我國芒果種植氣候適宜性區劃

張明潔 張京紅 張亞杰 楊靜

摘要：基于我國1961—2019年的地面氣候觀測資料，結合現有芒果優勢產區的氣候條件，選取我國芒果氣候可種植區和氣候適宜性區劃指標，將氣候適宜性區劃指標分為適宜、次適宜、不適宜3級，分別賦予等級值，采用層次分析法賦權重。然后，利用根據各區劃指標的等級值和權重構建芒果種植氣候適宜性區劃指數，基于地理信息系統（GIS）技術平臺進行我國芒果種植氣候適宜性區劃，并結合前人研究成果和我國實際芒果種植區分布情況對區劃結果進行驗證。可種植區主要分布在熱帶和亞熱帶季風氣候區，其中，氣候適宜區主要分布在全年熱量充足、越冬條件佳、光熱水條件配合好的海南、云南南部的瀾滄江—元江流域、云南北部、四川南部的金沙江干熱河谷的部分地區、廣西南部、廣東大部、福建中部和南部。云南和四川由于地形條件復雜，區劃結果呈碎片化分布。與前人的研究成果對比，本研究的芒果種植氣候適宜區有所擴大，但我國實際的芒果優勢產區基本均分布在該范圍內，說明區劃結果是可靠和合理的。研究結果可為優化我國芒果生產的區域布局和產業結構提供參考。

關鍵詞：芒果;氣候適宜性;區劃;GIS;層次分析法;芒果優勢產區

中圖分類號：S162.5+5? 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2022）02-0124-07

收稿日期：2021-04-14

資助項目：國家重點研發計劃（編號：2019YFD1002203）;海南省重點研發計劃（編號：ZDYF2019113）。

作者簡介：張明潔（1987—），女，江蘇徐州人，碩士，高級工程師，主要從事應用氣象、災害評估、應對氣候變化等研究。E-mail：zmj_0203@163.com。

通信作者：張京紅，博士，研究員，主要從事應對氣候變化、應用氣象等研究。E-mail：janezhjh@163.com。

芒果是世界五大熱帶水果之一，起源于印度與緬甸交界地區，現已廣泛分布于全世界熱帶、亞熱帶地區的90多個國家和地區[1]，芒果產業已成為世界上最重要的熱帶作物產業之一。我國20世紀60年代開始大規模規范化種植芒果，80年代以來種植面積迅速擴大，2019年種植面積32.3萬hm2，產量達278.2萬t，居世界第3位[2]。目前主要分布在云南、廣西、廣東、海南、福建等熱帶、亞熱帶省區，包括早、中、晚熟的100多個品種。氣候條件是芒果生長的基本需求，也是制約芒果產量和品質形成的重要因素。我國總體氣候條件優越，但由于地域遼闊、經緯度跨度大、地形條件復雜，各地氣候資源狀況差異大，發展芒果生產的氣候適宜程度不一，導致部分地區芒果產量和品質不高。因此，為了進一步優化芒果生產的區域布局和產業結構，促進我國芒果生產的優質高產，有必要開展芒果氣候適宜性區劃。

