未来气候变化情景下海南岛绿橙种植气候适宜性分析*

陈彦希，娄运生，任丽轩，苏 磊，汤丽玲，杨建洲

未来气候变化情景下海南岛绿橙种植气候适宜性分析*

陈彦希1,2,3，娄运生1,3**，任丽轩4,5,6**，苏 磊7**，汤丽玲7，杨建洲7

(1. 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心，南京 210044；2. 海南省气象探测中心，海口 570203；3. 南京信息工程大学江苏省农业气象重点实验室，南京 210044；4.南京农业大学资源与环境科学学院，南京 210095；5. 农业农村部长江中下游植物营养与肥料重点实验室，南京 210095；6. 江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心，南京 210095；7. 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所，廊坊 065000)

基于海南岛主岛19个气象站点连续40a（1980-2019年）逐日气象数据及地形等要素，建立空间分析模型，综合确定海南岛绿橙种植气候适宜区指标。在气候适宜度模型基础上构建海南岛绿橙种植温度、日照、降水以及综合适宜度模型，采用地理信息系统（GIS）技术综合分析，利用自然点断法对绿橙种植气候适宜性进行精细化区划，并利用RCP4.5未来气候情景模式模拟数据探讨未来30a（2020-2049年）气候变化情景下海南岛绿橙种植适宜区变化趋势。结果表明：现阶段海南岛绿橙种植最适宜区主要分布于中部地区，面积0.87×104km2，气候适宜度为0.9～1.0；适宜区主要分布于东部局部地区及中西部大部地区，面积1.83×104km2，气候适宜度为0.7～0.9；次适宜区主要分布于西部沿海及中西部海拔较高地区，面积0.51×104km2，气候适宜度为0.4～0.7；不适宜区主要分布于中部山区，面积0.17×104km2，气候适宜度为0～0.4。未来气候变化情景下海南岛气温、降水分布呈较大变化，温度适宜区由四周向中部逐渐缩小，降水适宜区由东部逐渐迁移至中部地区。未来绿橙种植气候最适宜区主要分布于琼中、屯昌和保亭县大部分地区、万宁市西部及白沙县中东部等地。

绿橙；适宜性；气候区划；GIS；未来气候变化情景

绿橙是海南岛知名特色水果之一，前身为红江橙，20世纪80年代由广东廉江引入海南后，表现出比原产地更强的适应性，具有结实早、丰产快等特点[1−2]。海南岛绿橙已获农业农村部无公害农产品及绿色食品认证，是海南优质名牌农产品[3]，种植面积约占该省柑橘橙柚类种植面积的36.4％。

IPCC第五次报告指出，全球气温近100a上升了0.85～0.89℃[4]。气候是影响作物生长、产量及品质的重要因素，因此，气候变化背景下作物气候适宜性及其变化趋势日益受到关注[5]。目前，已有学者采用模糊数学法、层次分析法、加权指数法、聚类分析法、空间分析法等方法对作物气候适宜性区划开展了研究[6−7]。沈兆敏等[8−9]利用气温、≥10℃积温、极端最低气温等气温指标绘制了全国柑橘气候区划图；池再香等[10]运用模糊聚类法研究了贵州东南部椪柑气候区划并将椪柑分为四个种植适宜区；林红等[11]研究了四川省大英县甜橙种植气候区划；也有学者在柑橘生产气候适宜性研究中考虑了气象灾害因子[12]，如王迅等[13]报道了四川省晚熟柑橘成熟所需光热条件，在原区划指标基础上采用特尔斐法叠加冬春气象灾害因子，解决了晚熟柑橘冬春季产量低的问题。前人对柑橘橙柚类果树的生产种植、气候适宜性区划等方面已开展相关研究[14−15]，但迄今有关海南岛绿橙种植气候适宜性研究尚不多见[16]，现有相关研究存在所用气象数据时间序列较短较早，所用站点数据分布相对于绿橙种植空间差异性要求的精度偏低的问题，难以满足绿橙种植精细化区划要求。此外，随着气候变化及绿橙栽培技术进步，传统的气候适宜性区划已不能满足绿橙优质稳产的要求。海南岛地处中国最南端，具有独特的气候和地理条件，为合理布局绿橙种植，有必要采用适当的适宜度模型的评价方法开展绿橙气候适宜性精细化区划研究。针对以上问题，本研究基于海南岛19个主要气象台站近40a（1980-2019年）逐日气象观测资料，结合多点地形等数据要素，运用数理统计方法构建空间分析模型，根据海南岛绿橙种植气候条件确定区划指标，在气候适宜度函数基础上构建海南绿橙温度、日照、降水以及综合适宜度模型。在分析现阶段绿橙种植气候适宜性基础上，利用未来气候变化情景（RCP4.5）模式模拟气象数据，探讨未来30a（2020-2049年）海南绿橙种植适宜区对气候变化的响应。基于GIS技术利用自然点断法，开展海南岛绿橙种植气候适宜性精细区划，评估复杂地形下绿橙种植气候适宜性，旨在为海南岛绿橙种植优化空间布局及农业气候资源开发利用提供生产参考依据。

