海南岛气候变化对设施瓜菜生产的影响

侯伟+杨昌贤+王立俊

摘要：利用海南省18个市县气象观测台站1967-2016年多个气象要素资料，采用数理统计方法分析了海南岛近50年气候变化特征，并结合海南岛设施瓜菜栽培发展历程和趋势，研究了全岛设施瓜菜产业发展的机遇与挑战。结果表明，海南岛气温升高、降水量增多和降水时间减少的趋势会造成全岛设施瓜菜栽培遭受高温、渍涝的频次和强度逐年增加，而受低温的影响有减弱的趋势。为此，设施瓜菜栽培应根据地区气候特征重点关注对高温高湿、渍涝等气象灾害的防御工作，并积极培育耐高温高湿、耐渍涝的设施瓜菜品种。

关键词：海南岛；气候变化；设施；瓜菜

中图分类号：S63；S642；P467 文献标识码：A 文章编号：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

設施园艺是通过现代工程技术手段，在一定程度上改变局部环境条件从而创造并优化作物生长发育的环境因子，避免或减轻不利气象因子对作物生育的限制影响，最终实现高效、智能和可持续化的现代农业生产方式，是栽培技术、环控技术与工程技术交叉融合的产业[1]，产值相比露天栽培提高3～5倍[2]，但其受外部气象、气候条件的影响很大，特别在反季节栽培方面更为突出[3，4]。全球气候变化作为当前科学界最热门的议题之一，直接影响中国设施瓜菜标准化栽培的发展，极端天气气候事件突发频发对中国设施瓜菜栽培，特别是简易型设施瓜菜甚至可能造成毁灭性破坏[5]，这无疑对中国“菜篮子”工程建设和现代农业经济发展构成巨大威胁。

海南岛地处热带地区，属热带季风气候，光热水资源丰富，是全国最大的“菜篮子”基地，然而，岛内自然灾害多发频发，且灾害种类多，对海南省设施瓜菜的发展阻碍较大[6]，包括冬春季低温阴雨、夏秋季高温干旱、台风、暴雨等灾害性天气每年都会对设施瓜菜生产造成较大经济损失。为此，本研究通过分析海南省近50年的气候变化特征，并结合全省设施瓜菜栽培发展趋势，充分研究海南省发展设施瓜菜产业的契机和挑战，以期能为适应气候变化、科学合理规划设施瓜菜栽培出谋献策。

1 资料与方法

1.1 研究区概况

海南岛属热带季风气候，各地年平均气温23.1～27.0 ℃，年平均降水量940.8～2 388.2 mm，年平均日照时间1 827.6～2 810.6 h。海南岛旱季和雨季分明，雨季一般在5-10月，旱季为11月至翌年4月，雨季易发生台风暴雨灾害，旱季易发生干旱灾害；高温天气主要出现在3-8月，低温阴雨主要出现在12月至翌年2月。总体来说，海南岛地势中部高四周低，光热水资源优越，设施农业发展潜力巨大。

1.2 资料来源

海南省18个市县（不包括三沙市）气象观测台站1967-2016年历史气象资料（包括气温、降水量、日照时间、空气相对湿度等）均来自海南省气象信息中心，海南省地理信息数据来自海南省气象科学研究所。

1.3 分析方法

采用Microsoft Excel 2007对气象资料进行统计分析，利用Surfer10对气象资料进行插值处理并作图。

2 结果与分析

2.1 海南省气候变化特征

由图1可知，海南省18个市县近50年的年平均气温分布显示为中部低、南部和西部高的特点，其中，沿海地区气温均高于内陆地区，五指山以南地区趋于纬向分布（图1A）；年极端最高气温表现出明显的纬向分布特征，由西北向南部地区逐渐降低（图1B）；年极端最低气温分布为中部山区低、四周沿海高的特征，其中南部普遍高于北部（图1C）；年降水量分布显示为中东部多、西部少、山区多于沿海的特点（图1D）；年日照时间分布表现为中部、东部少，西部、南部多，沿海高于山区的特点（图1E）；空气相对湿度分布特征是由西部向东部逐渐增加的趋势（图1F）；年高温时间分布显示为由西北部向东南部逐渐减少的趋势，以昌江和澄迈的高温时间最多（图1G）；年降水时间分布表现为中部、北部多，西部、南部少的特点（图1H）。endprint

