基于GIS的新疆澤普縣紅棗氣候適宜性精細區劃

劉紀疆，艾則買提，許 亮，李戰超，王 森，張山清＊

1.新疆維吾爾自治區農業氣象臺，烏魯木齊 830002

2.新疆澤普縣氣象局，新疆喀什 844800

紅棗是南疆主要林果之一。澤普縣紅棗產業起步于1985年，1988年被自治區命名為全疆紅棗商品生產基地縣。以其得天獨厚的光熱資源和獨具特色的水土優勢與氣候特點，鑄就了其優良的品質，以果大皮薄、色紅如血、性平味甘、入口即食、不留殘渣被列為南疆紅棗之冠。近年來，澤普縣紅棗種植規模發展迅速，已成為農民增收致富的新的經濟增長點，也正在成為發展農村經濟、助理鄉村振興的一個支柱產業。2017年,澤普縣紅棗的結果面積達1.26 hm2，占林果面積的41%，總產量9.6989萬t，為全縣林果總產的44%，總產值71384萬元，為全縣林果總產值的44%。但近年來，因忽視氣候的適宜性，一些鄉鎮盲目擴大種植區域，加之極端氣候事件頻繁，澤普縣紅棗常常遭受春季大風、沙塵、夏季高溫熱害、秋季異常降水以及冬季越冬凍害等災害性天氣影響，造成紅棗產量低而不穩，品質下降，嚴重影響紅棗果農經濟收入。因此，根據紅棗的生物學習性及其對氣候條件的具體要求，利用近30年（1981-2010年）澤普縣氣象站和周邊10個氣象站的觀測資料，結合紅棗氣候適宜性區劃指標和地理信息系統軟件（ArcGIS10.0）的精細化空間插值技術，開展澤普縣紅棗種植的精細化農業氣候區劃，對科學合理地制定澤普縣紅棗種植發展規劃和調整林果結構布局，采取趨利避害的生產管理技術措施，促進紅棗產業的持續穩定發展以及在保護和改善生態環境提供氣候依據。

1 資料來源與方法

1.1 資料來源

使用澤普縣及其周邊10個氣象站1981—2010年的逐日氣候資料,統計≥10℃積溫，90%保證率年極端最低氣溫，開花-坐果期平均氣溫，氣象數據和地理信息數據來自新疆氣象信息中心。

1.2 研究區域概況

研究區域為澤普縣域，位于南疆西南部，昆侖山北麓，喀喇昆侖山東側，塔里木盆地西緣，東 經76°52′0″-77°29′30″，北 緯37°57′-38°19′。海拔高度為1215-1490m。地勢由西南向東北平緩傾斜，西南部為葉爾羌河沖積扇，東北部為葉爾羌河沖積平原。轄2個鎮、10個鄉。澤普縣屬暖溫帶大陸性干旱氣候，年平均氣溫11.7℃，≥0℃積溫4592.4℃·d，日照時數2684.2h,極端最高氣溫41.0℃，極端最低氣溫-23.3℃。澤普縣屬暖溫帶大陸性干旱氣候，年平均氣溫11.7℃，≥0℃積溫4592.4℃·d，日照時數2684.2h,極端最高氣溫41.0℃，極端最低氣溫-23.3℃。地形地貌及海拔高程及氣象站點見圖1。

圖1 澤普縣高程圖

1.3 研究方法

采用地理信息系統的精細化空間插值技術,在對氣候要素進行統計分析的基礎上，建立氣候要素與地理因子（經度、緯度、和海拔高度）的回歸模型，并將模型值與實際值得到的殘差再通過IDW法進行訂正，最后將模型圖層和殘差圖層進行疊加，形成上述氣候要素柵格數據層。為了檢驗上述氣候要素空間插值效果，對預留站點數據進行交叉驗證，插值結果較理想。

2 紅棗生產與氣象條件的關系

2.1 溫度條件

紅棗為喜溫樹種，當春季氣溫達13～15℃時開始萌動，15～17℃以上時抽枝展葉、花芽分化，19℃以上時現蕾。花期的最適溫度為24～26℃，低于20℃或高于30℃時花粉發育不良。坐果和棗核形成期要求平均氣溫在25～30℃，低于25℃或高于30℃均對果實生長造成一定影響。成熟期平均氣溫以20℃以上為宜，氣溫低于20℃時，果實發育停止，低于15℃時，成熟過程受阻，并開始進入落葉期。5℃以下，棗樹進入休眠期。棗樹休眠階段對低溫的適應性較強，能抗-30℃的低溫。

