
6062 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
气温、最高气温、最低气温、降水量、日照时数、平均
风速和平均相对湿度.
1郾 3摇 研究方法
1郾 3郾 1 温度生长期的确定 摇 本文将稳定通过 10 益
界限温度的持续日数定义为喜温作物温度生长期
(以下简称温度生长期),即某地区一年内作物可能
生长的时期[33] .
1郾 3郾 2 参考作物蒸散量的计算摇 假定参考作物高度
为 12 cm,作物冠层阻力为常数且等于 70 s·m-1,地
表反射率为 0郾 23,参考作物蒸散量(ET0) [34]的计算
公式如下:
ET0 =
0郾 408驻(Rn - G) + 酌
900
(T + 273)U2(ea - ed)
驻 + 酌(1 + 0郾 34U2)
(1)
式中:ET0 为参考作物蒸散量(mm·d -1);Rn 为到达
作物表面的净辐射(MJ·m -2·d -1);G 为土壤热通
量密度(MJ·m -2·d -1);T为作物冠层2 m高处的空
气温度(益);U2为2 m高处的风速(m·s -1);ed为饱
和水汽压(kPa);ea 为实际水汽压(kPa);驻 为饱和
水汽压与温度关系曲线斜率(kPa·益 -1);酌 为干湿
常数.其中,Rn、G、驻、U2可通过气象台站观测数据计
算求得.
1郾 3郾 3 湿润指数摇 湿润指数是表征一个地区干湿程
度的指标,一般以某地区的水分收支比值来表示.本
研究采用干燥指数[35]的倒数作为湿润指数,其公式
如下:
K=P / ET0 (2)
式中:K为湿润指数;P为降雨量(mm) [36-37] .
1郾 4摇 数据处理
采用 ArcGIS软件的 IDW插值方法对气象数据
进行插值,设定 Cell size 参数均为 0郾 002,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 华南地区热量条件的变化特征
2郾 1郾 1 年均气温的变化特征 摇 由图 2A 可以看出,
1961—2007 年间,华南地区年均气温的纬向特征明
显,表现为由南向北逐渐降低. 与 1961—1980 年相
比,1981—2007 年研究区年均气温增加了 0郾 4 益,
年均气温逸22 益的高值区面积显著增加,而年均气
温臆20郾 0 益 的低值区面积显著减少. 年均气温
18郾 0 益是南亚热带的分区指标之一[38], 1981—
2007 年中国华南地区年均气温臆18郾 0 益的区域面
积比 1961—1980 年减少了 2郾 0 伊104 km2;22 益和
23 益分别是中国农作制分区中华南沿海平原丘陵
水田三二熟兼热作区和海南岛雷州半岛西双版纳水
田旱地二熟兼热作区的分区指标[39],与 1961—1980
年相比,1981—2007 年研究区年均气温逸22郾 0 益和
逸23郾 0 益的区域分别向北移动了 0郾 640毅和 0郾 790毅,
相应 的 区 域 面 积 分 别 增 加 了 11郾 9 伊 104 和
1郾 33伊104 km2 .从年均气温的气候倾向率来看,研究
区域 1961—2007 年的增温率达 0郾 05 ~ 0郾 41 益 ·
(10 a) -1,平均为 0郾 20 益·(10 a) -1,表明研究时段
内该区域年均气温呈升高趋势. 研究区年均气温的
气候倾向率由东南向西北递减,广西自治区大部、广
东省北部、福建省北部和西部地区为增温不显著区
域,平均增温率为 0郾 13 益·(10 a) -1;海南省、广东
省大部和福建省中部地区为增温显著区域,平均增
温率为 0郾 25 益·(10 a) -1 .
2郾 1郾 2 温度生长期内积温的变化特征摇 从图 2B 可
以看出,1961—2007 年,华南地区逸10 益积温表现
出由南向北逐步递减的分布特征. 1961—1980 年温
度生长期内,该区逸10 益积温为 4478 ~ 9300 益·
d,1981—2007 年为 4591 ~ 9553 益·d,后一时段较
前一时段增加了 11 ~ 496 益·d,平均增加 178 益·
d. 1961—2007 年,华南地区逸10 益积温的气候倾向
率为 24 ~ 203 益·d·(10 a) -1,平均为 98 益·d·
(10 a) -1,气候倾向率由北向南递增,即南部积温的
增幅大于北部地区;逸10 益积温增加明显的区域主
要为海南省、广东省大部和福建省的东山、永安、福
州一带以及广西自治区的龙州、玉林和桂平一带,该
区域逸10 益 积温的平均增幅为 131 益 · d ·
(10 a) -1;逸10 益积温增加不明显的区域主要为广
西自治区大部和福建省的屏南、浦城、邵武和泰宁一
带以及广东省的贺县、韶关和南雄一带,该区域
逸10 益积温的平均增幅为 44 益·d·(10 a) -1 .刘
志娟等[17]研究结果显示,我国其他区域积温气候倾
向率的变化特征由南向北递增,而华南地区则与之
相反,这是否由于地处沿海的华南地区为海洋性气
候所致,尚需进一步研究.
