氣象條件對(duì)中國(guó)橡膠樹種植的影響

劉少軍，蔡大鑫，佟金鶴，李偉光

（海南省氣象科學(xué)研究所/海南省南海氣象防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，?？?570203）

天然橡膠是重要的戰(zhàn)略物資和稀缺資源。目前，以天然橡膠為原料的工業(yè)產(chǎn)品多達(dá)8萬(wàn)多種，由于其獨(dú)特的性能，使其成為飛機(jī)輪胎、液態(tài)天然膠乳等領(lǐng)域不可或缺的重要原料。橡膠樹(Hevea brasiliensis)是天然橡膠最主要的原料供應(yīng)植物[1]。為保障我國(guó)天然橡膠有效供給，國(guó)家制定了一系列關(guān)于天然橡膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)，2017年確立在云南、海南、廣東等地分別建立60萬(wàn)hm2、56萬(wàn)hm2和4萬(wàn)hm2的天然橡膠生產(chǎn)保護(hù)區(qū)[2]。由于我國(guó)橡膠樹種植區(qū)緯度偏北和海拔偏高，導(dǎo)致橡膠樹在生長(zhǎng)過(guò)程中易遭受風(fēng)災(zāi)、寒害、旱災(zāi)等多種氣象災(zāi)害的影響。自然資源條件在一定程度上限制了我國(guó)天然橡膠產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，適宜種植橡膠的區(qū)域十分有限，要增加天然橡膠的供給必須提高橡膠樹單位面積產(chǎn)量[3]。造成橡膠樹產(chǎn)膠量波動(dòng)的因素較多，其中，乳膠的合成和順利排出對(duì)產(chǎn)量形成至關(guān)重要[4]。由于橡膠樹是典型的熱帶作物，其生長(zhǎng)和產(chǎn)膠對(duì)氣象條件變化相對(duì)敏感，我國(guó)是橡膠樹種植的非傳統(tǒng)區(qū)域，氣候因子成為了影響橡膠樹產(chǎn)量的重要因素之一[5-6]。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者從不同角度對(duì)橡膠樹產(chǎn)膠量的影響因子開展了深入研究。溫度是我國(guó)橡膠樹種植的主要限制因子直接影響橡膠樹的生長(zhǎng)、發(fā)育和產(chǎn)膠，橡膠樹的產(chǎn)膠量隨熱量條件的增加而增加[7]，橡膠樹干物質(zhì)積累會(huì)因溫度的升高而增加，當(dāng)溫度超出一定范圍，橡膠樹光合速率小于橡膠樹呼吸速率速率，橡膠樹干物質(zhì)積累隨溫度升高而減少[8-10]。橡膠樹膠乳的合成離不開大量的水分, 水分的多少將直接影響橡膠樹產(chǎn)量的高低，在一定溫度條件下，橡膠樹產(chǎn)膠量會(huì)隨著相對(duì)濕度增加而增加[11]；日照時(shí)數(shù)也會(huì)影響橡膠樹的糖代謝和養(yǎng)分積累，合適的日照時(shí)數(shù)將有益于橡膠樹生長(zhǎng)和產(chǎn)膠。橡膠樹適宜微風(fēng)環(huán)境，風(fēng)偏大或無(wú)風(fēng)情況下均不利于橡膠樹的光合和蒸騰作用，直接影響橡膠樹體內(nèi)物質(zhì)合成[7]。方天雄[12]開展了氣候因子對(duì)云南河口地區(qū)橡膠樹產(chǎn)量的影響研究；何康等[13]指出，溫度、光照時(shí)長(zhǎng)、水分、風(fēng)速大小、土壤養(yǎng)分、海拔高程和地形對(duì)橡膠樹產(chǎn)量都有影響；楊銓[14]根據(jù)西雙版納5年的橡膠產(chǎn)量數(shù)據(jù)，分析了溫度、降水、日照與橡膠樹產(chǎn)量的關(guān)系；徐其興[9]分析了橡膠樹產(chǎn)膠量與溫度和熱量的關(guān)系；橡膠樹產(chǎn)膠量與降水量的關(guān)系具有一定的不確定性，有研究顯示，降雨量增加能夠提高產(chǎn)膠量[15-16]。鄧軍等[7]等分析了橡膠樹高產(chǎn)高效栽培的影響因素；李國(guó)堯等[6]從氣象因子、割膠技術(shù)、土壤成分、病蟲害、橡膠樹品種和膠園管理水平等方面綜合分析了影響橡膠樹產(chǎn)膠量的因素；張?jiān)丛吹萚17]分析了氣象因子對(duì)不同產(chǎn)膠特性橡膠樹產(chǎn)量的影響；NGUYEN等[18]分析了平均溫度、平均最高溫度、平均最低溫度與越南橡膠樹產(chǎn)量的關(guān)系；張慧君等[19]的研究表明，日照時(shí)數(shù)和氣溫是影響海南橡膠樹產(chǎn)量的主要?dú)庀笠蜃印?/p>

