貴州省小油桐氣候適宜性對未來氣候變化的響應

白玉梅，韓會慶*，張嬌艷，張新鼎

（1.貴州理工學院建筑與城市規劃學院，貴州 貴陽 550003；2.貴州省氣候中心，貴州 貴陽 550002）

森林生態系統是氣候變化響應較為敏感和脆弱的生態系統，氣候變化改變了森林生態系統的結構和分布范圍[1,2]。如Sevegnani等認為高溫和降水對巴西南部的森林植被結構具有決定性作用[3]。吳正方等研究認為氣候變暖使得我國東北地區闊葉紅松林明顯北移[4]。未來氣候變化對森林生態系統分布的影響多利用預測模型進行分析，如Upgupta等利用Ibs Dgcm和Lpj Dgvm模型預測了喜馬偕爾邦地區未來不同排放情景下森林植被變化，發現該地區森林類型發生較大轉變[5]。牟艷玲等利用地理信息系統和Logistic回歸模型模擬了氣候變化影響下我國北方森林分布，發現至2071-2100年，我國北方森林分布范圍將發生很大變化[6]。然而，這些研究多關注防護林對氣候變化的響應，鮮有關注經濟林對氣候變化的響應。

小油桐系大戟科灌木，為熱帶和亞熱帶植物，在我國西南地區分布廣泛。由于小油桐對干旱、高熱、瘠薄的適應能力較強，它常用作建造防護林和保持水土[7]。同時，小油桐的種子含油量高達40%，這使得小油桐成為世界重要的油料植物。小油桐作為重要的油料樹種，它對我國乃至全球能源安全及能源結構調整具有重要作用。因此，本研究以貴州省為例，探究小油桐種植氣候適宜性對未來氣候變化的響應，以期為該區小油桐種植科學規劃、小油桐產業發展提供科學依據。

1 材料和方法

1.1 數據來源與處理

歷史氣候數據（1986-2005年）由貴州省氣候中心提供，主要涉及貴州省84個氣象站點逐日氣溫數據。未來氣候數據（2016-2100年）來源于國家氣候中心，涉及預估的RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5三種不同情景下貴州省逐日氣溫數據，該數據是利用CMIP5 全球氣候模式進行預估，精度為 0.5°×0.5°[8]。為提高精度，將氣候預估數據插值至貴州省84個氣象站點，經驗證該數據在貴州省精度較高，可以滿足未來氣候變化分析[9]。

1.2 研究方法

1.2.1 指標體系構建

依據谷曉平、江滌非等學者研究成果[10,11]，結合氣候數據可得性，選取年平均氣溫、＞10℃積溫、極端最低氣溫、最冷月平均氣溫4個指標，構建貴州省小油桐氣候適宜性評價指標體系，按各指標適宜程度，分為 I、II、III 3 個等級，并分別賦予 3、2 和 1 分，最后利用層次分析法確定權重。

1.2.2 評價方法占土地總面積的5.58%（表2）。從空間格局看，適宜區集中貴州省南部，次適宜主要分布適宜區北部地區以及貴州省東北部和西北部零星地區，不適宜區集中貴州省東部、中部、西部和北部大部分地區（圖1）。

圖1 1986-2005年貴州省小油桐氣候適宜性空間格局Fig.1 Spatial pattern of climatic suitability of Jatropha curcas from 1986 to 2005 in Guizhou province

表1 貴州省小油桐氣候適宜性評價指標體系Table 1 Climate suitability indices of Jatropha curcas in Guizhou province

表2 1986-2005年貴州省小油桐氣候適宜性面積和比例Table 2 Area and the proportion of climatic suitability of Jatropha curcas from 1986 to 2005 in Guizhou province

式中，S為氣候適宜性分值（介于1～3分），C為指標等級分值，Q為權重。依據貴州省小油桐實地生長條件， 分別將 S＞2、1.5＜S≤2、S≤1.5 確定為適宜區、次適宜區和不適宜區。

2 結果與分析

2.1 1986-2005年貴州省小油桐氣候適宜性

1986-2005年間，貴州省小油桐氣候適宜性以不適宜為主，占土地總面積的81.51%，其次為適宜區，占土地總面積的12.91%，次適宜區面積較小，僅

2.2 未來氣候變化情景下貴州省小油桐氣候適宜性

RCP2.6、RCP4.5和 RCP8.5情景下 2016-2035年貴州省小油桐氣候適宜性以不適宜區為主，RCP2.6情景下2081-2100年小油桐氣候適宜性以次適宜區為主，RCP2.6情景下2046-2065年、RCP4.5和RCP8.5情景下2046-2065年和2081-2100年小油桐氣候適宜性以適宜區為主。從不同適宜等級看，由2016-2035年至2081-2100年，各情景下不適宜區面積和比例均呈下降趨勢。RCP2.6和RCP4.5情景下次適宜區面積和比例呈增加趨勢，RCP8.5情景下次適宜區面積和比例呈下降趨勢。各情景下適宜區面積和比例均呈增加趨勢（表3）。