逸10 益积温高于 6200 益·d 是华南湿热双季
稻与热作农林区的分区指标之一[39],与 1961—1980
年相比,1981—2007 年研究区 6200 ~ 7500 益·d 的
积温带向北移动了 0郾 19毅,相应的面积增加了 1郾 5伊
104 km2,增加的区域主要分布在福建省. 逸10 益积
温高于 7500 益 · d 是我国热三熟的分区指标
之一[40] ,与1961—1980年相比,1981—2007年
706210 期摇 摇 摇 摇 李摇 勇等: 气候变化背景下中国农业气候资源变化玉.华南地区农业气候资源时空变化特征摇 摇
图 2摇 不同时段华南地区年均气温(a)和温度生长期内逸10 益积温(b)及其气候倾向率(C)的变化特征
Fig. 2摇 Changing characteristic of mean annual temperature ( a) and 逸10 益 accumulated temperature during temperature鄄defined
growing season (b), and their climatic trend rate (C) during different stages in South China.
A:1961—1980; B:1981—2007; C:1961-2007. 下同 The same below.
7500 ~ 8000 益·d 的积温带向北移动了 0郾 48毅,相
应的的面积增加 4郾 7 伊104 km2,增加的区域主要分
布在广西自治区和广东省. 逸10 益积温高于 8000
益·d是华南湿热双季稻与热作农林区的二级区
(亚区)的分区指标之一[39],也是划分热带的最主要
气候指标之一[41],与 1961—1980 年相比,1981—
2007 年研究区高于 8000 益·d 的积温带向北移动
了 0郾 38毅,使华南湿热双季稻与热作农林区的二级
区(亚区)面积增加 1郾 1伊104 km2,增加的区域主要
分布在广东省(图 2B).
2郾 2摇 华南地区光照条件的变化特征
2郾 2郾 1 年日照时数的变化特征 摇 1961—2007 年,华
南地区年日照时数总体呈由西北向东南递增的分布
特征(图 3A). 1981—2007 年,研究区年日照时数在
1220 ~ 2553 h,平均值为 1719 h,比 1961—1980 年
的平均值下降了 162 h. 1961—2007 年,华南地区仅
有琼中、琼海、三亚和陵水年日照时数的气候倾向率
为正,其余站点在-3 ~ -134 h·(10 a) -1,整个区域
平均为-57 h·(10 a) -1;福建长汀、平潭、崇武和上
杭一带、广东省的增城、高要和台山一带、海南省的
海口以及广西自治区的玉林和来宾一线年日照时数
的减少趋势最明显.研究时段内,华南地区年日照时
数高值区(逸1800 h)缩小、低值区(臆1600 h)向东
南方向扩大. 与 1961—1980 年相比,1981—2007 年
年日照时数臆1600 h 的区域向南移动了 1郾 66毅、向
东移动了 2郾 74毅,面积增加了14郾 0伊104 km2;1981—
2007 年年日照时数逸1800 h 的区域面积减少了
18郾 9伊104 km2,该区域平均向东退缩了 2郾 99毅,向南
退缩了 1郾 40毅.
2郾 2郾 2 温度生长期内日照时数的变化特征摇 研究期
间,华南地区温度生长期内日照时数基本呈纬向分
布且由南向北逐步递减(图 3B). 1961—1980 年,研
究区温度生长期内日照时数为 1161 ~ 2634 h,平均
为 1693 h,1981—2007 年为 1112 ~ 2553 h,平均为
1577 h,后一时段较前一时段的年均日照时数减少
了 116 h,低值区(臆1300 h)向南向东扩大、高值区
(逸1800 h)缩小.与 1961—1980 年相比,除琼中、南
平、佛岗、汕头、灵山、东兴、湛江、靖西和都安等 10
个站 1981—2007 年温度生长期内的日照时数表现
为增加外,研究区其余站减少了 12 ~ 323 h. 1961—
2007 年,研究区温度生长期内日照时数的气候倾向
率在 46 ~ - 120 h · ( 10 a ) -1, 平 均 为
-38 h·(10 a) -1,气候倾向率的空间分布规律不明
显;研究区 85%站点的温度生长期内日照时数气候
倾向率呈减少趋势;日照时数减少最明显的区域主
要分布在广东省的罗定、增城、汕尾、电白一带和福
建省的邵武、上杭和东山一带以及海南省的海口、琼
海和三亚一带,福建省的浦城、南平和福鼎一带表现
为增加.
