海南島氣候變化對設施瓜菜生產(chǎn)的影響

侯偉+楊昌賢+王立俊

摘要：利用海南省18個市縣氣象觀測臺站1967-2016年多個氣象要素資料，采用數(shù)理統(tǒng)計方法分析了海南島近50年氣候變化特征，并結合海南島設施瓜菜栽培發(fā)展歷程和趨勢，研究了全島設施瓜菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機遇與挑戰(zhàn)。結果表明，海南島氣溫升高、降水量增多和降水時間減少的趨勢會造成全島設施瓜菜栽培遭受高溫、漬澇的頻次和強度逐年增加，而受低溫的影響有減弱的趨勢。為此，設施瓜菜栽培應根據(jù)地區(qū)氣候特征重點關注對高溫高濕、漬澇等氣象災害的防御工作，并積極培育耐高溫高濕、耐漬澇的設施瓜菜品種。

關鍵詞：海南島；氣候變化；設施；瓜菜

中圖分類號：S63；S642；P467 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2018）01-0036-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.01.010

Abstract： Based on the meteorological element data from 1967 to 2016 observed at 18 meteorological stations in Hainan province， this paper used mathematical statistics methods to analyze climate change characteristics in Hainan Island，and combined with trend in development of facility cultivation of melons and vegetables to study the opportunity and challenge of facility cultivation industry. The results indicated that the frequency and intensity of high temperature damage and rainstorm flood increased year by year caused by climate warming，increase of precipitation，decrease of precipitation days，whereas chilling damage has a weakening trend. Therefore， facility cultivation of melons and vegetables should focus on prevention of high temperature，rainstorm flood and actively cultivate fine variety of high temperature and air humidity resistance and waterlogging tolerance.

Key words： Hainan Island； climate change； facility； melons and vegetables

設施園藝是通過現(xiàn)代工程技術手段，在一定程度上改變局部環(huán)境條件從而創(chuàng)造并優(yōu)化作物生長發(fā)育的環(huán)境因子，避免或減輕不利氣象因子對作物生育的限制影響，最終實現(xiàn)高效、智能和可持續(xù)化的現(xiàn)代農業(yè)生產(chǎn)方式，是栽培技術、環(huán)控技術與工程技術交叉融合的產(chǎn)業(yè)[1]，產(chǎn)值相比露天栽培提高3～5倍[2]，但其受外部氣象、氣候條件的影響很大，特別在反季節(jié)栽培方面更為突出[3，4]。全球氣候變化作為當前科學界最熱門的議題之一，直接影響中國設施瓜菜標準化栽培的發(fā)展，極端天氣氣候事件突發(fā)頻發(fā)對中國設施瓜菜栽培，特別是簡易型設施瓜菜甚至可能造成毀滅性破壞[5]，這無疑對中國“菜籃子”工程建設和現(xiàn)代農業(yè)經(jīng)濟發(fā)展構成巨大威脅。

海南島地處熱帶地區(qū)，屬熱帶季風氣候，光熱水資源豐富，是全國最大的“菜籃子”基地，然而，島內自然災害多發(fā)頻發(fā)，且災害種類多，對海南省設施瓜菜的發(fā)展阻礙較大[6]，包括冬春季低溫陰雨、夏秋季高溫干旱、臺風、暴雨等災害性天氣每年都會對設施瓜菜生產(chǎn)造成較大經(jīng)濟損失。為此，本研究通過分析海南省近50年的氣候變化特征，并結合全省設施瓜菜栽培發(fā)展趨勢，充分研究海南省發(fā)展設施瓜菜產(chǎn)業(yè)的契機和挑戰(zhàn)，以期能為適應氣候變化、科學合理規(guī)劃設施瓜菜栽培出謀獻策。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

海南島屬熱帶季風氣候，各地年平均氣溫23.1～27.0 ℃，年平均降水量940.8～2 388.2 mm，年平均日照時間1 827.6～2 810.6 h。海南島旱季和雨季分明，雨季一般在5-10月，旱季為11月至翌年4月，雨季易發(fā)生臺風暴雨災害，旱季易發(fā)生干旱災害；高溫天氣主要出現(xiàn)在3-8月，低溫陰雨主要出現(xiàn)在12月至翌年2月。總體來說，海南島地勢中部高四周低，光熱水資源優(yōu)越，設施農業(yè)發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

1.2 資料來源

海南省18個市縣（不包括三沙市）氣象觀測臺站1967-2016年歷史氣象資料（包括氣溫、降水量、日照時間、空氣相對濕度等）均來自海南省氣象信息中心，海南省地理信息數(shù)據(jù)來自海南省氣象科學研究所。