雖然我國(guó)在云南、海南、廣東等地開展橡膠樹種植的環(huán)境較好，但橡膠樹仍面臨不同程度的氣象災(zāi)害（寒害、風(fēng)害和旱害），氣象災(zāi)害每年都會(huì)導(dǎo)致橡膠遭受一定的損失[20-22]。筆者從橡膠種植分布、橡膠樹種植區(qū)北界、氣象災(zāi)害的影響、橡膠種植氣候適宜性等方面簡(jiǎn)要總結(jié)了氣象條件對(duì)橡膠樹種植的影響，旨在為下一步開展高質(zhì)量橡膠氣象服務(wù)提供參考。

1 氣候條件對(duì)全球橡膠樹種植分布的影響

橡膠樹適宜在溫暖、濕潤(rùn)、微風(fēng)的環(huán)境中生長(zhǎng)，對(duì)寒冷、大風(fēng)等不利氣象條件抗性較差[23]。從全球范圍來(lái)看，適合發(fā)展橡膠樹種植產(chǎn)業(yè)的區(qū)域也十分有限。目前，全球以巴西橡膠樹的種植和生產(chǎn)占優(yōu)勢(shì)[24]。世界橡膠樹種植主要集中在亞洲區(qū)域，其中，印度尼西亞、泰國(guó)、馬來(lái)西亞、中國(guó)、越南、印度等6國(guó)的橡膠樹種植面積約占世界種植總面積的72%[24]。根據(jù)莫業(yè)勇[25]的統(tǒng)計(jì)分析表明，現(xiàn)今全球大約有63個(gè)國(guó)家開展了天然橡膠種植和生產(chǎn)。劉少軍等[26]從氣候資源角度預(yù)測(cè)和評(píng)估了全球橡膠樹種植潛在氣候適宜區(qū)域，主要分布在亞洲、大洋洲、非洲、北美洲、南美洲等地。

2 氣候條件對(duì)中國(guó)橡膠樹種植區(qū)北界的影響

自20世紀(jì)80年代開始，我國(guó)對(duì)橡膠樹種植氣候適宜區(qū)展開了大量的調(diào)查研究，對(duì)橡膠樹種植北界進(jìn)行了深入探討[27-29]。劉少軍等[30]基于近30年全國(guó)氣象數(shù)據(jù)及我國(guó)橡膠樹種植資料，提出并驗(yàn)證了80%氣候保證率下中國(guó)橡膠樹穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的種植北界，通過(guò)與已有研究[27-29]和中國(guó)橡膠植膠現(xiàn)狀圖對(duì)比，80%氣候保證率確定的中國(guó)橡膠樹種植北界范圍更符合中國(guó)橡膠樹種植的實(shí)情。根據(jù)氣候因子劃分的中國(guó)橡膠樹種植北界實(shí)質(zhì)上是一個(gè)橡膠樹穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的種植北界，北界范圍覆蓋云南、廣西、廣東、福建。其中，勐?！獮憸妗济且粠樵颇系南鹉z種植北界，龍州—大新—撫綏—?dú)J州—浦北—北流一帶為廣西的種植北界，粵西南部的信宜—陽(yáng)春—陽(yáng)江一帶及粵東部的潮陽(yáng)—揭陽(yáng)—豐順—饒平一帶為廣東的種植北界，詔安—云霄—平和—龍海一帶為福建的種植北界。文獻(xiàn)[30]分別給出了氣候保證率分別為50%、60%、70%和80%的中國(guó)橡膠樹種植北界。其中，當(dāng)氣候保證率為50%時(shí)，中國(guó)橡膠樹種植的北界涵蓋范圍最大，氣候保證率為80%時(shí)，涵蓋范圍最小，且隨著氣候保證率的增加，橡膠樹種植范圍呈現(xiàn)由北向南縮小趨勢(shì)。除云南和福建的部分區(qū)域外，氣候保證率為50%、60%和70%時(shí)，劃定的橡膠樹種植北界包含范圍均較現(xiàn)有研究確定的北界范圍廣闊[5-7,28-29]，采用80%氣候保證率下確定的橡膠樹種植北界更符合橡膠生產(chǎn)實(shí)際，安全性更高。隨著未來(lái)氣候變化，中國(guó)橡膠種植區(qū)的北界也必將發(fā)生一定的變化。

