翟志宏，林鎮(zhèn)國，陳慧華，陳卓煌

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廣東菜心周年種植溫度適宜性及其變化趨勢

翟志宏1，2，3，林鎮(zhèn)國1，陳慧華1，陳卓煌1

（1.廣東省氣候中心，廣東 廣州510080；2.廣州市氣候與農(nóng)業(yè)氣象中心，廣東 廣州511430；3.暨南大學(xué)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究院，廣東 廣州510632；）

摘 要：利用廣東省86個氣象站1961—2014年的逐日平均溫度資料和2004—2014年逐日的廣州本地菜心價格資料，建立菜心（Brassica parachinensis，BP）溫度適宜度模型，采用氣候傾向率分析、相關(guān)分析、回歸分析、空間插值等方法，對廣東各地不同季節(jié)菜心生長的溫度適宜度進(jìn)行分析和模擬。結(jié)果表明：（1）廣東省菜心在冬季、春季生長溫度適宜度都比較高，而夏季、秋季較低，影響菜心周年種植的關(guān)鍵問題是夏季、秋季“熱害”；（2）根據(jù)菜心生長溫度適宜度與菜心相對氣象價格的回歸分析結(jié)果，將廣東各地按不同季節(jié)劃為3個類型：生長最適宜區(qū)，溫度適宜度在0.90以上；適宜區(qū)，適宜度在0.60～0.90之間；不適宜區(qū)，適宜度在0.60以下；（3）年際變化上看夏季、秋季菜心生長的溫度適宜度下降趨勢顯著，春季下降趨勢不顯著，冬季上升趨勢顯著；（4） 根據(jù)各站點(diǎn)菜心生長溫度適宜度變化，將廣東地區(qū)劃為3種類型：強(qiáng)下降型，傾向率小于-0.010；下降型，傾向率在-0.010～0之間；上升型，傾向率在0～0.010之間。研究結(jié)果可以為廣東菜心生產(chǎn)應(yīng)對氣候變化、合理利用氣候資源、科學(xué)調(diào)整菜心種植時空布局模式、實現(xiàn)菜心的周年均衡供應(yīng)提供新依據(jù)。

關(guān)鍵詞：溫度適宜度；變化趨勢；菜心；價格；廣東

菜心（Brassica parachinensis）屬耐寒和半耐寒性蔬菜，喜冷涼，溫度超過30℃則生長比較困難，而廣東全省屬熱帶和亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，處于熱量氣候過渡帶［13］，受氣候影響，廣東菜心生產(chǎn)和供應(yīng)年內(nèi)波動較大。菜心價格表現(xiàn)出冬春旺季價格便宜、夏秋淡季價格較貴的現(xiàn)象，表明廣東菜心周年供給并不均衡，菜心產(chǎn)量及價格的大幅波動嚴(yán)重?fù)p害了種植者和消費(fèi)者利益。因此，開展菜心溫度適宜性研究對穩(wěn)定市場價格，實現(xiàn)菜心穩(wěn)定供應(yīng)等都具有重要意義。本研究基于生態(tài)適宜度理論建立模型，采用氣候傾向率分析、相關(guān)分析、回歸分析、空間插值等方法，對廣東各地不同季節(jié)菜心生長的溫度適宜度進(jìn)行分析和模擬。定量地研究不同季節(jié)廣東菜心溫度適宜度變化，可以為廣東菜心生產(chǎn)應(yīng)對氣候變化，合理利用氣候資源，科學(xué)調(diào)整菜心種植時空布局模式，實現(xiàn)菜心周年均衡供應(yīng)提供新的依據(jù)。

1　材料與方法

1.1 試驗材料

逐日平均溫度資料來源于廣東省氣候中心，為廣東省86個氣象站1961—2014年共54年的時間序列資料。廣州本地菜心價格資料來自廣州市物價局價格監(jiān)測中心提供的廣州市海珠市場2004—2014年逐日監(jiān)測價格。

