0、 引言

香蕉是熱帶地區的主產水果，氣候條件是制約其種植范圍的最主要因素，也是決定其產量以及品質的關鍵因素。香蕉適宜生長的氣溫在15.5~30℃，最適溫度在24~32℃，生育期內對熱害及寒害較為敏感，氣溫達38℃生長會受到抑制，氣溫低于12℃即會對生長有影響，5℃以下植株會受凍害直至死亡。香蕉亦是喜光作物，一般要求年日照時數大于1800 h，在適宜的溫光條件下，香蕉果實發育整齊、成熟快、品質高。

海南島位于中國最南端，屬于典型的熱帶島嶼季風性氣候，常年溫暖濕潤，≥10℃的年活動積溫平均達到8800℃· d，年平均日照時數達到 2000 h，光照充足，光溫潛力高，是熱帶水果的主產地，尤其適宜香蕉的生長。近幾年來，海南香蕉產業發展迅猛，截止2012年海南香蕉種植面積達到60933 hm2，產量達209萬t。

近年來，關于氣候條件對香蕉影響的研究已有報道，較多見的是關于寒害對香蕉生長、產量的影響以及香蕉種植區劃研究。如有研究選取冬季平均氣溫、年日照時數、10級以上大風發生頻率和年平均氣溫、≥10℃活動積溫、l月平均最低氣溫、年極端最低氣溫、日最低氣溫小于5℃天數2組不同區劃指標，均采用專家打分法分別對廣東和海南香蕉種植進行了氣候區劃，劃分出各省香蕉種植的最適宜區、適宜區、次適宜區和不適宜區；有研究選取年平均氣溫、≥10℃活動積溫、年極端最低氣溫平均值、日均溫≤8℃連續天數、年降雨量為區劃指標，采用權重法對廣西香蕉進行了氣候區劃，同樣得出了廣西香蕉種植的最適宜區、適宜區、次適宜區和不適宜區；此外，也有研究氣象條件與香蕉種植產量關系出發，根據建立的香蕉產量寒害危險性評價模型，結合地區間種植規模的差異，開展了海南省香蕉產量寒害風險區劃，對全島各區域寒害危險性進行了劃分。這些研究選取的指標各有差異，方法各不相同，但都只是沿用舊方法選用新數據得出新結果，關于海南香蕉種植的精細化區劃研究更為少見，當前的研究都只是簡單方法的探索，尚未見相關研究分析氣候變化下海南香蕉種植氣候適宜性變化的報道。

在全球氣候變化背景下，海南島各地常年平均氣溫、極端氣溫、日照、降水等要素也存在不同程度的變化，加之近些年來極端天氣氣候事件的頻繁發生，使得香蕉種植的氣候適宜性也隨之改變。本研究旨在分析近30年（1981—2010年）相對過去30年（1971—2000年）影響香蕉生長的主要氣候要素變化，對香蕉種植近30 年和過去 30 年的氣候適宜性進行區劃，并進行對比分析，得出其適宜性的空間變化，以期為香蕉的種植合理布局，香蕉產量和品質提高提供理論依據，為香蕉種植應對氣候變化提供決策支持。

1、 資料與方法

1.1 資料來源

本研究氣象資料為海南省信息中心提供的海南省18 個市縣氣象站逐日觀測數據，觀測要素主要有：日平均氣溫、日最低氣溫、日照時數等，資料年限為1971—2010 年；地理信息數據為海南省地形圖，海南省數字高程模型。

1.2 氣候適宜性評價模型

1.2.1 評價指標的選擇 本研究通過分析海南香蕉產量（2008—2012年）與氣候要素的相關性，同時查閱相關文獻，并結合海南實際情況，確定選取年平均氣溫、年極端最低氣溫、1月平均最低氣溫、≥10℃活動積溫、年日照時數5個要素作為評價指標，具體適宜性劃分標準見表1。