2.2 日照條件

紅棗為典型的喜光樹種，光照充足則棗果產量高、品質佳。一般，生長期內日照時數在1700h以上較為適宜。澤普縣光照資源充足，棗樹生長發育期間大部分地區日照時數在1800～2000h，因此光照不是制約澤普縣棗樹生長發育的氣候因子。

2.3 降水條件

紅棗抗旱耐澇，澤普縣降水較少，紅棗生長期間平均降水量只有60.2mm，不能滿足紅棗需水，所以，澤普縣棗樹主要靠灌溉供水，因此，降水不是制約棗樹生長發育的氣候因子。

3 紅棗氣候區劃指標的確定

通過上述分析表明，熱量條件是影響澤普縣紅棗生長發育、產量形成和果品優劣的主要氣候因素，光照和降水對其影響很小。因此，紅棗氣候區劃指標的確定也應以熱量條件為核心。結合紅棗整個生長期對熱量條件的需求及前人的研究成果，選取≥10℃積溫和90%保證率年極端最低氣溫為主導指標，開花-坐果期平均氣溫為輔助指標，綜合考慮上述三個因子作為澤普縣紅棗氣候區劃指標（表1）。

表1 澤普縣紅棗種植氣候區劃指標

4 區劃指標各氣候要素的空間分布

4.1 ≥10℃積溫空間分布特征

澤普縣≥10℃積溫4129℃·d，因地勢起伏較小，海拔落差不大，全縣≥10℃積溫的空間分異較小，總體呈“東北部平原最多、中部次之、西南部最少”的空間格局（圖2）。其中，東北部的依瑪鄉、古勒巴格鄉等廣大平原區域≥10℃積溫較多，為4194～4311℃·d；中部的澤普鎮、奎依巴格鎮、波斯喀木鄉、賽力鄉、依克蘇鄉、奎依巴格鄉、阿克塔木鄉、阿依庫勒鄉等廣大中部區域≥10℃積溫次多，為4045～4194℃·d。，東南部區域在3768～4045℃·d之間。根據表1中紅棗種植對≥10℃積溫的需求可以看出，澤普縣全縣各地≥10℃積溫條件均適宜紅棗的種植，其中，中部和東北部較西南部更適宜。

圖2 澤普縣≥10℃積溫空間分布

4.2 90%保證率年極端最低氣溫空間分布特征

近30年澤普縣90%保證率年極端最低氣溫的空間分布特征總體呈現“由西南向東北遞減”的分布格局（圖3）。澤普縣中部及東北部的澤普鎮、波斯喀木鄉、賽力鄉、依克蘇鄉、圖呼其鄉、阿依庫勒鄉、布依魯克塔吉克族鄉、依瑪鄉、古勒巴格鄉、90%保證率年極端最低氣溫稍高，為-19.7～-19.1℃；中部偏西部的奎依巴格鎮、奎依巴格鄉、阿克塔木鄉的廣大區域次之，為-20.3～-19.7℃；西南部偏南部海拔1400m以上的區域80%保證率年極端最低氣溫最低，為-21.4～-20.3℃。根據表1中90%保證率極端最低氣溫對紅棗越冬安全性的影響可以看出，澤普縣全縣區域，紅棗越冬凍害的風險較小，并且由西南至東北凍害風險漸次減小。

圖3 澤普縣90%保證率極端最低氣溫空間分布

4.3 紅棗開花-坐果期平均氣溫空間分布特征

近30年澤普縣紅棗開花-坐果期平均氣溫的空間分布與≥10℃積溫相似，也總體呈現“東北部平原最高、中部次之、西南部最低”的分布格局（圖4）。其中，東北部的依瑪鄉、古勒巴格鄉、圖呼其鄉等廣大平原區域平均氣溫最高，為24.3～24.7℃；中南部的澤普鎮、波斯喀木鄉、賽力鄉、依克蘇鄉、奎依巴格鎮、奎依巴格鄉、阿克塔木鄉、阿依庫勒鄉、布依魯克塔吉克族鄉等廣大區域紅棗開花-坐果期平均氣溫較高，為23.7～24.2℃；西南部以南海拔1300m以上的區域為22.5～23.6℃。根據表1中紅棗開花-坐果期平均氣溫可以看出，澤普縣各地紅棗開花-坐果期溫度條件均適宜紅棗的生長發育，尤其中部和東北部較西南部更適宜些。