1.2 試驗方法

1.2.1 菜心生長溫度適宜度模型 菜心生長溫度適宜度模型如下：式中，T為旬平均氣溫，T1為菜心生長的下限溫度、T2為上限溫度、T0為最適溫度，S（T）為溫度適宜度。當(dāng)T≤T1時，表明溫度過低不適宜菜心生長，S（T）=0；當(dāng)T=T0時，溫度最適宜菜心生長，S（T）=1；當(dāng)T≥T2時，表明溫度過高不適宜菜心生長，S（T）=0。S（T）的函數(shù)取值范圍在0～1間變化，反映了溫度變化對菜心生長適宜度的影響過程。

綜合文獻(xiàn)［14］中菜心的適宜溫度范圍，得廣東菜心生長期的生物學(xué)溫度指標(biāo)：發(fā)育期為生長期，時期為全年逐旬，下限溫度T1為-5℃，最適溫度T0為17.5℃（最適溫度取原文獻(xiàn)中15～20℃的平均值），上限溫度T2為30℃。

1.2.2 溫度適宜度模型檢驗 為了檢驗適宜度模型的適用性，通常用作物產(chǎn)量與對應(yīng)生育期間溫度適宜度序列做相關(guān)檢驗［15-16］。考慮到菜心周年種植，且各地均是多種作物輪作，種植區(qū)域變動大，難以獲取某地穩(wěn)定連續(xù)的長序列產(chǎn)量資料。經(jīng)濟(jì)學(xué)理論認(rèn)為供給與需求相互作用產(chǎn)生了價格。由于蔬菜需求的剛性，供給是影響蔬菜價格的主要因素［17］，蔬菜價格隨產(chǎn)量波動而變化，因此可以利用蔬菜價格間接反應(yīng)蔬菜產(chǎn)量的變化。本文利用菜心價格與溫度適宜度序列進(jìn)行相關(guān)分析、回歸分析來檢驗適宜度模型的適用性。參照氣象產(chǎn)量的概念［18］，菜心價格可分解為趨勢價格、氣象價格和隨機(jī)誤差。

經(jīng)計算，2004—2014年逐旬廣州本地菜心相對氣象價格與廣州菜心溫度適宜度的相關(guān)系數(shù)為-0.35，通過0.01的顯著性檢驗。廣州本地菜心相對氣象價格對廣州菜心溫度適宜度的回歸方程y = -0.317x + 0.239，R2= 0.122。

1.2.3 氣候傾向率計算 S（T）i表示溫度適宜度序列，ti為自然數(shù)序列，二者之間的線性回歸方程如下：

S（T）i= kti+ b

式中，k、b為回歸系數(shù)。k·10為氣候傾向率［19］，單位是適宜度/10年。k＞0時，表明S（T）為上升趨勢，k＜0，表明S（T）呈現(xiàn)下降趨勢。

2 結(jié)果與分析

2.1 廣東菜心溫度適宜度年內(nèi)變化

從圖2可以看出，廣東省菜心生長溫度適宜度在冬、春季都比較高，各旬適宜度在0.8以上，其中，3月下旬最高、達(dá)0.98。主要因為菜心在15～20℃最適于生長發(fā)育，同時能忍受0℃左右或更低的溫度。這是由于廣東冬季大部分地區(qū)氣候溫暖，適合菜心生長。在溫度適宜情況下，植株的同化作用較強(qiáng)，有機(jī)物的積累和生長量都較大［20］。4月開始菜心生長溫度適宜度逐漸下降，到7月中旬最低、僅有0.42。溫度過高時（30℃），菜心呼吸作用顯著加強(qiáng)，有機(jī)物累積減少，甚至光合作用強(qiáng)度下降，進(jìn)而導(dǎo)致菜心生長受到影響。在這種情況下，菜心的組織疏松，菜薹纖細(xì)，產(chǎn)量也隨之降低。8月后隨著氣溫下降，菜心生長溫度適宜度又逐月上升，到了12月上旬才略有下降。這是因為粵北地區(qū)種植的菜心在較低溫度下（10℃以下）生長緩慢，且溫度過低容易導(dǎo)致菜薹短粗，降低品質(zhì)與產(chǎn)量。

