川西高原錯季草莓種植的適宜度分析*

張旭然，王明田，楊再強, 4，徐 超，鄭盛華，鄒雨伽

川西高原錯季草莓種植的適宜度分析*

張旭然1，王明田2,3**，楊再強1, 4，徐 超1，鄭盛華3，鄒雨伽5

（1. 南京信息工程大學氣象災害預報預警與評估協同創新中心，南京 210044；2. 四川省氣象臺，成都 610091；3. 農業農村部西南山地農業環境重點實驗室，成都 610091；4. 南京信息工程大學濱江學院，無錫 214000；5. 四川省氣象局農業氣象中心，成都 610091）

基于1986?2015年川西高原48個氣象觀測站點逐日氣象數據，結合草莓的生物學特性和2018年分播期試驗觀測結果，根據氣候生態適宜度理論和模糊數學方法，建立氣溫、水分以及綜合適宜度評價模型，對川西高原草莓生長的逐旬適宜度進行分析，確定適宜草莓生長的時間段，并分析草莓各生育期的生長適宜度，利用綜合打分的方法完成草莓綜合適宜種植區的區劃，以探究川西高原氣候條件錯季大規模種植草莓的可行性。結果表明：（1）川西高原錯季草莓生長氣溫較適宜期集中在4?10月，同期水分適宜度及綜合適宜度均達到次適宜水平及以上，能夠滿足草莓種植的基本需求，同時也滿足草莓鮮果在夏季錯季上市的時令需求。（2）川西高原錯季草莓的適宜種植區主要集中在涼山州的甘洛、越西、冕寧、喜德、西昌、布施、普格、寧南等地；次適宜區主要覆蓋涼山州東部和中西部等海拔3000m以下地區，以及阿壩州中南部和甘孜州東部等海拔2000?5000m地區，并從中部向西側的高海拔地區呈帶狀延伸；而石渠、色達、紅原、若爾蓋等高緯度地區和巴塘、理塘、得榮、鄉城、稻城等高海拔地區則不適宜錯季草莓的種植。因此，在適宜播期和覆膜等農業技術措施的補充下，川西高原大部分地區的氣候條件適宜進行錯季草莓的種植栽培。

錯季草莓；川西高原；適宜度分析；氣候適宜期

草莓（Duch.）是多年生常綠草本植物，屬薔薇科漿果類水果，草莓漿果色澤鮮紅、芳香多汁、酸甜適口、營養豐富，素有“水果皇后”的美稱。草莓是喜光、喜溫涼氣候的植物，雖能耐輕微的遮蔭并具有一定的耐寒性，但其不耐嚴寒也不抗炎熱[1]。萌芽適溫在20～25℃，生長適溫在15～20℃，小于10℃或大于30℃的溫度都會使植株光合作用速率下降，抑制草莓植株的生長；草莓開花期溫度小于0℃或大于40℃都會影響授粉受精，產生畸形果[2]；草莓結果期適溫在15～20℃，最高氣溫不能超過35℃，溫度升高會使草莓結果期縮短，甚至植株生理失調，導致死亡[3]；果實成熟期適宜溫度也在20℃左右，氣溫的逐漸下降和上升，都會使草莓有機物的積累逐漸減少[4]。草莓在不同的發育期對水分的需求不同，花芽分化期要求水分較少；母本苗定植后需要充足的水分，以保證幼苗成活；現蕾?果實膨大期需水量較多[5]。