1 资料与方法

1.1 研究区概况

海南岛位于中国最南端，下属18个县市，陆地面积约3.39×104km2[17]。该地气候为热带季风气候，年均气温23.2～27.1℃，总降水量1009～2367.7mm，日照时数1776～2783h，岛内气象观测站点分布见图1。

图1 海南岛主岛19个气象观测站点分布

1.2 数据来源

（1）1980-2019年海南岛主岛19个气象站点逐日气象资料，包括日平均气温、日总降水量、日照等气象要素，来自国家气象数据网（http://data. cma.cn/）。

（2）海南岛主岛DEM数字高程模型数据。利用DEM数据获取坡度、坡向、海拔高度等数据（30m×30m），来自国家基础地理信息中心（http:// www. ngcc.cn/ngcc/）。

（3）海南岛1:25万行政区划矢量图层，包括海南岛边界、18市县边界等，来自资源环境科学与数据中心（https://www.resdc.cn/）。

（4）海南岛未来气候变化情景数据，即RCP4.5排放情景下CMIP5（Coupled Model Intercomparison Project Phase 5）模式模拟数据，包括2020-2049年温度数据和降水数据来自http://data.ceda.ac.uk/。

（5）海南岛柑橘橙柚、绿橙农产品种植与生产情况相关数据来自海南省统计年鉴（2020）。

1.3 研究方法

1.3.1 气候资源分布

海南岛绿橙种植区主要分布于中部及东北部地区（表1），种植区年平均气温24.2℃，年平均极端最低温度7.8℃，≥10℃平均年积温8851.1℃·d，1月平均气温18.1℃，7月平均气温28.3℃；年均降水量2023.5mm，相对湿度85.3％，干燥度0.75，降水充足，但季节降水分布不均，多年平均降水量冬季90mm，春季321mm，夏季721mm，秋季676.8mm；年均总日照时数1964.8h，日照充足。

表1 绿橙种植主要市县1980−2019年气象要素特征

Note: T is mean temperature, D is annual mean cumulative temperature, R is annual mean precipitation, ST is sunshine hours.

1.3.2 气象数据空间分析模型建立

基于海南岛主岛19个气象站点近40a（1980-2019年）气温、降水及日照等逐日气象数据，运用数理统计方法构建空间分析模型。因气候与经纬度、海拔高度、坡向和坡度等地理因子相关，故区划指标与地理因子多元回归关系模型可表示为[18−19]

式中，Y为气候区划指标因子，ϕ、λ、h、β和θ分别为纬度（°）、经度（°）、海拔高度（m）、坡向（°）、坡度（°）等地理因子，e为余差项，称为地理残差。

1.3.3 气候适宜度模型建立

1.3.3.1 关键气候指标筛选及气候适宜度区划指标阈值确定

参考前人研究，分析海南岛绿橙生长发育所需气候条件，筛选出影响绿橙生长发育的关键气候指标[2,16,20]，包括年平均气温、年日照时数和年降水量。为定量分析研究区气候条件对绿橙种植适宜度的影响，结合相关文献和研究，分别建立绿橙温度、日照时数、降水的适宜度模型。结合相关文献[2,14,20-28]，基于海南岛19个气象站点气象数据及地理数据，以及绿橙种植气候条件要求，确定绿橙适宜度模型各指标。

