元江縣火龍果種植氣候適宜性區劃與氣象災害分析

韓 敏，姜希睿

(云南省元江縣氣象局，云南元江 653300)

火龍果的果實碩大，果肉營養豐富，清甜多汁，單果可食率85%～90%。火龍果含有一般水果少有的獨特成分如花青素、白蛋白、豐富的維生素和水溶性膳食纖維等，具有較好的營養保健功效，有很高的經濟價值[1-2]。同時，火龍果花的可觀賞性、根莖的可食用性等特點，使火龍果的產業鏈可以形成良好的延伸鏈條。另外，火龍果耐干、耐旱、高產，是一種很好的經濟作物[3-4]。

元江縣有得天獨厚的自然地理條件，水源豐富，無工業污染，空氣環境清潔。據統計，火龍果在元江縣種植已超過846.67 hm2，按照元江縣政策部署，元江縣擬發展為全省最大高原特色農業火龍果生產基地。元江縣熱壩區有發展火龍果的適宜氣候條件，但元江縣地形地貌復雜，因缺乏科學的種植規劃，目前火龍果種植區布局不合理。基于火龍果生物學特性，筆者以元江縣火龍果生長發育的氣候條件為研究背景，分析元江縣火龍果種植的氣候適宜性，利用GIS進行氣候適宜性區劃，可為元江縣合理種植火龍果提供依據，促進元江縣水果產業的發展，有利于聯動農林部門防災減災，提高火龍果產量、優化品質，從而帶動農業產業經濟的進步[5]。

1 資料與方法

1.1研究地概況元江哈尼族彝族傣族自治縣位于云南省玉溪市西南部，它有著悠久的歷史，有“天然溫室”的美譽。元江地理坐標為101°39′～102°22′E、23°18′～23°55′N，最高海拔2 580 m，最低海拔327 m，海拔1 000 m以下待開發熱區面積有1.33萬hm2。境內山壩相間，立體氣候特點突出，山區溫涼，壩區炎熱，地形地貌多樣，光、熱、水等主要氣候要素受山川走向、植被疏密等因素影響，塑造了得天獨厚的自然資源[6]。元江縣干熱河谷地帶光照充足，雨量適中，水源好，無工業污染，大氣環境清新，非常適宜火龍果的生長發育。

1.2資料來源資料主要包括2004—2016年元江縣13個氣象站點的氣象觀測資料(元江國家基準站1981—2010年的觀測資料)、火龍果2013—2015年引種觀察期觀測資料、1∶50萬的數字高程模型(DEM)。

1.3方法

1.3.1綜合區劃空間模型的建立。考慮到元江縣的日照、濕度和降水等氣候因子基本能滿足火龍果的生長發育需求，即使春末初夏季節性的干旱也能通過人工干預進行調節，但溫度是影響火龍果生長和品質好壞的基本因子，難以大范圍人工改變。鄭小琴等[7]提出的火龍果種植的農業氣候規劃指標，以及谷曉平等[8]對火龍果幼苗和成齡樹寒害指標進行研究，發現火龍果的種植制度與平均氣溫高度相關，因此將年平均氣溫(T年)和≥10 ℃年活動積溫(∑T≥10 ℃)作為火龍果種植的基本區劃因子。火龍果生長期最適宜的溫度為25.0～35.0 ℃，方百富等[9]研究表明，當最高平均溫度為≥39.2 ℃時，由于溫度過高，光照過強，植株生長緩慢，甚至停止生長，成熟期由于強烈的日光照射，對火龍果將產生灼傷；當平均溫度為21.4～33.6 ℃，枝條生長迅速；當平均溫度≥10.0 ℃時，枝條隨著溫度的升高而加快生長；當最低平均溫度≤5.6 ℃時，枝條生長速度極慢，植株完全處于停止生長或休眠狀態；當氣溫低至0 ℃時，枝條被凍傷。因此，將1月平均氣溫(T1)、7月平均氣溫(T7)和極端最高氣溫(Tmax)作為輔助指標，表征元江縣最冷月和最熱月的溫度狀況。考慮火龍果生理特性，得到火龍果種植的氣候區劃指標。

