楊 益，陳貞宏，吳 龍，朱曦嶸，張嬌艷

(1.蘭州大學(xué)，甘肅 蘭州 730000;2.貴州省普定縣氣象局，貴州 普定 562100;3.貴州省安順市氣象局，貴州 安順 561000;4.貴州省冊(cè)亨縣氣象局，貴州 冊(cè)亨 552200;5.貴州省氣候中心，貴州 貴陽(yáng) 550002)

1 引言

茶樹(shù)是一種多年生長(zhǎng)的常綠植物，對(duì)氣候條件有一定的要求，主要分布在亞熱帶和熱帶地區(qū)，但是茶樹(shù)經(jīng)過(guò)人工栽培后，它的適應(yīng)范圍已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)原生長(zhǎng)地條件。普定朵貝茶是貴州省著名的歷史名茶之一，近年來(lái)，普定縣大力實(shí)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化工程，以茶產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)，以規(guī)模化建設(shè)、產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)、品牌化建設(shè)打造朵貝品牌。為了充分挖掘氣候資源潛力，對(duì)普定縣茶葉種植氣候進(jìn)行區(qū)劃，有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。國(guó)內(nèi)學(xué)者在茶樹(shù)氣候適宜性方面有些研究［1－3］，但在茶樹(shù)區(qū)劃方面研究甚少，目前對(duì)茶樹(shù)氣候適宜性研究［4－5］的多以數(shù)理統(tǒng)計(jì)圖表為主或是以行政區(qū)劃為基本評(píng)價(jià)單元，精細(xì)化程度不夠。筆者以普定縣為研究區(qū)域，基于GIS技術(shù)［6］及氣候資源的小網(wǎng)格分析方法［7］，綜合分析氣候條件，對(duì)該縣茶葉適宜種植區(qū)進(jìn)行氣候區(qū)劃細(xì)化研究，旨在因地制宜地發(fā)展茶葉生產(chǎn)，將為該縣茶葉種植尤其是名茶種植的合理布局與規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

2 資料來(lái)源

2.1 研究區(qū)概況

普定縣位于貴州省中部偏西，東西長(zhǎng)51.4 km，南北寬40 km，總面積1 085.38 km2，轄7個(gè)鄉(xiāng)，4個(gè)鎮(zhèn)，327個(gè)行政村，屬于亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，全年氣候溫和，冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，春干秋涼，無(wú)霜期長(zhǎng)，雨量充沛，日照少，輻射能量低。

2.2 氣候資料

氣象數(shù)據(jù)為安順市6個(gè)氣象站1961—2010年氣溫、降雨和日照數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)得出近50 a年平均氣溫、極端最低氣溫、≥10℃活動(dòng)積溫、年平均降雨量、年平均日照時(shí)數(shù)資料;地理信息數(shù)據(jù)主要應(yīng)用安順市普定縣100 m×100 m的DEM數(shù)據(jù)。

3 研究方法

3.1 茶樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育的氣候條件

茶樹(shù)是一種喜溫、喜濕、喜漫射光的多年生長(zhǎng)的亞熱帶常綠植物［8］，具有不耐高溫、嚴(yán)寒、干燥天氣的特性。因此需要在一定的氣候條件下才能正常生長(zhǎng)，否則將受到不同程度的影響甚至危害，光照、溫度、水分是影響茶葉生長(zhǎng)和品質(zhì)的最主要?dú)庀笠蜃印ＹF州茶葉生長(zhǎng)氣候條件一般要求年平均氣溫13℃以上，≥10℃的年積溫4 000℃以上，年降水量1 300 mm以上，冬季氣溫＜－13℃會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重凍害，夏季出現(xiàn)35℃以上高溫，并持續(xù)幾天時(shí)，生長(zhǎng)會(huì)受到抑制，茶葉品質(zhì)也將受到嚴(yán)重影響。因此，培育優(yōu)質(zhì)名茶不僅要有好的品種，適宜的土壤，而且要有適宜的氣候條件。貴州降水豐富，氣溫偏低，多云霧［9］，多陰天，少日照，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度小，散射光多，有利于茶葉鮮葉氨基酸含量的增加，提高茶葉的品質(zhì)。

普定縣年平均氣溫15.1℃，年平均日照時(shí)數(shù)1 175.3 h，無(wú)霜期301 d，年平均降水1 348.4 mm，屬全省3大降雨中心地區(qū)之一。以上氣候條件對(duì)茶葉的生長(zhǎng)發(fā)育比較有利。

3.2 區(qū)劃因子的選擇及適宜性指標(biāo)的確定

一般情況下，茶樹(shù)生長(zhǎng)要求年平均氣溫≥13℃、年內(nèi)≥10℃的活動(dòng)積溫在4 000℃/a以上和年降水量達(dá)1 300 mm以上，以及空氣相對(duì)濕度在70%以上。本文根據(jù)金志鳳等人的研究結(jié)果［10－12］，結(jié)合貴州茶樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育的氣候條件綜合分析，確定以年平均氣溫(T年)、歷史極端最低氣溫(Tmin)、≥10℃活動(dòng)積溫(∑T≥10)、年平均降雨量(R年)、年平均日照時(shí)數(shù)(S年)5個(gè)氣象因子為主要?dú)夂騾^(qū)劃指標(biāo)，其權(quán)重分別為 0.3、0.2、0.3、0.1、0.1，即以年平均氣溫、≥10℃活動(dòng)積溫為主導(dǎo)因子對(duì)普定縣茶樹(shù)適宜性種植進(jìn)行氣候區(qū)劃，建立茶樹(shù)種植適宜性區(qū)劃指標(biāo)(表1)。

