基于GIS技術(shù)的常山胡柚栽培氣候適宜性區(qū)劃應(yīng)用

劉槳

摘要 [目的]研究浙江省常山縣胡柚氣候適宜性區(qū)劃，為胡柚的種植提供科學(xué)指導(dǎo)。[方法]考慮對(duì)胡柚樹(shù)體生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量有較大影響的氣候生態(tài)因子，分析胡柚產(chǎn)量與氣象、地形要素的關(guān)系，采用專(zhuān)家打分法對(duì)綜合指標(biāo)進(jìn)行量化分級(jí)，建立胡柚種植的綜合區(qū)劃指標(biāo)，并建立評(píng)估模型。利用層次分析法，得到各區(qū)劃指標(biāo)權(quán)重值，采用加權(quán)指數(shù)求和模型計(jì)算得到常山胡柚栽培綜合區(qū)劃圖。[結(jié)果]除了東北部及南部的山地丘陵一帶，常山大部分位于胡柚適宜與較適宜區(qū)，其中中部的長(zhǎng)風(fēng)電站一帶為適宜種植區(qū)，可大面積種植胡柚。胡柚種植受溫度及熱量資源影響最大。[結(jié)論]該區(qū)劃結(jié)果可為胡柚種植的合理布局及可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞 胡柚；氣候適宜性；等級(jí)劃分；區(qū)劃

中圖分類(lèi)號(hào) S162.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2018）02-0137-04

Abstract [Objective]To make the zoning map of the climate suitability of Grapefruit in Changshan County， and provide scientific guidance for the cultivation of Grapefruit. [Method]Considering the climatic and ecological factors of the growth and yield of Grapefruit tree， the relationships between the yield and the influencing factors were analyzed. Based on the expert scoring method， we quantify the comprehensive index， and then we establish the comprehensive zoning index of citrus cultivation， and further the evaluation model was built. Using the method of analytic hierarchy process， the weight of each zoning index was obtained， and the comprehensive zoning map of Changshan Grapefruit was obtained by using the weighted index summation model. [Result] Except the hills and mountains in the northeast and south， most of Changshan is located in the appropriate and suitable area of Grapefruit， in which the central Changfeng power station area is more suitable for planting area and can be planted in large area. The cultivation of grapefruit is the most affected by temperature and heat resources. [Conclusion]The result of zoning can provide scientific basis for the optimal layout of Grapefruit cultivation and the adjustment of seed structure.

Key words Grapefruit；Climate suitability；Grading；Zoning

胡柚是浙江省常山縣的地方特色品種，被有關(guān)專(zhuān)家認(rèn)為是一個(gè)具有發(fā)展前景的雜柑良種[1]。2016年常山縣的胡柚總產(chǎn)量為102 590 t。胡柚具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，其肉質(zhì)飽滿，果色金黃，香氣濃郁，外形美觀，口感清爽，品質(zhì)上乘，受到廣大消費(fèi)者的喜愛(ài)。因此，胡柚成為浙江省重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的“名特優(yōu)”產(chǎn)品，并躋身于全國(guó)“名特優(yōu)”新水果行列[2-3]。

農(nóng)業(yè)是受氣象影響嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)性產(chǎn)業(yè)，因此定量、準(zhǔn)確地評(píng)估氣象災(zāi)害對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)的影響，對(duì)于目前我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，尤其是對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)策略和措施的制訂具有深刻意義[4]。近年來(lái)，在全球氣候形勢(shì)的影響下，極端氣候事件（如低溫凍害）對(duì)農(nóng)業(yè)造成了不可估量的損失。常山縣地處柑橘種植栽培的北部邊緣地區(qū)，凍害因子成為影響胡柚生長(zhǎng)的重要因素[5]。凍害不僅影響胡柚的生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致產(chǎn)量下降，品質(zhì)降低，而且削弱樹(shù)勢(shì)，降低果樹(shù)抗寒能力[6]。3級(jí)及以上的低溫冷害是胡柚生產(chǎn)的首要危害，其造成柑橘樹(shù)體嚴(yán)重受損或死亡[7]。

與上一年度同期相比，2000、2005年衢州市常山胡柚總產(chǎn)量分別減產(chǎn)7%和40%，這正是受到冬季凍害和早春霜凍害氣候的影響[8-10]。胡柚能否正常生產(chǎn)關(guān)乎廣大胡柚生產(chǎn)者的利益，這已經(jīng)引起生產(chǎn)和決策部門(mén)的高度重視，對(duì)常山胡柚種植區(qū)域進(jìn)行氣候適宜性區(qū)劃，指導(dǎo)種植區(qū)優(yōu)化布局，減輕災(zāi)害顯得尤為必要和迫切。筆者根據(jù)胡柚生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)氣象生態(tài)條件所需，選出與生長(zhǎng)關(guān)鍵期密切相關(guān)的氣象生態(tài)要素，并綜合考慮不同地形狀況下水熱條件對(duì)胡柚生產(chǎn)的影響，從而確立胡柚種植的綜合區(qū)劃指標(biāo)，依托GIS系統(tǒng)制作常山區(qū)胡柚種植精細(xì)化的氣候適宜性區(qū)劃圖，以期為胡柚種植區(qū)劃合理布局及胡柚增產(chǎn)及可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