1.3.2綜合區劃等級量化。在GIS技術的支持下，依據氣候資源數據庫中的氣候數據將5個指標因子數據進行線性回歸，通過克里金插值功能對數據圖層進行溫度的空間內插，運用柵格計算器將海平面的柵格圖與數字高程模型 DEM圖進行編程運算生成相應不考慮遮蔽影響的各氣候因子的空間分布柵格圖[10]。然后結合火龍果種植綜合區劃指標，利用GIS的疊加功能對綜合指標進行量化分級，經過圖像修繕即可得到元江縣火龍果種植氣候適宜性區劃結果圖。

2 元江縣火龍果種植氣候適宜性區劃分析

2.1區劃指標空間分布模型與空間分布

2.1.1區劃指標空間分布模型。結合火龍果生長發育對氣候條件的需求，并結合前人研究成果，建立火龍果種植氣候適宜區劃指標與元江縣地理屬性(DEM)的空間分布模型。元江縣立體氣候特點突出，氣溫的空間分布主要采用海拔校正法。平均氣溫(T年)、1月平均氣溫(T1)、7月平均氣溫(T7)、≥10 ℃活動積溫(∑T≥10 ℃)、平均極端最高氣溫(Tmax)與海拔(H)的回歸方程為：T=aH+b。

2.1.2區劃指標空間分布。在GIS技術支持下，將元江縣DEM數據作為輸入數據，利用元江縣火龍果區劃指標的空間分布模型，將指標在柵格計算器中進行空間運算，分別得到各個區劃指標的空間分布情況。

2.1.2.1年平均氣溫(T年)空間分布。從圖1可看出，元江縣的平均氣溫河谷高、高山低，壩區和半山區適中，大致為由元江河谷向兩側山區遞減。東峨、曼來、甘莊、縣城在干熱河谷地區平均海拔在1 200 m以下，屬炎熱河谷，是年平均氣溫最高的區域，年平均氣溫在22.0 ℃以上。洼垤、青龍廠等地，海拔在1 200～1 500 m，年平均氣溫17.0～20.0 ℃，屬于次炎熱地區。因遠、羊街、那諾、咪哩屬山區，海拔在1 500～1 900 m，年平均氣溫在14.5～17.0 ℃，屬溫暖或溫和地區。羊岔街以上，海拔在2 000 m以上，年平均氣溫在13.0～14.5 ℃，屬于溫凉地區。元江縣平均氣溫分布上的特點主要是由于海拔高差懸殊造成的，其他復雜地形地貌和焚風效應也起了重要作用。

圖1 元江縣年平均氣溫(T年)空間分布(單位：℃)Fig.1 Spatial distribution of annual mean temperature( T年)in Yuanjiang County

2.1.2.21月平均氣溫(T1)空間分布。從圖2可看出，元江縣1月平均氣溫分布特點大致與年平均氣溫相似。河谷地區在12.0～17.0 ℃，冬季氣溫已達春季的溫度水平，對火龍果的生長發育較為有利，極個別特殊年份受低溫影響。河谷兩邊山區咪哩、因遠、青龍廠、龍潭和洼在10.0～11.0 ℃，高海拔山區羊岔街、羊街和那諾也在7.0 ℃以上，冬季氣溫較高。

圖2 元江縣1月平均氣溫(T1)空間分布(單位：℃)Fig.2 Spatial distribution of mean temperature in January(T1)in Yuanjiang County

2.1.2.37月平均氣溫(T7)空間分布。從圖3可看出，河谷地區平均氣溫在26.0 ℃以上，最高為城郊的30.2 ℃，對熱帶和亞熱帶經濟作物生長發育較為有利。半山區以上平均氣溫在25.0 ℃以下，對火龍果種植而言熱量不足。高海拔山區最熱月平均氣溫在24.0 ℃以下，夏季高溫不足，個別年份會遇到夏季低溫冷害。

圖3 元江縣7月平均氣溫(T7)空間分布(單位：℃)Fig.3 Spatial distribution of mean temperature in July( T7)in Yuanjiang County

