基于3S技術分析經濟林資源時空分布

李曦光，劉 平，王 蕾，羅 磊，高 健

(新疆林業科學院，烏魯木齊 830000)

0 引 言

【研究意義】通過逐步調整優化農村產業結構，大力發展特色林果業，以促進農民增收和推進新農村建設為目標，新疆初步建成了區域化布局、科學化栽培、規模化生產、產業化經營的特色林果產業帶，截止2015年初，全疆林果面積為950 619 hm2[1]。葉城縣憑借特有的地理氣候資源優勢，借助政策扶持及技術推廣，大力發展特色林果業，目前林果面積已達49 401.53 hm2，占全疆林果面積的5.2%，特色林果業已成為該縣一大經濟支柱產業。分析葉城縣的林果資源時空分布規律，對指導當地林果產業平衡發展具有重要的意義。【前人研究進展】李金葉等[2]基于生物品種適應性、規模適應性、環境適應性三個方面，綜合分析了特色林果業的區域適應性問題。阿布力孜·布力布力和葉麗珍[3]針對新疆特色林果的產業結構特點，從產業結構布局、林果食品質量安全、林果產業天災蟲害綜合規避風險機制、特色林果技術服務體系、市場流通體系等方面，分析了新疆特色林果業在轉型升級發展過程中需要解決的問題。張紅和李宏[4]系統分析了新疆特色林果在物質資源收集與保護、品種選育、果品儲存保鮮、水肥管理及病蟲害防控5個方面的問題，闡述了特色林果業可持續發展需要解決的關鍵點。王森等[5]系統總結分析了林果產業發展現狀與存在的問題，提出了強化林果標準化技術體系應用、解決果農間作矛盾和提高果園綜合效益、完善林果產業社會化服務體系。新疆特色林果業步入了由傳統林果業向現代林果業轉型發展的新階段[8]。【本研究切入點】目前，對新疆特色林果業的研究多涉及林果業的可持續發展、產業結構、經濟效益和市場前景等方面，針對縣(市)小尺度的林果資源時空分布研究文獻報道較少。研究葉城縣經濟林資源10年期間主要樹種分布變化。【擬解決的關鍵問題】選取新疆葉城縣代表性的核桃、紅棗、杏、石榴、蘋果、香梨、葡萄、桃等經濟林樹種，利用“3S”技術，數集2004、2014年實地調查數據，運用數理統計與空間分析方法，分析葉城縣經濟林資源樹種、品種、面積的時空變化及分布特征。研究經濟林資源動態變化，為指導區域林業生產、科學規劃、合理經營、穩定發展提供科學理論依據。

1 材料與方法

新疆葉城縣地處E76°08′-76°20′、N35°28′-38°24′，南北長326 km，東西最寬處120 km。葉城縣地形復雜，南部山峰連綿，溝壑縱橫，北部低平，地勢南高北低，由南向北依次分為南部高山、中部中山、北部沖積扇和東北部沙漠地帶4個地貌單元；海拔最高7 519 m(特拉木坎力峰)，最低1 200 m，相對高差6 219 m。坡降由中山山麓(海拔2500 m)的1/80，降至北部扇緣(海拔1 250 m)的1/300[6]。氣溫的地區分布為北高南低，東西差異小。北部平原熱量資源豐富，年平均氣溫11.3℃，年極端最高氣溫29.5℃，極端最低氣溫-22.9℃；7月最熱月平均氣溫24.5℃，一月最冷月，平均氣溫6.2℃。

研究涉及的2004年、2014年葉城縣林果面積數據來源于新疆特色林果資源實地調查數據。利用“3S”技術，由專業技術人員到現場進行實地調查，獲取林果資源相關信息，填寫小班因子調查表，并以最新Google Earth影像作為區劃底圖，后期實現矢量化。調查按照同一標準和統一方法全覆蓋調查葉城縣經濟林。