已有很多學者開展了作物氣候適宜性區劃研究[3-11]，針對芒果種植的氣候適宜性，不同學者通過數理統計、試驗觀測等方法和手段，分析了當地芒果生產與氣候條件的關系[12-22];或針對芒果生產關鍵生育期所需的氣候條件[23-24]、芒果種植的氣象災害等進行了分析探討[25-28]。關于芒果氣候適宜性區劃，黃海平等選取芒果關鍵期氣象因子，采用貝葉斯準則判斷了廣西各地芒果的氣候生態適應程度[29];吳小波等以貴州省為研究區，運用地理信息系統（GIS）和遙感（RS）軟件，綜合考慮氣候和地形因子，完成了芒果氣候適宜性區劃[30];楊凱等以福建省為研究區域，收集芒果寒害災情樣本，確定芒果寒害致災因子，構建芒果寒害評價氣候指標，完成了芒果寒害種植氣候風險區劃[31];劉錦鑾選用年極端最低氣溫、3月和4月氣溫、雨量、日照等因子，采用模糊聚類法對廣東省芒果生產進行了農業氣候區劃[32]。上述成果為當地芒果的種植、引種育種、防災減災和產業布局規劃等提供了科學參考，但區劃范圍分散在個別市縣或省區，未能從全國范圍內對芒果的氣候適宜性進行全面詳細的分析，研究成果在其他地區的適用性有待考證。且在區劃過程中氣候數據未更新，不能反映氣候變化對芒果氣候適宜性的影響。在區劃指標上，僅有個別研究考慮了海拔、坡度等地形因子的影響。本研究結合對我國現有芒果優勢產區的氣候條件分析、芒果種植實地調查資料等，綜合考慮芒果種植所需的氣候條件，篩選我國芒果種植氣候適宜性區劃的指標，應用數理統計、逐步分區相結合的方法，基于GIS技術開展我國芒果種植氣候適宜性評價和區劃，并與已有研究成果、我國芒果生產實際進行對比，摸清我國芒果種植的氣候適宜性分布，為充分挖掘適宜芒果種植的氣候資源優勢、促進我國芒果產業發展規劃和芒果種植的區域布局提供科學依據。

1 資料與方法

1.1 資料來源與處理

所用資料包括氣象資料、地理信息數據、芒果種植信息等。氣象資料包括我國大陸（不包括臺灣省）2412個國家基本氣象站1961—2019年逐日氣象資料（1961年以后建站的，資料長度自建站至2019年），要素包括氣溫、降水量、日照時數、風速等，來源于中國氣象局，對個別缺測的數據采用該日前后相鄰兩日的均值代替。基礎地理信息數據采用國家基礎地理信息中心提供的1 ∶100萬行政區劃邊界。芒果種植信息包括我國現有芒果優勢產區分布、部分市縣的芒果種植面積和產量等，來源于中國農墾經濟發展中心（農業農村部南亞熱帶作物中心）、統計年鑒、各省農業相關部門和文獻查閱。我國現有芒果優勢產區主要分布在廣西右江河谷、海南南部—西南部、四川—云南金沙江干熱河谷流域、云南怒江—瀾滄江流域、云南紅河流域、廣東雷州半島、貴州西南部、福建閩南地區[2]的61個市縣的部分鄉鎮。

1.2 試驗方法

1.2.1 區劃指標的選取和分級

1.2.1.1 可種植區指標 芒果是熱帶常綠果樹，喜高溫，不耐寒[33]，當遇到0～5 ℃低溫時，芒果樹葉梢會受到傷害;氣溫<0 ℃時還會對枝條和樹干造成損害[32]，當極端最低氣溫<-2.5 ℃時芒果樹的嫩枝條和部分樹干嚴重受害[14];當極端最低氣溫在-5 ℃時，幼齡結果樹的主干會被凍死[16]。可見，芒果能否種植取決于越冬條件[29]。研究過程中采用表征低溫強度和持續時間的年極端最低氣溫、最冷月平均氣溫作為芒果可種植區的區劃指標。對我國現有芒果優勢產區的氣候條件（已剔除個別距離芒果園較遠、海拔高度較高的不能代表當地芒果園氣候條件的站點）進行統計分析（表1），取優勢產區年極端最低氣溫和最冷月平均氣溫的最小值作為可種植區的區劃指標值。

1.2.1.2 氣候適宜性指標 熱量條件是影響芒果生存和經濟生產最重要的因子之一，不僅制約芒果種植的分布區域，還直接影響芒果栽培適宜程度，關系芒果產業的成敗[30]。從起源和分布來看，芒果可分為熱帶型品種和亞熱帶型品種，溫度適應范圍相當廣。在高溫條件下生長結果良好，最適生長溫度為25～30 ℃，低于20 ℃生長緩慢，低于10 ℃生長停止，一般認為，年平均氣溫在21 ℃以上，終年無霜的地方比較適宜芒果生產[34]。芒果樹是深根系果樹，耐濕、耐旱能力均較強[17]，在年降水量為 250～2 500 mm的地區[16]均能正常生長，最理想的條件是降雨季節性分布明顯，尤其在花芽分化期、開花期和果實生長期降雨較少。但嚴重的土壤干旱會抑制營養生長，妨礙有機營養的產生和積累，間接地影響花芽分化和果實生長發育[35]，因此也需適量降雨。芒果是喜光果樹，植株生長及良好的產量和優異的品質都要求充足的光照。充足的光照下芒果樹結果多，含糖量高，外觀美，光照是芒果高產優勢的條件之一[34]。芒果生長量大，生長速度快，商業果園極易封行，樹冠郁閉，降低有效光合面積;光照不足也影響果實光合產物的積累，降低產量和品質[1]。