圖1 2004—2014年廣州市本地菜心價格旬變化

圖2 1961—2014年廣東省平均各旬菜心生長溫度適宜度

2.2 廣東菜心生長溫度適宜區(qū)域劃分

廣東大部分地區(qū)是亞熱帶季風(fēng)氣候，雷州半島等地是熱帶季風(fēng)氣候，菜心生長溫度適宜度分布具有明顯的區(qū)域性，且在不同季節(jié)呈現(xiàn)不同分布特點(diǎn)。根據(jù)廣東省86個縣市54年的平均適宜度空間插值分析，制作不同季節(jié)菜心生長溫度適宜度分布圖（圖3）。通過廣州本地菜心相對氣象價格變化與廣州菜心生長溫度適宜度的回歸方程分析可知，當(dāng)溫度適宜度大于0.90時，本地菜心生長良好，供應(yīng)充足，相對氣象價格變化率為-5%～-8%；當(dāng)溫度適宜度在0.60～0.90時，本地菜心生長正常，供應(yīng)基本充足，相對氣象價格變化率為-5%～5%；當(dāng)溫度適宜度小于0.60時，本地菜心生長不良，供應(yīng)不足，相對氣象價格變化率為5%～10%。據(jù)此，可將廣東地區(qū)劃為生長最適宜區(qū)、適宜區(qū)和不適宜區(qū)3個類型（圖3）。

（1）春季3～5月（圖3A）。春季來看，菜心生長最適宜區(qū)包括粵東及粵北大部，溫度適宜度在0.90以上，熱量條件適中，旬平均氣溫超過30℃的情況較少；而其余地區(qū)溫度適宜度從南到北逐漸升高，介于0.75～0.90之間，為菜心生長適宜區(qū)，其中雷州半島等地區(qū)由于地處北熱帶，春季溫度較高超過菜心生長最適溫度而溫度適宜度較其他地區(qū)偏低。

（2）夏季6～8月（圖 3B）。廣東全省夏季幾乎都不適宜菜心生長，特別是珠三角及雷州半島地區(qū)由于高溫較多，溫度適宜度低于0.50，主要原因是溫度過高導(dǎo)致菜心生長比較困難，菜薹細(xì)小、品質(zhì)低劣；僅有連山、新豐、連平、和平等局地溫度適宜度超過0.60，為適宜區(qū)。

（3）秋季9～11月（圖 3B）。秋季廣東全省均為適宜區(qū)，其中連山為最適宜區(qū)，各地溫度適宜度介于0.76～0.92之間，從南到北逐漸升高。

（4）冬季12～次年2月（圖 3D）。除了粵北偏北一帶為適宜區(qū)，廣東大部分地區(qū)均為最適宜區(qū)，各地溫度適宜度介于0.85～0.98之間，從北到南逐漸升高。菜心溫度適宜度分布特征與廣東冬季熱量條件南高北低的分布一致。