1.2 方 法

利用2004年、2014年數據進行數理統計、應用歸納及空間分析的方法對數據統計分析，得出葉城縣經濟林資源的時間變異規律和空間分布規律。

參考史娟等的計算公式[7]，特定義葉城縣經濟林種植面積在研究期內的變化幅度：

式中：K為研究時段的林果種植面積年平均變化率；U1、U2分別為研究初期、研究末期林果的種植面積；T為研究時段；K值為正表示該種植面積增加；K值為負表示該種植面積減少；K值絕對值越大表示種植面積變化速度越快。

2 結果與分析

2.1 葉城縣經濟林時間分異規律

2.1.1 經濟林變化規律

根據圖7所示的不同中心錐結構磨蝕云圖可以發現，四種中心錐結構都出現了不同程度的磨蝕情況，而顆粒對中心錐上錐段的磨蝕作用尤為明顯，原因在于中心錐結構的存在會阻礙柱體部分的液體流向錐體部分，使顆粒更容易在上錐段附近聚集，從而導致上錐段的磨損較為嚴重。由圖7還可以看出，隨著上錐段底角由55°減至45°，上錐段的磨損情況也有所改善，不過隨著上錐段底角進一步減至40°，上錐段的磨損情況反而更為嚴重，說明適當的減小上錐段底角可以有效地改善中心錐結構的磨損情況，也可以提高中心錐結構的使用壽命。

研究表明,2004年、2014年葉城縣的經濟林面積均有不同幅度變化，其中李、桃、西梅、櫻桃、阿月渾子、枸杞、葡萄是2004年以后新種植的林果；巴旦木、香梨、蘋果、杏、石榴、金銀花、桑樹的K值為負，表示該種植面積減少；核桃、紅棗的K值為正，核桃增長面積為25 225.74 hm2，年平均變化率為19.02%，紅棗的增長面積為1 382.92 hm2，年平均變化率為1 398.30%，10年葉城縣的核桃、紅棗在迅速發展，面積增長最大的是核桃，變化最為明顯的是紅棗。表1

圖1 2004、2014年葉城縣各林果資源產量分布

Fig.1DistributionofproductionoffruitindustryresourcesinYechengCountyfrom2004-2014

表1 2004、2014年葉城縣各林果種植面積年平均變化率

Table 1 The average variability of planting acreage for fruit industry in Yecheng County during 2004-2014

樹種Species2004年種植面積Plantingareain20042014年種植面積Plantingareain2014變化面積Areaofchange(hm2)年平均變化率Annualaveragerateofchange(%)巴旦木Badam16.190.3-15.89-9.8147核桃Walnut13263.4538489.1925225.7419.019香梨Pear486.1698.54-387.62-7.9731李Plum-2.122.12-蘋果Apple1687.391220.4045-466.986-2.7675桃Peach-519.14519.14-西梅Prune-3.443.44-杏Apricot9692.86717.5459-2975.25-3.0696櫻桃Cherry-26.3326.33-紅棗Jujube9.891392.811382.921398.301阿月渾子Pistachio-34.3334.33-枸杞Wolfberry-5.385.38-葡萄Grape-527.66527.66-石榴Pomegranate1743.81364.34-1379.47-7.9107金銀花Honeysuckle327.82--327.82-10桑樹Mulberry13.97--13.97-10

2.2.2 時空分布變異

10年來葉城縣經濟林面積平均以2 215.97 hm2/a的速度增加，由2004年的27 241.48 hm2發展到2014的49 401.53 hm2，農區已經基本飽和，再增加面積的可能性不大。

葉城縣經濟林以核桃、杏、蘋果、香梨為主要種植經濟林；由核桃2004年的產前期10 027.65 hm2和2014年的初產期20 061.10 hm2可知，2004～2008年期間，葉城縣大面積種植核桃；由杏2014年的產前期0.44 hm2、初產期204.06 hm2從2011開始，葉城縣開始減少杏種植面積；由石榴2004年的初產期1 600.94 hm2可知，2001～2004年期間葉城縣大力發展過石榴種植面積；由蘋果2004年的盛產期1 024.85 hm2、2014年的初產期63.22 hm2及2014年的產前期83.12 hm2可知，葉城縣逐漸減少蘋果種植面積；由紅棗2014年的初產期種植面積1 124.62 hm2可知，葉城縣正在大力發展紅棗種植。