华南湿热双季稻与热作农林区的日照时数一般
8062 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 3摇 不同时段华南地区年(a)及温度生长期内(b)日照时数及气候倾向率(C)的变化特征
Fig. 3摇 Changing characteristic of sunshine hours and its climatic trend rate (C) per year (a) and during temperature鄄defined growing
season (b) during different stages in South China.
在 1822 ~ 2400 h[39] .与 1961—1980 年相比,1981—
2007 年研究区温度生长期内日照时数逸1800 h 的
区域向南移动了 0郾 52毅,向东移动了 1郾 1毅,日照时数
逸1800 h的面积减少了 6郾 9 伊104 km2,面积减少的
区域主要在广东省东南部和福建省南部;1981—
2007 年温度生长期内日照时数臆1300 h的区域面积
由西北向东南增加了 7郾 5 伊104 km2,面积增加的区
域主要位于广西自治区北部和福建省西北部(图
3B).日照时数的大小直接影响太阳总辐射量的高
低,进而影响到作物的光能利用率.华南地区温度生
长期内日照时数普遍减少,将对华南地区热带水果
果实膨大、蔗麻等茎秆伸长增粗、甘薯等块根膨大、
糖分积累以及晚稻结实率提高等高产稳产因素产生
负面影响,在农业布局、引种扩种时需同时考虑日照
时数的变化特征[42] .
2郾 3摇 华南地区降水量的变化特征
2郾 3郾 1 年降水量的变化特征 摇 1961—2007 年,华南
地区年均降水量为 1658 mm;年降水量气候倾向率
为- 44 ~ 88 mm· (10 a) -1,平均为 7郾 8 mm·
(10 a) -1,整体表现为略增加趋势;广东省中部和东
部、福建省大部地区、海南省西部和南部地区的年降
水量呈增加趋势,其中增加最明显的区域在广东省
的惠来、广州和汕尾一带及福建省的上杭、东山和福
鼎一带;广西自治区大部、广东省的台山、高要和信
宜一带以及海南省的海口和琼中一带是年降水量减
少的主要区域 (图 4A). 研究区 1961—1980 年和
1981—2007 年的年降水量分别为 976 ~ 2859 mm 和
954 ~ 2661 mm,区域平均分别为 1645 和 1668 mm.
1961—1980 年和 1981—2007 年不同量级降水量的
区域分布特征基本一致,但二者不同量级降水量所
占区域面积有所差异:年降水量逸1800 mm 的区域
面积由 1961—1980 年的 7郾 3 伊 104 km2 增加到
1981—2007 年的 9郾 0 伊104 km2;1961—1980 年年降
水量臆1650 mm的区域面积较 1981—2007 年减少
了 1郾 4伊104 km2 .
2郾 3郾 2 温度生长期内降水量的变化特征 摇 研究期
间,华南地区温度生长期内降水量的分布特征大致
表现为靠近沿海的南部地区大于北部地区;1961—
1980 年温度生长期内降水量为 891 ~ 2830 mm,区
域平均为 1543 mm;1981—2007 年温度生长期内降
水量为 954 ~ 2644 mm,区域平均为 1549 mm
(图 4B). 1961—2007 年间,研究区温度生长期内降
水量的气候倾向率在-43 ~ 96 mm·(10 a) -1,59%
的站点表现为增加,降水量的气候倾向率平均为
7郾 6 mm·(10 a) -1;温度生长期内降水量的变化特
征是西部减少、东部增加,地区间差异明显;降水量
减少的区域(气候倾向率负值区)主要集中在广西
自治区大部、广东省西南部、福建省北部的局部地区
和海南省东北部地区;降水量增加的区域(气候倾
向率正值区)主要集中在广东省东北部和东南部、
福建省大部和海南省西南部地区.与 1961—1980 年
相比, 1981—2007 年 温 度 生 长 期 内 降 水 量
906210 期摇 摇 摇 摇 李摇 勇等: 气候变化背景下中国农业气候资源变化玉.华南地区农业气候资源时空变化特征摇 摇
臆1535 mm的区域面积增加了 3郾 6伊104 km2,增加的
区域主要集中在广西自治区和广东省东部;1981—
2007 年温度生长期内降水量逸1800 mm 的区域面
积增加了 1郾 3伊104 km2,增加的区域主要集中在广东
省;1981—2007 年温度生长期内降水量在 1535 ~
1800 mm的区域面积减少了 4郾 9伊104 km2 .