草莓主要的種植方式有露地栽培和設施栽培兩種。最原始的種植模式就是讓其在自然露天環境中自然生長成熟，這就決定了消費者只能在應季的短時期內購買到新鮮果蔬。隨著消費水平的不斷提高，短期的應季草莓供應愈加無法滿足市場需求。隨著農業技術和食品保藏技術的不斷發展，反季節蔬果栽培應運而生，溫室、大棚等設施的發展應用，實現了果蔬的增溫增光栽培[6]。設施栽培可通過提前或延后收獲來實現草莓鮮果的周年供應，以獲得較高的經濟收益，但是設施栽培相較露地栽培來說，草莓果實的品質和口感都較差，且設施成本較高，所以草莓產業主要仍活躍在冬春季時期，夏季的鮮果草莓市場基本空白[7]。國內不少學者針對草莓實際生產中的新品種培育[8?10]、重茬[11?12]、脫毒移種[13?14]、病蟲害防治[15?17]等問題做過大量研究，但利用自然氣候資源種植錯季草莓，有關延遲或提前草莓收獲時間的研究少有報道。

川西高原為青藏高原東南緣和橫斷山脈的一部分，分為川西北高原和川西山地兩部分，地質環境典型，季節和晝夜溫差大，10℃以上積溫達到1000～1500℃·d，是四川熱量最低的地區；但在另一方面，川西高原豐富的光能資源在一定程度上彌補了其熱量不足的缺陷[18?20]。很多文獻對西甜瓜、櫻桃[21]、杏鮑菇[22]、大白菜[23]等蔬果進行了高原錯季種植研究，高原反季節種植技術和高效高產栽培模式也逐漸成型，但是針對高原草莓的錯季種植適宜性的研究仍十分少見。理論上，利用高原夏季與平原冬春季氣候相似的特點，在川西高原進行錯季草莓的露地栽培或簡易大棚設施栽培極具應用前景。

本研究針對川西高原的氣候條件，分析在當地進行錯季草莓種植的適宜性，確定適宜草莓生長的時間段，分析草莓各生育期的生長適宜度并進行適宜種植區劃，以期為川西高原各地錯季草莓的規模化栽培提供依據。

1 資料與方法

1.1 數據及其來源

氣象數據來自四川省氣象局氣象信息中心提供的川西高原多年逐日氣象記錄數據包（1986?2015年），包括平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、日照、降水量和平均濕度共6項氣象數據的逐日記錄，數據提取時間為2018年，來自四川省川西高原48個氣象站點（圖1）。參考四川省行政區劃，將川西高原的48個站點劃分為甘孜州、阿壩州、涼山州3個區，取同日某區內各站氣象要素的平均值為該區當日的平均氣象要素值。

圖1 川西高原氣象站點分布

生育期數據來自四川省農業氣象指標項目在松潘夏季草莓基地的分播期試驗，分別在2018年4月中旬、5月中旬、6月中旬3個時間點定植草莓幼苗，觀測其整個生長期內各生育期的時間和持續時長，并記錄草莓植株的整體長勢和果實品質及最終產量。根據分播期試驗結果取各項指標最優的5月中旬批次的生育期來劃分計算適宜度的各生育期，選取5中旬?6月上旬為定植萌芽期，6月中旬?7月上旬為開始生長期，從開花起，草莓開花、結果、采收交錯重疊出現，所以將7月中旬?10月定為持續生長期。

1.2 適宜性評價指標的確定

溫度、水分、日照條件是影響作物生長的主要氣象因子。生產實踐和實驗中發現，川西高原各地溫度、水分條件差異較大，對草莓生長的影響適宜性也各不相同，而日照條件對草莓生長的影響均為適宜水平[24?25]，所以主要針對溫度、水分對川西高原種植草莓的適宜性進行分析。

根據草莓生長發育對溫度的要求和響應，將溫度對作物的影響確定為最高溫度、最低溫度2個閾值點和1個最適溫度區間，用模糊子集的升、降半嶺形分布對應取交集建立氣溫適宜度函數ST[26?32]，即

式中，t為旬平均溫度（℃），TL、TH分別為草莓生長的下限、上限溫度；tl、th分別為草莓生長最適溫度的上限、下限值。

從水分供需平衡入手，將水分適宜度函數SW分解成土壤水分（Ssoil）[33?34]和空氣相對濕度（Srh）兩個部分。Ssoil是利用自然降水量的旱澇程度來評價某地區的水分供需情況（式2），而Srh是利用草莓對空氣相對濕度的敏感程度來評價水分對草莓的影響（式3）。

