广东菜心周年种植温度适宜性及其变化趋势

翟志宏，林镇国，陈慧华，陈卓煌



广东菜心周年种植温度适宜性及其变化趋势

翟志宏1，2，3，林镇国1，陈慧华1，陈卓煌1

（1.广东省气候中心，广东 广州510080；2.广州市气候与农业气象中心，广东 广州511430；3.暨南大学产业经济研究院，广东 广州510632；）

摘 要：利用广东省86个气象站1961—2014年的逐日平均温度资料和2004—2014年逐日的广州本地菜心价格资料，建立菜心（Brassica parachinensis，BP）温度适宜度模型，采用气候倾向率分析、相关分析、回归分析、空间插值等方法，对广东各地不同季节菜心生长的温度适宜度进行分析和模拟。结果表明：（1）广东省菜心在冬季、春季生长温度适宜度都比较高，而夏季、秋季较低，影响菜心周年种植的关键问题是夏季、秋季“热害”；（2）根据菜心生长温度适宜度与菜心相对气象价格的回归分析结果，将广东各地按不同季节划为3个类型：生长最适宜区，温度适宜度在0.90以上；适宜区，适宜度在0.60～0.90之间；不适宜区，适宜度在0.60以下；（3）年际变化上看夏季、秋季菜心生长的温度适宜度下降趋势显著，春季下降趋势不显著，冬季上升趋势显著；（4） 根据各站点菜心生长温度适宜度变化，将广东地区划为3种类型：强下降型，倾向率小于-0.010；下降型，倾向率在-0.010～0之间；上升型，倾向率在0～0.010之间。研究结果可以为广东菜心生产应对气候变化、合理利用气候资源、科学调整菜心种植时空布局模式、实现菜心的周年均衡供应提供新依据。

关键词：温度适宜度；变化趋势；菜心；价格；广东

菜心（Brassica parachinensis）属耐寒和半耐寒性蔬菜，喜冷凉，温度超过30℃则生长比较困难，而广东全省属热带和亚热带季风气候区，处于热量气候过渡带［13］，受气候影响，广东菜心生产和供应年内波动较大。菜心价格表现出冬春旺季价格便宜、夏秋淡季价格较贵的现象，表明广东菜心周年供给并不均衡，菜心产量及价格的大幅波动严重损害了种植者和消费者利益。因此，开展菜心温度适宜性研究对稳定市场价格，实现菜心稳定供应等都具有重要意义。本研究基于生态适宜度理论建立模型，采用气候倾向率分析、相关分析、回归分析、空间插值等方法，对广东各地不同季节菜心生长的温度适宜度进行分析和模拟。定量地研究不同季节广东菜心温度适宜度变化，可以为广东菜心生产应对气候变化，合理利用气候资源，科学调整菜心种植时空布局模式，实现菜心周年均衡供应提供新的依据。

1　材料与方法

1.1 试验材料

逐日平均温度资料来源于广东省气候中心，为广东省86个气象站1961—2014年共54年的时间序列资料。广州本地菜心价格资料来自广州市物价局价格监测中心提供的广州市海珠市场2004—2014年逐日监测价格。

1.2 试验方法

1.2.1 菜心生长温度适宜度模型 菜心生长温度适宜度模型如下：式中，T为旬平均气温，T1为菜心生长的下限温度、T2为上限温度、T0为最适温度，S（T）为温度适宜度。当T≤T1时，表明温度过低不适宜菜心生长，S（T）=0；当T=T0时，温度最适宜菜心生长，S（T）=1；当T≥T2时，表明温度过高不适宜菜心生长，S（T）=0。S（T）的函数取值范围在0～1间变化，反映了温度变化对菜心生长适宜度的影响过程。

综合文献［14］中菜心的适宜温度范围，得广东菜心生长期的生物学温度指标：发育期为生长期，时期为全年逐旬，下限温度T1为-5℃，最适温度T0为17.5℃（最适温度取原文献中15～20℃的平均值），上限温度T2为30℃。