2.2.3 核桃空間分布差異

2014年依提木孔鄉種植核桃面積最大，為3 620.92 hm2；伯西熱克鄉由2004年的158.67 hm2增加到2014年的3 278.97 hm2，此鄉10年期間發展核桃產業力度最大。截止2014年洛克鄉、伯西熱克鄉、加依提熱克鄉、薩依瓦克鄉和依提木孔鄉的核桃種植面積均超過3 000 hm2，而宗朗鄉核桃種植面積僅為115.03 hm2，葉城縣核桃種植的空間分布極不平衡，整體趨勢是縣城周圍核桃種植較密集，南部山區及東北部沙漠區域經濟林種植是沿延葉爾羌河支流分布。圖2

圖2 2004、2014年葉城縣各鄉(鎮)核桃種植面積分布

Fig.2 Distribution of change of walnut planting acreage in Yecheng County townships (towns) from 2004-2014

除烏夏巴什鎮、棋盤鄉、柯克亞鄉、洛克鄉、巴仁鄉提高杏的種植面積外，其余各鄉(鎮)都在降低杏的種植面積；尤其是烏夏巴什鎮，其杏樹種植面積占全縣較大比重，2014年種植面積達到2 465.10 hm2。蘋果種植面積也在遞減，只有洛克鄉、夏合甫鄉面積有增長。核桃和紅棗是葉城縣近年大力發展的經濟林樹種，其中，核桃在主要的經濟林種植鄉(鎮)都有發展；紅棗呈現快速增長趨勢，在個別鄉得到大力發展，如洛克鄉2014年紅棗種植面積達510.87 hm2，占全縣紅棗面積的36.94%。圖3～5

圖3 2004、2014年葉城縣各鄉(鎮)杏種植面積分布

Fig.3 Distribution of change of Apricot planting acreage in Yecheng County townships (towns) from 2004-2014

圖4 2004、2014年葉城縣各鄉(鎮)蘋果種植面積分布

Fig.4 Distribution of change of Apple planting acreage in Yecheng County townships (towns) from 2004-2014

圖5 2004、2014年葉城縣各鄉(鎮)紅棗種植面積分布

Fig.5 Distribution of change of Jujube planting acreage in Yecheng County townships (towns) from 2004-2014

研究表明,桃、葡萄、西梅、阿月渾子、李、枸杞、櫻桃均為2004年未種植的樹種，于2014年前后開始種植。桃是葉城縣大部分鄉(鎮)主要發展的樹種，其中夏合甫鄉種植面積最大，達275.82 hm2；葡萄有4個鄉(鎮)種植，其中伯西熱克鄉種植面積最大，達517.14 hm2，占全縣種植面積的98%；櫻桃有2個鄉(鎮)在種植；其余樹種都只有1個鄉(鎮)種植，面積均不大。圖6

巴旦木、石榴種植面積從2004年至2014年呈遞減趨勢。圖7

金銀花、桑樹種植面積從2004起呈遞減趨勢，到2014年不再種植。圖8

圖6 2004、2014年葉城縣各鄉(鎮)次要經濟林樹種種植面積分布

Fig.6 Distribution of change of Secondary economic forest tree planting acreage in Yecheng County townships (towns) from 2004—2014

圖7 2004、2014年葉城縣各鄉(鎮)巴旦木、石榴種植面積分布

Fig.7 Distribution of change of Badan Wood and Pomegranate planting area planting acreagein Yecheng County townships (towns) from 2004—2014

圖8 2004、2014年葉城縣各鄉(鎮)金銀花、桑樹種植面積分布

Fig.8 Distribution of change of Honeysuckle and Mulberry planting acreagein Yecheng County townships (towns) from 2004—2014