1.2.2 評價方法的確定 本研究采用前人區劃中較為成熟的模糊綜合評價法建立氣候適宜性評價模型，將香蕉種植的氣候適宜性劃分為3個等級：適宜、次適宜、不適宜。為使各等級區劃指標在進行區劃時不具跳躍性，將適宜區指標群作為模糊集合，利用模糊集的隸屬函數，對區劃指標進行歸一化處理，具體隸屬函數建立分別見公式\\(1\\)~\\(5\\)。

式中：f1、f2、f3、f4、f5分別代表年平均氣溫、年極端最低氣溫、1月平均最低氣溫、日照時數、≥10℃有效積溫。

本研究中香蕉種植適宜性各評價指標的權重系數通過層次分析法\\(AHP\\)來確定，進一步分析各評價指標對香蕉產量和品質的影響以及各氣候要素空間分布的峰度系數，確定指標的權重集為：α=﹛0.25,0.16,0.14,0.28,0.17﹜。將獲得的各評價要素空間分布柵格圖，進行疊加，獲得最終適宜性，見公式\\(6\\)。

式中：fi為各要素均一化處理后的柵格圖層，αi為對應的各要素的權重。計算得出的最終綜合氣候適宜性評價值s在0~1，用來評價海南島香蕉種植的氣候適宜性。香蕉種植的氣候適宜性評價值以能夠滿足香蕉正常生理生長的氣候值界限為依據，結合海南的實際情況，確定s≥0.69、0.45~0.69、≤0.45 依次為適宜、次適宜和不適宜3個等級的劃分標準，據此制作海南島香蕉種植氣候適宜性區劃圖。

1.3 空間插值方法

平均氣溫、年極端最低氣溫、1月平均最低氣溫、活動積溫等4個氣候要素空間插值方法為多元線性回歸插值法，通過“多元回歸+殘差內插”的方法進行插值 。 將 1971—2010 年 數據分為 1971—2000 年和1981—2010 年 2 個部分，以便對其進行對比分析，分別對前30年與近30年各站點氣候要素值與其對應站點經度、緯度以及海拔高度進行相關分析，得出其多元線性回歸方程（見公式\\(7\\)、表2）：

式中：y為相關插值要素，x1為經度，x2為緯度，x3為海拔高度，ε為各要素殘差。在ArcGIS中基于空間分析模塊，以得出的回歸方程進行柵格計算，生成以經度、緯度和海拔網格圖層為變量的氣象要素插值圖層1，采用反距離插值方法內插生成各要素殘差的網格圖層2，將圖層1與圖層2進行疊加，生成各要素的空間分布圖。日照時數空間插值方法采用反距離插值法。

2、 結果與分析

2.1 海南島年平均氣溫分布對比

分析前30年（1971—2000 年 ）以及近 30 年（1981—2010年）氣溫變化（見表3）可知，各代表觀測站年平均氣溫均在升高。本研究通過對前 30 年（1971—2000年）以及近30年（1981—2010年）各觀測站年平均氣溫利用得出的多元線性回歸方程，基于DEM 數據進行多元線性回歸插值，得出前 30 年以及近30年海南島平均溫度空間分布圖?？臻g分布圖進行疊加分析得出氣溫變化圖（見圖1），進一步可知，近30 年海南全島平均氣溫在升高，其中從東部瓊海到西部儋州一線以南地區以及北部的?？谏郎胤容^高，達到了0.3℃以上，三亞地區升溫幅度為最高，達到了0.4℃，北部地區澄邁、文昌升溫幅度相對較小，在0.2℃左右。