2郾 4摇 华南地区参考作物蒸散量的变化特征
2郾 4郾 1 年参考作物蒸散量的变化特征 摇 研究期间,
华南地区年参考作物蒸散量表现出与温度和日照时
数基本一致的空间分布特征,即纬向分布(图 5A).
1961—1980 年和 1981—2007 年研究区年参考作物
蒸散量平均分别为 1153 和 1130 mm,后一时段较前
一时段减少 23 mm. 与 1961—1980 年相比,1981—
2007年年参考作物蒸散量平均值逸1150 mm的区
图 4摇 不同时段华南地区年(a)及温度生长期内(b)降水量及气候倾向率(C)的变化特征
Fig. 4摇 Changing characteristic of precipitation and its climatic trend rate (C) per year (a) and during temperature鄄defined growing
season (b) during different stages in South China.
图 5摇 不同时段华南地区年(a)及温度生长期内(b)参考作物蒸散量及气候倾向率(C)的变化特征
Fig. 5摇 Changing characteristic of ET0 and its climatic trend rate (C) per year ( a) and during temperature鄄defined growing season
(b) during different stages in South China.
0162 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
域向东退缩了 1郾 14毅,向南退缩了 0郾 67毅,相应的面
积减少了 6郾 3 伊104 km2;1981—2007 年年参考作物
蒸散量平均值臆1050 mm 的区域面积增加了 5郾 2伊
104 km2,面积增加的区域主要分布在广西自治区西
北部边缘和福建省西部地区,说明研究区年参考作
物蒸散量的高值区缩小、低值区扩大.研究区年参考
作物蒸散量的气候倾向率在-35 ~25 mm·(10 a) -1,
62%的站点呈减少趋势,平均为-5郾 1 mm·(10 a) -1,
年参考作物蒸散量地区间的变化特征明显不同:广
西、广东、福建 3省(区)的大部地区以及海南省东北
部和南部边缘地区的年参考作物蒸散量减少,福建省
中部局部地区、海南省中部和西部地区、广西自治区
的南部边缘和广东省的局部地区表现为增加趋势.
2郾 4郾 2 温度生长期内参考作物蒸散量的变化特征摇
研究期间,华南地区温度生长期内参考作物蒸散量
的空间分布特征与年参考作物蒸散量的分布基本一
致,即呈南北偏西走向且由南向北逐步递减
(图 5B). 1961—1980 年、1981—2007 年温度生长期
内参考作物蒸散量分别为 724 ~ 1521 mm 和
732 ~ 1543 mm,平均分别为 1063 和 1053 mm. 研究
区 1961—2007 年温度生长期内参考作物蒸散量的
气候倾向率为-22 ~ 36 mm·(10 a) -1,52%的站点
呈减少趋势,平均为 1郾 7 mm·(10 a) -1,大多数地
区的变幅在依10 mm·(10 a) -1;海南省大部、广东省
大部和福建省的屏南、永安、平潭一带以及广西自治
区的东兴、北海一带是参考作物蒸散量增加的主要
区域;广西自治区大部地区、福建省浦城、泰宁、上杭
一带、广东省的南雄、韶关、贺县一带和汕尾、惠阳、
广州一带以及海南省的海口、三亚是参考作物蒸散
量减少的主要区域. 1981—2007 年研究区温度生长
期内参考作物蒸散量臆950 mm 的区域面积比
1961—1980 年增加了 5郾 1 伊104 km2;而 1961—1980
年温度生长期内参考作物蒸散量逸1060 mm的区域
面积却较 1981—2007 年增加了 3郾 2伊104 km2,变化
趋势与年参考作物蒸散量基本一致,即高值区缩小、
低值区扩大.
研究期间,华南地区年及温度生长期大部分站
点参考作物蒸散量减少或二者的参考作物蒸散量高
值区缩小、低值区扩大的原因可能为:1)日照时数
的减少将降低蒸发,相对湿度和日照时数是控制参
考作物蒸散量大小的主要因素,湿润地区太阳辐射
供应了蒸发所需的大部分能量,日照时数的减少将
降低蒸发[43-44];2)温度升高会导致其他气象要素的
同步变化,如风速、相对湿度和水汽压等,这些因素
的综合影响也可能导致参考作物蒸散量的增加或减
少.综上,日照时数的减少可能是年及温度生长期大
部分站点参考作物蒸散量减少的主要原因之一. 由
于影响参考作物蒸散量的因素较复杂,加之本文没
有对华南地区风速、相对湿度、水汽压等气象要素的
变化特征进行研究,因此,尚无法给出华南地区年及
温度生长期内参考作物蒸散量变化的具体原因,这
有待今后的进一步研究.