綜合上述分析，選擇年極端最低氣溫、最冷月平均氣溫作為可種植區區劃指標，選擇年平均氣溫、年≥10 ℃積溫、越冬期（12月至次年2月）平均氣溫、年降水量、年日照時數作為芒果氣候適宜性區劃指標，結合芒果種植對氣候條件的要求以及現有芒果優勢產區氣候條件的統計分析（表1），建立芒果種植氣候適宜性區劃指標體系（表2）。

1.2.2 區劃方法 本研究采用數理統計和逐步分區相結合的方法，在充分考慮芒果種植對氣候條件的要求和對我國芒果優勢產區氣候因子進行統計分析的基礎上，首先，選取最冷月平均氣溫、年極端最低氣溫作為可種植區的區劃指標，劃分出我國芒果的可種植區和不可種植區。然后，在可種植區開展芒果氣候適宜性區劃，選擇年平均氣溫、年 ≥10 ℃積溫、越冬期平均氣溫、年降水量、年日照時數等作為芒果氣候適宜性區劃的區劃指標，將各指標分為適宜、次適宜、不適宜3級，開展芒果單因子適宜性區劃，并對各區劃指標的適宜區、次適宜區、不適宜區分別賦值為3、2、1。同時，根據咨詢氣象、農業等領域的相關專家，根據專家打分結果，采用層次分析法對區劃指標年平均氣溫、年≥10 ℃積溫、越冬期平均氣溫、年降水量、年日照時數分別賦予權重值0.2、0.1、0.1、0.3、0.3。最后，利用各個指標的等級值和權重值，加權求和得到氣候適宜性區劃指數[公式（1）]，進行芒果氣候適宜性評價和區劃。

y=∑5i=1z×wi。（1）

式中：y為芒果氣候適宜性區劃指數;z為等級值，適宜區為3，次適宜區為2，不適宜區為1;w為對應區劃指標的權重;i=1，2，3，4，5。

2 結果與分析

2.1 可種植區

我國芒果的可種植區（圖1）分布在海南、云南大部、廣西、廣東、福建中部和南部、四川南部和東部、重慶西南部、貴州南部。該區域位于熱帶季風氣候和亞熱帶季風氣候區。冬溫夏熱，降雨季節分布明顯，夏季最多，冬季最少。熱量資源豐富，最冷月平均氣溫大于5.6 ℃，年極端最低氣溫大于 -3.4 ℃，年平均氣溫介于15～27 ℃之間，年≥10 ℃積溫為4 600～9 800 ℃。芒果樹可以安全越冬。

2.2 氣候適宜性區劃結果

2.2.1 單因子適宜性 從年平均氣溫分布狀況（圖2-a）看，海南、廣西中部和南部、廣東大部、福建南部、云南南部的部分地區為最適宜區;云南除西北部和東北部的部分地區以外的地區、四川南部和東部、重慶西南部、廣西北部和西部、貴州南部、廣東北部、福建中部為次適宜區;云南西北部的零星區域為不適宜區。從年≥10 ℃積溫的分布（圖2-b）看，云南南部和西南部、廣西北部的適宜區域有所擴大，其他的與年平均氣溫分布類似。從越冬期平均氣溫分布（圖2-c）看，云南南部、廣西中部和南部、廣東大部、福建南部、海南為適宜區;除四川中部、云南西北部、貴州東南部的零星區域為不適宜區外，其他地區均為次適宜區。從年降水量分布（圖2-d）看，云南南部和西南部、廣西大部、貴州南部、海南、廣東、福建均為適宜區;云南中部和北部、廣西東北部、四川、重慶為次適宜區。從年日照時數分布（圖2-e）看，云南大部、海南、廣東雷州半島和東部沿海、福建沿海、四川南部為適宜區;云南西北部的部分地區和東南部、廣西、貴州南部、廣東除雷州半島和南部沿海地區外的地區、福建大部、四川東北部為次適宜區;云南北部的部分地區、四川東南部、重慶西南部、貴州南部和北部的零星區域為不適宜區。