1.3.3.2 温度适宜度模型

气温是影响绿橙生长发育和产量的决定因素[16]。张业忠[2]通过农业气候分析提出，最适宜绿橙生长的年平均气温为22～24℃，温度过高或过低均会使果实的品质受到影响[12]。考虑绿橙不同生育期温度差异，选用1月平均气温（最冷月）及7月平均气温（最热月）数据，作为温度适宜度区划指标。作物温度适宜度模型多采用与作物三基点温度相匹配的非线性beta函数[21]，温度适宜度模型为[22−23]

式中，ST为作物温度适宜度（℃），t为实际温度（℃），t0、tl、th分别为作物生长最适、下限和上限温度（℃），具体取值见表2。

1.3.3.3 日照适宜度模型

日照影响果实质量、色泽和品质，日照充足可增加果实质量，使果实饱满、着色良好[24]。日照时数过低或过高均导致果实发育不良，特别是炙热的夏季，光照过强会导致绿橙日灼病、果实呈海绵状等疾病[25]。当日照时数达到可照时数的55％时，作物对光照反应达到最适宜状态[26]。日照适宜度模型一般采用自然数e为底数的指数函数分段函数。日照适宜度函数模型为[21−22]

式中，SS为作物日照适宜度，S为实际日照时数（h），S0为特定地区特定时间可照时数（h），取值在4.9～5.5，b为常数，取值为5.1[27]。

1.3.3.4 降水适宜度模型

水分影响绿橙果实大小、质地和风味等品质指标[28]，绿橙种植最佳年降水量为2000～2200mm[20]。作物降水适宜度模型为[27−29]

式中，SP为作物降水适宜度，Sr为作物降水量适宜度，Sd为作物降水日数适宜度。

表2 温度适宜度指标

式中，R为实际降水量（mm），R0为作物生长最适降水量（mm），取值2100mm。

式中，d为实际年降水日数（d），dl、dh分别为作物生长适宜降水日数的下限和上限（d），取值分别为140d和200d。

1.3.3.5 综合适宜度模型

根据单因子气候适宜度区划结果，利用等权重求和法、几何平均法和不等权求和法，分别建立综合气候适宜度模型[30−31]，取其均值。

等权重求和法计算式为

几何平均法计算式为

不等权求和法计算式为

式中，S为作物综合适宜度，WT、WS和WP分别为作物温度、日照时数以及降水的适宜度权重，均采用层次分析法（AHP）所确定[23]。

2 结果与分析

2.1 未来海南岛绿橙种植关键气候因子时空变化

2.1.1 气候因子空间分析模型

利用1980-2019年海南岛19个气象站点年平均气温、年总日照时数、年总降水量3个气象要素，分别与经度、纬度、海拔高度、坡向和坡度5个地理信息因子进行回归分析，构建空间分析模型[32−34]，结果见表3。

由表3可见，各模型的相关系数均通过了0.01水平的显著性检验。其中，年平均气温与纬度、经度、海拔高度、坡度和坡向均呈负相关关系；年总日照时数与纬度、经度、坡度和坡向呈负相关关系，与海拔高度呈正相关关系；年总降水量与纬度和海拔高度呈负相关关系，与经度、坡度和坡向呈负相关关系；年≥10℃积温与纬度、经度、海拔高度、坡度和坡向均呈负相关关系。

2.1.2 关键气象因子时空变化

2.1.2.1 温度

由图2a可见，海南岛年平均气温总体呈四周高、中间低的分布格局，其中西南地区温度最高。从40a平均状况看，中部地区年均温度低于21.0℃，西部及北部地区年均温度高于25.0℃。从RCP4.5情景下2020−2049年30a平均状况看（图2b），中部地区年均低于21.0℃的区域较过去40a范围更广，面积增加0.33×103km2，约为原面积的23％，且四周沿海大部分地区年均温度均高于25℃，较图2a范围有大幅增加，面积增加1.14×103km2，约为原面积的35％。总体上，未来30a海南岛平均气温较过去40a均有不同程度增加，但海拔较高地区则相反，低温地区也有扩展趋势。因绿橙生长适宜年平均气温为22～24℃，因此，绿橙种植温度适宜区范围呈缩小趋势。