圖3 廣東省菜心不同季節(jié)生長溫度適宜度分布

2.3 廣東菜心生長溫度適宜度的年際變化

由圖4可知，近54年來，廣東省夏季菜心生長的溫度適宜度整體較低，并且波動幅度較其他季節(jié)大，其余季節(jié)溫度適宜度均在0.70以上。夏季菜心生長的溫度適宜度近年來有明顯下降趨勢，以平均0.02/10年的速度下降，下降趨勢通過0.01顯著性檢驗。秋季菜心生長的溫度適宜度也有明顯下降趨勢，變化速率較夏季低，以平均0.01/10年的速度下降，下降趨勢通過0.01顯著性檢驗。春季菜心生長的溫度適宜度以平均0.002/10年的速度下降，但趨勢不顯著。冬季菜心生長的溫度適宜度則有明顯上升趨勢，變化速率略高于春季，以平均0.003/10年的速度上升，上升趨勢通過0.05顯著性檢驗。菜心生長溫度適宜度不同季節(jié)變化趨勢的差異較大，這種差異可能來源于菜心生長對廣東不同季節(jié)氣候變化趨勢的響應(yīng)。20世紀(jì)80年代后期以來，廣東省年平均氣溫振蕩上升［21］，同時，夏、秋季高溫日數(shù)顯著上升，特別是1998年以后，平均每年達(dá)到20 d以上，其中2014年全省平均高溫日數(shù)更是達(dá)到31.5 d，為有氣象記錄以來最多。氣候變暖背景下，夏、秋季高溫日數(shù)增加進(jìn)一步導(dǎo)致廣東菜心夏季、秋季“熱害”的加劇，使得夏季菜心生長的溫度適宜度進(jìn)一步降低，這對菜心生長非常不利。另一方面，在氣候變暖背景下，廣東冬季低溫日數(shù)則顯著減少，暖冬的增加減少了粵北山區(qū)的“冷害”，提高了冬季菜心生長溫度適宜度。

2.4 廣東菜心生長溫度適宜度變化傾向率區(qū)劃

為了解廣東各縣區(qū)不同季節(jié)菜心生長對氣候變暖響應(yīng)特點(diǎn)，分析了54年來的不同季節(jié)菜心生長溫度適宜度變化，并計算了氣候傾向率，進(jìn)行插值后得到廣東地區(qū)不同季節(jié)菜心生長溫度適宜度傾向率變化（圖5）。由于地域的差異，不同季節(jié)的變化傾向率也呈現(xiàn)顯著的地域性，根據(jù)各站點(diǎn)菜心生長溫度適宜度變化的方向和強(qiáng)度將廣東地區(qū)劃為3種類型：強(qiáng)下降型，傾向率小于-0.010；下降型，傾向率在-0.010～0之間；上升型，傾向率在0～0.010之間。

春季3～5月，粵北韶關(guān)、粵東河源及梅州大部以及惠州大部為上升型；其余地區(qū)均為下降型，其中珠三角以西及茂名、湛江局地下降傾向率略高，為0.005～0.010。夏季6～8月，廣東全省各地夏季菜心生長適宜度幾乎都為強(qiáng)下降型，特別是珠三角及粵東沿海，下降傾向率在0.03～0.06之間。秋季9～11月，廣東全省大部菜心生長適宜度均在下降，其中粵東沿海、珠三角及粵西大部為強(qiáng)下降型，下降傾向率小于夏季，介于0.01～0.03之間。其余地區(qū)均為下降型，又以粵北大部下降速率最低。冬季12～次年2月，全省菜心生長適宜度傾向率均為上升型，特別是粵東潮汕地區(qū)、河源大部及南雄一線上升傾向率在0.005～0.010之間。

圖4 廣東省不同季節(jié)菜心生長溫度適宜度年際變化

圖5 廣東省不同季節(jié)菜心生長溫度適宜度變化傾向率分布

3　結(jié)論與討論

根據(jù)菜心生育期短、周年種植的特點(diǎn)，將菜心生長期適宜溫度指標(biāo)與不同季節(jié)的實際溫度進(jìn)行對比分析，利用溫度適宜度模型計算出溫度適宜度，通過與菜心相對氣象價格相關(guān)分析與回歸分析，認(rèn)為本研究建立的菜心溫度適宜度模型合理，可用于評價不同季節(jié)菜心生長的溫度適宜性。利用蔬菜價格間接反映蔬菜產(chǎn)量的變化，從而獲取某地穩(wěn)定連續(xù)的長序列資料，實現(xiàn)了菜心生長適宜度模型檢驗，這對生長周期短、種植連續(xù)性弱的作物資料獲取提供了一個途徑。但這種方法也存在缺陷，雖然廣州地區(qū)菜心生長溫度適宜度與廣州本地菜心相對氣象價格相關(guān)通過顯著性檢驗，但影響廣州本地菜心價格的因素還有很多，如外地菜心的供給、降水、日照、病蟲害等，因此得出的結(jié)論可能與實際生產(chǎn)有一定差異。在評估溫度適宜度對菜心相對氣象價格影響過程中，由于未剔除外地菜心供給對緩和本地菜心價格波動的影響，模型可能會低估溫度適宜度對菜心生長的影響程度。主要結(jié)論如下：