2.2.2 綜合適宜性 根據建立的氣候適宜性指數，指數大于2.3為氣候適宜區，2.0～2.3為次適宜區，小于2.0為不適宜區。另外，從海平面至海拔 1 200 m 的地區都能栽培芒果，在海拔1 200～1 700 m 具有特殊小氣候的地區也有栽培[1]，而海拔高于1 700 m地區關于芒果栽培的報道鮮見，因此，將海拔高于1 700 m的地區作為不適宜區。由此得到芒果種植氣候適宜性區劃圖（圖3）。

適宜區包括海南島全部;云南南部的瀾滄江、元江流域的隆川、瑞麗、龍陵、保山、施甸、六庫、永德、鎮康、耿馬、西蒙、瀾滄、勐海、景洪、景谷、勐臘、江城、墨江、思茅、石屏、建水、開遠、蒙自等市縣的全部或部分地區，云南北部華坪、永仁、元謀、祿豐、賓川、東川等市縣的部分地區;四川南部攀枝花、鹽邊、仁和、米易、德昌、會理、寧南、鹽源、巧家等市縣的部分地區;廣西南部、廣東大部、福建中部和南部。該區域最冷月平均氣溫為9.2～23.7 ℃，平均值達到 13.4 ℃，年極端最低氣溫為-2.8～18.9 ℃，平均值為2.9 ℃，年平均氣溫為16.8～27.1 ℃，平均值為 21.6 ℃，年≥10 ℃積溫在6 000 ℃以上，年降水量為620.0～2 768.6 mm，年日照時數為1 377.2～2 838.1 h，越冬條件佳，全年熱量充足，日照時間長，雨量適宜，光熱水條件配合好，十分適宜芒果生長，可大面積發展芒果種植業。

次適宜區包括云南西部的福貢、云龍、永平、大理、巍山，中部的楚雄、雙柏、祿豐、富民、安寧、呈貢、宜良、易門、晉寧、澄江、石林、玉溪、峨山、華寧、彌勒、瀘西，云南東南部的羅平、丘北、廣南、硯山、富寧、西疇、栗坡、馬關、屏邊;廣西西林、凌云、鳳山、東蘭、宜州、柳江、金秀、蒙山、昭平、賀州一線及其以北地區，西南部的那坡、靖西、德保;廣東西北部的連山、連州、乳源、樂昌、南雄、始興;福建的連城、永安、三明、沙縣、順昌、尤溪、大田、福鼎、霞浦的部分區域。該區域最冷月平均氣溫為6.5～16.8 ℃，平均值為9.5 ℃，越冬期平均氣溫為7.7～17 ℃，平均值為10.3 ℃，年平均氣溫為15.2～24 ℃，平均值為18.8 ℃，年≥10 ℃積溫在5 000 ℃以上，年降水量為788～2 054 mm，平均值為 1 415 mm，年日照時數為1 150.9～2 335.2 h，平均值為1 589 h，該區域芒果越冬條件次于適宜區，但其他熱量和光照條件雖然也略次于適宜區，但仍然能夠滿足芒果生長需要，可選種抗寒性強的品種，調節花期時間，減少芒果花期低溫寒害造成的損失，是發展芒果種植業的次適宜區。

不適宜區包括云南西北部的零星區域、云南東北部、四川東部、重慶西南部、貴州東部的部分地區。該區域最冷月平均氣溫為4.8～13.7 ℃，平均值為7.8 ℃，年極端最低氣溫為-3.3～4.7 ℃，平均值為-0.8 ℃，越冬期平均氣溫為5.5～14.0 ℃，平均值為8.6 ℃，年平均氣溫在14.4 ℃以上，年日照時數平均值為1 475 h，且部分地區海拔較高，芒果安全越冬條件差，雖可種植芒果，但產量和品質難以保證，為芒果種植的不適宜區。