1.2.2 温度适宜度模型检验 为了检验适宜度模型的适用性，通常用作物产量与对应生育期间温度适宜度序列做相关检验［15-16］。考虑到菜心周年种植，且各地均是多种作物轮作，种植区域变动大，难以获取某地稳定连续的长序列产量资料。经济学理论认为供给与需求相互作用产生了价格。由于蔬菜需求的刚性，供给是影响蔬菜价格的主要因素［17］，蔬菜价格随产量波动而变化，因此可以利用蔬菜价格间接反应蔬菜产量的变化。本文利用菜心价格与温度适宜度序列进行相关分析、回归分析来检验适宜度模型的适用性。参照气象产量的概念［18］，菜心价格可分解为趋势价格、气象价格和随机误差。

经计算，2004—2014年逐旬广州本地菜心相对气象价格与广州菜心温度适宜度的相关系数为-0.35，通过0.01的显著性检验。广州本地菜心相对气象价格对广州菜心温度适宜度的回归方程y = -0.317x + 0.239，R2= 0.122。

1.2.3 气候倾向率计算 S（T）i表示温度适宜度序列，ti为自然数序列，二者之间的线性回归方程如下：

S（T）i= kti+ b

式中，k、b为回归系数。k·10为气候倾向率［19］，单位是适宜度/10年。k＞0时，表明S（T）为上升趋势，k＜0，表明S（T）呈现下降趋势。

2 结果与分析

2.1 广东菜心温度适宜度年内变化

从图2可以看出，广东省菜心生长温度适宜度在冬、春季都比较高，各旬适宜度在0.8以上，其中，3月下旬最高、达0.98。主要因为菜心在15～20℃最适于生长发育，同时能忍受0℃左右或更低的温度。这是由于广东冬季大部分地区气候温暖，适合菜心生长。在温度适宜情况下，植株的同化作用较强，有机物的积累和生长量都较大［20］。4月开始菜心生长温度适宜度逐渐下降，到7月中旬最低、仅有0.42。温度过高时（30℃），菜心呼吸作用显著加强，有机物累积减少，甚至光合作用强度下降，进而导致菜心生长受到影响。在这种情况下，菜心的组织疏松，菜薹纤细，产量也随之降低。8月后随着气温下降，菜心生长温度适宜度又逐月上升，到了12月上旬才略有下降。这是因为粤北地区种植的菜心在较低温度下（10℃以下）生长缓慢，且温度过低容易导致菜薹短粗，降低品质与产量。

图1 2004—2014年广州市本地菜心价格旬变化

图2 1961—2014年广东省平均各旬菜心生长温度适宜度

2.2 广东菜心生长温度适宜区域划分

广东大部分地区是亚热带季风气候，雷州半岛等地是热带季风气候，菜心生长温度适宜度分布具有明显的区域性，且在不同季节呈现不同分布特点。根据广东省86个县市54年的平均适宜度空间插值分析，制作不同季节菜心生长温度适宜度分布图（图3）。通过广州本地菜心相对气象价格变化与广州菜心生长温度适宜度的回归方程分析可知，当温度适宜度大于0.90时，本地菜心生长良好，供应充足，相对气象价格变化率为-5%～-8%；当温度适宜度在0.60～0.90时，本地菜心生长正常，供应基本充足，相对气象价格变化率为-5%～5%；当温度适宜度小于0.60时，本地菜心生长不良，供应不足，相对气象价格变化率为5%～10%。据此，可将广东地区划为生长最适宜区、适宜区和不适宜区3个类型（图3）。

（1）春季3～5月（图3A）。春季来看，菜心生长最适宜区包括粤东及粤北大部，温度适宜度在0.90以上，热量条件适中，旬平均气温超过30℃的情况较少；而其余地区温度适宜度从南到北逐渐升高，介于0.75～0.90之间，为菜心生长适宜区，其中雷州半岛等地区由于地处北热带，春季温度较高超过菜心生长最适温度而温度适宜度较其他地区偏低。

（2）夏季6～8月（图 3B）。广东全省夏季几乎都不适宜菜心生长，特别是珠三角及雷州半岛地区由于高温较多，温度适宜度低于0.50，主要原因是温度过高导致菜心生长比较困难，菜薹细小、品质低劣；仅有连山、新丰、连平、和平等局地温度适宜度超过0.60，为适宜区。

（3）秋季9～11月（图 3B）。秋季广东全省均为适宜区，其中连山为最适宜区，各地温度适宜度介于0.76～0.92之间，从南到北逐渐升高。

（4）冬季12～次年2月（图 3D）。除了粤北偏北一带为适宜区，广东大部分地区均为最适宜区，各地温度适宜度介于0.85～0.98之间，从北到南逐渐升高。菜心温度适宜度分布特征与广东冬季热量条件南高北低的分布一致。