常山縣為浙江省衢州市轄縣，地理坐標(biāo)為118°22′37″～118°48′48″ E，28°15′26″～28°53′27″ N。常山縣屬柑桔栽培北緣地帶，年平均溫度17.4 ℃，全年10 ℃有效積溫5 514 ℃[4]。

1.2 資料來(lái)源

資料主要包括2013—2016年常山縣16個(gè)氣象站點(diǎn)的氣象觀測(cè)資料、30 m分辨率高程數(shù)據(jù)（http：//www.gscloud.cn/）、常山縣人口數(shù)據(jù)（http：//stats.qz.gov.cn/）和胡柚種植產(chǎn)值數(shù)據(jù)（http：//stats.qz.gov.cn/）。

1.3 方法

1.3.1 綜合區(qū)劃空間模型的建立。

在常山胡柚栽培綜合區(qū)劃中，考慮對(duì)胡柚樹(shù)體生長(zhǎng)發(fā)育、開(kāi)花、結(jié)果和產(chǎn)量有較大影響的氣候生態(tài)因子：年平均氣溫（T年）、≥10 ℃年活動(dòng)積溫（T≥10 ℃）、年極端最低氣溫（Tmin）、4月中下旬晴天數(shù)（QD中下/4）。袁淑杰等[11]對(duì)地形與積溫的關(guān)系進(jìn)行了研究，局地地形要素因子如坡度、坡向、地形遮蔽等對(duì)積溫有顯著影響，因此復(fù)雜地形下積溫不同分布是不容忽視的；陽(yáng)坡、海拔較低處的積溫偏高，陰坡、海拔較高處較低。因此，筆者同時(shí)考慮海拔（DEM）及坡度、坡向?qū)囟葪l件的影響，建立常山胡柚的4個(gè)氣候區(qū)劃指標(biāo)與常山縣地理屬性（經(jīng)度、緯度和海拔）的空間分布模型。

1.3.2 綜合區(qū)劃等級(jí)量化。

在GIS技術(shù)的支持下，利用空間分析模塊中SURFACEANALYSIS中的SLOPE和ASPECT命令，從DEM中提取出空間分辨率為30 m的坡度、坡向的柵格圖。根據(jù)余麗萍等[8]對(duì)常山胡柚生長(zhǎng)條件的研究，確定常山胡柚栽培綜合區(qū)劃指標(biāo)等級(jí)量化標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)各氣象要素進(jìn)行克里金插值[12]，得到各要素30 m分辨率柵格圖；再根據(jù)胡柚氣候綜合區(qū)劃等級(jí)量化表對(duì)各數(shù)據(jù)進(jìn)行RECLASSIFY，利用層次分析法，得到各區(qū)劃指標(biāo)權(quán)重值；然后采用加權(quán)指數(shù)求和模型計(jì)算得到常山胡柚栽培綜合區(qū)劃圖；進(jìn)一步采用專(zhuān)家打分法對(duì)綜合指標(biāo)進(jìn)行量化分級(jí)，統(tǒng)一劃分為3級(jí)，并給每個(gè)等級(jí)賦予1～3分的評(píng)價(jià)值。按照適宜、較適宜和不適宜3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，最后得到綜合區(qū)劃指標(biāo)的分級(jí)圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣候指標(biāo)空間分布模型與空間分布

2.1.1 氣候指標(biāo)空間分布模型。

結(jié)合胡柚生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)氣候條件的需求，并結(jié)合前人研究成果，建立常山胡柚氣候區(qū)劃指標(biāo)與常山縣的地理屬性（經(jīng)度、緯度和海拔）的空間分布模型。

2.1.2 氣候指標(biāo)空間分布。

在GIS技術(shù)支持下，利用C#+ArcEngine 9.3編寫(xiě)波段運(yùn)行程序，把常山縣空間分辨率為30 m的經(jīng)度、緯度和海拔等柵格化數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)，利用常山胡柚氣候指標(biāo)的空間分布模型，對(duì)相應(yīng)的氣候指標(biāo)進(jìn)行空間運(yùn)算，分別得到每個(gè)氣候指標(biāo)的空間分布情況（圖1～4）。

2.1.2.1 年平均氣溫（T年）空間分布。

由圖1可知，常山縣年平均氣溫由南向北遞減，年平均氣溫高于18 ℃的地區(qū)主要分布于常山縣南部的紅旗崗村、古縣村一帶及中部的長(zhǎng)風(fēng)電站、官莊橋村。年平均氣溫低于17 ℃分布于北部的詹村及西北部的山嶺村。其余站點(diǎn)年平均氣溫在17～18 ℃。

2.1.2.2 ≥10 ℃年活動(dòng)積溫（T≥10 ℃）空間分布。

由圖2可知，常山縣熱量資源分布由中心向外逐漸減少，中部三衢石林一帶熱量資源最好，≥10 ℃年活動(dòng)積溫大于5 500 ℃·d，長(zhǎng)風(fēng)電站、官莊橋村、古縣村一帶次之，≥10 ℃年活動(dòng)積溫在5 400～5 500 ℃·d。北部的詹村、芙蓉湖村一帶以及西南部的山嶺村≥10 ℃年活動(dòng)積溫≤5 200 ℃·d，熱量資源最差。