表1 茶葉適宜種植的評(píng)價(jià)要素及指標(biāo)

3.3 茶樹(shù)適宜種植區(qū)的空間分析模型的建立

3.3.1 地理信息數(shù)據(jù)的編輯與處理 應(yīng)用普定縣100 m×100 m的DEM數(shù)據(jù)，在地理信息系統(tǒng)Arc-GIS9.3平臺(tái)下，進(jìn)行數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、投影、配準(zhǔn)等圖層處理，最終生成普定全縣100 m×100 m的海拔高度、經(jīng)度和緯度的柵格圖層。

3.3.2 區(qū)劃指標(biāo)小網(wǎng)格推算模型的建立 氣候資源由于緯度、海陸分布、地形地貌以及下墊面性質(zhì)的影響存在著明顯的空間差異。普定縣已建成兩要素區(qū)域自動(dòng)觀測(cè)站，然而區(qū)域自動(dòng)站建站時(shí)間不長(zhǎng)，并不能代表氣候資料，若僅靠普定縣1個(gè)站的氣候資料只能反映該站附近區(qū)域內(nèi)的氣候概況，不能代表整個(gè)縣實(shí)際情況。為解決這一難題，通過(guò)建立整個(gè)安順市(包括6個(gè)縣市)山地氣候的空間分析模型，以此來(lái)推算氣候區(qū)劃指標(biāo)在無(wú)測(cè)站地區(qū)的分布狀況。區(qū)劃因子與地理因子的關(guān)系模型可表示為［13］:

式中Y為氣候區(qū)劃因子(如年平均氣溫、歷年極端最低氣溫等);φ、λ、h分別表示經(jīng)度、緯度、海拔高度。

應(yīng)用安順市6個(gè)縣市1961—2010年50 a氣象觀測(cè)資料，統(tǒng)計(jì)分析得出年平均氣溫、歷年極端最低氣溫、≥10℃活動(dòng)積溫、年平均降雨量、年平均日照時(shí)數(shù)，根據(jù)多元回歸分析方法［14］，求出5個(gè)區(qū)劃指標(biāo)的氣候?qū)W方程(見(jiàn)表2)。

表2 茶樹(shù)種植指標(biāo)各要素的空間模型

從表2看出，各方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)在0.820 4～0.994 6之間，從回歸效果看，降雨量推算不如溫度的好，但都通過(guò)了α=0.05的顯著性檢驗(yàn)［14］，表明可以用推算的方程進(jìn)行區(qū)劃指標(biāo)的小網(wǎng)格推算。

3.3.3 種植氣候區(qū)劃專(zhuān)題圖的制作 在地理信息系統(tǒng)ArcGIS9.3平臺(tái)中，根據(jù)生成的經(jīng)度、緯度和海拔高度柵格圖層，利用表2中的空間推算模型，分別推算出年平均氣溫、歷年極端最低氣溫、≥10℃活動(dòng)積溫、年平均降雨量、年平均日照時(shí)數(shù)柵格圖層數(shù)據(jù)，根據(jù)表1茶樹(shù)種植適宜性區(qū)劃指標(biāo)，將上述5個(gè)柵格圖層數(shù)據(jù)，按照最適宜、適宜、次適宜、不適宜的標(biāo)準(zhǔn)同化(此處同化采用ArcGIS9.3中的重分類(lèi)Reclassify方法而得)成一定的數(shù)值(如最適宜區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)值統(tǒng)一同化為20，適宜區(qū)為15，次適宜區(qū)為10，不適宜區(qū)為5)，最后將5個(gè)同化后的區(qū)劃指標(biāo)權(quán)重系數(shù)分別為 0.3、0.2、0.3、0.1、0.1，利用ArcGIS9.3的柵格疊加工具(Raster Calculator)將5項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重疊加，再按照總分值的大小根據(jù)ArcGIS9.3自然斷點(diǎn)分級(jí)法［15］來(lái)劃分普定縣茶樹(shù)種植的最適宜、適宜、次適宜和不適宜氣候區(qū)，結(jié)果見(jiàn)圖1所示。

圖1 普定縣茶樹(shù)種植氣候適宜區(qū)劃

4 結(jié)果分析與區(qū)劃評(píng)述

由圖1可知，普定縣茶樹(shù)種植的氣候適宜性自東北向西南呈明顯遞增趨勢(shì)，充分反映了氣候條件及地形地貌因素的影響，在其他條件相同的情況下，氣溫隨海拔高度升高而降低，因此在普定縣北部地勢(shì)較高鄉(xiāng)鎮(zhèn)不適宜種植茶樹(shù)。具體分析如下:

①最適宜區(qū)。最適宜區(qū)域分布最廣，占該縣整個(gè)國(guó)土面積的46%，主要分布在該縣中部偏南，城關(guān)鎮(zhèn)南側(cè)、化處、馬官、馬場(chǎng)等地，尤其是化處鎮(zhèn)，盛產(chǎn)貴州歷史名茶朵貝茶，這與區(qū)劃結(jié)果相吻合;朵貝茶在古代多次作為貢品進(jìn)貢給皇帝，近年來(lái)也曾多次榮獲中國(guó)茶葉博覽會(huì)銀獎(jiǎng)和金獎(jiǎng)，因此，該區(qū)是茶樹(shù)種植的重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域。

②適宜區(qū)。適宜區(qū)主要集中在城關(guān)北側(cè)、龍場(chǎng)、白巖、雞場(chǎng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，占該縣國(guó)土面積的22%。

③次適宜區(qū)。次適宜區(qū)占該縣國(guó)土面積的31%，主要分布在該縣中北部的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其中猴場(chǎng)所占比例最大。但在該區(qū)發(fā)展茶樹(shù)種植要謹(jǐn)慎。

④不適宜區(qū)。不適宜種植茶樹(shù)的區(qū)域分布最少，占地面積不到該縣國(guó)土面積的1%，主要分布在猴場(chǎng)的中部地區(qū)。

從區(qū)劃結(jié)果來(lái)看，普定縣種植茶樹(shù)適宜區(qū)和最適宜區(qū)已占該縣國(guó)土面積的68%，覆蓋該縣2/3以上的土地均可種植茶樹(shù)，不適宜種植茶樹(shù)的區(qū)域占地不到國(guó)土面積的1%，然而目前普定縣茶葉種植面積僅占耕地面積的4.92%，這說(shuō)明該縣將來(lái)發(fā)展茶產(chǎn)業(yè)還有很大的空間。除氣候條件外，影響茶葉產(chǎn)量及品質(zhì)高低的因素還很多，本文建立區(qū)劃因子空間分布模型時(shí)只考慮了經(jīng)度、緯度和海拔高度，事實(shí)上氣象要素的空間分布還受坡度及坡向的影響，有待于今后進(jìn)一步的研究和細(xì)化。

［1］王銀峰，張繼紅，翟海國(guó).信陽(yáng)茶區(qū)生態(tài)環(huán)境分析與評(píng)價(jià)［J］. 地理學(xué)報(bào)，1993，48(5):428－436.

［2］李湘閣，閔慶文，佘衛(wèi)東.南京地區(qū)茶樹(shù)生長(zhǎng)氣候適應(yīng)性研究［J］.南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào)，1995，18(4):572－577.

［3］張麗霞，趙淑娟，王桂雪，等.泰安市茶樹(shù)種植氣候條件分析［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，2006，27(3):244－248.

［4］金志鳳，封秀燕.基于GIS的浙江省茶樹(shù)栽培氣候區(qū)劃［J］. 茶葉，2006，32(1):7 －10.

［5］羅京義，晏理華，徐大紅，等.銅仁地區(qū)茶樹(shù)生長(zhǎng)的氣候適應(yīng)性分析及優(yōu)質(zhì)綠茶種植區(qū)劃［J］.茶葉科學(xué)，2011，31(2):136－142.

［6］鄔倫，劉瑜，馬修軍，等.地理信息系統(tǒng)原理方法和應(yīng)用［M］.北京:科學(xué)出版社，2011:324－326.

［7］馬旭清，國(guó)世友，鄒立堯.氣候資源小網(wǎng)格推算方法［J］.黑龍江氣象，2001，3:26 －28.

［8］韓湘玲，曲曼麗.作物生態(tài)學(xué)［M］.北京:氣象出版社，1991.

［9］胡家敏，谷曉平，徐永靈，等.貴州茶樹(shù)種植的氣候資源優(yōu)勢(shì)及發(fā)展建議［J］. 貴州氣象，2008，32(3):19－21.

［10］金志鳳，黃敬峰，李波，等.基于GIS及氣候－土壤－地形因子的浙江省茶樹(shù)栽培適宜性評(píng)價(jià)［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2011，27(3):231－235.

［11］朱壽燕，尹先龍，張文明，等.基于GIS的浙江仙居茶葉氣候生態(tài)區(qū)劃［J］. 地理空間信息，2012，10(2):25－27.

［12］萬(wàn)素琴，向華，劉仁進(jìn)，等.五峰縣采花毛尖系列有機(jī)茶種植氣候區(qū)劃［J］.湖北氣象，2004(2):13－15.

［13］劉永裕，劉梅，米浦強(qiáng)，等.紅花大果油茶種植氣候區(qū)劃［J］. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37(24):11 818 －11 820.

［14］蘇永秀，李政，孫涵.基于GIS的廣西甘蔗種植氣候區(qū)劃［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，2006，27(3):252－255.

［15］李楠，任穎，顧偉宗，等.基于GIS的山東省暴雨洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃［J］.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010，26(20):313－317.