式中，R0為某地區降水量的累積年平均值（mm），取1986?2015年的30a平均降水量；R為該地區的實際自然降水量（mm），取2018年全年各地的降水量。

式中，RH0為最適宜相對濕度（%），RH為實際空氣相對濕度（%）。

因此，草莓綜合適宜度S可計算為[35]

結合文獻調研和對草莓溫度脅迫指標的分析結果，確定各項適宜指標參數取值見表1[36?37]，分別利用式（1）和式（4）計算川西高原各地錯季草莓種植的氣溫適宜度值、水分適宜度值，依據式（5）計算草莓的綜合適宜度值。其中，旬適宜度按“錯季草莓生長”適宜指標取值，將旬內所有日平均氣象要素都分別代入式（1）?式（5）計算得到日適宜度值，以旬內所有日適宜度值的平均值為旬適宜度；同理，不同生育期的適宜度按各生育期的適宜指標取值，某一生育期內所有日適宜度值的平均值即為該生育期的適宜度。按以下評價標準對適宜度進行評價，適宜度值大于0.7為適宜，代表適宜草莓露地生長；0.7～0.5為次適宜，代表在輔以設施手段的條件下適宜草莓生長；小于0.5為不適宜。

表1 草莓不同生育期溫度界限（T）和適宜空氣相對濕度（RH0）指標

1.3 數據分析

利用Matlab 2015b軟件處理川西高原48個氣象站點，1986?2015年30a的逐日氣溫、降水量和相對濕度數據，計算得出多年平均每旬草莓生長的氣溫適宜度、水分適宜度及其綜合適宜度。在計算要素的旬平均值時，以1?10日為上旬，11?20日為中旬，20?30日為下旬。某站點要素的旬平均值用該旬內多日要素的平均值表示。

利用ArcGIS軟件繪制不同生育期內各適宜度指標的空間分布，利用柵格運算對不同生育期內綜合適宜度的柵格圖層進行疊加運算打分，重新分級后形成適宜區、次適宜區和不適宜區的錯季草莓綜合氣候適宜性區劃圖。

2 結果與分析

2.1 川西高原種植草莓的氣溫和水分適宜度分析

2.1.1 氣溫適宜度

由圖2可知，草莓在川西高原生長的氣溫適宜度全年表現為“先增高后降低”。甘孜州、阿壩州氣溫適宜度分別從4月下旬、3月下旬開始，直至10月中旬，均在次適宜水平以上，其中涼山州夏季由于高溫影響，氣溫適宜度有所下降，但全年均大于0.6，在次適宜范圍。表明川西高原從春季到秋季大部分時間氣溫條件均適合草莓生長。其中，夏季6?8月氣溫適宜度最高，均達到0.8以上。由此可見，川西高原4?10月的氣溫條件均較適宜草莓的生長，能夠滿足一季錯季草莓的種植，其中6?8月是最適宜的黃金時期。

2.1.2 水分適宜度

由圖3可知，甘孜州與阿壩州的水分情況相似，冬春季降水稀少，空氣干燥濕度低，4月下旬?10月中下旬草莓生長水分適宜度均能達到“次適宜”的水平；但適宜水分期較短且分散，僅7月下旬、8月上旬、9月下旬和10月上旬的水分適宜度大于0.8。而涼山州6、7月暴雨頻發的氣候特點不利于草莓的生長，水分適宜度下降幅度很大，這使涼山州的水分適宜期大幅縮短，僅4月上旬?6月上旬、9月上旬?10月中旬的水分適宜度達到0.5以上，水分適宜度達到0.8的最適宜期僅有5月下旬。總之，在錯季草莓的生長期間（4月中下旬?10月中旬），川西高原各地的水分條件基本能夠滿足草莓生長期間的水分需求，種植過程中可根據各地不同降水情況進行適當補水和排水調控，即可彌補局地降水影響。

圖2 川西高原草莓生長逐旬氣溫適宜度（ST）

注：數據為1986?2015年30a平均值。E-代表上旬。下同。

Note: The data is the 30-year average from 1986 to 2015. E- is the first ten-day of a month. The same as below.

