濟南市長清區茶樹種植適宜性農業區劃

史春彥 張前東 張曉平 歐陽秋明 劉鵬 鄭敏

摘要：利用茶樹生育期所需的氣象條件，選擇氣候因子、地形因子和土壤因子中的10個要素作為影響種植區茶樹生長的主要因子，采用層次分析法（AHP）賦予不同權重，并進行空間分布分析，運用地理信息系統（GIS）平臺對長清茶樹種植實現基于90 m×90 m格網的適宜性農業區劃。結果顯示：整體茶樹種植適宜性較好， 分布具有明顯的空間差異性，呈現出由東南向西北遞減的趨勢。最適宜區分布不集中，主要分布在南部山區；適宜區主要分布在最適宜區周圍及西北部地區；一般適宜區在孝里鎮和歸德鎮有面積不大的零散分布。利用當地茶樹種植氣候適宜性分析定位，實現精細化評價，對科學指導長清區茶樹種植規劃具有一定應用價值。

關鍵詞：長清；茶樹種植；適宜性；農業區劃

中圖分類號：S571.104.7文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2016）10-0081-05

長清區位于濟南市西南部，東依泰山，西濱黃河，其地理坐標為東經116°30′38″～117°4′14″，北緯36°14′37″～36°41′50″。長清地處泰山西北山麓至黃河之間，形成了東南高、西北低的傾斜地勢，海拔在29.4～988.6 m之間，由東南向西北依次是山區、丘陵、山前平原和黃河洼區，有“八山一洼一平原”之稱。長清區屬溫帶大陸性半濕潤季風氣候，冬季寒冷少雨雪，夏季炎熱多雨，春季升溫較快，秋季天高氣爽，與同緯度的內陸相比，具有氣候溫和、溫差較小、雨水豐沛、光照充足、無霜期長的特點[1]。長清是全國緯度最高的產茶區之一，從20世紀80年代起開始恢復茶樹的栽培種植，經過長期技術改造和品種改良形成了獨具特色的長清茶。目前，茶園種植基地覆蓋5個鄉鎮（辦事處）32個行政村，種植面積達400 hm2。按照長清區政府的整體規劃，2017年全區茶園面積將超過600 hm2，茶葉總產量500 t，建成以馬套、坡里莊為核心的萬畝國家級茶葉標準園。本研究通過分析長清區影響茶樹生長的氣候因子、土壤因子和地形因子，采用層次分析法（AHP）賦予不同權重，并進行空間分布分析和分級指標的確定，利用GIS技術構建起長清區茶樹精細化農業綜合區劃，提高茶樹種植區劃精度，旨在為合理種植提供重要參考依據。

1資料與方法

1.1資料來源

研究所用氣候資料（1981-2010）來源于長清區氣象局，土壤資料數據來源于長清區國土資源局，地形數據來自CGIAR-CSI提供的SRTM全球高程數據，綜合區劃所用土地類型柵格數據來源于中國國家數據中心。

1.2區劃方法

本研究中季節的劃分按3-5月為春季、6-8月為夏季、9-11月為秋季、12月-翌年2月為冬季。

氣象因子均采用普通Kriging插值法。Kriging插值法是以變異函數理論和結構分析為基礎，在有限區域內對區域化變量進行無偏差最優估計的一種方法[2]，即通過對已知樣本點賦權重來求得未知樣點值。其表達式為：

Z（x0）=∑ni=1λiZ（xi）

式中，Z（x0）為未知樣點值，Z（xi）為未知樣點周圍的已知樣點值，λi為第i個已知樣本點對未知樣點的權重，n為已知樣點的個數。

采用Kriging插值法可以由山東省各市縣的氣象觀測資料獲取長清區分辨率定為90 m×90 m的柵格圖。

區劃方法采用層次分析法[3]，通過將復雜問題分解為若干層次和若干因素，在各因素之間進行簡單的比較和計算，便可以得出不同方案重要性程度的權重，為最佳方案的選擇提供依據。區劃路線如圖1。