2.1.2.2 降水量

海南岛降水强度呈现东高西低、四周向中间渐增趋势。从1980-2019年40a平均状况看（图3a），中部部分地区年均总降水量＞2400mm，西部沿海地区年均总降水量＜1800mm。从RCP4.5情景下2020-2049年30a平均状况看（图3b），年均总降水量＞2400mm区域与过去40a相比，其范围由中部部分地区扩至中部大部分地区，面积增加0.43×103km2，约为原面积的14％；东部大部分区域年降水量均＞2200mm。总体上，未来30a海南岛平均年降水量较过去40a均有不同程度增加，且年降水量＜1800mm区域范围缩小。由于绿橙生长适宜年平均总降水量在2000～2200mm，因此，绿橙种植降水适宜区范围由东部逐渐迁移至中部地区。

表3 海南岛气象要素空间分析模型

注：**表示相关系数通过0.01 水平显著性检验。Φ,λ，h，β，θ分别为纬度坐标值、经度坐标值、海拔高度(m)、坡度(°)、坡向（°）。

Note:**is P＜0.01.φ is latitude coordinate value of kilometer network，λis longitude coordinate value of kilometer network，h is Altitude (m)，β is slope (°)，θ is slope direction (°).

图2 海南岛过去40a(a)和未来RCP4.5情景下(b)年平均气温空间分布

图3 海南岛过去40a(a)和未来RCP4.5情景下(b)年平均降水量空间分布

2.2 未来海南岛绿橙种植气候适宜性变化

利用气候适宜度模型按照绿橙生长适宜度评价指标进行计算，在ArcGIS空间分析模块中生成单个气候适宜度栅格图，即形成气象要素单因子气候适宜度空间分布图（图4−图6）。

（1）温度适宜度：基于海南岛近40a气象数据计算当前温度适宜度，绘制空间分布图。由图4a可见，40a内全岛温度适宜度总体呈四周高中间低的分布趋势，温度适宜度范围在−1～1，海南岛绿橙生长温度最适宜区，分布于中部，以琼中、屯昌及周边部分地区为主，该区年平均气温在22～24℃；温度次适宜区，一部分位于北部及东北部，为海口、澄迈、儋州、定安等地，该区年平均气温在24～25℃，另一部分位于白沙、昌江等局部区域，该地年平均气温在21～22℃；温度不适宜区，一部分位于东部和北部，以东方、三亚、乐东等地，该区年平均气温＞25℃，另一部分位于昌江、五指山、保亭等地，该地年平均气温＜21℃，不适宜绿橙生长。

图4 海南岛过去40a(a)和未来RCP4.5情景下(b)绿橙种植温度适宜度空间分布

基于海南岛未来30a气象数据，计算得到未来温度适宜度，绘制空间分布图。由图4b可见，全岛未来温度适宜度总体呈中间高四周低的分布趋势，未来温度适宜度范围在−1～1，绿橙生长温度最适宜区范围相较于历史时期（1980−2019年）有缩小趋势，不适宜区范围也呈扩大趋势，主要分布于海南岛西部及北部沿海地区。

（2）日照适宜度：基于海南岛过去40a气象数据，计算当前日照适宜度，绘制空间分布图。由图5可见，40a内全岛日照适宜度总体呈现由西向东递减趋势，日照适宜度范围在0.63～1.00，绿橙生长日照时数最适宜区，分布于中部及中东部，以澄迈、定安、屯昌、琼中等市县及周边局部为主，该区年日照时数1800～2000h；日照时数次适宜区，一部分位于东北部，另一部分由中部向南、北发散，包括文昌、临高、儋州等市县，年日照时数1600～1800h或2000～2200h；日照时数不适宜区，小部分位于中部河流沿岸，大部分位于西部，包括东方、乐东等市县及周边区域，该区年均日照时数＞2200h，不适宜绿橙生长。因未来气候情景数据缺少日照数据，故仅对当前绿橙种植气候适宜度进行分析。

