新会柑气候适宜性及其气候变化趋势与风险分析

谢维斯，娄永芳，王向向，李盼盼，易建坤，梁敏妍，4

（1.广东省气象公共服务中心，广东广州 510640；2.江门市气象局，广东江门 529030；3.鹤山市气象局，广东鹤山 529040；4.广东省气候中心，广东广州 510640）

气候适宜（应）性研究在作物种植、农产品气候品质评定等方面应用广泛［1－5］。田东霞等［1］分析了北京市昌平区苹果生育期内气象条件、气象灾害对苹果品质的影响，结果表明2018年的气温和日照条件有利于苹果生长、发育、着色等品质形成，低温和降水量对苹果生长膨大造成不利影响，管理上采取防冻害、灌溉等措施保障了苹果品质；周力群等［2］分析了主要气候因子对封开县麒麟李生长的气候适应性，结果显示封开县光照、温度和降水均能满足麒麟李生长发育需要，有利于提高产量和品质，3—5月总降水量是制约产量的关键因子。

新会柑为常绿小乔木，在广东新会传统栽培种植，因其果皮有药用和食疗价值而闻名海内外，是中国地理标志保护产品［6－7］。梁浩虹等［8］在对新会柑种植、加工等实地调研后，从产业发展现状出发，对新会柑产业发展的优势进行了分析，包括独特的品种和自然环境、标准化种植基地、品牌建设、产业链和产业领域等。随着新会柑的市场需求量增大，其产业化发展前景广阔；在全球气候变暖大背景下，很多地方的气候条件正在发生变化，如何适应气候条件和气候变化，从而保障产量、品质和可持续发展显得非常重要。本研究结合新会柑生长对光、温、水的需求，开展新会区在新会柑种植的气候适宜性的研究，并对气候变化趋势及可能带来的风险影响进行分析，以期为新会柑种植过程的趋利避害开展气候资源管理，开展气候品质评定，提高产量和提升品质等提供科学依据。

1 资料和方法

1.1 资料来源

选取新会区国家气象观测站1961—2018年共58年的温度、降水和日照等数据资料；此外，近年来区域自动气象站建设得到了很大发展，气象观测数据时空密度不断提升，为提高对气候数据分析的空间精度，进一步了解和掌握气候条件的空间区域分布对新会柑种植、生长的适宜性影响，在新会区10个镇中，选择代表性、连续性比较好的11个区域自动气象站2007—2018年共12年的温度资料。

由于区域自动气象站存在管理、设备、台站技术力量不足等原因，资料质量参差不齐，本研究对选用的资料采用时间和空间检查方法进行必要的质量控制，包括气候学界限值检查、要素一致性检查、空间一致性检查等。空间一致性检查采用新会国家气象观测站数据，当区域站与对比站的平均气温超过±1.5℃时判定为异常值，通过与对比站的差值演算得到订正后的当年值；超过±3℃的年极端最低气温判定为异常值，作缺测处理。

1.2 新会柑气候适宜度指标

为定量分析气候条件对新会柑生长的适宜程度，选取《广东省地方标准—地理标志产品 新会柑》中的气候条件作为适宜新会柑生长的气候指标［9］，光温水的适宜指标为：年平均气温21.0～23.3℃，≥10℃年积温（简称积温）7 450～8 450℃，极端低温≥0℃；年日照时数1 500～2 080 h；年降水量1 100～2 420 mm，年均相对湿度74%～83%。

1.3 研究方法

应用数理统计、一元线性回归模型和空间区域分布进行研究。线性回归方程是利用数理统计中的回归分析，来确定两种或两种以上变数间相互依赖的定量关系的一种统计分析方法之一；如果只有一个自变量X，而且因变量Y和自变量X之间的数量变化关系呈近似线性关系，就可以建立一元线性回归方程［10］（略）；并对显著性水平进行检验。

2 结果和分析

2.1 时间序列的气候适宜性

1）温度条件。

由图1可以知道，新会区1961—2018年的历年平均气温介于21.2～23.8℃，多年平均22.3℃；有3年高于上限要求、占比5%，出现在近年的2015、2017和2018年，偏高幅度总体较小，最大的为0.5℃，出现在2015年，2016年为上限临界值的23.3℃；其它55年包含在区间要求范围内，占比95%。历年积温介于7 464.3～8 694.7℃，常年平均8 048.2℃；有3年高于上限要求、占比5%，出现在最近的2016—2018年，偏高的幅度较小，在3%范围内；其他55年在区间要求范围内，占比95%。极端低温为0.1～8.2℃，常年平均3.8℃；全部年份均达到不低于下限要求，占比100%。

可见，极端低温气候条件能完全满足新会柑的种植和生长需求；年平均气温和≥10℃年积温表现为受全球气候变暖大背景趋势影响明显，在近年冲破上限要求，出现对新会柑生长需求略偏高的不利影响。总体而言，温度条件较好，热量条件充足。

