聊城市茌平區圓鈴大棗種植氣候適宜性區劃

馮彩金 閆愛英

(聊城市茌平區氣象局，山東 聊城 252100)

前言

山東是我國棗主要栽培區，2018年全省棗產量占全國總產量的11.5%，居全國前3位。聊城市茌平區位于魯西平原，四季分明，地勢平緩，種植圓鈴大棗已有兩千多年的歷史，是中國圓鈴大棗之鄉。棗樹喜光耐旱，氣候適應能力較強，但抗風能力較差，強風可損傷果枝失去生長點，影響大棗產量。大棗在發育后期及成熟期遇到陰雨天氣容易引起裂果、爛果的現象。日照時數≥9h的晴朗天氣有利于大棗品質的提高。郭裕新等將山東省劃分為6個棗樹栽培區，其中魯西平原區的土壤氣候最適宜圓鈴棗系良種栽培。2016年邱東鳳對茌平圓鈴大棗生產氣候適宜性進行評析，結果表明茌平區氣候滿足圓鈴大棗生長需求，但冰雹、連陰雨、大風等災害性天氣會影響大棗品質和產量。雖然不少學者做了較多的山東棗生長適宜性研究，但對圓鈴大棗精細化農業種植適宜性區劃的研究少之又少，故開展對茌平區大棗種植氣候適宜性區劃編制的研究，以此為優化大棗種植布局，合理利用資源以及推廣當地特色產物提供理論依據。

1 資料來源與方法

1.1 資料來源

綜合考慮大棗生產和農業氣象條件，本文選取氣候因子和土壤因子作為氣候區劃影響因子，其中氣候因子圓鈴大棗全生育期大風總日數(3月20日—10月10日)、果實膨大期日照時數(6月21日—10月10日)、開花期干熱風指數(5月31日—6月20日)、成熟期連陰雨日數(9月10日—10月10日)、全生育期降水量(3月20日—10月10日)等氣候要素來源于聊城市茌平區國家氣象觀測站1961—2020年氣象資料。土壤因子來源于山東省土壤類型、土壤質地和腐殖質厚度數據。

1.2 分析方法

1.2.1 Kriging插值法

采用Kriging插值法通過對已知樣點賦權重來求得未知樣點值，由茌平區氣象資料獲取分辨率為100m×100m的柵格圖。

其表達式為：

(1)

式中，Z(x0)為未知樣點值；Z(xi)為未知樣點周圍的已知樣點值；λi為第i個已知樣本點對未知樣點的權重；n為已知樣點的個數。

1.2.2 因子標準化

在區劃過程中，由于所選因子的量綱不同，為消除變量單位的不同對因子分析的影響，需要將因子進行標準化。這里采用極大值標準化和極小值標準化方法。

極大標準化公式：

(2)

極小值標準化：

(3)

式中，Xmin、Xmax為該指標的最小值和最大值；X′ij為第i個因子的第j項指標；Xij為去量綱后的第i個因子的第j項指標。

1.2.3 加權綜合評價法

將各個因子對研究對象的影響程度進行加權綜合評價。

(4)

其中，Cvj評價風險指數；v為評價因子；j為v的個數；i為評價指標；Qvij是對于因子j的指標；Wji是指標i的權重值(0≤Wji≤1)；m是評價指標個數。

1.2.4 層次分析法

通過AHP層次分析法構建判斷矩陣，后通過和積法求解判斷矩陣的最大特征向量值及其所對應的特征向量，最后對各層次排序結果進行一致性檢驗。具體因子權重如表1所示。

表1 圓鈴大棗精細化農業氣候適宜性區劃因子及權重分配

2 圓鈴大棗氣候適宜性區劃分析

2.1 圓鈴大棗氣候適宜性區劃因子空間分布

全生育期大風總日數(3月20日—10月10日)分布特征為自南到北逐漸遞增。高值區主要分布在茌平區東部的杜郎口鎮、馮官屯鎮和西北的萊屯鎮。低值區主要分布在茌平區中心的溫陳街道、信發街道、振興街道和西南的洪官屯鎮、楊官屯鄉。

茌平區大棗果實膨大期(硬核-白熟)日照時數(6月21日—10月10日)高值區主要分布在茌平區中部，其次為西部地區；低值區在茌平區東部。

茌平區大棗開花期干熱風指數(5月31日—6月20日)全區大部分區域為高值區，中東部局部地區為最高值。低值區主要分布在西南部的洪官屯鎮、楊官屯鄉與東部地區的樂平鋪鎮南部。

茌平區大棗成熟期(脆熟-完熟)連陰雨日數(9月10日—10月10日)空間分布不均勻，呈現中部少而四周高的特點。高值區主要分布在樂平鋪鎮及西南鄉鎮，低值區主要分布在溫陳街道、信發街道、振興街道。

茌平區大棗全生育期降水量空間特征呈現由西向東逐漸遞增的趨勢。高值區主要分布在茌平區東部的杜郎口鎮、樂平鋪鎮及馮官屯鎮；低值區主要分布在茌平區西部的萊屯鎮、賈寨鎮以及肖家莊鎮。