2郾 5摇 华南地区湿润指数的变化特征
2郾 5郾 1 全年湿润指数的变化特征 摇 由图6A可以看
图 6摇 不同时段华南地区年(a)、温度生长期内(b)湿润指数及气候倾向率(C)的变化特征
Fig. 6摇 Changing characteristic of humidity index and its climatic trend rate (C) per year (a) and during temperature鄄defined growing
season (b) during different stages in South China.
116210 期摇 摇 摇 摇 李摇 勇等: 气候变化背景下中国农业气候资源变化玉.华南地区农业气候资源时空变化特征摇 摇
出,研究区 70%站点全年湿润指数的气候倾向率为
正值,湿润程度提高的站点主要集中在广西自治区
的桂林、河池、桂平、贺县一带、广东省的广宁、南雄、
五华、深圳一带和海南省的儋县、三亚、陵水一线以
及福建省大部地区;研究区仅有 20 个站点的全年湿
润指数气候倾向率为负值;华南地区全年湿润指数
气候倾向率平均值为 0郾 01·(10 a) -1,说明华南地
区有向湿润方向发展的趋势. 研究区全年湿润指数
逸1郾 60的区域面积由 1961—1980 年的 13郾 6 伊
104 km2增加到 1981—2007 年的 16郾 3 伊104 km2;全
年湿润指数臆1郾 45的区域面积由 1961—1980 年的
22郾 8伊104 km2 减 少 到 1981—2007 年 的 22郾 5 伊
104 km2,说明华南地区全年湿润指数的高值区在扩
大、低值区在缩小.
2郾 5郾 2 温度生长期内湿润指数的变化特征摇 研究区
1961—1980 年、1981—2007 年温度生长期内湿润指
数分别为 0郾 65 ~ 2郾 73 和 0郾 62 ~ 2郾 4,平均分别为
1郾 48 和 1郾 5(图 6B).研究区温度生长期内湿润指数
的气候倾向率在-0郾 07 ~ 0郾 08,53%的站点为正值,
即湿润程度增加;湿润指数减少的区域(气候倾向
率负值区)主要集中在广西自治区的河池、龙州、北
海、玉林一带和广东省的佛岗、信宜、台山一带以及
海南省的海口、琼中、琼海一带;研究区湿润指数的
气候倾向率平均值为 0郾 004,说明研究期间整个研
究区的气候变得更加湿润. 与 1961—1980 年相比,
1981—2007 年温度生长期内湿润指数逸1郾 60 的区
域面积增加了 2郾 2伊104 km2、臆1郾 45 的区域面积减
少了 0郾 8伊104 km2 .
3摇 讨摇 摇 论
气候变暖背景下,1961—2007 年华南地区积温
和湿润指数增加、降水量略微增加,其农业气候资源
的变化特征总体表现为暖湿趋势,这必然会对农业
生产产生一定影响.
气候变暖将使华南地区的农业气候热量资源变
得更丰富、作物生长期延长以及生长季的热量增加,
进而使现有的农业气候带和种植熟制界线向北、向
高海拔推移. 受气候变化影响,与 1950—1980 年相
比,1981—2007 年间华南地区热带作物种植北界大
约北移了 0郾 86毅,热带作物适宜种植区域面积相应
的增加了 0郾 81伊104 km2 [45];与 1950—1980 年相比,
1981—2007 年南方地区种植制度一级区界限空间
位移较大,华南晚三熟二熟与热三熟区北界均向北
移动,区域有所扩大[46],这为引种扩种热带作物提
供了可能,有利于农业生产多样性的发展,可有效提
高耕地的复种指数[47] .气候变暖不仅使农业生产所
需的活动积温增加,还可能引起风速、相对湿度、水
汽压等其他与农业生产有关的气象因素的变化,气
温升高可能造成局部地区干旱,甚至引发不同程度
的旱灾和夏季高温,对农业生产造成减产或影响农
产品质量;气候变暖,导致作物病虫害的地理范围扩
大,增大防治难度,如随着逸10 益年积温界限的北
移,原本受热量限制的病虫害可能逐渐向较高纬度
扩散[30,48];气候变暖,特别是冬季温度升高,将导致
热带作物抗寒能力下降,使华南地区的寒害致灾风
险增加[49] .
需要说明的是,本文在分析逸6200 益 ·d 和
逸8000 益·d积温指标时,仅考虑了 50%保证率的
平均状况,而在作物布局时需考虑 80%保证率的热
量变化趋势.