RCP2.6、RCP4.5和 RCP8.5情景下 2016-2035年適宜區集中貴州省南部和東南部地區，次適宜區主要分布東南部和西南部地區，其他大部分地區為不適宜區。RCP2.6和RCP4.5情景下2046-2065年適宜區主要集中南部和東部地區，次適宜區主要分布東北部和西南部地區，不適宜區主要分布西部和北部地區。RCP2.6和RCP4.5情景下2081-2100年適宜區主要集中南部和東部地區，次適宜區主要分布北部地區，不適宜區主要分布西部地區。RCP8.5情景下2046-2065年貴州省大部分地區為適宜區，僅有西部小部分地區為次適宜區和不適宜區。RCP8.5情景下2081-2100年全省全部地區為適宜區（圖 2）。

與1986-2005年相比，各情景下2016-2035年適宜區向北部和東南部擴張，次適宜區向東南部和西南部擴張，全省南部、西南部和東南部不適宜區減少。RCP2.6和RCP4.5情景下2046-2065年和2081-2100年適宜區向北部和東部擴張，次適宜區向東北部和北部擴張，全省北部、東部的不適宜區縮小。RCP8.5情景下2046-2065年和2081-2100年適宜區向東部、北部、中部、西部大范圍擴張，次適宜區和不適宜區僅保留在西部零星地區或消失（圖1和圖 2）。

2.3 小油桐氣候適宜性影響因素

與 1986-2005 年相 比，RCP2.6、RCP4.5 和RCP8.5情景下各時期年平均氣溫、最冷月平均氣溫、極端最低氣溫和＞10℃積溫均呈增加趨勢。其中2016-2035年各氣候因子增加幅度增加較小，2046-2065年和2081-2100年各氣候因子增加幅度較大（表4）。從各氣候因子適宜等級變化看，與1986-2005年相比，除RCP8.5情景2081-2100年年平均氣溫適宜等級由II級提高到I級外，其他情景各時期年平均氣溫適宜等級無變化。與1986-2005年相比，最冷月平均氣溫適宜等級由III級提高到II級和I級。除各情景2016-2035年極端最低氣溫和＞10℃積溫適宜等級無變化外，各情景其他時期極端最低氣溫適宜等級由III級提高到II級和I級，＞10℃積溫適宜等級由II級提高到I級（表5）。

3 討論與結論

3.1 討論

本研究發現未來氣候變化影響下貴州省小油桐氣候適宜性提高，適宜區和次適宜區呈擴張趨勢，這與代勁松等對中國亞熱帶油茶溫度適宜性[12]、杜堯東等對中國亞熱帶柑橘氣候適宜性[13]、胡雪瓊等對云南烤煙氣候適宜性等[14]研究結果基本一致，這說明未來氣候變化影響下，氣候變暖提高了灌木（包括果樹）氣候適宜性。全球氣候變暖驅動下全球各地干旱和極端降雨頻發，將深刻影響森林分布[15]。本研究僅選擇氣溫作為影響小油桐氣候適宜性的因子，這是當前研究的不足。今后將確定降水對小油桐氣候適宜性影響的基礎上，構建包括氣溫、降水因子的小油桐氣候適宜性評價指標體系，從而提高評估的準確性。此外，由于無法獲取未來時段光照數據，故而本研究沒有考慮關照的影響，今后如能獲取相關數據，再進行相關研究。

表3 未來氣候變化情景下貴州省小油桐氣候適宜性面積和比例Table 3 Area and the proportion of climatic suitability of Jatropha curcas under future climate change scenario in Guizhou province

圖2 未來氣候變化情景下貴州省小油桐氣候適宜性空間格局Fig.2 Spatial pattern of climatic suitability of Jatropha curcas under future climate change scenario in Guizhou province

表4 貴州省氣候因素變化（相對于1986-2005年）Table 4 Average value change of climate factors in Guizhou province(compared to 1986-2005)

3.2 結論

未來RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下2016-2035年貴州省小油桐不適宜區面積和比例較大，除RCP2.6情景下2081-2100年外，其他時期適宜區占主導地位。除RCP8.5情景下2046-2065年和2081-2100年外，其他情景各時期適宜區主要分布南部和東南部，次適宜區多集中東北部和西南部，不適宜區主要分布北部和西部。與1986-2005年相比，未來氣候變化各情景下適宜區向北部和東南部擴張，次適宜區向東北部和西南部擴張，不適宜區縮小。

表5 貴州省氣候因素適宜等級變化Table 5 Change of climatic suitability levels in Guizhou province