3 臺(tái)風(fēng)災(zāi)害對(duì)中國(guó)橡膠種植區(qū)影響

臺(tái)風(fēng)和低溫災(zāi)害是影響中國(guó)橡膠樹存活及產(chǎn)膠量的主要?dú)庀鬄?zāi)害[20]。臺(tái)風(fēng)過(guò)程中，隨著風(fēng)速的增加，橡膠林的災(zāi)損程度隨之增大[31]。臺(tái)風(fēng)輕則可以使橡膠樹樹冠受損，重則可以使橡膠樹樹干發(fā)生斷、倒，當(dāng)橡膠樹受到臺(tái)風(fēng)影響后，其生理特征要比受災(zāi)年前同期的狀況差[32]。根據(jù)臺(tái)風(fēng)路數(shù)據(jù)集提取了中國(guó)橡膠樹種植區(qū)內(nèi)臺(tái)風(fēng)路徑和風(fēng)速相關(guān)信息，從致災(zāi)體本身出發(fā)，結(jié)合橡膠樹風(fēng)害的致災(zāi)特點(diǎn)，建立了橡膠樹臺(tái)風(fēng)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估模型，分析了中國(guó)橡膠樹臺(tái)風(fēng)災(zāi)害危險(xiǎn)性等級(jí)分布，其中，廣東的徐聞、電白、朝陽(yáng)，海南的三亞、陵水、萬(wàn)寧、文昌等地為臺(tái)風(fēng)災(zāi)害高危險(xiǎn)區(qū)；福建的詔安，廣東的陽(yáng)江、茂名，海南島的南部等地為臺(tái)風(fēng)災(zāi)害中危險(xiǎn)區(qū)；福建的云霄-長(zhǎng)泰，廣東的信宜、廉江一帶，海南島的中、西部，廣西的玉林、北海、陸川等地為臺(tái)風(fēng)災(zāi)害較低危險(xiǎn)區(qū)；云南境內(nèi)為臺(tái)風(fēng)災(zāi)害低危險(xiǎn)區(qū)[33]。

4 寒害對(duì)中國(guó)橡膠種植區(qū)的影響

橡膠樹寒害具有累積性的特征，其受害程度有時(shí)與持續(xù)時(shí)間短的低溫之極值相關(guān)性較小，而與低溫的持續(xù)時(shí)間關(guān)系緊密，持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，低溫頻率越大，寒害越嚴(yán)重。低溫主要由冷卻降溫所造成，在冷卻降溫過(guò)程中，有平流和輻射兩種主要形式。中國(guó)橡膠樹易受寒害影響的區(qū)域主要分布在云南的盈江、隴川、屏邊、馬關(guān)等地；受寒害影響較小區(qū)域分布在海南、云南的景洪、勐臘等地[34]。根據(jù)1961—2010年氣候資料分析表明，整個(gè)中國(guó)橡膠種植區(qū)出現(xiàn)輕度、中度、重度、特重寒害的平均頻率分別為 3.5%、28.24%、14.93%、15.93%。從年代變化趨勢(shì)來(lái)看，僅橡膠樹輕度寒害的頻率呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，而中度、重度、特重寒害頻率總體均呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。而在中國(guó)的云南、海南兩大橡膠樹種植優(yōu)勢(shì)區(qū)出現(xiàn)寒害的頻率均較低。如在云南橡膠主產(chǎn)區(qū)(景洪、勐臘、瀾滄等地)出現(xiàn)輕度、中度、重度、特重寒害的平均頻率分別為5.0%、31.0%、1.33%、0。海南島橡膠產(chǎn)區(qū)出現(xiàn)輕度、中度、重度、特重寒害的平均頻率分別為0.67%、5.08%、1.42%、0。橡膠綜合寒害各年代出現(xiàn)的頻率分布見(jiàn)表1[35]。