2結果與分析

2.1影響茶樹種植的氣候條件

在自然生長條件下，茶樹全年有3次生長和休止，即：越冬芽萌發到第一次生長（春梢，3月下旬-5月上旬），第一次休止：第二次生長（夏梢，6月上旬-7月上旬），第二次休止；第三次生長（秋梢，7月中旬-10月上旬），冬季休眠[4]。茶樹的生長對氣候、地貌、土壤等條件有一定要求[5]：3月下旬氣溫達到8℃以后，從茶樹芽膨大到停止生長的220天內要求≥10℃積溫在4 000℃以上。日平均氣溫≥10℃茶芽開始萌動，茶樹生長過程要求年平均氣溫在13℃以上，極端最低氣溫>-10℃，最高氣溫<35℃。南方茶樹種植地區年平均降水量一般介于1 000～1 400 mm，一般在茶樹生長期中，平均月降水量有100 mm就能滿足茶葉生長的需要[6]。日照百分率處于40%～50%，干燥度越低越好，相對濕度80%～90%，比較適宜茶樹生長。海拔高度為30～1 000 m的山坡地，坡度不宜過高也不易過低，茶區不可位于坡頂和坡底，土壤呈酸性或微酸性。

長清區極端最低氣溫一般出現在冬季12月-翌年2月，歷年平均出現天數為0.5天，極端最高氣溫≥35℃常出現在6～8月，歷年平均出現天數為9.8天。日平均氣溫穩定通過10℃的起止時間為4月1日-11月4日，共計218天，期間的積溫為4 747.1℃，降水量為605.3 mm，基本滿足茶樹生育期生長的需要。

因此，本研究選擇年平均氣溫、生育期日平均相對濕度、生育期降水量、低溫冷害危險系數、生育期平均日照時數、生育期≥10℃積溫、干燥度、海拔高度、坡度、土壤腐殖質厚度作為茶樹區劃因子。

2.2區劃因子的選擇與權重確定

根據茶樹生育期各階段所需氣象條件不同，選擇影響茶樹生長的10個要素作為茶樹種植區的影響因子，采用層次分析法（AHP）賦予不同權重，具體因子的選取及權重分配見表1。

2.3各農業因子的空間分布及分級

2.3.1年平均氣溫空間分布特征在茶樹生長期（4-10月），茶區溫度過高抑制茶樹生長，溫度過低易發生冷害或凍害[7]，都不利于茶樹生長。年平均氣溫在長清區的空間分布呈現出由西北向東南遞減的趨勢。東北部的崮云湖街道辦事處最高，平安街道辦事處、文昌街道辦事處、歸德鎮、孝里鎮、雙泉鄉、馬山鎮、五峰山街道辦事處和張夏鎮的西北部次之，而東部邊緣的萬德鎮以及張夏鎮大部分地區、五峰山街道辦事處和馬山鎮東南的小部分地區較低。

2.3.2相對濕度空間分布特征茶樹對相對濕度的要求較高，相對濕度為70%以上基本滿足茶葉生產，80%～90%最適宜茶樹生長[8]。長清區相對濕度大體呈現出由南向北遞減的趨勢，相對濕度最高為69.41%，最低為66.95%，相差不大。相對濕度較高區域分布在雙泉鄉、孝里鎮、馬山鎮，相對濕度較低區域分布在北部的鄉鎮。

2.3.3生育期降水量空間分布特征降水是茶園水分的主要來源。降雨量過多，強度過大，易引起水土流失，影響茶葉生長，且生長出的茶葉茶味淡薄[9]。雨量過少，茶樹生長受抑制，芽葉生長緩慢，葉形變小，葉質粗老而硬，影響產量和品質。長清區生育期降水空間分布總體呈現由東南向西北遞減的趨勢，東部邊緣的萬德鎮以及張夏鎮大部分地區、五峰山街道辦事處和馬山鎮東南的小部分地區最高。西部的平安街道辦事處、文昌街道辦事處、歸德鎮、孝里鎮、崮云湖街道辦事處、雙泉鄉以及五峰山街道辦事處、馬山鎮和張夏鎮的西北部分地區較低。全區生育期降水量最高值693.4 mm，最低值562.1 mm。