图5 海南岛过去40a(1980−2019年)绿橙种植日照适宜度空间分布

（3）降水适宜度：由海南岛过去40a气象数据计算当前降水适宜度，绘制空间分布图。由图6a可见，40a内全岛降水适宜度呈现东高西低趋势，降水适宜度范围在0.45～1.00，绿橙生长发育降水最适宜区，位于东部及中部局部地区，以海口、文昌、定安等县市为主，年降水量2000～2200mm；次适宜区，一部分位于北部及中部局部地区，包括澄迈、琼中等地，年降水量1800～2000mm，另一部分位于中部零散区域，年降水量2200～2400mm；不适宜区，一部分位于西部及西北部，以儋州、昌江、东方、乐东等市县及周边为主，年降水量＜1800mm，另一部分位于中部局部地区，年降水量＞2400mm。由海南岛未来30a气象数据计算未来降水适宜度，绘制空间分布图，由图6b可见，未来降水适宜度总体也呈东高西低的分布趋势，未来降水适宜度范围在0.66～1.00，绿橙生长降水最适宜区范围，相较于图6a有缩小趋势，由东部逐渐迁移至中部地区，不适宜区范围呈扩大趋势，主要分布于海南岛西部及北部沿海地区。

2.3 海南岛绿橙种植气候适宜性分区评估和未来可能变化分析

考虑气候条件、地形因素及土地利用类型等多因子进行区划分级[22]，即得海南岛当前和未来RCP4.5情景下绿橙种植最适宜区、适宜区、次适宜区及不适宜区（图7），因未来气候情景数据缺少日照时数，故未来气候变化情景下绿橙气候适宜性区划仅用温度、降水适宜度进行综合分析。

（1）最适宜区

由图7a可知，过去40a最适宜区主要分布于海南岛中部区域，包括海口市南部、海口市琼山区、澄迈县南部、定安县南部区域、文昌东北部小部分区域、琼海市西北部分区域、屯昌县大部分地区、儋州市南部小部分区域、万宁市西部、琼中县大部分地区、白沙县中部及南部地区、五指山市小部分区域等，面积约0.87×104km2。该区年均气温22.8～24.7℃，≥10℃年均积温＞8100℃·d，年均日照时数1782～2064h，年均降水量1784～2367mm。该区气温适宜、地势较低、坡度较小、水分充足，可满足绿橙生长发育所需大部分条件。但是，因海口、琼海等地城市化较快，故绿橙实际种植面积较少。由图7b可知，未来（2020-2049年）绿橙种植气候最适宜区与现阶段相比，区划面积无较大变化，但分布区域总体呈下移趋势，主要分布于琼中县、屯昌县和保亭县大部分地区、万宁市西部、白沙县中部及东部等地，总面积约0.93×104km2。

图6 海南岛过去40a(a)和未来RCP4.5情景下(b)绿橙种植降水适宜度空间分布

图7 海南岛过去40a(a)和未来RCP4.5情景下(b)绿橙种植气候适宜性区划图

（2）适宜区

由图7a可知，过去40a适宜区主要分布于海南岛东部区域及北部大部分地区，包括海口市中部、文昌市中部及东部沿海大部分区域、定安县中部地区、琼海市中部及东部沿海地区，澄迈县西部和中部、临高县、儋州市大部分地区、白沙县北部区域、东方市东部小部分地区、乐东县东部小部分区域、三亚市北部小部分地区、陵水县北部地区等，面积约1.83×104km2。该区年均气温21.3～25.6℃，≥10℃年均积温＞7600℃·d，年均日照时数1624～2271h，年均降水量1309～2465mm。但三亚市、陵水县、保亭县等地位于赤道北缘，气候炎热，且三亚城市化发展较快，故不适宜绿橙种植。由图7b可知，未来（2020-2049年）绿橙种植气候适宜区与现阶段相比，区划面积明显减少，分布区域减少，主要分布于海口和文昌市大部分地区、定安县、琼海市中部及东部、万宁市东部地区、三亚市北部及陵水县等地，总面积约1.52×104km2。