2.1.2.3 年極端最低氣溫空間（Tmin）分布。

由圖3可知，常山縣年極端最低氣溫以東南部的古縣村、水南村一帶為中心，向西向北遞減。古縣村、湖頭村年極端最低氣溫最高，在-6.9 ℃以上；北部多為山地丘陵的詹村、新昌村及西南部的山嶺村、紅旗崗村、十八里村年極端最低氣溫在-7.1 ℃以下，是全縣年極端最低氣溫中最低的；中部較為平坦的長(zhǎng)風(fēng)電站、官莊橋村及五里亭村年極端最低氣溫在-7.0～-7.1 ℃。

2.1.2.4 4月中下旬晴空數(shù)（QD中下/4）空間分布。

由圖4可知，常山縣晴空數(shù)的分布規(guī)律大致與最低溫度分布相同，以東南部的水南村、湖頭村一帶為中心，向西向北遞減。南部的水南村、湖頭村晴天數(shù)最多，三衢石林和古縣村次之，北部的詹村、芙蓉湖村一帶晴空數(shù)最少。

2.2 綜合分級(jí)區(qū)劃

2.2.1 綜合區(qū)劃等級(jí)量化標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)余麗萍等[8]對(duì)常山胡柚生長(zhǎng)條件的研究，確定常山胡柚栽培綜合區(qū)劃指標(biāo)等級(jí)量化標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果見(jiàn)表1。

2.2.2 各區(qū)劃指標(biāo)權(quán)重及分等級(jí)結(jié)果。

該研究得到各區(qū)劃指標(biāo)的權(quán)重值見(jiàn)表2，區(qū)劃分等級(jí)結(jié)果見(jiàn)表3。

2.2.3 綜合區(qū)劃結(jié)果。

從圖5可見(jiàn)，中部的長(zhǎng)風(fēng)電站、官莊橋村、五里亭村、紅旗崗村，東部的古縣村及南部的水南村地勢(shì)平坦，溫度、熱量條件適宜，是胡柚種植的適宜區(qū)，可大面積種植出高產(chǎn)高品質(zhì)的胡柚。北部的詹村、芙蓉湖村及西南部的山嶺村多為山地丘陵，低溫凍害時(shí)有發(fā)生，不適宜胡柚的種植。其余地方海拔在200 m以下，溫度適宜，但熱量受到一定程度的限制，多為胡柚較適宜種植區(qū)，可小面積的種植。

3 結(jié)論與討論

常山縣南部的紅旗崗村、古縣村一帶及中部的長(zhǎng)風(fēng)電站、官莊橋村一帶，年平均氣溫較高，熱量資源豐富，年最低氣溫適宜，凍害不是很?chē)?yán)重。而北部的詹村一帶由于其地形原因，年平均氣溫較低，4月中下旬晴空數(shù)較少，熱量資源不夠，極端溫度較低，易遭受凍害。湖頭村一帶雖然溫度適宜，但地屬山地丘陵地區(qū)，導(dǎo)致熱量資源不理想，且易受到低溫災(zāi)害，不適宜大面積種植胡柚。除了東北部及南部的山地丘陵一帶，常山大部分位于胡柚適宜與較適宜區(qū)，其中中部的長(zhǎng)風(fēng)電站一帶為適宜種植區(qū)，可大面積種植。胡柚種植受溫度及熱量資源影響最大。

該區(qū)劃考慮對(duì)胡柚樹(shù)體生長(zhǎng)發(fā)育及最終產(chǎn)量有較大影響的氣候生態(tài)因子，確定氣候區(qū)劃指標(biāo)為年平均氣溫、年≥10 ℃年活動(dòng)積溫、年極端最低氣溫、4月中下旬的晴天數(shù)，地形區(qū)劃指標(biāo)為海拔、坡度和坡向，建立常山胡柚4個(gè)氣候區(qū)劃指標(biāo)與常山縣的地理屬性（經(jīng)度、緯度和海拔）的空間分布模型。采用專(zhuān)家打分法對(duì)綜合指標(biāo)進(jìn)行量化分級(jí)并賦值。綜合區(qū)劃指標(biāo)的提出，不僅考慮了氣候條件對(duì)胡柚生長(zhǎng)發(fā)育的影響，同時(shí)還分析了地形等環(huán)境要素對(duì)產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。借助GIS技術(shù)并應(yīng)用加權(quán)指數(shù)求和法，建立了胡柚栽培的綜合區(qū)劃評(píng)估模型，使得綜合區(qū)劃結(jié)果更能應(yīng)用于實(shí)際，更好地指導(dǎo)生產(chǎn)與災(zāi)害的防治。將氣候指標(biāo)與地形要素信息進(jìn)行疊加，客觀地反映了常山縣氣象地形條件變化特征以及胡柚最優(yōu)可種植區(qū)域，可為科學(xué)地規(guī)劃胡柚的種植區(qū)提供參考。

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