（1）利用溫度適宜度模型對廣東省菜心不同季節(jié)適宜性分析可知，廣東省菜心在冬季、春季生長溫度適宜度都比較高，而夏季、秋季較低。冬季、春季各旬適宜度一般在0.8以上，3月下旬最高達(dá)0.98。夏季、秋季比較低，7月中旬最低僅有0.42。廣東夏季、秋季溫度較高，當(dāng)溫度超過菜心生長適宜溫度上限時，菜心呼吸作用顯著加強(qiáng)，有機(jī)物累積減少，菜心的生長受限，產(chǎn)量及品質(zhì)大幅下降導(dǎo)致菜心供應(yīng)不足而價格上升。因此，廣東菜心周年種植的關(guān)鍵問題是夏季、秋季“熱害”。

（2）根據(jù)菜心生長溫度適宜度與本地菜心相對氣象價格變化的回歸分析結(jié)果，對不同季節(jié)廣東菜心生長溫度適宜區(qū)域進(jìn)行劃分，將廣東地區(qū)劃為生長最適宜區(qū)、適宜區(qū)和不適宜區(qū)3個類型。當(dāng)溫度適宜度大于0.90時，本地菜心生長良好，供應(yīng)充足，相對氣象價格變化率為-5%～-8%；當(dāng)溫度適宜度在0.60～0.90時，本地菜心生長正常，供應(yīng)基本充足，相對氣象價格變化率為-5%～5%；當(dāng)溫度適宜度小于0.60時，本地菜心生長不良，供應(yīng)不足，相對氣象價格變化率為5%～10%。春季，粵東及粵北大部為最適宜區(qū)，其余地區(qū)為菜心生長適宜區(qū)；夏季，全省大部均為不適宜區(qū)，僅有粵北局地為適宜區(qū)；秋季廣東全省均為適宜區(qū)，其中連山為最適宜區(qū)，各地溫度適宜度從南到北逐漸升高；冬季大部分地區(qū)均為最適宜區(qū)，各地溫度適宜度從北到南逐漸升高，粵北偏北一帶為適宜區(qū)。

（3）近54年來，廣東省夏季菜心生長的溫度適宜度較低且波動較大，其余季節(jié)波動略小，溫度適宜度也都較高，均在0.70以上。夏季、秋季菜心生長的溫度適宜度有明顯下降趨勢，下降趨勢通過0.01顯著性檢驗。春季菜心生長的溫度適宜度以平均0.002/10年的速度下降，但趨勢不顯著。冬季菜心生長的溫度適宜度以平均0.003/10年的速度上升，上升趨勢通過0.05顯著性檢驗。

（4）根據(jù)各站點(diǎn)菜心生長溫度適宜度變化的方向和強(qiáng)度將廣東地區(qū)劃為3種類型：強(qiáng)下降型，傾向率小于-0.010；下降型，傾向率在-0.010～0之間；上升型，傾向率在0～0.010之間。春季，粵北韶關(guān)、粵東河源及梅州大部以及惠州大部為上升型，其余地區(qū)均為下降型；夏季，全省各地幾乎都為強(qiáng)下降型，特別是珠三角及粵東沿海，下降傾向率在0.03～0.06之間；秋季，廣東全省大部均為下降型，其中粵東沿海、珠三角及粵西大部為強(qiáng)下降型；冬季，全省均為上升型，特別是粵東潮汕地區(qū)、河源大部及南雄一線上升傾向率較大，在0.005～0.010之間。