2.2 海南島≥10℃積溫分布對比

≥10℃活動積溫是衡量作物種植氣候適宜性的重要指標，分析前30年以及近30年年平均活動積溫變化（見表3），可知各代表觀測站年平均活動積溫均在增加。本研究通過對前30年以及近30年各觀測站年平均活動積溫利用得出的多元線性回歸方程，基于DEM數據進行多元線性回歸插值，得出前30年以及近30年海南島平均≥10℃活動溫度空間分布圖（見圖2）。對得出的空間分布圖進行疊加分析，進一步可知，近30年海南全島≥10℃活動溫度均在增加，其中從東部瓊海到西部儋州一線以南地區以及北部的?？谠龇^大，除東方跟萬寧為 99.5℃· d 以上，其他均達到了100℃· d 以上，三亞地區增幅為最大達到了 181℃· d，北部地區澄邁、定安、文昌增幅相對較小，澄邁增幅最小，為66.7℃· d，其他在 90℃· d 左右。

2.3 年極端最低氣溫分布對比

低溫寒害是影響香蕉生長發育的嚴重氣象災害，香蕉受害程度受低溫程度以及持續時間的影響。分析前30年以及近30年年極端最低氣溫變化（見表3），可知各代表觀測站年1981—2010年出現的極端最低氣溫均高于或與1971—2000年相同。本研究通過對前30 年以及近 30 年各觀測站年極端最低氣溫利用得出的多元線性回歸方程，基于DEM數據進行多元線性回歸插值，得出前30年以及近30年海南島年極端最低溫度空間分布圖（見圖3）。對得出的空間分布圖進行疊加分析可知，海南島西部地區年極端最低氣溫變化不大，呈現略增加的趨勢，南部的保亭、三亞、樂東以及北部的定安增加趨勢最為明顯，達到了2℃以上，其他地區呈現略增加或無明顯變化的趨勢。

2.4 1 月平均最低氣溫分布對比

香蕉生長要求最冷月的平均氣溫高于12℃，為進一步探討低溫寒害對香蕉生長的影響，本研究選取海南省最冷月份1月的平均最低氣溫最為對象，分析其前30年和近30年的變化情況。由表3可知，近30年各個觀測點1月平均最低氣溫均在升高。通過對前30年以及近30年各觀測站1月平均最低氣溫利用得出的多元線性回歸方程，基于DEM數據進行多元線性回歸插值，得出前30年以及近30年海南島1月平均最低溫度空間分布圖（見圖4）。對得出的空間分布圖進行疊加分析可知，除北部的澄邁外，其他地區1月平均最低氣溫增幅均在0.2℃以上，其中增幅最大的區域出現在中部五指山、瓊中以及東南部陵水、萬寧、三亞、保亭，達到了0.4℃以上。

2.5 海南島光照資源分布對比

有效的光照條件是香蕉產量以及品質形成的關鍵氣候要素，本研究選取海南省年平均日照時數為對象分析其前30年和近30年的變化情況。由表3可知，近30 年除了中部白沙、瓊中外，其他各個觀測點年平均日照時數均在降低。通過對前30年以及近30年各觀測站年平均日照時數利用反距離插值，得出前30年以及近30年海南島年平均日照時數的空間分布圖（見圖5）。對得出的空間分布圖進行疊加分析可知，海南全島除中部瓊中、白沙呈現弱增加外，其他地區日照時數均在減少，尤其北部的澄邁、?？?，南部的陵水、樂東表現最為明顯，年平均日照時數減少達到了100 h以上。

2.6 氣候變化下海南島香蕉種植適宜性對比

根據確定的權重值，基于GIS空間分析平臺，將獲得的1971—2000年以及1981—2010年年平均氣溫、年極端最低氣溫、1月平均最低氣溫、≥10℃活動積溫、年平均日照時數分別經過各自隸屬函數處理后的空間分布圖進行疊加，并對結果進行重分類，得出海南島前30 年以及近 30 年香蕉種植氣候適宜性區劃圖（見圖6~7），共分為 3 個等級，即適宜、次適宜以及不適宜，可知海南香蕉種植適宜地區主要分布在西部儋州、東方、臨高、昌江以及東部瓊海、萬寧、陵水部分地區，北部?？?、文昌、定安部分地區，南部三亞、樂東部分地區，不適宜區主要分布在中部瓊中、白沙、五指山地區，其他地區為次適宜地區。