2.3 區劃結果驗證

2.3.1 與已有研究成果對比 黃海平等的研究表明，廣西芒果種植的最適宜區包括百色、田陽、田東、崇左、龍州、寧明、憑祥、欽州、合浦、北海、方程、東興等12個市縣[29]。吳小波等的研究表明，貴州芒果的優勢種植區主要分布在南盤江、北盤江和紅水河低熱河谷地帶，包括興義、安龍、冊亨、興仁、貞豐、關嶺、鎮寧、望謨、羅甸、平塘等10個市縣的部分鄉鎮[30]。楊凱等基于寒害過程開展的福建芒果種植區劃結果表明，福建沿海地區是芒果引種風險最低的區域，適宜進行芒果的引種擴種，越向北向西，寒害風險越大，芒果難以安全越冬或產量和品質難以保證，不適宜進行芒果的引種擴種[31]。本研究的結果與以上研究的結論基本一致，本研究的適宜區范圍有所擴大。

2.3.2 與實際芒果種植情況對比 目前我國芒果的優質產區（圖3）除了廣西西北部的西林，貴州南部的興義、安龍、冊亨、望謨、貞豐、羅甸、關嶺、鎮寧分布在區劃結果的次適宜區外，其余均分布在芒果種植的氣候適宜區。

3 結論與討論

3.1 結論

結合我國芒果生產的實際，從芒果生長安全越冬和影響其產量、品質的氣候條件出發，在對我國現有芒果優勢產區氣候條件進行分析的基礎上，選取最冷月平均氣溫、年極端最低氣溫作為芒果可種植區的區劃指標，劃分出我國芒果的可種植區，在此基礎上選取年平均氣溫、年≥10 ℃積溫、越冬期平均氣溫、年降水量、年日照時數作為芒果氣候適宜性的區劃指標，同時考慮海拔高度的影響，基于GIS的空間分析開展我國芒果氣候適宜性的評估和區劃。

（1）我國芒果的可種植區位于熱帶季風氣候和亞熱帶季風氣候區，分布在海南、云南大部、廣西、廣東、福建中部和南部、四川南部和東部、重慶西南部、貴州南部。

（2）適宜區包括海南，廣西中部和南部，廣東除粵北外的大部分地區，福建西部和南部沿海區域，云南南部怒江、瀾滄江、怒江和南盤江流域的部分地區以及云南北部、四川南部的金沙江干熱河谷流域的部分地區。次適宜區包括云南東部、廣西西南部和北部、貴州南部、廣東北部、福建中部的部分地區，以及重慶西部和北部的部分地區。不適宜區包括云南中部和北部的大部分地區、四川南部的部分地區、四川東部、重慶西部和貴州南部的部分地區。

3.2 討論

通過對比分析發現，本研究的芒果氣候適宜性區范圍較已有研究結果的適宜區范圍有所擴大，但我國現有的芒果優勢產區基本均分布在此范圍內，說明區劃結果是可靠和合理的，可為優化我國芒果種植的區域布局和產業發展規劃提供科學參考。

區劃指標的選擇是芒果氣候適宜性區劃的關鍵。在區劃過程中，由于我國種植芒果品種較多，在區劃過程中未能收集到各地足夠的芒果發育期觀測資料，因此在選擇區劃指標時，沒有精細到芒果花期、果實發育期等關鍵生育期所需要的氣候條件。區劃指標的權重是根據專家打分結果利用層次分析法計算所得，具有一定的主觀性。此外，芒果栽培還受到當地土壤條件、種植技術、上市時間等因素的影響，因此導致部分區劃結果與實際存在一定的差異。在今后的研究中，隨著資料收集的不斷完善，需要區分出各地芒果的發育期時間，并分析各發育期芒果生長所需的氣候條件，進一步完善區劃指標和指標界限值的劃分，提高區劃結果的精度和合理性。

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