圖4 澤普縣紅棗開花-坐果期平均氣溫空間分布

5 紅棗種植農業氣候區劃結果及其分區評述

根據表1紅棗區劃指標，將澤普縣≥10℃積溫、90%保證率年極端最低氣溫和開花-坐果期平均氣溫的柵格數據在ArcGis10.0平臺上進行模糊疊加處理，獲得了綜合上述三項氣候指標的澤普縣紅棗種植氣候區劃（圖5）。從中可以看出澤普縣海拔1300m以下的區域氣候最有利于紅棗的適宜種植，因西南角熱量條件略差于中部和東北部，所以，將澤普縣紅棗氣候適宜性區域劃分為最適宜區Ⅰ、最適宜區Ⅱ和適宜區三級。下面分別進行評述：

圖5 澤普縣紅棗種植農業氣候區劃

5.1 最適宜種植區Ⅰ

主要分布在澤普縣的中部偏北和東北部，具體包括東北部的依瑪鄉、古勒巴格鄉、圖呼其鄉等廣大平原區域，這些區域≥10℃積溫最多，在4100～4300℃·d之間；90%保證率年極端最低氣溫較高，在-19.0℃以上；紅棗開花-坐果期平均氣溫也較高，在24.0℃以上。氣候條件非常適宜紅棗優質、高產，因此，該區域是澤普縣種植紅棗種植最理想的區域。

5.2 最適宜區Ⅱ

主要分布在縣域中部和偏西南，主要包括澤普鎮、波斯喀木鄉、賽力鄉、依克蘇鄉、奎依巴格鎮、奎依巴格鄉、阿克塔木鄉、阿依庫勒鄉、布依魯克塔吉克族鄉等廣大區域大部區域，該區≥10℃積溫較最適宜種植Ⅰ區略少，一般在39 000～4100℃·d；90%保證率年極端最低氣溫在-20℃以上；紅棗開花-坐果期的平均氣溫較高，在23.0℃以上，氣候條件較適宜紅棗優質、高產。

5.3 適宜種植區

主要分布在縣域的西南角以南海拔1300 m以上的區域，該區熱量條件較最適宜區略差，≥10℃的積溫在3900℃·d以下；90%保證率年極端最低氣溫在-20℃以下；紅棗開花-坐果期的平均氣溫在22～23℃之間，氣候條件能滿足紅棗優質、高產的需求。

6 結論

熱量條件是影響澤普縣紅棗生長發育、產量形成和果品優劣的主要氣候因素，光照和降水對其影響很小。澤普縣≥10℃積溫、90%保證率年極端最低氣溫和開花-坐果期平均氣溫是影響紅棗氣候適宜性的主要因子。

澤普縣年平均≥10℃積溫4129℃·d，因地勢起伏較小，海拔落差不大，全縣≥10℃積溫的空間分異較小，總體呈“東北部平原最多、中部次之、西南部最少”的空間格局。根據紅棗種植對≥10℃積溫的需求，澤普縣全縣各地≥10℃積溫條件均適宜紅棗的種植，其中，中部和東北部較西南部更適宜。

近30年澤普縣90%保證率年極端最低氣溫的空間分布特征總體呈現“由西南向東北遞減”的分布格局。根據90%保證率極端最低氣溫對紅棗越冬安全性的影響，澤普縣全縣區域，紅棗越冬凍害的風險較小，并且由西南至東北凍害風險漸次減小。

近30年澤普縣紅棗開花-坐果期平均氣溫的空間分布與≥10℃積溫相似，也總體呈現“東北部平原最高、中部次之、西南部最低”的分布格局。氣溫由東北部向西南部逐漸減小。根據紅棗開花-坐果期對平均氣溫要求，澤普縣各地紅棗開花-坐果期溫度條件均適宜紅棗的生長發育，尤其中部和東北部較西南部更適宜些。

7 討論

澤普縣紅棗最適宜種植區主要分布在澤普鎮中部和東北部等廣大平原區域，本區域≥10℃積溫、90%保證率年極端最低氣溫、紅棗開花-坐果期平均氣溫等氣候條件非常適宜紅棗優質、高產，可以說是澤普縣種植紅棗種植最理想的區域。

適宜種植區主要分布在縣域的西南角，海拔1300m以上的區域，該區熱量條件略差最適宜區，≥10℃的積溫、90%保證率年極端最低氣溫均能滿足需求；但紅棗開花-坐果期的平均氣溫略次于最適宜區，整體氣候條件較能滿足紅棗優質、高產的需求。