在全球氣候變暖影響大背景下，廣東大部分地區(qū)菜心周年種植溫度適宜性均在下降，但適宜度的變化傾向在不同季節(jié)與地域差別很大。由于夏、秋季高溫天氣較多，菜心生長溫度適宜度傾向率下降較大，不利于菜心生長，導(dǎo)致廣東菜心夏季、秋季“熱害”現(xiàn)象進(jìn)一步加劇。但同時需要關(guān)注的是夏季菜心價格較高，可以利用山區(qū)立體氣候優(yōu)勢發(fā)展淡季蔬菜生產(chǎn)，在粵北山區(qū)菜心生長溫度適宜度較高的地方種植，則有望獲取良好的經(jīng)濟(jì)效益。冬季廣東省菜心溫度適宜度較高，暖冬的增加減少了粵北山區(qū)的“冷害”，溫度升高使得全省冬季菜心生長溫度適宜度提高，這些地區(qū)冬種蔬菜的熱量資源優(yōu)勢進(jìn)一步增強(qiáng)。但同時要防止產(chǎn)量過剩，價格下跌而影響種植收益。因此，在廣東地區(qū)菜心種植上必須進(jìn)行時空上的科學(xué)布局，充分有效地利用本地不同季節(jié)的氣候資源，同時加強(qiáng)地區(qū)間的流通和調(diào)劑，保證菜心生產(chǎn)滿足市場供應(yīng)的情況下，維持市場價格的相對穩(wěn)定，實現(xiàn)菜心周年均衡供應(yīng)。

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（責(zé)任編輯 白雪娜）

中圖分類號：S162.5

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-874X（2016）03-0066-06

收稿日期：2015-06-30

基金項目：廣州市科技計劃項目（2014J4100018）；廣東省氣象局項目（2014Q04）；廣東省氣候中心項目（QH201405）

作者簡介：翟志宏（1985-），男，在讀博士生，工程師，E-mail： zhzhai@grmc.gov.cn

Temporal and spatial variation of temperature suitability index for Brassica parachinesis in Guangdong

ZHAI Zhi-hong1，2，3，LIN Zheng-guo1，CHEN Hui-hua1，CHEN Zhuo-huang1
（1. Guangdong Climate Center，Guangzhou 510080，China；2. Guangzhou Climate and Agro-meteorology Center，Guangzhou 511430，China；3. Institute of Industrial Economics，Jinan University，Guangzhou 510632，China）

Abstract：Based on daily temperature of 86 meteorological stations in 1961-2014 and daily price of Brassica parachinensis （BP） from 2004 to 2014 in Guangdong，a numerical model was built for calculating the temperature suitability of BP. By employing the temperature suitability index，spatial-temporal variation of temperature suitability index for BP was analyzed by using trend analysis，correlation analysis，linear regression analysis and spatial interpolation. The results showed that， （1） BP temperature suitability was higher in winter and spring，but lower in summer and autumn，owing to the hot temperature in summer and autumn，which played an important role in BP underproduction. （2） According to the seasonal regression results between BP temperature suitability and relative meteorological price，the suitability of BP cultivation could be divided into three types in Guangdong： the high suitability type，where suitability index was higher than 0.90；the suitability type，where suitability index ranged from 0.60 to 0.90；and the unsuitability type，where suitability index was lower than 0.60. （3） Then the interannual variation of BP temperature suitability in 1961-2014 was discussed，and temperature suitability showed significanty（P＜0.01）decreasing trends in summer and autumn，while the decreasing trend was slight in spring，and yet it revealed a significant（P＜0.05） increasing trend in winter. （4） According to the interannual trend of temperature suitability，the distribution of climatic tendency in Guangdong area could be divided into three types： the rapid decreasing type，where climatic tendency was lower than -0.01；the medium decreasing type，where climatic tendency ranged from -0.01 to 0；and the increasing type，where climatic tendency ranged from 0 to 0.01. These results would support decision makers to copy with climate change，making utilization of climate resources appropriately，adjusting the cultivated patterns wisely，and ultimately，providing theoretical foundation for the equilibrium of BP annual supplement.

Key words：temperature suitability；change trend；Brassica parachinensis；price；Guangdong