5 中國(guó)橡膠樹種植氣候適宜區(qū)

橡膠的氣候適宜性不僅與其生理特性有關(guān)，也受到各種氣象災(zāi)害影響，因此綜合分析橡膠樹的種植概率、臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)和寒害風(fēng)險(xiǎn)，得到了中國(guó)區(qū)域的橡膠種植氣候適宜性分區(qū)。（1）橡膠的高適宜種植區(qū)約5萬(wàn)km2，占整個(gè)研究區(qū)域的21%。分布范圍包括海南島西部的儋州、樂(lè)東，北部的澄邁、定安和南部的保亭；云南的景洪、勐臘；廣西的防城；廣東的徐聞、雷州、湛江、陽(yáng)江；福建的詔安、云霄等地。此區(qū)域內(nèi)氣候條件相對(duì)較好，但部分靠近沿海區(qū)域易受臺(tái)風(fēng)影響，橡膠生產(chǎn)要考慮臺(tái)風(fēng)災(zāi)害的影響。（2）橡膠的中適宜區(qū)面積約9萬(wàn)km2，占研究區(qū)面積的36%。分布范圍包括海南島西部的東方、昌江，東部的瓊海、萬(wàn)寧和中部的瓊中；云南的舊過(guò)、瑞麗；廣西的北海、合浦；廣東西部的高州、信宜、廉江、茂名和東部的惠來(lái)、潮州；福建的漳浦、漳州等地。與橡膠種植氣候高適宜區(qū)相比，此區(qū)域不斷橡膠樹寒害發(fā)生概率有所增加，而且部分區(qū)域受到臺(tái)風(fēng)影響的概率也有所增加，因此要增加橡膠樹寒害、風(fēng)害的防御工作。（3）橡膠的低適宜區(qū)面積約10萬(wàn)km2，占研究區(qū)面積的43%。分布范圍包括云南南部的屏邊、思茅和西部的永德、盈江等地；廣西南部的浦北、玉林；廣東東部的陸河、海豐和西部的陽(yáng)春；福建南部的華安等地。該區(qū)域主要受寒害影響為主[34]。

全球氣候變化也使中國(guó)橡膠樹種植的氣候適宜區(qū)發(fā)生了改變。通過(guò)統(tǒng)計(jì)中國(guó)1981—2010年站點(diǎn)氣候數(shù)據(jù)和RCP4.5情景的氣候預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，分別從 1981—2010年、2041—2060年和 2061—2080年3個(gè)時(shí)段闡述氣候變化對(duì)中國(guó)橡膠種植氣候適宜性的影響。結(jié)果顯示：隨著全球持續(xù)變暖，相比1981—2010年，未來(lái)（2041—2080年）中國(guó)適合種植橡膠的區(qū)域呈擴(kuò)大的趨勢(shì)，種植邊界明顯北移。其中，高氣候適宜區(qū)和中氣候適宜區(qū)面積均有顯著增加趨勢(shì)，低氣候適宜區(qū)面積有減少趨勢(shì)。地區(qū)間的氣候適宜區(qū)面積變化較大，如云南的橡膠適合種植區(qū)面積呈下降趨勢(shì)，景洪、猛臘地區(qū)的氣候適宜性降低，而海南和廣東區(qū)域的氣候適宜性呈上升趨勢(shì)，出現(xiàn)更多高適宜區(qū)，臺(tái)灣的橡膠種植氣候適宜區(qū)面積也有一定增長(zhǎng)[36]。