气候变暖与农业生产、生态环境、社会发展和经
济建设关系十分密切,其影响利弊并存. 因此,应遵
循和充分利用气候变化规律、合理调整农作物的布
局、调整种植制度和种植结构,以使农业生产获取最
佳效益[48] .由于一个地区的种植制度和种植方式不
仅取决于气候条件,还要考虑当地的农业生产技术
水平、农业投入、土壤、作物品种特性等,所以,在根
据气候变化调整农业产业结构时,还必须因地制宜、
综合考虑利弊.
参考文献
[1]摇 Kang Y, Khan S, Ma Y. Climate change impacts on
crop yield, crop water productivity and food security: A
review. Progress in Natural Sciences, 2009, 19: 1665-
1674
[2] 摇 IPCC. Climate Change 2007: Synthesis Report. Oslo:
Intergovernment Panel on Climate Change, 2007
[3]摇 Compile Committee of China 爷 s National Assessment
Report on Climate Change (《气候变化国家评估报告》
编写委员会). China爷s National Assessment Report on
Climate Change. Beijing: Science Press, 2007 (in Chi鄄
nese)
[4]摇 Barrios S, Ouattara B, Strobl E. The impact of climatic
change on agricultural production: Is it different for
Africa? Food Policy, 2008, 33: 287-298
[5]摇 Chavas DR, Izaurralde RC, Thomson AM, et al. Long鄄
term climate change impacts on agricultural productivity
in eastern China. Agricultural and Forest Meteorology,
2009, 149: 1118-1128
[6]摇 Liu Y鄄J (刘颖杰), Lin E鄄D (林而达). Effects of cli鄄
mate change on agriculture in different regions of China.
Advances in Climate Change Research (气候变化研究
进展), 2007, 3(4): 229-233 (in Chinese)
2162 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
[7]摇 Xiao F鄄J (肖风劲), Zhang H鄄D (张海东), Wang C鄄Y
(王春乙), et al. Impact of climatic change on agricul鄄
ture and its adaptation countermeasures in China. Jour鄄
nal of Natural Disasters (自然灾害学报), 2006, 15
(6): 327-331 (in Chinese)
[8] 摇 Cai Y鄄L (蔡运龙). Sensitivity and adaptation of Chi鄄
nese agriculture under global climate change. Acta Geo鄄
graphica Sinica (地理学报), 1996, 51(3): 202-212
(in Chinese)
[9]摇 Rosegrant MW, Cline SA. Global food security challen鄄
ges and policies. Science, 2003, 302: 1917-1919
[10]摇 Ren C (任摇 崇). Climatic change in the coastland of
south China from 1958 to 1999. Meteorological Monthly
(气象), 2002, 28(6): 52-55 (in Chinese)
[11]摇 Gu J鄄Q (顾骏强), Yang J (杨摇 军). Features of cli鄄
matic and environmental changes in the South China.
Resources Science (资源科学), 2005, 27(1): 128 -
135 (in Chinese)
[12]摇 Chen T鄄G (陈特固), Zeng X (曾 摇 侠), Qian G鄄M
(钱光明), et al. Estimation on the warming rate at
south China coastal areas over last 100 years. Guang鄄
dong Meteorology(广东气象), 2006(3): 1-5 (in Chi鄄
nese)
[13]摇 Yu G鄄M (余功梅). Climate characteristics of precipita鄄
tion of the recent 40 years in south China. Journal of
Tropical Meteorology (热带气象学报), 1996, 12(3):
252-256 (in Chinese)
[14] 摇 Xiao W鄄J (肖伟军), Jian M鄄Q (简茂球), Ye A鄄F
(叶爱芬), et al. Spatial and temporal variations of
evaporation over southern China in autumn. Journal of
Tropical Meteorology (热带气象学报), 2008, 24(4):
385-390 (in Chinese)
[15]摇 Luo Y鄄F (罗云峰), L俟 D鄄R (吕达仁), He Q (何摇
晴), et al. An analysis of direct solar radiation,
visibility and aerosol optical depth in South China coastal
area. Climatic and Environmental Research (气候与环
境研究), 2000, 5(1): 36-44 (in Chinese)
[16]摇 Ye B鄄S (叶柏生), Li C (李摇 翀), Yang D鄄Q (杨大
庆), et al. Variation trend of precipitation and its
impact on water resources in China during last 50 years.
玉. Annual variation. Journal of Glaciology and Geocry鄄
ology (冰川冻土), 2004, 26(5): 587-594 ( in Chi鄄
nese)
[17]摇 Liu Z鄄J (刘志娟), Yang X鄄G (杨晓光), Wang W鄄F
(王文峰), et al. Characteristics of agricultural climate
resources in three provinces of Northeast China under
global climate change. Chinese Journal of Applied
Ecology (应用生态学报), 2009, 20(9): 2199-2206
(in Chinese)
[18]摇 Ji R鄄P (纪瑞鹏), Zhang Y鄄S (张玉书), Feng R (冯
锐), et al. Analyzing the changing characteristics of ag鄄
ricultural climate resources in Liaoning Province.