2.3.4低溫冷害系數空間分布特征低溫會使茶樹受害，但品種不同，茶樹對低溫的適應能力會有所不同，一般中、小葉品種茶樹可適應的低溫為-15～-10℃[10]。長清區低溫冷害系數大致呈現由東向西減少的趨勢，其中萬德鎮東北部、張夏鎮東部低溫冷害系數最高，茶樹種植適應性稍低，西部大部分地區低溫冷害系數較低，孝里鎮、歸德鎮、文昌街道辦事處、平安街道辦事處等地茶樹種植適應性最低，崮云湖街道辦事處、五峰山街道辦事處、馬山鎮、雙泉鄉以及張夏鎮西部和萬德鎮西部適應性稍高。

2.3.5生育期平均日照時數空間分布特征生育期平均日照時數會影響到茶樹生長，藍紫光利于營養物質的積累[11]。長清區地處山東省中部，水汽由東面的洋面登陸，常常形成霧天，因此日照時間越長漫反射輻射量越大，對茶樹種植越有利。長清區生育期平均日照時數呈由北部向南部逐步遞減的趨勢。全區生育期平均日照時數最高值為6.5 h，最低值為6.4 h，相差不大。

2.3.6生育期≥10℃積溫空間分布特征生育期積溫對茶樹有很大影響[12]，茶樹芽自膨大到停止生長的220天內要求≥10℃積溫在4 000℃以上，有效積溫越大生長期越長，越利于茶樹種植。長清區茶樹生育期≥10℃積溫空間分布不均衡，整體呈現出由西北向東南遞減的趨勢，北部偏東地區最高，其次為西南部，東南地區較低。積溫較高的地區主要包括：崮云湖街道辦事處、平安街道辦事處、文昌街道辦事處、歸德鎮、孝里鎮、雙泉鄉以及五峰山街道辦事處、馬山鎮和張夏鎮的大部分地區。

2.3.7干燥度空間分布特征茶樹對溫度和水分要求較高，空氣中水汽含量越高越利于茶樹種植[13]，因此干燥度越小越利于茶樹種植。長清區干燥度分布呈現由西向東逐步減少的趨勢，總體相差不大，其中西部的平安街道辦事處、文昌街道辦事處、歸德鎮、孝里鎮為干燥度高值區。

2.3.8土壤因子空間分布及分級長清區土壤腐殖質厚度空間差異較大，但各鄉鎮間腐殖質厚度相差較小，介于0～20 cm之間[14]。各級土壤腐殖質厚度面積及所占比例如表2所示。

2.3.9海拔高度空間分布及分級長清區屬魯中丘陵，總的地勢西低東高，向西北傾斜，西部主要是平原，中部和東部地區山地、丘陵相間分布。最高點在萬德鎮境內，海拔978 m。山地占總面積的15.0%，丘陵占46.7%，平原占38.3%。按照長清區海拔高度的實際情況及對茶樹生長發育的影響，將海拔高度分級并賦予分值（見表3）。

2.3.10坡度空間分布及分級按照長清區坡度的實際情況及對茶樹生長發育的影響，將坡度分級并賦予分值（見表4）。丘陵、平原占了全區的絕大部分區域，坡度在10°以上的區域分布在長清區的東部及南部，10°以下坡度主要分布在西部和北部地區。

2.4長清區茶樹適宜性綜合農業區劃圖

為了使區劃更加精確，綜合以上各因子，進一步考慮長清區河流及土地利用類型[15]，即將河流及草地、林地、城鎮、裸地等排除，得到長清區茶樹適宜性綜合農業區劃（見圖2）。

長清區茶樹種植適宜性分布具有明顯的空間差異性，總體呈現由東南向西北遞減的趨勢，茶樹種植最適宜、適宜區所占面積較大，整體適宜性較好。

最適宜區分布并不集中，主要分布區包括萬德鎮、張夏鎮、馬山鎮、歸德鎮、孝里鎮、雙泉鄉。適宜區主要分布在最適宜區周圍及西北部的大部分地區，包括平安街道辦事處、文昌街道辦事處、歸德鎮、孝里鎮、崮云湖街道辦事處、五峰山街道辦事處、馬山鎮、雙泉鄉。一般適宜區在孝里鎮和歸德鎮均有分布，但面積并不大。

