何可杰，李建軍，屈學(xué)農(nóng)(.寶雞市氣象局，陜西寶雞 7006；.眉縣園藝站，陜西眉縣 7300)

基于GIS的寶雞市獼猴桃氣候區(qū)劃

何可杰1，李建軍1，屈學(xué)農(nóng)2
(1.寶雞市氣象局，陜西寶雞 721006；2.眉縣園藝站，陜西眉縣 722300)

通過對(duì)寶雞市獼猴桃氣候適宜性區(qū)劃的研究，充分挖掘獼猴桃生長(zhǎng)的氣候資源優(yōu)勢(shì)，為寶雞市獼猴桃發(fā)展規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。利用寶雞市11個(gè)氣象站1981—2010年觀測(cè)資料及130個(gè)區(qū)域自動(dòng)站2007—2010年氣溫、降水資料，進(jìn)行獼猴桃生態(tài)氣候適應(yīng)性分析，確定區(qū)劃指標(biāo)；采取模糊數(shù)學(xué)方法建立指標(biāo)隸屬函數(shù)進(jìn)行分區(qū)。利用GIS技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)區(qū)劃指標(biāo)空間化基礎(chǔ)上，完成了寶雞市獼猴桃氣候適宜性區(qū)劃并制作出區(qū)劃圖。

GIS；獼猴桃；氣候區(qū)劃；寶雞市

秦嶺北麓、秦巴山區(qū)是獼猴桃原生地，也是全國(guó)最大的集中產(chǎn)區(qū)，資源優(yōu)勢(shì)突出[1]。寶雞地處關(guān)中平原西部，秦嶺北麓，1978年在陜西省率先開始了獼猴桃人工栽培試驗(yàn)，1988年起，全市大面積推廣，到現(xiàn)在已有三十多年的發(fā)展歷史。2012年寶雞市獼猴桃種植面積和產(chǎn)量分別達(dá)到2.13萬(wàn)hm2和45.4萬(wàn)t，其中，眉縣的獼猴桃面積和產(chǎn)量穩(wěn)居全市第一，分別達(dá)到1.75萬(wàn)hm2和37.9萬(wàn)t。目前寶雞大部分縣區(qū)都有獼猴桃的種植，但以眉縣地區(qū)的獼猴桃品質(zhì)為佳。眉縣獼猴桃以其外形美觀、天然綠色、口感甜酸清爽、香氣濃郁、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高等特點(diǎn)聞名全國(guó)，并且被公認(rèn)為國(guó)內(nèi)少有的獼猴桃最佳適生區(qū)。根據(jù)國(guó)內(nèi)外對(duì)獼猴桃生長(zhǎng)的氣候適宜性研究[2-3]，將眉縣與周邊相鄰地區(qū)的氣候資源對(duì)比分析，制定出獼猴桃適宜生長(zhǎng)的氣候指標(biāo)，利用地理信息系統(tǒng)(Geographical Information System,簡(jiǎn)稱GIS)制作寶雞市獼猴桃氣候區(qū)劃。

1 資料和方法

1.1 資料介紹

采用寶雞市11個(gè)氣象站1981—2010年氣溫、降水、相對(duì)濕度、日照等氣候數(shù)據(jù)以及全市130個(gè)區(qū)域自動(dòng)站2007—2010年的氣溫、降水?dāng)?shù)據(jù)，資料來(lái)源于陜西省氣象資料檔案館。同時(shí)采用寶雞地區(qū)15種土壤類型及土地利用信息建立數(shù)字高程模型(Digital Elevation Model，簡(jiǎn)稱DEM),選用ESRI公司的ArcGIS10.0作為實(shí)現(xiàn)區(qū)劃的平臺(tái)軟件。

1.2 氣候適宜性區(qū)劃指標(biāo)的設(shè)定

1.2.1 氣候條件分析 寶雞地處關(guān)中平原西部，根據(jù)地形特點(diǎn)和自然條件，大體可分為中部川塬區(qū)，南部山區(qū)，西、北部淺山丘陵區(qū)，屬暖溫帶半干旱半濕潤(rùn)的大陸性季風(fēng)氣候。全年的氣候變化受制于季風(fēng)環(huán)流，冷暖干濕四季分明。氣候條件如表1所示：年平均溫度8.1～13.5 ℃，年極端最低氣溫-29.8～-16.1 ℃，地面平均氣溫10.6～15.7 ℃，≥10 ℃積溫2 457～4 205 ℃·d，無(wú)霜期150～214 d，年降水量572.7～712.9 mm，年日照時(shí)數(shù)1 770.5～2 172.3 h，年均相對(duì)濕度66%～74%，6—8月≥35 ℃高溫平均日數(shù)0～12.0 d。該區(qū)土地肥沃，地下水位淺，排灌設(shè)施齊全，光、溫、水等條件都在獼猴桃生育的適宜范圍，能夠滿足獼猴桃正常生長(zhǎng)發(fā)育。