Resources Science (资源科学), 2007, 29(2): 74-82
(in Chinese)
[19]摇 Wang Z鄄W (王正旺), Pang Z鄄T (庞转棠), Zhang R鄄
T (张瑞庭), et al. Analysis on change characteristics
of agricultural climate resources in Changzhi City. Chi鄄
nese Journal of Agrometeorology (中国农业气象),
2007, 28(3): 258-262 (in Chinese)
[20]摇 Zhou W鄄D (周伟东), Zhu J鄄H (朱洁华), Wang Y鄄Q
(王艳琴), et al. Change characteristics of Shanghai爷 s
agroclimatic resources in the last hundred years.
Resources Science (资源科学), 2008, 30(5): 642 -
647 (in Chinese)
[21]摇 Tan F鄄Y (谭方颖), Wang J鄄L (王建林), Song Y鄄B
(宋迎波), et al. Analysis of changing characteristics of
agricultural climate resources over last 45 years in north
China plain. Chinese Journal of Agrometeorology (中国
农业气象), 2009, 30(1): 19-24 (in Chinese)
[22]摇 Chen H (陈摇 海), Kang M鄄Y (康慕谊). Analysis on
the climatic resources of the farming鄄pastoral zone in
northern China based on RS and GIS. Journal of Natural
Resources (自然资源学报), 2006, 21(2): 204-209
(in Chinese)
[23]摇 Lin X鄄S (林孝松). Quantitative analysis and evaluation
of regional agro鄄climatic resources based on GIS. Chi鄄
nese Journal of Agrometeorology (中国农业气象),
2004, 25(4): 23-27 (in Chinese)
[24]摇 Guo J鄄P (郭建平), Gao S鄄H (高素华), Liu L (刘
玲). Agricultural development and efficient utilization of
agroclimatic resources in western region of China.
Resources Science (资源科学), 2002, 24(2): 22-25
(in Chinese)
[25]摇 Zhou W鄄D (周伟东), Zhu J鄄H (朱洁华), Li J (李
军), et al. Characteristics of climate change for heat re鄄
sources in east China. Resources Science (资源科学),
2009, 31(3): 472-478 (in Chinese)
[26] 摇 Tu Y鄄X (涂悦贤), Wang C鄄L (王春林), Dong Y鄄C
(董 永 春 ). Characteristics of agricultural climate
resources and defense of agroclimate in Guangdong Prov鄄
ince. Journal of Guizhou Meteorology (贵州气象),
1999, 23(suppl. ): 22-26 (in Chinese)
[27]摇 Chen H (陈 摇 惠), Chen L鄄X (陈丽璇), Cai W鄄H
(蔡文华). The impact of climate change on agricultural
climate resources. Fujian Agricultural Science and Tech鄄
nology (福建农业科技), 2000( suppl. ): 47-49 ( in
Chinese)
[28]摇 Song Y (宋摇 燕), Ji J鄄J (季劲钧), Zhu L鄄H (朱临
洪), et al. Characteristics of Asian鄄African summer
monsoon pre鄄 and post鄄global warming in mid鄄1980.
Journal of Beijing Forestry University (北京林业大学学
报), 2007, 29(2): 24-33 (in Chinese)
[29]摇 Song Y (宋 摇 燕), Ji J鄄J (季劲钧). The remarkable
test of abrupt climatic warming and spatiotemporal distri鄄
bution features of temperature and precipitation fields.
Climatic and Environmental Research (气候与环境研
究), 2005, 10(2): 157-165 (in Chinese)
[30]摇 Bai Q鄄F (柏秦风), Huo Z鄄G (霍治国), Du H鄄J (杜
海江), et al. Comparison of accumulated temperature
above 10 益 before and after the year 1978 in Chinese.