3結論與建議

3.1在重點分析氣候因子基礎上，兼顧了地形因子和土壤因子對茶樹生長的影響，區劃要素的選擇和權重分配精準全面。采用層次分析法，利用格網化方案，使農業區劃結果精確到90 m×90 m的柵格圖上，得出了長清茶樹種植精細化的適宜性農業區劃。

3.2通過對長清區茶園種植基地的實地調查及同當地農業部門的座談與反饋意見來看，一致認為該農業區劃是合理的，能精準反映茶樹生長的局地性差異，對科學規劃茶樹種植具有一定應用價值。

3.3長清區1-4月易發生冬季凍害和春季倒春寒，茶園應選擇抗寒能力強的小葉種，冬季安裝新型“下臥式”大棚或扣小拱棚，并采取在茶園上風向營造防風林、林間鋪草等措施給茶樹保溫，減輕低溫對茶樹的危害。長清區大部分茶樹種植區易發生春旱和伏旱，需大力發展灌溉設施建設，適時補充水分以滿足茶樹生長需求，同時采取培肥、地面覆膜保墑等措施給茶樹保濕、保肥，抑制水分蒸發，緩解茶園旱情。

3.4氣溫是影響茶葉品質的重要氣候因子，與南方茶區相比，長清地區活動積溫偏小，穩定通過≥10℃的起止時間偏短，形成了長清茶開采較遲、采摘期限較短、茶業單產低及茶業品質高的特點。因此，長清茶葉生產應利用氣候資源優勢，開發中高端產品，培育名優品牌，以高附加值的優勢抵消產量低的不足。

參考文獻：

[1]

王新.山東四季的劃分及氣候變化特點[C]//第26屆中國氣象學會年會氣候變化分會場論文集，2009：979-987.

[2]鄭永駿，金之雁.對偶Kriging插值方法在氣象資料分析中的應用[J].應用氣象學報，2008，19（2）：201-208.

[3]程乾生.層次分析法AHP和屬性層次模型ANM[J].系統工程理論與實踐，1997（11）：25-28.

[4]王鎮恒.茶樹生態學[M].第一版.北京：中國農業出版社，1999：100-118.

[5]莊晚芳，莫強，劉祖生，等.茶樹栽培學[M].北京：中國農業出版社，1995.

[6]張瑋瑋，申雙和，劉敏，等.湖北省茶樹種植氣候區劃[J].氣象科技，2011，31（2）：153-159.

[7]梁軼，柏秦鳳，李星敏，等.基于GIS的陜南茶樹氣候生態適宜性區劃[J].中國農學通報，2011，27（13）：79-85.

[8]劉梅.貴州省開陽縣茶樹生長的氣候條件分析[J].農業與技術，2015，35（13）：145-146.

[9]王恒明，吳凌志，周茂山.栗茶間作對北方茶樹生長及綠茶產量品質的影響[J].中國農業氣象，2005，26（2）：139-141.

[10]鄒中偉，房婉萍，張定，等.低溫脅迫下茶樹基因表達的差異分析[J].茶葉科學，2008，28（4）： 249-254.

[11]蔣宗孝，林森知，魏榮源，等.三明市茶樹氣候條件分析及氣候區劃[J].氣象科技，2004，32（增刊）：87-89.

[12]田月，趙孟，李勇，等.貴州茶樹生長季熱量資源的時空分布特征研究[J].貴州氣象，2015（2）： 1-5.

[13]張麗霞，趙淑娟，王桂雪，等.泰安市茶樹種植氣候條件分析[J].中國農業科學，2006，27（3）： 244-248.

[14]劉守琴，施洪云.山東省幾種主要土壤類型腐殖質組成及性質的研究[J].山東農業大學學報（自然科學版），1991，22（4）： 408-412.

[15]馬惠群.濟南市河流湖泊水質數值模擬研究[D].濟南：山東大學，2007.