（3）次适宜区

由图7a可知，过去40a次适宜区主要分布于海南岛西部沿海及中西部海拔较高区域，包括昌江县西部和北部小部分区域、东方市西部沿海大部分区域及中部、乐东县沿海西部和南部区域、五指山市边缘及中部、保亭县北部及西部零星区域、万宁市东部沿海小部分区域、琼中县边缘小部分地区等，面积约0.51×104km2。该区年均气温19.8～26.7℃，≥10℃年均积温分布不稳，年均日照时数1394～2542h，降水量较少。该区降水较少，平均气温较低，部分地区气温偏高，部分地区日照不足。但综合考虑，如管理得当，也可种植绿橙。由图7b可知，未来（2020-2049年）绿橙种植气候次适宜区与现阶段相比，区划面积明显增加，其分布区域从海南岛西部、南部沿海地区迁移至西部、北部沿海地区，主要分布于临高县和儋州市大部分地区、昌江县北部、东方市西部、乐东县南部等地，总面积约0.69×104km2。

（4）不适宜区

由图7a可知，过去40a不适宜区主要分布于海南岛中部海拔较高地区，包括昌江县南部部分地区、琼中县东部及西部较小区域、陵水县北部小部分区域、乐东县西部沿海部分地区、五指山市中部及北部小部分地区、白沙县中部及西部零星区域等，面积约0.17×104km2。该区海拔高度均400m以上，地形复杂，年均气温＜21℃，降水量较高，不适宜绿橙生长发育。由图7b可知，未来（2020-2049年）绿橙种植气候不适宜区与现阶段相比，区划面积和区域无较大变化，主要分布于东方市西部沿海地区、昌江县南部地区、白沙县南部小部分地区、五指山市北部小部分地区及琼中县南部零星地区等地，总面积约0.24×104km2。

3 结论与讨论

3.1 结论

海南岛绿橙种植最适宜区，主要位于岛内中部地区，气候适宜度为0.9～0.1；适宜区主要位于东部及北部大部地区，气候适宜度为0.9～0.7；次适宜区主要分布于西部沿海及中西部海拔较高区域，气候适宜度为0.4～0.7；不适宜区主要分布于中部海拔较高区域，气候适宜度为0～0.4。

未来气候变化情景下（RCP 4.5）2020-2049年气温、降水分布有较大变化，温度适宜区由四周向中部逐渐缩小，降水适宜区由东部逐渐迁移至中部地区。未来绿橙种植气候最适宜区域，总体呈下移趋势；适宜区域减少；次适宜区域增加，从海南岛西部、南部沿海地区迁移至海南岛西部、北部沿海地区；不适宜区域无较大变化。

3.2 讨论

选取区划指标是进行果树气候适宜性区划的关键[35]，但目前有关绿橙种植区划指标尚未有统一标准。沈兆敏等[9]利用气温、≥10℃积温、极端最低气温等气温指标研究了全国柑橘种植气候区划；赵彤[12]利用年平均气温、年总辐射量、空气相对湿度、年日照时数开展了重庆不同柑橘品种种植分区研究；陈小敏等[16]利用年平均温度、年日照时数、年降水量、海拔高度、坡度等指标划分了海南琼中绿橙适宜种植区；刘聪等[22]利用柑橘发育期温度、降水、日照适宜度模型对南方柑橘进行前、后30a适宜性气候区划分析研究。本研究在前人研究的基础上[21−23]，基于气候适宜度函数构建海南绿橙温度、日照、降水适宜度模型，对海南岛绿橙进行气候适宜性精细化区划分析。为了区划结果的精确性，该研究还结合了等权重求和法、几何平均法和不等权求和法共同建立综合气候适宜度模型，在GIS技术的支持下，采用自然点断法将海南岛绿橙种植气候适宜性分为最适宜区、适宜区、次适宜区和不适宜区四个区域。

目前海南岛绿橙种植区，主要集中于琼中县、白沙县、澄迈县、儋州县、临高县、海口等市县，均处于现阶段绿橙种植适宜区至最适宜区范围内，表明本研究区划结果较可靠。本研究也发现一些绿橙潜在最适宜或适宜种植区，包括万宁市北部小部分地区、定安县大部地区、琼海市中部及沿海东部地区等地，这些地区可结合当地经济社会及果树生产适当发展绿橙种植业。农业气候适宜性区划只能从宏观上对绿橙种植业提出指导建议，因海南岛地形复杂，还需综合考虑当地实际生产情况，开展小范围引种试验，再根据试验情况进行绿橙规模化种植。