3 討 論

3.1 優化果業結構，提升整體效益

通過2004、2014年葉城縣各林果種植面積年平均變化率分析可知，核桃、紅棗的K值為正，核桃增長面積為25 225.74 hm2，年平均變化率為19.02%，紅棗的增長面積為1 382.92 hm2，年平均變化率為1 398.30%，巴旦木、香梨、蘋果、杏、石榴、金銀花、桑樹種植面積均呈現出不同程度的減少。葉城縣林果業發展單一化現象尤為突出，核桃種植面積占全縣林果面積的77.91%，林果產業結構嚴重失衡，農區種植面積已達飽和，究其原因主要是近十年來林果產品已發展為一種市場經濟產物[9-10]，果農因為市場供求關系而進行盲目攀比、跟風種植[11-12]。因此，經濟林面積不再大幅增長的情況下，要保證產量不降低，就要充分利用現代方式掌握經濟林面積、分布、年齡，通過現代的方式保證質量，提高果品產量，增強市場競爭力。掌握經濟林適生樹種生長適應區域，合理定植，對不適合種植樹種逐年改造[13-16]。

目前，葉城縣林果業急需解決的是優化林果業結構，對林果資源進行區域化調控。蘋果和杏在個別鄉(鎮)發展突出，種植區域過度集中；巴旦木、石榴、金銀花、桑樹種植面積減少顯著，特色樹種發展受限。葉城縣適度發展核桃、紅棗等優勢經濟樹種的同時，應大力發展櫻桃、西梅、巴旦木、阿月渾子、石榴等特色樹種[17-18]，根據不同品種的產前期、初產期、盛產期、衰產期合理配置果業結構[19]，并由當地政府統一科學調控各鄉(鎮)林果種植比重。

3.2 以綠色食品為先導，帶動無公害林果產品發展

葉城縣特有的溫帶大陸干旱氣候、日照充足等地理氣候條件，加之區域內無大型重工企業，擁有較好的環境資源，為其發展無公害林果產品(如核桃)、打造綠色林果品牌提供了地域優勢條件，配合科學的種植、病蟲害防治[20]、測土配肥等技術，可極大降低病蟲害發生率，并有效控制林果產品農藥殘留、重金屬等含量。通過日后建立成熟的溯源體系，將葉城縣林果產品各項營養指標形成系統化檢測報告，建立綠色果品數據庫。樹立綠色、環保意識，提高品牌知名度和市場認可度，以高品質的林果產品帶動區域特色林果業發展，使葉城縣林果業打造出屬于自己的綠色林果品牌，走出新疆[21]。

研究雖然從葉城縣林果種植面積分析了經濟林資源時空分布的規律，研究結果對葉城縣經濟林產業平衡穩定發展提供了科學理論依據，對指導區域林業生產、科學規劃、合理經營具有一定的實際意義。但由于所掌握的實地調查數據僅為2004、2014年，數據跨度僅為十年，后續應采集多期數據在時間軸上進行橫向對比，系統化地研究葉城縣經濟林資源時間分布的規律。

要加強林果資源整合配置，有組織有計劃地擴大林果產業，實行統一管理，集中調配的模式，使其形成規模化產業；其次要強化林果資源經濟與環境效益有機結合，找出葉城縣林果業經濟發展與環境資源配置相適應的平衡之路[22-23]。

4 結 論

4.1 葉城縣經濟林以核桃為主，種植的時間先后不一，種植面積、產量從2004年至2014年呈逐年增長趨勢，以初產期6～10年面積最大，達20 061.10 hm2；農區種植面積已基本飽和，在面積不變、保證產量逐步增加的同時，需要分析核桃更新復壯年限。

4.2 葉城縣核桃種植的空間分布極不均勻，加依提勒克鄉面積最大，為3 519.57 hm2；宗朗鄉面積最小，為115.03 hm2。加強各鄉(鎮)林果資源的調控，結合地理資源優勢，合理調整葉城縣林果業發展布局，多樹種、多品種均衡發展，效降低市場風險對林果業的沖擊。