圖3 川西高原草莓生長逐旬水分適宜度（SW）

2.1.3 綜合適宜度

由圖4可以看出，川西高原草莓全年生長逐旬綜合適宜度變化整體表現為夏季為谷的“小雙峰”，這一曲線特征與圖3中水分適宜度的變化相似。10月下旬?翌年4月中旬，氣溫偏低、降雨偏少的氣候條件不適宜草莓的生長，綜合適宜度持續偏低；進入春季后，氣溫回升，雨水漸盈，綜合適宜度也逐步增加；夏季較高的溫度彌補了部分雨水過多對適宜度的影響。綜合適宜度大于0.7的適宜期主要集中在5月、7月下旬?8月下旬和9月下旬?10月上旬，其中阿壩州的總適宜期長達10旬以上。總體來看，川西高原4月中旬?10月中旬的草莓生長氣候適宜度均在0.5以上，達到“次適宜”的水平，適合種植錯季草莓。

圖4 川西高原草莓生長逐旬綜合適宜度(S)

2.2 錯季草莓各生育期的適宜性區劃

2.2.1 定植萌芽期

草莓凍根在定植期的適宜溫度在20～25℃，根系的生長活動溫度以15～20℃為宜。從圖5a可以看出，在涼山州、阿壩州南部和甘孜州南部邊緣沿線地區，5月中旬?6月上旬的氣溫條件十分適宜定植期草莓的萌芽和后續生長發育，這部分地區海拔大多在3500m以下。而石渠—色達—阿壩—紅原—若爾蓋北部一線地區或因地勢較高，或因緯度較高，開春后氣溫回升緩慢，從圖中也可以看出，這部分地區在這一時段并不適宜草莓的定植萌芽。其余地區在該時期的氣溫適宜度均大于0.5，達到了“次適宜”的水平。整體來看，定植期的氣溫適宜度由東南向西北不斷降低，這一變化趨勢與川西高原氣溫隨緯度、海拔變化的特征相適應，在其余兩個生育期的氣溫適宜性分析中也能得出相似的結果。

定植萌芽期內，草莓凍根對水分的要求一般空氣濕度在60%～70%，土壤濕度在60%左右較適宜。從圖5b可以看出，色達—甘孜—爐霍—丹巴—康定—九龍—木里一線以西地區在這段時期的環境仍十分干燥，水分適宜度均小于0.5，不能滿足草莓萌芽的水分要求；以東大部分地區能夠達到“次適宜”的水分條件。

2.2.2 開始生長期

定植后的草莓凍根隨著解凍不斷復蘇伸展，逐漸開始生長，這一時期草莓的生長適溫范圍較定植萌芽期更加寬泛，加之氣溫的不斷回升，這一時期的適宜區明顯擴大，對比圖5a與圖6a可以發現，甘孜州草莓開始生長期的適宜區與次適宜區的分界線較定植萌芽期北移約3個緯度。北部沿線地區的氣溫不適宜性也有不同程度的下降，其中阿壩縣由不適宜區變為了次適宜區。除極個別地區，川西高原大部分地區這一時期的氣溫條件適宜開始生長期草莓的生長。

從圖6b可以看出，隨著雨水日漸充沛，空氣濕度上升，草莓生長對水分的要求也逐步被滿足。涼山州的東西兩側和甘孜州中部大部分地區的水分適宜度均能達到“適宜”水平以上，除個別站點仍無法滿足草莓基本的水分要求，其余地區的水分適宜度都能達到0.5以上。同時從得榮、汶川等不適宜區較小的輻射范圍也可看出其不適宜程度并不大。