2.2 茌平區大棗氣候適宜性區劃結果

將影響大棗生長發育的關鍵氣候因子進行累加，其表達式為：

(5)

式中，Y氣候為氣候適宜性指數；Xi表示氣候適宜性區劃因子0.7；λi為權重。將氣候適宜性區劃因子標準化后乘以對應權重，進行空間疊加得到最終氣候適宜性區劃結果，見圖1。

茌平區大棗氣候適宜性因子區劃結果顯示總體呈現由東西兩側向中心逐漸增高的特點，低值區集中分布在茌平區東部。高值區廣泛分布在茌平區中部、西部地區。茌平區大棗最適宜區種植面積占全區總面積的67.5%；適宜區種植面積占全區總面積的20.0%；次適宜區種植面積占全區總面積的12.5%。

3 茌平區大棗土壤適宜性區劃因子空間分布

茌平區土壤類型有風沙土、潮土和鹽堿土3大類。其中潮土分布范圍最廣，占全區面積92.9%；風沙土主要分布于萊屯鎮、肖家莊鎮、楊官屯鄉部分地區，占全區面積的3.8%；鹽堿土零散分布于溫陳街道、信發街道、振興街道、博平鎮、洪官屯鎮等地區，占全區面積的3.3%。

茌平區壤土分布最廣，占全區面積的96.4%。砂土僅在萊屯鎮西南部存在集中分布，另外在博平鎮、溫陳街道、博平鎮等地也有零星分布，占全區總面積的3.3%。粘土在全區分布較少，僅占全區總面積的0.3%，零星分布在振興街道、樂平鋪鎮及洪官屯鎮等地。

全區大多數地區的腐殖質層厚度在10～15cm范圍內，厚度在20cm以上的優質土主要分布在茌平區中部，占全區面積的13.3%。西部、北部和東南部部分地區腐殖質層厚度最薄，在5cm以下，占全區面積的29.5%。

3.1 茌平區圓鈴大棗土壤適宜性區劃結果

茌平區土壤適宜性區劃結果是所有土壤因子的綜合，是所有土壤因子標準化并乘以對應權重后的加和，其表達式為:

Y土壤=X1λ1+X2λ2+X3λ3

(6)

式中，Y土壤為土壤適宜性指數；X1、X2、X3分別表示土壤類型、土壤質地、土壤腐殖質厚度；λ1、λ2、λ3分別表示對應權重0.25、0.25、0.5。將各土壤適宜性區劃因子進行空間疊加，得到茌平區大棗土壤適宜性區劃結果，見圖2，最適宜區主要分布在茌平區西部的楊官屯鄉與博平鎮交界處，中部的信發街道、溫陳街道、振興街道；適宜區主要在賈寨鎮、韓屯鎮和肖家莊鎮以及樂平鋪鎮周邊、杜郎口鎮大部、馮官屯鎮東部西部；次適宜區在茌平區全區均有分布。

圖2 茌平區大棗土壤適宜性區劃圖

4 茌平區圓鈴大棗農業綜合氣候區劃結果

將氣候適宜性區劃結果和土壤適宜性區劃結果標準化后進行空間疊加，并將非農業用地進行剔除，得到茌平區大棗精細化農業氣候適宜性區劃綜合結果，其計算公式為：

Y=Y氣候λ1+Y土壤λ2

(7)

式中，Y為農業氣候適宜性綜合指數；λ為權重；λ1=0.70，λ2=0.30。圖中所用的分級方法為自然分級法，此方法可以更好地劃分各級指標的區間。茌平區大棗精細化農業氣候適宜性區劃結果見圖3。

圖3 茌平區大棗精細化農業氣候適宜性區劃結果

最適宜區主要集中分布在茌平區西南部的溫陳街道中部、賈寨鎮、楊官屯鄉與博平鎮交界處等地，占比為11.8%；適宜區主要分布在茌平區中部的大部分區域以及西部的博平鎮、楊官屯鄉、韓屯鎮等地，占比為32.9%；次適宜區主要包括茌平區東部大部分區域、肖家莊鎮、韓屯鎮東部、胡屯鎮、洪官屯鎮及溫陳街道北部等地，占比為55.3%。非農田在全區中部連片分布，主要集中在溫陳街道、信發街道等地，其他地區主要以零星分布為主。其中萊屯鎮、肖家莊鎮等次適宜種植區均與非農田地區相符合，進一步佐證大棗農業氣候區劃結果。

5 結論

圓鈴大棗一般4月中旬萌芽，5月下旬始花，9月中、下旬成熟采收，果實生長期95d左右。茌平區9月適宜的溫度條件(20.7℃)有利于大棗果實糖分積累，如果在果實發育后期及成熟期遇到陰雨天氣，則容易引起大棗的裂果、爛果而造成增產不增收的現象。本文通過分析研究茌平區圓鈴大棗生長發育所需氣候因子、土壤因子，利用GIS技術實現茌平區圓鈴大棗種植氣候適宜區劃，對規避該區圓鈴大棗種植風險，提高土地資源利用率，優化產量和質量等方面提供理論參考，為推進茌平區“三農”氣象服務專項工作的實施，促進氣象為農服務發揮重要作用。