2.1.2.4≥10 ℃年活動積溫(∑T≥10 ℃)空間分布。從圖4可看出，≥10 ℃活動積溫的分布特點大致與年平均氣溫相似，河谷積溫較高，高山積溫不足，壩區和半山區積溫適中。河谷地區大于7 500 ℃·d，滿足火龍果正常生長發育所需；半山區積溫在7 000～6 500 ℃·d，高海拔山區如羊岔街積溫在6 500 ℃·d以下，積溫不足。

圖4 元江縣≥10 ℃活動積溫(∑T≥10 ℃)空間分布(單位：℃·d)Fig.4 Spatial distribution of active accumulated temperature over 10 ℃ (∑T≥10 ℃)in Yuanjiang County

2.1.2.5平均極端最高氣溫(Tmax)空間分布。元江的干熱河谷氣候明顯，夏季炎熱，高溫天氣頻繁，極端高溫天氣突出。從圖5可看出，元江縣河谷地區歷年平均極端高溫為39.0～41.0 ℃，極端高溫出現在干季末雨季的5—6月初，有記錄以來極端最高氣溫為43.1 ℃，大于40.0 ℃的高溫日數最多，為18 d。甘莊和東峨在36.0～37.0 ℃，相較低河谷地區有所緩和。海拔1 000 m以上極端高溫低于33.0 ℃，最低的為羊岔街高寒山區25.0 ℃左右。

圖5 元江縣平均極端最高(Tmax)氣溫空間分布(單位：℃)Fig.5 Spatial distribution of mean extreme maximum temperature(Tmax)in Yuanjiang County

2.2綜合分級區劃

2.2.1綜合區劃等級量化標準。結合火龍果生長發育對氣候條件的需求，以及前人研究成果，確定元江縣火龍果種植綜合區劃指標等級量化標準，見表1。

2.2.2綜合區劃結果。按區劃指標結合GIS數據分析得到元江縣火龍果種植氣候區劃(圖6)。將火龍果種植適宜性劃分為最適宜區、適宜區、次適宜區和不適宜區。

2.2.2.1最適宜區。元江縣火龍果種植最適宜區分布在元江河谷、山谷周邊海拔在500～800 m的平壩或坡地，包括曼來鎮、甘莊街道、紅河街道、澧江街道、龍潭鄉和洼垤鄉部分地區，該區的大部分地勢相對平緩，熱量資源豐富，整個地區都適合種植火龍果。火龍果能表現優良品種的固有特性，果樹長勢好，果實品質好，濃甜芳香，果汁豐富。冬季幾乎無凍害，開花坐果期高溫日灼較小，可露天種植，是火龍果經濟種植的優產區。但是火龍果生育期開花易受夜雨影響，特別是大風、強降水天氣。

表1 元江縣火龍果種植氣候區劃指標

圖6 元江縣火龍果種植氣候適宜性區劃Fig.6 Climate suitability zoning of pitaya planting in Yuanjiang County

2.2.2.2適宜區。元江縣火龍果種植適宜區分布分為兩部分，其一為沿元江河谷河流沿岸低海拔地區，該地區熱量資源很豐富，但初夏易出現高溫干旱，果子易被“高溫逼熟”，包括曼來鎮、甘莊街道、紅河街道、澧江街道部分地區；其二為海拔在800～900 m的坡地，包括龍潭鄉和洼垤鄉部分地區，熱量資源也比較豐富，這些地區基本無凍害，越冬氣象條件比較好，可以滿足元江縣火龍果生長發育，正常年份與最適宜區類似，果實品質上等。適宜區可建設火龍果種植基地，不過栽種在坡地的火龍果越冬期要注意保暖措施的建立，栽種在低海拔地區要注意夏季防高溫措施。

2.2.2.3次適宜區。元江縣火龍果種植次適宜區處于海拔900～1 000 m的坡地，該地區處于山區，坡度較大，熱量條件明顯劣于適宜區和最適宜區，海拔越高越嚴重。該地熱量資源并不理想，越冬季節會受低溫影響，特別是對新生長的枝條影響最大，嚴重時會有少數植株死亡。正常年份的生長發育與適宜區基本相似，但果實成熟晚，收獲期短，糖分低，品質不及適宜區。次適宜區可以進行小面積種植，應選擇地勢較為平緩的且較溫暖的小氣候環境，冬季應該做好防寒措施。