1.3 分析方法

采用Microsoft Excel 2007對氣象資料進行統(tǒng)計分析，利用Surfer10對氣象資料進行插值處理并作圖。

2 結果與分析

2.1 海南省氣候變化特征

由圖1可知，海南省18個市縣近50年的年平均氣溫分布顯示為中部低、南部和西部高的特點，其中，沿海地區(qū)氣溫均高于內陸地區(qū)，五指山以南地區(qū)趨于緯向分布（圖1A）；年極端最高氣溫表現(xiàn)出明顯的緯向分布特征，由西北向南部地區(qū)逐漸降低（圖1B）；年極端最低氣溫分布為中部山區(qū)低、四周沿海高的特征，其中南部普遍高于北部（圖1C）；年降水量分布顯示為中東部多、西部少、山區(qū)多于沿海的特點（圖1D）；年日照時間分布表現(xiàn)為中部、東部少，西部、南部多，沿海高于山區(qū)的特點（圖1E）；空氣相對濕度分布特征是由西部向東部逐漸增加的趨勢（圖1F）；年高溫時間分布顯示為由西北部向東南部逐漸減少的趨勢，以昌江和澄邁的高溫時間最多（圖1G）；年降水時間分布表現(xiàn)為中部、北部多，西部、南部少的特點（圖1H）。endprint

對海南省18個市縣觀測站點氣象要素的氣候傾向率分析得出，海南省18個市縣的年平均氣溫一致呈現(xiàn)出極顯著的升高趨勢，其中以五指山、儋州、瓊中、瓊海的上升幅度較大，氣候傾向率超過0.30 ℃/10年，該區(qū)域集中在海南島中部山區(qū)，海拔較高；年極端最高氣溫變化趨勢表現(xiàn)為各市縣觀測站點不同程度升高，其中白沙、屯昌、樂東和陵水的上升趨勢為極顯著，相比其他市縣上升幅度大，氣候傾向率在0.30 ℃/10年左右；年高溫時間變化趨勢表現(xiàn)為三亞和東方幾乎無變化，高溫時間小于1 d，而其他市縣均不同程度增加，其中?？诤团R高的增加趨勢極顯著，相比其他市縣增幅大，每10年高溫時間增加4 d左右；年極端最低氣溫變化趨勢表現(xiàn)為所有市縣均不同程度上升，除文昌外，其余市縣的上升趨勢均達到顯著或極顯著水平，其中五指山、三亞、保亭、白沙、瓊中、臨高的上升幅度較大，氣候傾向率在0.70 ℃/10年及以上；從年降水量變化來看，除瓊中外，其余市縣的年降水量都表現(xiàn)出了增多的趨勢，以三亞的降水量增多幅度最大，且達到顯著水平；從年降水時間來看，除了昌江的降水時間是增加趨勢外，其余市縣的降水時間均表現(xiàn)為減少趨勢；年日照時間變化除了儋州、白沙、瓊中是增加趨勢外，其余市縣均表現(xiàn)為減少的趨勢；全島空氣相對濕度變化均表現(xiàn)出下降趨勢，除澄邁和樂東外，其余市縣的下降趨勢均達極顯著水平（表1）。

總體來說，海南島近50年來氣候變化的主要趨勢表現(xiàn)為中部地區(qū)氣溫低，但增幅較大，年均氣溫和極端最低氣溫每10年的增幅分別在0.3 ℃和0.7 ℃以上，降水量多且有進一步增多的趨勢，降水時間多但減少趨勢顯著，空氣相對濕度大但降低趨勢顯著，日照時間總體偏少；北部地區(qū)極端最高氣溫高，高溫時間多，其中?？?、臨高高溫時間增幅最大，降水時間多但表現(xiàn)出逐年減少的趨勢，空氣相對濕度較大但逐年降低；南部地區(qū)平均氣溫高，極端最低氣溫也高，極端最高氣溫低，高溫時間少，日照時間多但減少趨勢極顯著；西部地區(qū)平均氣溫高，高溫時間較多，日照時間多但逐年減少，降水量和降水時間偏少，空氣相對濕度也低；東部地區(qū)極端最低氣溫較高且逐年升高，但高溫時間較少，降水時間較多但逐年減少，空氣相對濕度較高，日照時間較少且有進一步減少的趨勢。

2.2 氣候變化對設施瓜菜生產(chǎn)的影響

海南島設施瓜菜栽培于20世紀90年代起步，以吳明珠院士在三亞利用椰殼基質大棚栽培哈密瓜以及海南省農業(yè)科學院在?？诶煤由郴|大棚栽培黃瓜和厚皮甜瓜為標志首次開始了全島設施瓜菜的栽培，隨著栽培技術的成熟、經(jīng)驗的不斷積累以及良好政策環(huán)境和政府資金的大力支持，全島瓜菜大棚種植面積達到1萬hm2以上[6，7]，設施栽培瓜菜由西甜瓜逐步擴展到辣椒、苦瓜、冬瓜、南瓜、速生葉菜等多個種類，生產(chǎn)布局也由南部市縣逐步向北部、中部、西部和東部市縣發(fā)展延伸，并在全島逐漸形成了以文昌、萬寧、瓊海為主的東部西瓜、辣椒產(chǎn)業(yè)帶；以三亞、陵水、樂東為主的南部甜瓜、豇豆產(chǎn)業(yè)帶；以屯昌、五指山、瓊中為主的中部苦瓜、高山蔬菜產(chǎn)業(yè)帶；以儋州、臨高、昌江為主的西部南瓜產(chǎn)業(yè)帶；還有以?？?、澄邁、定安為主的北部豆角、常年蔬菜產(chǎn)業(yè)帶[8-11]。