对海南省18个市县观测站点气象要素的气候倾向率分析得出，海南省18个市县的年平均气温一致呈现出极显著的升高趋势，其中以五指山、儋州、琼中、琼海的上升幅度较大，气候倾向率超过0.30 ℃/10年，该区域集中在海南岛中部山区，海拔较高；年极端最高气温变化趋势表现为各市县观测站点不同程度升高，其中白沙、屯昌、乐东和陵水的上升趋势为极显著，相比其他市县上升幅度大，气候倾向率在0.30 ℃/10年左右；年高温时间变化趋势表现为三亚和东方几乎无变化，高温时间小于1 d，而其他市县均不同程度增加，其中海口和临高的增加趋势极显著，相比其他市县增幅大，每10年高温时间增加4 d左右；年极端最低气温变化趋势表现为所有市县均不同程度上升，除文昌外，其余市县的上升趋势均达到显著或极显著水平，其中五指山、三亚、保亭、白沙、琼中、临高的上升幅度较大，气候倾向率在0.70 ℃/10年及以上；从年降水量变化来看，除琼中外，其余市县的年降水量都表现出了增多的趋势，以三亚的降水量增多幅度最大，且达到显著水平；从年降水时间来看，除了昌江的降水时间是增加趋势外，其余市县的降水时间均表现为减少趋势；年日照时间变化除了儋州、白沙、琼中是增加趋势外，其余市县均表现为减少的趋势；全岛空气相对湿度变化均表现出下降趋势，除澄迈和乐东外，其余市县的下降趋势均达极显著水平（表1）。

总体来说，海南岛近50年来气候变化的主要趋势表现为中部地区气温低，但增幅较大，年均气温和极端最低气温每10年的增幅分别在0.3 ℃和0.7 ℃以上，降水量多且有进一步增多的趋势，降水时间多但减少趋势显著，空气相对湿度大但降低趋势显著，日照时间总体偏少；北部地区极端最高气温高，高温时间多，其中海口、临高高温时间增幅最大，降水时间多但表现出逐年减少的趋势，空气相对湿度较大但逐年降低；南部地区平均气温高，极端最低气温也高，极端最高气温低，高温时间少，日照时间多但减少趋势极显著；西部地区平均气温高，高温时间较多，日照时间多但逐年减少，降水量和降水时间偏少，空气相对湿度也低；东部地区极端最低气温较高且逐年升高，但高温时间较少，降水时间较多但逐年减少，空气相对湿度较高，日照时间较少且有进一步减少的趋势。

2.2 气候变化对设施瓜菜生产的影响

海南岛设施瓜菜栽培于20世纪90年代起步，以吴明珠院士在三亚利用椰壳基质大棚栽培哈密瓜以及海南省农业科学院在海口利用河沙基质大棚栽培黄瓜和厚皮甜瓜为标志首次开始了全岛设施瓜菜的栽培，随着栽培技术的成熟、经验的不断积累以及良好政策环境和政府资金的大力支持，全岛瓜菜大棚种植面积达到1万hm2以上[6，7]，设施栽培瓜菜由西甜瓜逐步扩展到辣椒、苦瓜、冬瓜、南瓜、速生叶菜等多个种类，生产布局也由南部市县逐步向北部、中部、西部和东部市县发展延伸，并在全岛逐渐形成了以文昌、万宁、琼海为主的东部西瓜、辣椒产业带；以三亚、陵水、乐东为主的南部甜瓜、豇豆产业带；以屯昌、五指山、琼中为主的中部苦瓜、高山蔬菜产业带；以儋州、临高、昌江为主的西部南瓜产业带；还有以海口、澄迈、定安为主的北部豆角、常年蔬菜产业带[8-11]。