2.2.2.4不適宜區。元江縣火龍果種植不適宜區主要分布在因遠鎮、咪哩鄉、那諾鄉、羊街鄉、洼垤鄉、龍潭鄉、曼來鎮的海拔1 000 m以上的山區，該地區地勢不平，熱量資源少。由于低溫對火龍果的影響，越冬期受凍害影響，嚴重影響了火龍果的生長，不適宜種植火龍果，不宜作為經濟作物栽培。

3 元江縣火龍果種植氣象災害分析

3.1高溫熱害火龍果生長最適宜的溫度25.0～35.0 ℃，元江縣每年4—5月份炎熱少雨，極端高溫天氣頻繁，高溫熱害期間，火龍果花穗和枝蔓易干枯縮水萎蔫，花苞提前脫落，坐果率低，果實也會因此個頭偏小，果實鱗片枯萎，從而造成減產。在自然高溫條件下，正常需要35 d左右成熟的火龍果可能會提前5～10 d被自然“催熟”，在個頭很小時就不得不被采摘，否則易開裂腐爛。因此，持續高溫不降雨時，應及時通過滴灌或噴灌的方式補充水分，一般隔2～4 d植株表現出明顯的缺水癥狀時就應及時補水[11]。

3.2漬害火龍果耐澇性差，如果根部長期積水，會引起根腐病，造成根系死亡。元江縣5—11月份是火龍果的開花坐果期，也是元江雨季，這時期如果下雨頻繁，田間水分過多，會導致根系缺氧，影響植株生長發育，誘發病害，降低坐果率。因此，在此期間，要密切監測天氣狀況，做好防洪防澇措施，挖好排水溝，防止田間漬水，使根系具有良好的透氣和條件。如果遇到連綿陰雨天氣，降水時間長，空氣濕度大，在陰潮天氣下火龍果的枝條特別容易感染病菌。元江縣的降雨時段多為夜間，如果正值火龍果開花期，對開花授粉極其不利。

3.3低溫凍害火龍果耐寒性很差，對低溫敏感，氣溫持續低于5.0 ℃可導致火龍果凍害，幼芽、嫩枝甚至部分成老枝被凍傷或死亡。元江縣雖然熱量豐富，冬季氣候溫和，但冬季在南下的強冷空氣影響下，少數年份氣溫也會低于5.0 ℃，但出現頻率低、持續時間較短，而且受害多為幼芽、嫩枝凍傷或凍死，對火龍果的安全越冬威脅較小，不過受過凍害的火龍果枝條由于內部組織壞死，整個植株抗病性和免疫力下降。在低溫來臨前需要在植株上鋪蓋稻草或在田間燃燒柴禾形成煙幕保護火龍果，并及時修剪凍傷枝條[12]。

3.4大風大風天氣會破壞設施農業，火龍果枝條易被刮斷，果實刮傷，果實賣相差。大風常伴隨強降水，造成洪澇或洪漬災害。元江縣春季和夏季容易出現大風、冰雹、暴雨等強對流天氣，因此，修建的火龍果棚架一定要牢固可靠，還可以用廢舊報紙或牛皮紙袋套袋，防止果實被大風刮傷，提高商品價值。

4 小結與討論

該研究利用對火龍果生長發育影響較大的氣候因子：年平均氣溫、1月平均氣溫、7月平均氣溫、≥10 ℃活動積溫和平均極端最高氣溫建立火龍果區劃指標，對元江縣氣候區劃指標進行空間精細推算，借助 GIS 技術，得出火龍果種植氣候適宜性區劃圖。火龍果區劃結果能更好地應用于實際，為元江縣農業推廣和科學規劃火龍果的種植提供參考。目前高溫熱害在火龍果種植區劃方面考慮較少，該研究成果有利于火龍果產業區域發展。

在區劃研究中，基于GIS的氣候資源空間推算模型僅考慮了海拔，而沒有考慮坡向、坡度等微觀地理因子的影響。

該研究根據近3年對火龍果的持續觀測，認為元江縣火龍果種植具有以下特點：火龍果耐熱不耐寒，但夏季遇高溫干燥天氣，仍需做好降溫散熱及灌溉措施；火龍果耐旱不耐澇，多雨天氣時火龍果植株根部長期積水，影響其生長發育。