Chinese Journal of Applied Ecology (应用生态学报),
2008, 19(8): 1810-1816 (in Chinese)
[31] 摇 Cheng C鄄S (程纯枢). The Climate and Agriculture of
China. Beijing: China Meteorological Press, 1991 ( in
316210 期摇 摇 摇 摇 李摇 勇等: 气候变化背景下中国农业气候资源变化玉.华南地区农业气候资源时空变化特征摇 摇
Chinese)
[32]摇 Li L鄄J (李立军), Chu Q鄄Q (褚庆全), Hu Z鄄Q (胡志
全), et al. Regional distribution on cereal crops in Chi鄄
na. Research of Agricultural Modernization (农业现代
化研究), 2004, 25(5): 334-339 (in Chinese)
[33]摇 Han X鄄L (韩湘玲). Agricultural Climatology. Shanxi:
Shanxi Science and Technology Press, 1999 ( in Chi鄄
nese)
[34]摇 Allen RG, Pereira LS, Raes D, et al. Crop Evapotrans鄄
piration: Guidelines for Computing Crop Water Require鄄
ments. Rome: Food and Agriculture Organization of
United Nations, 1998
[35]摇 Arora VK. The use of the aridity index to assess climate
change effect on annual runoff. Journal of Hydrology,
2002, 265: 164-177
[36]摇 Meng M (孟摇 猛), Ni J (倪摇 健), Zhang Z鄄G (张治
国). Aridity index and its applications in geo鄄ecological
study. Acta Phytoecologica Sinica (植物生态学报),
2004, 28(6): 853-861 (in Chinese)
[37]摇 Wu S鄄H (吴绍洪), Yin Y鄄H (尹云鹤), Zheng D (郑
度), et al. Researching on the dry wet status of terres鄄
trial in China in resent 30 years. Science in China:
Series D (中国科学 D 辑), 2005, 35(3): 276 -283
(in Chinese)
[38]摇 Chen H鄄W (陈宏伟), Meng M (孟 摇 梦), Liu Y鄄G
(刘永刚), et al. The spatial differential rules of tem鄄
peratures in forestry ecosystem in the hot region of south鄄
ern Yunnan. Journal of Fujian Forestry Science and
Technology (福建林业科技), 2007, 34(1): 1-8 ( in
Chinese)
[39]摇 Liu X鄄H (刘巽浩), Chen F (陈摇 阜). China System
of Farming. Beijing: China Agriculture Press, 2005 (in
Chinese)
[40]摇 Liu X鄄H (刘巽浩), Han X鄄L (韩湘玲). China Multi鄄
ple Cropping. Beijing: Beijing Agricultural University
Press, 1987(in Chinese)
[41]摇 Wu S鄄H (吴绍洪), Zheng D (郑摇 度). New recogni鄄
tion on boundary between tropical and subtropical zone
in the middle section of eco鄄geographic system. Acta
Geographica Sinica (地理学报), 2000, 55(6): 689-
697 (in Chinese)
[42]摇 Li W (李摇 文), Cai W鄄H (蔡文华). Change of agri鄄
cultural climate resources and agricultural production.
Fujian Agricultural Science and Technology (福建农业
科技), 1998(5): 21-23 (in Chinese)
[43]摇 Li C鄄Q (李春强), Hong K鄄Q (洪克勤), Li B鄄G (李
保国). Analysis of temporal鄄spatial variations of refer鄄
ence evapotranspiration during 1965 and 1999 in Hebei
Province. Chinese Journal of Agrometeorology (中国农
业气象), 2008, 29(4): 414-419 (in Chinese)
[44] 摇 Chattopadhyay N, Hulme M. Evaporation and potential
evapotranspiration in India under conditions of recent
and future climate change. Agricultural and Forest Mete鄄
orology, 1997, 87: 55-73
[45]摇 Li Y (李摇 勇), Yang X鄄G (杨晓光), Wang W鄄F (王
文峰), et al. The possible effects of global warming on
cropping systems in China. 吁. 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)
[46]摇 Zhao J (赵摇 锦), Yang X鄄G (杨晓光), Liu Z鄄J (刘
志娟), et al. The possible effect of global climate chan鄄
ges on cropping systems boundary in China. 域. 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)
[47]摇 Deng Z鄄Y (邓振镛), Zhang Q (张 摇 强), Liu D鄄X
(刘德祥), et al. Effects of climate warming on crop鄄
ping structure and crop growth in Gansu Province. Jour鄄
nal of Desert Research (中国沙漠), 2007, 27(4): 627
-632 (in Chinese)
[48]摇 Liu D鄄X (刘德祥), Dong A鄄X (董安祥), Deng Z鄄Y
(邓振镛). Impact of climate warming on agriculture in
Northwest China. Journal of Natural Resources (自然资
源学报), 2005, 20(1): 119-125 (in Chinese)
[49]摇 Li N (李 摇 娜), Huo Z鄄G (霍治国), He N (贺 摇
楠), et al. Climatic risk zoning for banana and litchi爷s
chilling injury in South China. Chinese Journal of
Applied Ecology (应用生态学报), 2010, 21 (5):
1244-1251 (in Chinese)
作者简介摇 李摇 勇,男,1976 年生,博士研究生.主要从事气
候变化和农业减灾研究,发表论文 16 篇. E鄄mail: zynjw@
cau. edu. cn
责任编辑摇 杨摇 弘
4162 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