6 中國(guó)橡膠樹主產(chǎn)區(qū)產(chǎn)膠能力差異

全球橡膠單產(chǎn)較高的國(guó)家主要分布在非洲和東南亞地區(qū)，而中國(guó)由于受臺(tái)風(fēng)和低溫等氣象災(zāi)害的影響，產(chǎn)量相對(duì)較低，而且空間差異較大[37]。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2004—2005年海南臺(tái)風(fēng)災(zāi)害較重，農(nóng)墾膠園的干膠單產(chǎn)降低 369 kg·hm-2，單株產(chǎn)量降低0.5 kg[38]。部分管理好、災(zāi)害輕的膠園產(chǎn)量相對(duì)較高，如云南的膠園最高達(dá)到 4 314 kg·hm-2，海南部分膠園也可以達(dá)到 3 570 kg·hm-2，廣東的單產(chǎn)相對(duì)較低，最高僅為 1 500 kg·hm-2[37]。目前，天然橡膠的種植生產(chǎn)相比市場(chǎng)需求存在較大缺口，研究表明，提高橡膠單產(chǎn)可有效解決這一矛盾[3]。中國(guó)不同種植區(qū)域的橡膠產(chǎn)膠能力存在很大差別。通過(guò)2000—2015年的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)分析可知，云南的橡膠樹產(chǎn)膠能力最大，海南其次，而廣東最小[39]。氣候資源豐富程度和氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)是影響橡膠樹產(chǎn)膠能力的主要因素。綜合分析，云南的單位產(chǎn)量最高，但云南受限于氣候適宜性，適宜種植橡膠的區(qū)域難以大面積增加；海南的光、熱、水等氣候條件非常適宜橡膠生長(zhǎng)，但風(fēng)害極重，限制了產(chǎn)膠能力的提高；而廣東的氣候資源相對(duì)較差，風(fēng)害和寒害又重于云南和海南，因此種植規(guī)模有限，產(chǎn)量也一直處于低位[15]。綜上可以看出，各地區(qū)均存在不同的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，需要有針對(duì)性地開展橡膠園科學(xué)管理，更新改造低產(chǎn)橡膠園，培育高產(chǎn)高抗性優(yōu)良品種，保障高產(chǎn)植區(qū)面積穩(wěn)定，才能大幅提高膠園生產(chǎn)能力[39]。

7 展 望

天然橡膠關(guān)乎國(guó)計(jì)民生，由于近幾年來(lái)天然橡膠價(jià)格一直處于低位，導(dǎo)致膠農(nóng)橡膠樹種植的積極性不高，在一些地方出現(xiàn)了橡膠園棄割、棄管等現(xiàn)象。相比熱帶的東南亞和非洲地區(qū)，中國(guó)滿足橡膠氣候適宜性的地區(qū)較少，面對(duì)日益增長(zhǎng)的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求，開展相關(guān)技術(shù)研究，最大限度地提高橡膠樹單位面積產(chǎn)量是保證天然橡膠產(chǎn)業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展，促進(jìn)膠農(nóng)增收，化解天然橡膠生產(chǎn)保護(hù)工作困境的最有效途徑之一。

（1）我國(guó)橡膠主產(chǎn)區(qū)常年受風(fēng)害、寒害影響，降水時(shí)空分布不均，土地貧瘠，橡膠樹要獲得穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn)，首先要合理選擇橡膠樹栽培種植的氣候高適宜區(qū)開展種植，保證橡膠具有較高單產(chǎn)，減少盲目種植投資。對(duì)于低適宜區(qū)已經(jīng)種植橡膠樹的區(qū)域，建議改種其他高附加值經(jīng)濟(jì)作物，提高土地的綜合效益，帶動(dòng)農(nóng)民就業(yè)增收、增強(qiáng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展新動(dòng)能。

（2）構(gòu)建全球橡膠產(chǎn)量預(yù)報(bào)模型，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)橡膠產(chǎn)量的動(dòng)態(tài)變化和市場(chǎng)需求變化，集合橡膠主產(chǎn)區(qū)技術(shù)力量形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，將我國(guó)建成全球天然橡膠生產(chǎn)、加工制造、銷售集散中心，提高產(chǎn)品科技含量形成高附加值，增強(qiáng)全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，保障國(guó)家工業(yè)戰(zhàn)略安全[40]。

（3）在全球氣候變化背景下，臺(tái)風(fēng)、寒害、干旱等氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)將長(zhǎng)期存在，氣象災(zāi)害將嚴(yán)重影響中國(guó)橡膠種植區(qū)，需要加強(qiáng)橡膠樹抗風(fēng)、抗寒、抗旱等高產(chǎn)栽培技術(shù)的研究。同時(shí)，在整個(gè)橡膠產(chǎn)業(yè)布局優(yōu)化中，需要保證在高氣候適宜區(qū)內(nèi)有一定面積的橡膠戰(zhàn)略性種植，大力發(fā)展橡膠樹的林下經(jīng)濟(jì)。強(qiáng)化橡膠生產(chǎn)氣象服務(wù)保障工作，減少極端天氣氣候事件對(duì)橡膠生產(chǎn)的影響。