結合海南島近50年來的氣候變化特征分析得出，海南島中部地區(qū)年均氣溫低，日照時間少，年極端最低氣溫在5 ℃左右，為全島最低，冬春季設施瓜菜栽培應加強對低溫寡照氣象災害的防范力度。此外，該地區(qū)降水時間多，降水量豐富，且空氣相對濕度較大（一般在83%以上），雖海拔較高但也需關注低洼地勢積水對瓜菜生長的影響，同時較高的空氣相對濕度也容易造成設施瓜菜病害多發(fā)。海南島北部地區(qū)年極端最高氣溫較高，高溫時間多，降水時間多，降水量也較多，海拔較低，空氣相對濕度較大，春夏秋季設施葉菜栽培應重點關注對高溫高濕、漬澇氣象災害的防范。海南島南部地區(qū)氣溫較高，年極端最低氣溫一般在10 ℃以上，年極端最高氣溫一般不超過35 ℃，全年設施瓜菜栽培幾乎不受低溫和高溫影響，且該地區(qū)日照時間和降水量較充足，汛期熱帶氣旋的登陸頻次占比小，是全年瓜菜設施栽培的理想之地。海南島西部地區(qū)氣溫普遍較高，高溫時間較多，降水量相對偏少，降水時間也少，空氣相對濕度低（一般在80%以下），因此在春夏季設施葉菜栽培應重點防范高溫影響，在全年生產(chǎn)上應加大灌溉農業(yè)的投入，避免因降水量少而造成干旱的發(fā)生。海南島東部地區(qū)氣溫較高，但年極端最高氣溫相對較低，高溫時間也不多，該地區(qū)全年瓜菜設施栽培受高溫和低溫的影響較小，且該地區(qū)降水量充沛，對設施瓜菜發(fā)展有利，但也需關注低洼地勢的積水影響。此外，據(jù)統(tǒng)計東部沿海地區(qū)是海南島熱帶氣旋登陸最多的地區(qū)[12]，危害性大，造成東部地區(qū)設施瓜菜栽培的風險很高。當然，也不排除個別強臺風對海南全島設施瓜菜栽培均會造成重大的危害，如2013年超強臺風“海燕”對海南樂東、東方、三亞、昌江設施農業(yè)造成了很大影響，設施骨架被刮壞，設施瓜菜損失慘重[13]。2014年的超強臺風“威馬遜”對海南文昌、海口、瓊海、定安、澄邁、臨高、昌江等市縣的設施瓜菜大棚造成了不同程度的破壞，瓜菜損失巨大。

3 小結與討論

海南島設施瓜菜種植主要集中在冬春季，即從10月至翌年4月，主要以苦瓜、南瓜、冬瓜、尖椒、豇豆等為主，而夏秋季則以速生葉菜為主，但由于氣候因素自給率低[14]，以瓊中縣為例，自給率不到10%。因此，加大力量發(fā)展本島常年設施瓜菜栽培產(chǎn)業(yè)，合理有效防范不利氣象災害，對最大限度避免或減輕氣象災害造成的經(jīng)濟損失具有重大的意義。本研究通過對海南島近50年的氣候變化特征及設施瓜菜栽培發(fā)展現(xiàn)狀分析得出，海南島年平均氣溫逐年升高趨勢顯著，極端最高和最低氣溫、高溫時間均表現(xiàn)出上升趨勢；降水量總體表現(xiàn)為增多，但降水時間逐年減少，由此來看降水強度有增強的趨勢；日照時間和空氣相對濕度表現(xiàn)出下降趨勢。這表明海南島熱量資源足夠充足，降水強度增大，日照時間減少造成全島冬春季設施瓜菜栽培受低溫陰雨、夏秋季設施葉菜栽培受高溫和漬澇的頻次和強度逐年增加，而冬春季設施瓜菜栽培受低溫影響有減弱趨勢。因此，海南島應大力發(fā)展耐高溫高濕、耐漬澇的設施瓜菜品種。目前，較多科研院所已經(jīng)對海南島設施瓜菜栽培從多方面應對高溫高濕、臺風暴雨、低溫陰雨等氣象災害開展了相關的科學研究，如黃祖梅等[15]針對海南夏秋兩季高溫高濕多雨的氣象條件下對引進的18個大棚栽培菜心品種進行了篩選研究。萬磊等[16]通過大棚試驗篩選出了適合海南夏秋大棚種植的耐熱型白菜品種。黃亞冰等[17]從育苗、整地定植、大棚管理等方面對海南冬春大棚西葫蘆高產(chǎn)栽培技術進行了深入研究。侯偉等[18]對海南冬春季大棚西瓜栽培遭受低溫寡照的影響進行了分析研究。劉建等[19]從設施結構、材料、造價等方面研究了一種新型抗臺風單棟大跨度的塑料拱棚，既能形成良好通風，又能顯著提高拱棚穩(wěn)定性和抗側傾、抗拔起能力。endprint