2.2.3 持續生長期

從7月中旬開花起，草莓開花、結果、成熟交錯重疊出現，果實采收期一直持續至10月底，這一段時期草莓的生長需消耗大量水分和養分，適宜空氣濕度（60%～70%）、較高的溫度和長日照都有利于優質果的品質形成。從圖7a可以看出，這一段時段內氣溫適宜度分區與定植萌芽期相似，涼山州、阿壩州南部和甘孜州南部邊緣沿線地區的氣溫適宜度依舊保持在0.8以上，次適宜區范圍擴大，阿壩縣由不適宜區變為次適宜區。

由圖7b可見，在草莓持續生長期內，除去阿壩州東南部和甘孜州西部幾個零散地區水分條件不適宜外，其它地區均能滿足草莓這一階段生長的基本水分要求，但研究區內并無水分條件適宜度能達到“適宜”的區域。

圖5 川西高原錯季草莓定植萌芽期氣溫適宜性（a）和水分適宜性（b）區劃結果

圖6 川西高原錯季草莓開始生長期氣溫適宜性（a）和水分適宜性（b）區劃結果

2.3 川西高原錯季草莓種植適宜性區劃

綜合錯季草莓3個生育期氣溫、水分綜合適宜度，利用選擇集優法進行綜合氣候適宜性區劃。先將3個生育期的綜合適宜度區劃圖柵格化，將不適宜區賦值0，次適宜區賦值0.5，適宜區賦值1，利用ArcGIS的柵格運算將各生育期適宜度區劃圖進行柵格相乘的疊加運算，再對所得柵格圖進行重新分類處理，0值柵格劃為“不適宜區”、“0～1”值柵格（0<柵格值<1）劃為“次適宜區”、1值柵格劃為“適宜區”，得出川西高原錯季草莓綜合氣候適宜性區劃如圖8。由圖可見，適宜錯季草莓露地種植的地區全部集中在涼山州；相對于不適宜區呈分散片狀分布，次適宜區則相對成片，除涼山州其余地區外還覆蓋阿壩州中南部和甘孜州東部，并從中部向西呈帶狀延伸。其中適宜區占地約5.01%，次適宜區66.82%，不適宜區28.17%。

圖8 川西高原錯季草莓綜合氣候適宜性區劃結果

3 結論與討論

3.1 結論

（1）川西高原錯季草莓的適宜種植區主要集中在涼山州的甘洛、越西、冕寧、喜德、西昌、布施、普格、寧南等地；次適宜區主要覆蓋涼山州東部和中西部等海拔在3000m以下地區，以及阿壩州中南部和甘孜州東部等海拔2000?5000m地區，并從中部向西邊的高海拔地區呈帶狀延伸；而石渠、色達、紅原、若爾蓋等高緯度地區和巴塘、理塘、得榮、鄉城、稻城等高海拔地區則不適宜錯季草莓的種植。

（2）川西高原錯季草莓的適宜區主要集中在涼山州，但是其盛夏的高溫氣候仍易使草莓生長遭受熱害影響，同時期常伴有暴雨洪澇，較長時間的降水還會影響草莓果實的形成，降低果實品質。次適宜區氣溫和水分條件基本都能滿足草莓的基本生長要求，在適宜播期和覆膜等農業技術的補充下，可以考慮利用簡易大棚設施進行局部的溫室小氣候調節，使當地的環境條件更加適宜草莓的規模化栽培；同時，但仍需注意大棚內的濕度和溫度控制。