图3 广东省菜心不同季节生长温度适宜度分布

2.3 广东菜心生长温度适宜度的年际变化

由图4可知，近54年来，广东省夏季菜心生长的温度适宜度整体较低，并且波动幅度较其他季节大，其余季节温度适宜度均在0.70以上。夏季菜心生长的温度适宜度近年来有明显下降趋势，以平均0.02/10年的速度下降，下降趋势通过0.01显著性检验。秋季菜心生长的温度适宜度也有明显下降趋势，变化速率较夏季低，以平均0.01/10年的速度下降，下降趋势通过0.01显著性检验。春季菜心生长的温度适宜度以平均0.002/10年的速度下降，但趋势不显著。冬季菜心生长的温度适宜度则有明显上升趋势，变化速率略高于春季，以平均0.003/10年的速度上升，上升趋势通过0.05显著性检验。菜心生长温度适宜度不同季节变化趋势的差异较大，这种差异可能来源于菜心生长对广东不同季节气候变化趋势的响应。20世纪80年代后期以来，广东省年平均气温振荡上升［21］，同时，夏、秋季高温日数显著上升，特别是1998年以后，平均每年达到20 d以上，其中2014年全省平均高温日数更是达到31.5 d，为有气象记录以来最多。气候变暖背景下，夏、秋季高温日数增加进一步导致广东菜心夏季、秋季“热害”的加剧，使得夏季菜心生长的温度适宜度进一步降低，这对菜心生长非常不利。另一方面，在气候变暖背景下，广东冬季低温日数则显著减少，暖冬的增加减少了粤北山区的“冷害”，提高了冬季菜心生长温度适宜度。

2.4 广东菜心生长温度适宜度变化倾向率区划

为了解广东各县区不同季节菜心生长对气候变暖响应特点，分析了54年来的不同季节菜心生长温度适宜度变化，并计算了气候倾向率，进行插值后得到广东地区不同季节菜心生长温度适宜度倾向率变化（图5）。由于地域的差异，不同季节的变化倾向率也呈现显著的地域性，根据各站点菜心生长温度适宜度变化的方向和强度将广东地区划为3种类型：强下降型，倾向率小于-0.010；下降型，倾向率在-0.010～0之间；上升型，倾向率在0～0.010之间。

春季3～5月，粤北韶关、粤东河源及梅州大部以及惠州大部为上升型；其余地区均为下降型，其中珠三角以西及茂名、湛江局地下降倾向率略高，为0.005～0.010。夏季6～8月，广东全省各地夏季菜心生长适宜度几乎都为强下降型，特别是珠三角及粤东沿海，下降倾向率在0.03～0.06之间。秋季9～11月，广东全省大部菜心生长适宜度均在下降，其中粤东沿海、珠三角及粤西大部为强下降型，下降倾向率小于夏季，介于0.01～0.03之间。其余地区均为下降型，又以粤北大部下降速率最低。冬季12～次年2月，全省菜心生长适宜度倾向率均为上升型，特别是粤东潮汕地区、河源大部及南雄一线上升倾向率在0.005～0.010之间。

图4 广东省不同季节菜心生长温度适宜度年际变化

图5 广东省不同季节菜心生长温度适宜度变化倾向率分布

3　结论与讨论

根据菜心生育期短、周年种植的特点，将菜心生长期适宜温度指标与不同季节的实际温度进行对比分析，利用温度适宜度模型计算出温度适宜度，通过与菜心相对气象价格相关分析与回归分析，认为本研究建立的菜心温度适宜度模型合理，可用于评价不同季节菜心生长的温度适宜性。利用蔬菜价格间接反映蔬菜产量的变化，从而获取某地稳定连续的长序列资料，实现了菜心生长适宜度模型检验，这对生长周期短、种植连续性弱的作物资料获取提供了一个途径。但这种方法也存在缺陷，虽然广州地区菜心生长温度适宜度与广州本地菜心相对气象价格相关通过显著性检验，但影响广州本地菜心价格的因素还有很多，如外地菜心的供给、降水、日照、病虫害等，因此得出的结论可能与实际生产有一定差异。在评估温度适宜度对菜心相对气象价格影响过程中，由于未剔除外地菜心供给对缓和本地菜心价格波动的影响，模型可能会低估温度适宜度对菜心生长的影响程度。主要结论如下：