表1 1981—2010年寶雞獼猴桃主要栽培區(qū)主要?dú)庀笠仄骄?/p>

1.2.2 眉縣與其周邊氣候條件對(duì)比 眉縣地區(qū)的年平均日照時(shí)數(shù)為1 857.9 h，其相鄰的扶風(fēng)、岐山、陳倉(cāng)與其相比分別偏多94.1 h、163.2 h、59.0 h；周邊縣區(qū)的年平均相對(duì)濕度為70%，低于眉縣74%的年平均相對(duì)濕度值，適宜的濕度及略偏少的光照十分滿足獼猴桃的喜蔭特性，對(duì)優(yōu)質(zhì)獼猴桃的生長(zhǎng)十分重要。

1.2.3 指標(biāo)設(shè)定 通過對(duì)眉縣獼猴桃生態(tài)與氣候適應(yīng)性調(diào)查和分析，并在參考國(guó)內(nèi)有關(guān)研究[3-4]的基礎(chǔ)上，結(jié)合寶雞市氣候特征，將年平均氣溫、年極端最低氣溫、年平均降水量、年平均相對(duì)濕度、年平均日照百分率作為劃分寶雞獼猴桃栽培氣候區(qū)域的主要農(nóng)業(yè)氣候指標(biāo)。

本區(qū)劃采取模糊數(shù)學(xué)方法，利用模糊集的隸屬函數(shù)來(lái)計(jì)算單項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)判值，以模糊綜合評(píng)判值進(jìn)行分區(qū)，據(jù)此建立的各區(qū)劃因子適宜性隸屬函數(shù)如下式

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(1)—(5)式中，x1為年平均氣溫，單位℃；x2為年極端最低氣溫，單位℃；x3為年降水量，單位mm；x4為相對(duì)濕度，單位%；x5為日照百分率，單位%。根據(jù)對(duì)寶雞市獼猴桃生產(chǎn)的實(shí)地調(diào)查結(jié)果及上述因子對(duì)獼猴桃產(chǎn)量、品質(zhì)影響程度確定各指標(biāo)因子的權(quán)重[5-8]集α={0.3,0.1,0.2，0.3，0.1}。

1.2.4 氣候要素空間化的方法 由于大地形因子(經(jīng)度、緯度、海拔高度)與熱量資源有較好的線性關(guān)系，根據(jù)寶雞熱量資源的分布特征，將寶雞熱量資源分別與經(jīng)度、緯度、高度做線性回歸分析，建立小網(wǎng)格數(shù)據(jù)推算模型；降水與經(jīng)度、緯度、海拔高度建立模型，對(duì)各站點(diǎn)的殘差項(xiàng)運(yùn)用反距離權(quán)重法進(jìn)行空間插值，得到網(wǎng)格點(diǎn)的殘差值，將網(wǎng)格點(diǎn)的趨勢(shì)項(xiàng)加上殘差項(xiàng)就得到各網(wǎng)格點(diǎn)的降水值；最低氣溫、相對(duì)濕度、日照百分率則直接采用克里金插值法進(jìn)行插值計(jì)算。

利用GIS技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)區(qū)劃指標(biāo)空間化基礎(chǔ)上，根據(jù)要素隸屬度，建立單因子評(píng)價(jià)柵格圖層；綜合評(píng)判值P則利用GIS空間疊加分析功能，采用線性加權(quán)和法，將各指標(biāo)評(píng)價(jià)柵格圖進(jìn)行迭加，得到氣候綜合評(píng)價(jià)柵格圖。

(6)

(6)式中，P為適宜性綜合評(píng)判值，μ(xi)為第i指標(biāo)氣候隸屬度，αi為相對(duì)應(yīng)該指標(biāo)權(quán)重，5為評(píng)判指標(biāo)個(gè)數(shù)，P值在0～1之間，用來(lái)評(píng)價(jià)寶雞市獼猴桃氣候綜合條件優(yōu)劣。結(jié)合寶雞獼猴桃生長(zhǎng)分布狀況的實(shí)地調(diào)查，確定P≥0.91、0.67lt;Plt;0.91、0.62lt;P≤0.67、P≤0.62依次為最適宜、適宜、次適宜、不適宜4個(gè)等級(jí)，據(jù)此制作寶雞獼猴桃氣候區(qū)劃(見圖1)。

圖1 寶雞市獼猴桃氣候適宜性區(qū)劃

2 區(qū)劃結(jié)果及氣候適宜性評(píng)價(jià)

2.1 最適宜區(qū)