3.2 討論

錯季草莓充分利用了川西高原獨特、自然的氣候優勢、地理優勢，從而轉變為經濟上的優勢，填補了市場上夏季鮮食優質草莓的空白。但本研究僅考慮了氣溫和水分這兩個氣象因子對適宜區劃的限制，并未結合與錯季草莓生產現實相關的其它氣象要素、氣象災害頻次、病蟲害、地理因子、人文要素等進行綜合分析，同時對草莓全生育期對氣象要素的配置要求還不夠細，今后針對川西高原錯季草莓要形成更加全面的氣候適宜性指標，其精細化區劃還需進一步深入。另外，由于草莓在各個生育期對溫度、水分等條件的要求各不相同，后期花、果、采收期循環交替，具體分析起來十分復雜。本研究僅就一個播期的錯季草莓，將其分為3個生育期進行氣候適宜性分析研究，其中有些細節問題很難體現出來。諸如，甘孜州中部地區在4月?5月下旬氣溫回暖速度慢，對應定植期的氣溫適宜度很低，但在實際種植中，這種程度的低溫對草莓的根系萌發并無影響，甚至有促長作用；另一方面，由于持續生長期的劃分時間范圍太廣，可能存在適宜的時間段被次適宜、不適宜時段同化，使整體適宜度評價降低。今后將進一步針對川西高原氣候的多樣性進行不同播期錯季草莓的種植適宜性分布的細致化研究，為川西高原長期供應錯季草莓的高效種植模式提供氣候依據，并科學指導精細化設施調控。

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Climate Suitability of Unseasonal Strawberry Planting in the Western Sichuan Plateau

ZHANG Xu-ran1, WANG Ming-tian2, 3, YANG Zai-qiang1,4，XU Chao1, ZHENG Sheng-hua3, ZOU Yu-jia5

(1. Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters, Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044, China; 2. Sichuan Meteorological Observatory, Chengdu 610091; 3. Key Laboratory of AgriculturalEnvironment in Southwest Mountain Areas, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Chengdu 610091; 4.Binjiang College, Nanjing University of Information Science and Technology, Wuxi 214000; 5. Agricultural Meteorological Center, Sichuan Meteorological Bureau, Chengdu 610091)

In order to study whether the climatic conditions in the Western Sichuan Plateau are suitable for large-scale strawberry planting in summer, daily meteorological data of 48 meteorological observation stations in the Western Sichuan Plateau, from 1986 to 2015, were used to establish temperature, water and comprehensive suitability evaluation model to analyze the suitability of strawberry growth in the Western Sichuan Plateau, with eco-fitness theory and fuzzy mathematics methods, and considering the biological characteristics of strawberries. After determining the suitable period for the growth of strawberries, the growth suitability of each growth periods was further analyzed, and the final suitability zoning of unseasonal strawberry was determined by comprehensive classification and scoring method. The results showed that, the period whose temperature condition was modestly suitable for strawberries growing in the Western Sichuan Plateau was concentrated from April to October. And, the water suitability and comprehensive suitability of the same period also reached the sub-optimal level or above, which could meet the basic needs of strawberry planting and ensure that strawberry fruit can be marketed in summer. In terms of zoning, the comprehensive suitable planting areas of unseasonal strawberry in the Western Sichuan Plateau were mainly concentrated in the central part of Liang’shan Prefecture; the secondary suitable area covered a wide area, covering the eastern and mid-western part of Liang’shan Prefecture, and the mid-southern parts of A’ba Prefecture and the eastern part of Gan’zi Prefecture, which further extended from the center to the west. Supplemented by agricultural techniques such as suitable sowing date and film mulching, the climatic conditions of most parts in the Western Sichuan Plateau were suitable for the cultivation of unseasonal strawberry.

Unseasonal strawberry; Western Sichuan Plateau; Suitability analysis; Climate suitability period

10.3969/j.issn.1000-6362.2021.02.002

張旭然,王明田,楊再強,等.川西高原錯季草莓種植的適宜度分析[J].中國農業氣象,2021,42(2):102-111

2020?07?25

國家重點研發計劃（2019YFD1002202）；四川省農業氣象指標體系研究及應用（省重實驗室2018?重點?05）；農業農村部西南山區農業環境重點實驗室開放項目（AESMA-OPP-2019006）；高原與盆地暴雨旱澇災害四川省重點實驗室科技發展基金項目（省重點實驗室2018-青年-30）

王明田，研究員，從事農業氣象研究，E-mail：wangmt0514@163.com

張旭然，E-mail：1139093612@qq.com