基于GIS的元陽縣芒果種植的氣候適宜性區劃

李艷春，謝映海,朱黎陽

(云南省紅河州氣象局，云南 蒙自 661199)

1 引言

芒果是熱帶常綠果樹，喜高溫，不耐寒。芒果對氣候條件的適應性較廣，通常年平均溫度在22 ℃以上，最冷月平均溫度不低于15 ℃，全年總積溫達7823.2～8265.8 ℃，日平均氣溫≥20 ℃達230 d，日最高氣溫≥30 ℃達168 d，終年無霜的地方都較適宜種植。

元陽縣地處云南南部，哀牢山脈南段，紅河南岸，屬于處低緯度高海拔地區，境內層巒疊嶂，溝壑縱橫，山地連綿，無一平川。最低海拔144 m，最高海拔2939.6 m，海拔差異明顯。由于地形地貌復雜多樣，立體氣候顯著，具有“一山分四季，隔里不同天”的氣候特點。行政區內13個鄉鎮各氣象要素均有明顯的差異，各鄉鎮平均氣溫在16.0～24.4 ℃之間，年降雨量850～2500 mm之間。本研究在仔細研判了前人研究成果的基礎上，利用云南省 125 個氣象站30年氣候資料和地理信息數據，應用 GIS 技術將氣候要素空間插值，模擬元陽縣復雜地形下的氣候要素空間分布，再依據評價指標進行元陽縣芒果種植氣候精細化區劃，得到了一些有意義的結論，為元陽縣芒果的合理種植布局提供科學依據。

2 資料來源及分析方法

2.1 資料來源

使用的氣象資料為云南省1986～2015年125個地面氣象站點逐日地面觀測資料，包括平均氣溫、日照時數、降水量、最高氣溫、最低氣溫、極端最低氣溫、積溫、年穩定通過15 ℃積溫、10 ℃積溫、0 ℃積溫等。分析中使用1∶25萬的基礎地理信息數據和土地利用類型數據，主要包括元陽縣鄉行政邊界、鄉鎮、村、經度、緯度、海拔高度、坡向、坡度和不同土地利用類型等。用GIS技術通過SRTM網站上提供的90 m分辨率數字高程模型(DEM)獲取。

2.2 分析方法

使用云南省(1986～2015年)氣象資料和元陽縣地理信息數據(經緯度、海拔高度、坡向和坡度等)，按照氣候學基本規則，結合相應生態背景，應用數理統計分析方法，計算不同氣候要素并進行農業氣候資源空間分布推算；應用多元回歸+殘差訂正法等函數統計模型空間插值方法，使用軟件ArcGis將氣候要素空間插值(90 m×90 m)，綜合考慮相關地理信息數據，建立空間柵格數據集。利用高分辨率的氣候要素數據進行種植適宜性指標空間推算，同時考慮坡度和土地利用資料對區劃分析結果進行進一步精細化分析。

3 元陽縣芒果種植適宜性區劃指標的確定

3.1 元陽縣芒果種植氣候適宜性區劃指標

根據芒果生長發育特點和中國芒果種植區氣候特征，充分考慮元陽縣當地生產及氣候特點，客觀地綜合多數專家經驗與主觀判斷對大量難以采用技術方法進行定量分析的因素做出合理估算，最終確定年≥10 ℃活動積溫、1月平均氣溫、2～4月累積日照時數3個指標作為元陽縣芒果種植氣候適宜性區劃指標，并按照最適宜、適宜、次適宜和不適宜進行分級。元陽縣茶樹種植氣候適宜性區劃指標見表1。

表1 元陽縣芒果種植氣候適宜性區劃指標

3.2 元陽縣芒果種植地形因素適宜性指標

充分考慮元陽本地地形的影響，選取坡度、海拔高度作為元陽縣芒果種植地形適宜性指標。并按照最適宜、適宜、次適宜和不適宜進行分級。芒果種植地形區劃指標及分級見表2。

表2 元陽縣芒果種植地形因素區劃指標

3.3 元陽縣芒果種植綜合適宜性區劃指標

各區劃因子對茶葉的影響不是孤立存在的，不同氣象要素因子(熱量、水分、光照、災害和土壤等)對芒果生長的重要性是不同的。利用氣候和地形、土地利用3類共6個因子，并給各個因子賦予具體的系數，使用權重法和圖層疊加運算得到綜合適宜性區劃。

4 氣候區劃適應性指標因子分析

4.1 年≥10 ℃積溫適宜性指標的分析

元陽縣芒果種植年≥10 ℃積溫適宜性分析得出(圖1)： 最適宜區、適宜區、次適宜區3個區域基本呈現出并列相連在一起的帶狀分布，主要分布在紅河沿岸、沙拉托至黃茅嶺一帶、俄扎至黃草嶺一帶以及大坪中南部；其中最適宜區與適宜區面積較大，次適宜區面積最小。 不適宜區與適宜區界限比較分明，且面積較適宜種植區大。主要分布在馬街、沙拉托至逢春嶺、大坪一帶的中南部地區，橫貫整個元陽，以及元陽西南部自西向東的兩條狹長地帶。