對獲得的香蕉種植氣候適宜性區劃圖進行疊加（見圖8），進一步分析可知，氣候變化背景下，海南島香蕉種植氣候適宜性在近30年出現了變化，主要表現為不適宜地區在減少，次適宜地區在增加，適宜區變化不明顯，尤以北部以及中部山地變化最為明顯。北部澄邁地區適宜度降低面積最大，西南部樂東部分地區適宜度也有降低，表現為由適宜降低到次適宜；?？谖鞑恳约岸ò矕|北部部分地區適宜度有所增加，表現為由次適宜升高到適宜；中部瓊中、白沙、五指山，東南部保亭、三亞以及西南部樂東、東方部分地區適宜度均有明顯變化，主要表現為由不適宜升高到次適宜，也有部分地區為次適宜升高到適宜，其他地區變化不顯著。

3、 結論與討論

本研究分析了香蕉種植氣候適宜性的主要評價指標年平均氣溫、年極端最低氣溫、1月平均最低氣溫、日照時數、≥10℃活動積溫近30年（1981—2010年）相對過去30年（1971—2000年）的變化，基于GIS空間分析模塊，利用權重法對海南香蕉種植近30年和過去30年的氣候適宜性進行了區劃及對比分析，得出其適宜性的空間變化。

年平均氣溫、≥10℃活動積溫是香蕉生長熱量的主要反映，年極端最低氣溫以及海南最冷月1月平均最低氣溫是香蕉冬季安全越冬的關鍵指標，日照時數是香蕉生長光合潛力的反映。利用多元回歸插值法及反距離插值法生成了近30年和過去30年各指標的空間分布圖，并進行了疊加分析。分析結果表明：近30年海南全島年平均氣溫、年極端最低氣溫、1月平均最低氣溫、≥10℃活動積溫均在增加，其中年平均氣溫平均升高0.3℃，年極端最低氣溫平均升高1.2℃，1月平均最低氣溫平均升高0.3℃，≥10℃活動積溫平均增加108.2℃· d。由此可以推知，海南的熱量資源在增加，遇低溫寒害的幾率在降低，這主要與全球氣候變化大背景下氣溫升高相關，同時海南全島日照時數除中部地區有增加外，其他地區均表現為降低，平均降低59.8 h，由此可以推知海南的光照資源在下降，這主要與城市化進程以及空氣氣溶膠濃度增加有關。

基于模糊綜合評價法，利用層次分析法得出各指標權重，對近30年和過去30年香蕉種植的適宜性進行評價，并進行疊加分析，其變化結果分析表明：在氣溫增加、日照降低的氣候背景下，海南島香蕉種植氣候適宜性也出現了變化，表現為不適宜地區減少了6.2%，次適宜地區增加了10.2%，適宜區減少了約4%，尤以北部以及中部山地變化最為明顯。出現不適宜地區減少主要是由于中南部山區氣溫在增加尤其低溫表現增加明顯，過去不適宜地區在氣溫適宜的狀況下均可種植香蕉；出現適宜地區減少主要是由于海南北部地區最低氣溫變化不明顯，部分地區近30年極端最低氣溫與過去30年相同，與此同時此區由于城市化進程較快，日照時數降低較多，香蕉種植適宜性由適宜降低到次適宜。

前人關于海南香蕉的氣候區劃已有開展，如有學者選取冬季平均氣溫、年日照時數、10級大風頻次對海南香蕉種植氣候區劃進行了初步探索，但研究相對簡單，選擇評價指標較少，未能真實地反映海南香蕉種植的氣候適宜性，關于香蕉種植氣候適宜性變化的研究還未見報道。本研究結果針對香蕉生長的氣候條件，未考慮香蕉生長期內的風災等其他災害，在今后的研究中要進一步探索不同生育期內香蕉的受災情況，使適宜性的評價得到全面反映，使評價結果更為客觀準確。本研究的開展可為氣候變化背景下，海南香蕉種植合理布局以及香蕉產量品質提高提供理論依據。

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