本區(qū)綜合評(píng)分≥0.91，主要為渭河川道的眉縣中北部、岐山中部、扶風(fēng)南部及陳倉(cāng)區(qū)部分地市低洼地帶。最適宜區(qū)范圍具有明顯的地貌特征，其南緣在秦嶺北麓以北，海拔一般在500～650 m。該區(qū)土層深厚，年平均氣溫12.2～13.1 ℃，年均降水量大于550 mm,年均相對(duì)濕度70%以上，6—8月平均相對(duì)濕度為72%～75%，由于處于最佳氣候條件區(qū)，且農(nóng)業(yè)技術(shù)措施較為先進(jìn)，該區(qū)生產(chǎn)的獼猴桃果實(shí)果形指數(shù)高，盛產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果。此區(qū)是寶雞市獼猴桃品質(zhì)最優(yōu)地區(qū)。

2.2 適宜區(qū)

本區(qū)包括渭河川道周邊塬區(qū)海拔800 m以下的鳳翔、千陽(yáng)、陳倉(cāng)等地以及秦嶺山區(qū)海拔1 200 m以下的河谷地帶，氣候資源優(yōu)越，土壤肥沃，地勢(shì)相對(duì)平坦，交通發(fā)達(dá)，水利設(shè)施好。該區(qū)屬暖溫帶半濕潤(rùn)半干旱氣候，年平均氣溫為11.1～12.2 ℃，年均降水量為653 mm，雖然溫度、降水條件適宜，但相對(duì)濕度偏低，且獼猴桃萌芽展葉期存在4～13 a一遇的周期性晚霜凍害，對(duì)優(yōu)質(zhì)果的形成不利。

發(fā)展獼猴桃種植應(yīng)有排灌條件，避免高溫、干旱危害。建園時(shí)應(yīng)選擇背風(fēng)向陽(yáng)、地勢(shì)平緩、排灌條件較好的地段，避開谷底、盆地和低洼地，以防晚霜凍危害。栽植抗凍的美味獼猴桃晚熟品種為主，以合理利用當(dāng)?shù)厮疅釛l件。建議選擇河谷或水源較好的地段種植。

2.3 次適宜區(qū)

本區(qū)主要集中在千河川道，鳳翔北部海拔1 100 m以下，岐山、扶風(fēng)北部，秦嶺山區(qū)的地勢(shì)低洼地帶。該區(qū)年平均氣溫9.3～11.1℃，無(wú)霜期178～225 d。春季氣溫多變，晚霜凍害較多，降水偏少，干旱較重，對(duì)獼猴桃生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)有很大影響。

2.4 不適宜區(qū)

本區(qū)有2個(gè)區(qū)域。一是北部區(qū)域，主要分部于北部次適宜區(qū)以北海拔1 100 m以上地區(qū)。該區(qū)年平均氣溫8.1～9.3 ℃，春、秋季多霜凍害，冬季寒冷，凍害嚴(yán)重，無(wú)法滿足獼猴桃生長(zhǎng)需求，不宜栽培。二是南部區(qū)域，分布于秦嶺北麓海拔較高處，該區(qū)雖降水條件適宜獼猴桃生長(zhǎng)，但其山高坡陡，土地貧瘠，氣候溫涼，生長(zhǎng)期光、溫條件差，不適宜獼猴桃栽培。

3 結(jié)語(yǔ)

實(shí)際調(diào)查表明，寶雞市獼猴桃區(qū)劃結(jié)果與實(shí)際比較吻合。渭河川道的眉縣中北部、岐山中部、扶風(fēng)南部及陳倉(cāng)區(qū)部分地勢(shì)低洼地帶是寶雞市獼猴桃的最主要分布區(qū)，也是優(yōu)質(zhì)獼猴桃的主產(chǎn)區(qū)。岐山、渭濱區(qū)等地的山溝、臺(tái)塬也是獼猴桃的氣候適宜區(qū)。按照寶雞市果業(yè)發(fā)展規(guī)劃，寶雞將在秦嶺北麓新發(fā)展獼猴桃1.3萬(wàn)hm2，到2025年全市獼猴桃面積達(dá)到4萬(wàn)hm2，區(qū)劃結(jié)果可為寶雞獼猴桃的發(fā)展提供依據(jù)。通過此次氣候區(qū)劃的制作及調(diào)查發(fā)現(xiàn)，獼猴桃生產(chǎn)不僅與氣象條件有關(guān)，還與灌溉、農(nóng)技管理管理水平也密切相關(guān)。因此，需要構(gòu)建更全面合理的指標(biāo)體系，以便獲得實(shí)用的農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃。

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1006-4354(2014)02-0024-04

2014-01-08

何可杰(1980—)，男，陜西寶雞人，學(xué)士，工程師，從事農(nóng)業(yè)氣象工作。

寶雞市科技進(jìn)步計(jì)劃項(xiàng)目(12SF07)

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