圖1 元陽縣芒果種植≥10℃積溫適宜性

圖2 元陽縣芒果種植1月平均氣溫適宜性

4.2 最冷月(1月)平均氣溫適宜性指標的分析

元陽縣芒果種植最冷月(1月)平均氣溫適宜性指標的分析得出(圖2)： 最適宜區、適宜區、次適宜區3個區域基本呈現出并列相連在一起的帶狀分布，占據了元陽縣的大部分地區，主要分布在紅河沿岸的大片地區、沙拉托至黃茅嶺一帶、俄扎至黃草嶺一帶、大坪大部；其中最適宜區面積最大，適宜區面積最小，南沙全境均在最適宜區內。不適宜區分布較少，主要分布在新街至大坪一帶的南部、馬街與牛角寨的西部、元陽西南邊境小部分地區以及大坪東北部。

4.3 2～4月累積日照時數適宜性指標的分析

元陽縣2～4月累積日照時數適宜性分析得出(圖3)：各個區域分布均比較破碎，總體而言，西部適宜區較多，東部不適宜區分布較多。最適宜區在沙拉托、俄扎分布最多。適宜區在沙拉托、俄扎、牛角寨分布最多。次適宜區分布較廣、面積較大，在元陽中北部分布較多。不適宜區在新街、嘎娘、小新街、大坪分布較多。

圖3 元陽縣芒果種植2～4月累積日照時數適宜性

圖4 元陽縣芒果種植海拔高度適宜性

5 地形因素適宜性因子分析

5.1 海拔高度適宜性指標的分析

元陽縣芒果種植海拔高度適宜性分布為(圖4)： 最適宜區、適宜區、次適宜區3個區域基本呈現出并列相連在一起的帶狀分布，主要分布在紅河沿岸、沙拉托至黃茅嶺一帶、俄扎至黃草嶺一帶以及大坪中南部；其中最適宜區面積最大。不適宜區與適宜區界限比較分明，且面積較適宜種植區大，占據了元陽縣的大部分地區。主要分布在馬街、沙拉托至逢春嶺、大坪一帶的中南部地區，橫貫整個元陽，以及元陽西南部自西向東的兩條地帶。

5.2 坡度適宜性指標的分析

由于元陽縣地形較復雜，坡度分布也不均勻，坡度適宜性區域的分布圖也比較破碎(圖略)，總體來說，西南部不適宜區分布較多，北部適宜區分布較多。最適宜區、適宜區面積較大的區域主要在南沙、新街、牛角寨、沙拉托、上新城南部。次適宜區分布最廣、面積最大，主要分布在元陽北部。不適宜區主要分布在黃草嶺、俄扎、黃茅嶺、嘎娘以及大坪。

6 元陽縣芒果種植綜合適宜性模型的分析

根據芒果種植適宜性區劃指標，并使用權重法充分考慮氣候條件、地形因素及土地利用類型等多項因子，并給各個因子賦予具體的系數，使用權重法和圖層疊加運算得到綜合適宜性區劃。可將元陽縣芒果種植區域劃分為最適宜區，適宜區，次適宜區、不適宜區以及非農用地5個區域(圖5)。

最適宜區分布最少，主要集中在南沙鎮，在黃茅嶺、俄扎至黃草嶺一帶、大坪、馬街也有少量分布。適宜區在3個適宜種植區中分布范圍最廣、面積最大，主要分布在馬街至上新城一帶的中北部、沙拉托至黃茅嶺一帶、俄扎至黃草嶺一帶、大坪中南部。次適宜區主要在適宜區外圍有部分分布，在西部地區較多，有大面積分布。 不適宜區主要分布在馬街至小新街一帶的中南部地區，以及西南部的部分地區。

7 討論

(1)本研究直觀地將元陽縣芒果種植區域劃分為最適宜區，適宜區，次適宜區、不適宜區以及非農用地5個區域，可操作性較強，為元陽縣芒果的合理種植布局提供科學依據。

圖5 元陽縣芒果種植綜合適宜性區劃

(2)隨著科學技術的發展，土壤、良種和種植技術可以通過人工調節來滿足生產需要，但氣候條件卻難以進行大規模的的控制和改造。因此，根據氣候條件選擇適宜的種植地，是促進芒果高產、穩產的途徑之一。

(3)在利用氣象資料建立空間氣候模型時，元陽縣氣象資料站點密度還太稀疏，不能夠較好模擬山地氣候特征，由于數據精度和分辨率的限制，本研究的評價結果也有待于進一步詳細驗證。