摘要
海南岛位于我国最南端，当地水热资源充沛、作物生长季长、作物产量稳定，在农作物的基础研究、品种选育、繁种制种等工作方面具有天然的优势，海南岛南繁工作的顺利开展对保证中国的粮食安全具有重要的意义。然而，当前海南岛主粮作物的种植、育种和制种等方面存在一系列的问题，如作物生长季的水热需求与当地气候资源的分布不匹配、气候资源利用效率较低和气象灾害对作物的影响程度较大等，制约了当地农业生产水平的提升和南繁工作的开展。本文首先分析了海南岛历史气候资源的时空分布特征，探究影响主粮作物（水稻和玉米）生长的主要气象灾害（热害、冷害、干旱和台风）发生规律，通过作物模型和气候适宜度评价指标探究主粮作物在海南岛种植的产量、资源利用效率和周年气候适宜性，并通过构建综合气候适宜度指数量化主粮作物在海南岛不同地区种植的周年气候适宜性和最佳农业布局，以及为南繁提供优势区和最佳种植期推荐。研究可为海南岛主粮作物种植合理利用气候资源、规避气候风险，进而促进南繁产业发展，保证粮食安全提供重要的科学参考。本文的主要研究结果如下: （1）1981-2020年海南岛太阳辐射年总量多年平均值为6039.5MJm-2,总体以52.6MJm-210a-1的速度增加，光照资源总体呈西南部＞中部＞东北部的分布趋势;平均温度多年平均值为23.6℃,总体以0.50℃10a-1的速度线性增加;年降水量年际变化较小，多年平均值为1597.6mm,总体以-105.2mm10a-1的速度线性减少，蒸散量介于1174.7-1681.2mm之间，整体上以2.5mm10a-1的速率增加。研究区降水量表现为西北低东南高的特征，蒸散量在空间上呈由东南向西北逐渐增加的趋势，相对湿度在冬春季低，夏秋季高，年均风速最高值发生在12月的文昌市，为4.5ms-1,最低值发生在8月的保亭县，为1.6ms-1。 （2）海南岛水稻和玉米冷害发生在1-3月和10-12月，水稻中度冷害发生在1月、2月和12月，重度冷害发生在1月和12月。水稻和玉米冷害平均持续日数最长均在1月，分别为7.3d、7.1d。水稻轻度和中度高温热害发生时间均在9月，重度高温热害主要发生在3-8月，玉米轻度、中度和重度高温热害发生时间范围分别为2-9月、3-8月和3-9月，高温热害主要发生在北部地区。海南岛台风主要发生在4-11月，1981-2020年共发生90次，其中7月发生次数最多，东部和南部沿海地区为高发区。海南岛春季为轻度干旱高发季节，空间上主要集中在西南部，中度干旱主要发生在4-5月和8月，主要发生在中部偏北地区和西北沿海地区。重度干旱主要发生在1-2月和12月，集中在西南沿海和东北沿海地区。 （3）海南岛水稻全年不同播期的产量干重变化范围在0.3-8.7tha-1之间，产量最高的3个地区分别为五指山市、保亭县和三亚市，玉米产量变化范围在4.3-10.9tha-1之间，整体表现出中部和西南部地区产量高于其他地区，中部、西部和南部的玉米产量高于其他地区。全省水稻适宜播期在4-7月，玉米的适宜播期在全省存在极大的变异。大多数地区收获的水稻需贮藏至第二年用于华北和华南的水稻种植;南部陵水县和三亚市等地区玉米的成熟期最早，可用于北方春玉米的播种，北部大多数地区玉米的成熟期在5-6月，可用于华北夏玉米播种，7-8月成熟的玉米可贮藏至第二年的春播和夏播。水稻和玉米水分利用效率变化范围在0.2-3.6kgm-3和1.8-4.3kgm-3之间，7月播种水稻和11月播种玉米的平均水分利用效率最高;水稻和玉米光能利用效率变化范围在0.2-4.6和1.8-4.4kgMJ-1之间，7月播种水稻和4月播种玉米的平均光能利用效率最高。 （4）海南岛水稻和玉米的光照适宜度随时间变化表现为先降低后升高，月际间差异较大，平均值均为0.98,西南沿海地区为水稻和玉米的光照适宜度高值区。水稻和玉米温度适宜度平均值分别为0.94和0.92,水稻温度适宜度年际间表现出随时间推移逐渐下降的趋势，高值区位于西南部和中部，而玉米温度适宜度整体表现为中部高四周低的空间格局。水稻水分适宜度“正常”情况多发生在春季和冬季，频次随时间先下降后升高;“涝”则趋势相反。玉米“正常”在夏季和秋季的发生频次较低，“涝”在夏季和秋季的发生占比较高。水稻和玉米水分适宜度的高值区均出现在儋州市;水稻水分适宜度中部低，西北沿海和东南沿海高，而玉米水分适宜度整体表现为中部高四周低的空间格局。 （5）海南岛水稻和玉米最适宜种植区主要分布在南部的三亚市、东方市等地区,次适宜种植区主要分布在陵水县、乐东县、万宁市等地区，不适宜种植区主要分布在琼中县、海口市等地区。推荐1月和12月为单季稻和晚稻的南繁最佳种植月，海南岛南部和西北沿海地区为水稻最佳南繁种植区;玉米推荐12月为最佳南繁种植月，海南岛除东北部和中部以外均为玉米的最佳南繁种植区。
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