（1）利用温度适宜度模型对广东省菜心不同季节适宜性分析可知，广东省菜心在冬季、春季生长温度适宜度都比较高，而夏季、秋季较低。冬季、春季各旬适宜度一般在0.8以上，3月下旬最高达0.98。夏季、秋季比较低，7月中旬最低仅有0.42。广东夏季、秋季温度较高，当温度超过菜心生长适宜温度上限时，菜心呼吸作用显著加强，有机物累积减少，菜心的生长受限，产量及品质大幅下降导致菜心供应不足而价格上升。因此，广东菜心周年种植的关键问题是夏季、秋季“热害”。

（2）根据菜心生长温度适宜度与本地菜心相对气象价格变化的回归分析结果，对不同季节广东菜心生长温度适宜区域进行划分，将广东地区划为生长最适宜区、适宜区和不适宜区3个类型。当温度适宜度大于0.90时，本地菜心生长良好，供应充足，相对气象价格变化率为-5%～-8%；当温度适宜度在0.60～0.90时，本地菜心生长正常，供应基本充足，相对气象价格变化率为-5%～5%；当温度适宜度小于0.60时，本地菜心生长不良，供应不足，相对气象价格变化率为5%～10%。春季，粤东及粤北大部为最适宜区，其余地区为菜心生长适宜区；夏季，全省大部均为不适宜区，仅有粤北局地为适宜区；秋季广东全省均为适宜区，其中连山为最适宜区，各地温度适宜度从南到北逐渐升高；冬季大部分地区均为最适宜区，各地温度适宜度从北到南逐渐升高，粤北偏北一带为适宜区。

（3）近54年来，广东省夏季菜心生长的温度适宜度较低且波动较大，其余季节波动略小，温度适宜度也都较高，均在0.70以上。夏季、秋季菜心生长的温度适宜度有明显下降趋势，下降趋势通过0.01显著性检验。春季菜心生长的温度适宜度以平均0.002/10年的速度下降，但趋势不显著。冬季菜心生长的温度适宜度以平均0.003/10年的速度上升，上升趋势通过0.05显著性检验。

（4）根据各站点菜心生长温度适宜度变化的方向和强度将广东地区划为3种类型：强下降型，倾向率小于-0.010；下降型，倾向率在-0.010～0之间；上升型，倾向率在0～0.010之间。春季，粤北韶关、粤东河源及梅州大部以及惠州大部为上升型，其余地区均为下降型；夏季，全省各地几乎都为强下降型，特别是珠三角及粤东沿海，下降倾向率在0.03～0.06之间；秋季，广东全省大部均为下降型，其中粤东沿海、珠三角及粤西大部为强下降型；冬季，全省均为上升型，特别是粤东潮汕地区、河源大部及南雄一线上升倾向率较大，在0.005～0.010之间。

在全球气候变暖影响大背景下，广东大部分地区菜心周年种植温度适宜性均在下降，但适宜度的变化倾向在不同季节与地域差别很大。由于夏、秋季高温天气较多，菜心生长温度适宜度倾向率下降较大，不利于菜心生长，导致广东菜心夏季、秋季“热害”现象进一步加剧。但同时需要关注的是夏季菜心价格较高，可以利用山区立体气候优势发展淡季蔬菜生产，在粤北山区菜心生长温度适宜度较高的地方种植，则有望获取良好的经济效益。冬季广东省菜心温度适宜度较高，暖冬的增加减少了粤北山区的“冷害”，温度升高使得全省冬季菜心生长温度适宜度提高，这些地区冬种蔬菜的热量资源优势进一步增强。但同时要防止产量过剩，价格下跌而影响种植收益。因此，在广东地区菜心种植上必须进行时空上的科学布局，充分有效地利用本地不同季节的气候资源，同时加强地区间的流通和调剂，保证菜心生产满足市场供应的情况下，维持市场价格的相对稳定，实现菜心周年均衡供应。

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（责任编辑 白雪娜）

中图分类号：S162.5

文献标识码：A

文章编号：1004-874X（2016）03-0066-06

收稿日期：2015-06-30

基金项目：广州市科技计划项目（2014J4100018）；广东省气象局项目（2014Q04）；广东省气候中心项目（QH201405）

作者简介：翟志宏（1985-），男，在读博士生，工程师，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