通过对未来（2020-2049年）海南绿橙种植气候适宜性变化分析，明确了绿橙种植气候适宜区的变化趋势，对绿橙种植基地选址及绿橙产业发展，均具有参考价值。本研究主要考虑了气候和地理因子，但未涉及气象灾害、品种、土壤等因素。因此，未来研究中可结合气象灾害等因素，进一步开展气候变化背景下海南岛绿橙种植气候适宜性研究，为农业可持续生产提供参考依据。

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Climate Suitability Analysis of Green Orange Cultivation in Hainan Island under Future Climate Change Scenarios

CHEN Yan-xi1, 2, 3, LOU Yun-sheng1, 3, REN Li-xuan4, 5, 6, SU Lei7, TANG Li-ling7, YANG Jian-zhou7

(1. Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters, Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044, China; 2. Hainan Meteorological Detection Center, Haikou 570203; 3. Jiangsu Key Laboratory of Agricultural Meteorology/School of Applied Meteorology, Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044; 4. School of Resources and Environmental Science, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095; 5. Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization in the Low-Middle Reaches of the Yangtze River, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Nanjing 210095; 6. Jiangsu Collaborative Innovation Center for Solid Organic Waste Resource Utilization, Nanjing 210095; 7. Institute of Geophysical and Geochemical Exploration, Chinese Academy of Geological Sciences, Langfang 065000)

Green orange is a characteristic fruit and plays an important role in local agricultural production in Hainan island. However, few researches have been available regarding the climatic suitability of green orange planting in the island. Based on the last 40a (1980-2019) daily meteorological data, topographical and other factors from 19 meteorological stations in the main island of Hainan island, a spatial analysis model is established to comprehensively determine the climate suitability index for green orange planting in the island. With climate suitability model, this study constructed the suitability models of temperature, sunshine and precipitation, as well as comprehensive suitability model for green orange planting. The methods of geographic information system (GIS) and natural point break were used in finely zoning green orange planting climate suitability. With the model simulation data of RCP4.5 climate scenario, this study assessed the trend of green orange planting suitability zone in the next 30y (2020-2049) under future climate change scenario. The results show that, the most suitable area for green orange planting is mainly distributed in the central region, with the subtotal area being 0.87×104km2, and the climate suitability index ranging from 0.9-1.0; the suitable area is mainly distributed in the eastern local region and most of the central and western regions, with the subtotal area being 1.83×104km2, and the climate suitability index being 0.7-0.9; the subsuitable area is mainly located in the western coastal, central and western high altitude regions, with subtotal area being 0.51×104km2, and the climate suitability index varying from 0.4-0.7; the unsuitable area is mainly distributed in the central mountainous region, with the subtotal area being 0.17×104km2, and the climate suitability index ranging from 0-0.4. Under the future climate scenario, the area with suitable temperature and precipitation will have large change, namely, the area with suitable temperature will gradually shrink from the surrounding to the central regions, the area with suitable precipitation will gradually move from the eastern to the central regions. The most climatic suitable area for future green orange planting will mainly distribute in the most parts of Qiongzhong, Tunchang and Baoting counties, western parts of Wanning, central and eastern parts of Baisha county in the island.

Green orange; Suitability; Climate zones; GIS; Future climate scenarios

10.3969/j.issn.1000-6362.2022.10.002

陈彦希,娄运生,任丽轩,等.未来气候变化情景下海南岛绿橙种植气候适宜性分析[J].中国农业气象,2022,43(10):786-797

2021−12−15

中国地质调查局地质调查项目（DD20190305）；国家自然科学基金项目（41875177）

娄运生，教授，主要从事气候变化与气候资源利用、农业气象研究，E-mail: yunshlou@163.com；任丽轩，副教授，研究方向农业资源高效利用，E-mail: lxren@njau.edu.cn；苏磊，工程师，研究方向生态地质调查，E-mail: sulei@igge.cn

陈彦希，E-mail:yumcyC@outlook.com