图1 新会区1961—2018年的年平均气温、年极端最低气温和≥10℃年积温的时间序列图

2）日照和水分条件。

由图2可以知道，新会区1961—2018年的年日照时数为1 459.1～2 097.5 h，常年平均1 723.0 h；期间有1年（1963年）超过上限要求，占比2%，偏多的幅度为1%；有5年低于下限要求，占比8%，偏少的最大幅度为3%，主要集中在21世纪以后的有2005、2006、2012和2013年；其余52年在区间要求范围内，占比90%。年平均相对湿度为71.2% ～83.1%，常年平均78.5%；期间有1年（1961年）高于上限要求、占比2%，相差0.1%；有4年达不到下限要求、占比7%，最少时相差1.8%，集中出现在2006—2011年；其他53年均在区间要求范围内，占比91%。年降水量为1 130.2～2 829.3 mm，常年平均1 810.4 mm；有4年超过上限要求、占比7%，偏多幅度最大的为17%；有54年在区间要求的范围内，占比93%。

可见，日照条件和年平均相对湿度气候条件相对比较复杂，从长时间序列来看，表现为从早期的偶有偏多（高），转为21世纪后时有偏少（低）的态势。年降雨量充沛，20世纪60年代和近10年有偏多的年景，没有偏少的年景。

图2 新会区1961—2018年的年日照时数、年降水量和年平均相对湿度的时间序列图

3）气候变化趋势与风险。

对各气候要素进行一元线性回归，分析其气候变化趋势。由表1可以看出，年平均气温、≥10℃的年积温、极端低温和年降水量呈上升态势；其中年平均气温、≥10℃的年积温通过显著性水平0.01的检验，极端低温通过0.05的检验；年日照时数和年平均相对湿度呈下降态势，其中年平均相对湿度通过显著性水平0.01的检验。

表1 新会柑生长的气候指标要素的变化趋势

说明年平均气温和≥10℃年积温的气候变化趋势，偏高不利影响的风险呈增加的趋势；年平均相对湿度出现偏少不利影响的风险正在增加。极端低温的气候变化趋势，不会增加不利影响的风险。日照时数和年降水量的气候变化趋势不明显，对于可能出现的不利影响，还须在日常种植中，通过加强管理来进行避免。

2.2 温度条件的空间区域特点

由图3可以看出，11个区域自动气象站2007—2018年的年平均气温介于22.7～23.5℃，区域分布呈倒Ω型，东南部的沙堆镇最高、其次是西北部司前镇，最低的是东北部的大鳌镇；全区共有51个站次高于上限要求、占比39%，没有低于下限要求的站次，其他81个站次均在区间要求范围内、占比61%；高于上限的站次中，自2015年以来的近4年中偏多明显，其中2015年最多、有10个站次。极端低温介于0.3～3.5℃，区域分布表现为北低南高；全部站点的各年份均达到不低于下限的要求，占比100%。

总体上看，温度的空间区域分布情况与基本站大致相近，没有低于下限的情况，以及受全球气候变暖大背景影响近年温度偏高的趋势表现明显；而高于上限要求的比例，区域站占比更高。

图3 新会区2007—2018年年平均气温（a）和年极端最低气温（b）的空间分布

3 结论

1）新会区在新会柑种植的气候适宜性中，极端低温条件完全满足生长需求，非常适宜新会柑的种植；且在气候变化趋势中，风险不会增加。

2）年平均气温和≥10℃年积温均在2016年后出现偏高的不利影响，而且在整体的气候变化趋势中，上升态势显示偏高影响的风险正在增加，上升速率分别为0.03、10.71℃／年；受全球气候变暖大背景趋势影响较明显。

3）年均相对湿度和日照时数时间序列上表现为前期偶有高于上限，转为后期时有低于下限。其中年均相对湿度在气候变化趋势中表现为下降态势，下降速率为－0.15%／年，偏低不利影响的风险增加。

4）年降水量充沛，有偏多的情况出现。雨量充沛，时有偏多，须特别注意降水偏多时的养护管理，及时进行排涝除湿，也可事前对园区进行规划、修好排水渠。

5）区域自动站数据对气候的区域空间分布和小气候对种植影响的研究意义重大，但数据质量尚有待提高。本研究应用的数据质量控制，年平均气温有定量依据文献出处，可视为可信。极端气温，没有定量依据文献出处，文中的质量控制是通过对气候学界限值、要素一致性和空间一致性的比对，得到判断为异常的数值在±3℃外，理论上有被平滑的可能；但综合来看，通过这个控制，准确度应该比原始数据更具可信度和代表性，在以后的工作中，可通过加强站点的管理来获得准确的数据做进一步的检验。