結合海南岛近50年来的气候变化特征分析得出，海南岛中部地区年均气温低，日照时间少，年极端最低气温在5 ℃左右，为全岛最低，冬春季设施瓜菜栽培应加强对低温寡照气象灾害的防范力度。此外，该地区降水时间多，降水量丰富，且空气相对湿度较大（一般在83%以上），虽海拔较高但也需关注低洼地势积水对瓜菜生长的影响，同时较高的空气相对湿度也容易造成设施瓜菜病害多发。海南岛北部地区年极端最高气温较高，高温时间多，降水时间多，降水量也较多，海拔较低，空气相对湿度较大，春夏秋季设施叶菜栽培应重点关注对高温高湿、渍涝气象灾害的防范。海南岛南部地区气温较高，年极端最低气温一般在10 ℃以上，年极端最高气温一般不超过35 ℃，全年设施瓜菜栽培几乎不受低温和高温影响，且该地区日照时间和降水量较充足，汛期热带气旋的登陆频次占比小，是全年瓜菜设施栽培的理想之地。海南岛西部地区气温普遍较高，高温时间较多，降水量相对偏少，降水时间也少，空气相对湿度低（一般在80%以下），因此在春夏季设施叶菜栽培应重点防范高温影响，在全年生产上应加大灌溉农业的投入，避免因降水量少而造成干旱的发生。海南岛东部地区气温较高，但年极端最高气温相对较低，高温时间也不多，该地区全年瓜菜设施栽培受高温和低温的影响较小，且该地区降水量充沛，对设施瓜菜发展有利，但也需关注低洼地势的积水影响。此外，据统计东部沿海地区是海南岛热带气旋登陆最多的地区[12]，危害性大，造成东部地区设施瓜菜栽培的风险很高。当然，也不排除个别强台风对海南全岛设施瓜菜栽培均会造成重大的危害，如2013年超强台风“海燕”对海南乐东、东方、三亚、昌江设施农业造成了很大影响，设施骨架被刮坏，设施瓜菜损失惨重[13]。2014年的超强台风“威马逊”对海南文昌、海口、琼海、定安、澄迈、临高、昌江等市县的设施瓜菜大棚造成了不同程度的破坏，瓜菜损失巨大。

3 小结与讨论

海南岛设施瓜菜种植主要集中在冬春季，即从10月至翌年4月，主要以苦瓜、南瓜、冬瓜、尖椒、豇豆等为主，而夏秋季则以速生叶菜为主，但由于气候因素自给率低[14]，以琼中县为例，自给率不到10%。因此，加大力量发展本岛常年设施瓜菜栽培产业，合理有效防范不利气象灾害，对最大限度避免或减轻气象灾害造成的经济损失具有重大的意义。本研究通过对海南岛近50年的气候变化特征及设施瓜菜栽培发展现状分析得出，海南岛年平均气温逐年升高趋势显著，极端最高和最低气温、高温时间均表现出上升趋势；降水量总体表现为增多，但降水时间逐年减少，由此来看降水强度有增强的趋势；日照时间和空气相对湿度表现出下降趋势。这表明海南岛热量资源足够充足，降水强度增大，日照时间减少造成全岛冬春季设施瓜菜栽培受低温阴雨、夏秋季设施叶菜栽培受高温和渍涝的频次和强度逐年增加，而冬春季设施瓜菜栽培受低温影响有减弱趋势。因此，海南岛应大力发展耐高温高湿、耐渍涝的设施瓜菜品种。目前，较多科研院所已经对海南岛设施瓜菜栽培从多方面应对高温高湿、台风暴雨、低温阴雨等气象灾害开展了相关的科学研究，如黄祖梅等[15]针对海南夏秋两季高温高湿多雨的气象条件下对引进的18个大棚栽培菜心品种进行了筛选研究。万磊等[16]通过大棚试验筛选出了适合海南夏秋大棚种植的耐热型白菜品种。黄亚冰等[17]从育苗、整地定植、大棚管理等方面对海南冬春大棚西葫芦高产栽培技术进行了深入研究。侯伟等[18]对海南冬春季大棚西瓜栽培遭受低温寡照的影响进行了分析研究。刘建等[19]从设施结构、材料、造价等方面研究了一种新型抗台风单栋大跨度的塑料拱棚，既能形成良好通风，又能显著提高拱棚稳定性和抗侧倾、抗拔起能力。endprint