吳小波+韓樹全+黃海+龔德勇+范建新

摘要：以貴州省各縣主要氣象臺站1995—2014年的氣候統(tǒng)計資料為基礎，綜合考慮氣候、海拔、坡度等因子，運用地理信息系統(tǒng)（GIS）和遙感（RS）軟件，確定芒果的種植區(qū)域，將不適宜芒果種植的地塊屏蔽，完成貴州省芒果種植氣候區(qū)劃專題圖制作。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，貴州省芒果可種植區(qū)域劃分為優(yōu)勢種植區(qū)（最適宜區(qū)、適宜區(qū)）和一般種植區(qū)（次適宜區(qū)）。可種植區(qū)域主要分布在貴州省南盤江、北盤江、紅水河、赤水河流域低熱河谷地帶。優(yōu)勢種植區(qū)面積為 46 037.4 hm2，占芒果可種植區(qū)域面積的98.86%，主要分布在南盤江、北盤江、紅水河低熱河谷地帶海拔203～850 m的區(qū)域；一般種植區(qū)面積為531.07 hm2，占芒果可種植區(qū)域面積的1.14%，分布在赤水河流域海拔210～400 m處。本區(qū)劃可為貴州省芒果產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃提供科學依據(jù)。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)（GIS）；遙感（RS）；芒果；氣候區(qū)劃；貴州省

中圖分類號： S127 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2017）20-0268-04

芒果（Mangifera indica L.）別稱檬果、悶果、蜜望、望果等，屬漆樹科（Anacardiaceae）芒果屬，喜高溫干燥，適應性廣，速生易長，結(jié)果早，壽命長，易栽培管理。原產(chǎn)于印度、馬來西亞等熱帶地區(qū)，是一種熱帶亞熱帶常綠果樹，集“水果、醫(yī)藥、保健”作用為一體，具有很高的經(jīng)濟價值，有“熱帶果王”的美譽，發(fā)展前景看好。貴州是典型的溶巖化高原山區(qū)省份，地處我國云貴高原向廣西丘陵過渡的斜坡地帶，具有南亞熱帶、中亞熱帶、北亞熱帶和暖溫帶多種氣候類型，是農(nóng)業(yè)部確定的全國9個南亞熱作省區(qū)之一。其中，貴州的南盤江、北盤江、紅水河、赤水河流域海拔在850 m以下的中低山低熱河谷地區(qū)，大部分屬南亞熱帶氣候。該區(qū)夏、秋多濕，雨熱同季，冬、春干旱少雨，氣候溫暖，干濕季節(jié)明顯，無霜期長，比較適宜亞熱帶作物的生產(chǎn)。20世紀90年代以來，貴州先后引進桂熱、桂香、紅象牙、紫花、呂宋、金煌、凱特、紅玉等芒果品種在南盤江、北盤江和紅水河流域的望謨、冊亨、貞豐、興義等縣（市）進行試種觀察，成功篩選出適宜貴州南亞熱帶地區(qū)發(fā)展的芒果品種。引種成功的芒果品種耐干旱、病蟲害少、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良，是貴州山地特色高效農(nóng)業(yè)發(fā)展的良好經(jīng)濟作物。因此，在貴州南盤江、北盤江、紅水河和赤水河流域的低熱河谷地區(qū)發(fā)展芒果生產(chǎn)具有較大的潛力[1-6]。

近年來，許多研究學者把地理信息系統(tǒng)（GIS）和遙感（RS）軟件技術(shù)廣泛應用于我國農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃，顯著提高了區(qū)劃的精度，同時取得了一些可喜的研究成果。王旭等利用GIS和RS技術(shù)對貴州省火龍果種植進行了氣候區(qū)劃分析[6-7]。黃桔梅等基于GIS技術(shù)實現(xiàn)了貴陽市主要蔬菜品種的氣候適應性區(qū)劃[8]。丁麗佳等和王春林等分別運用GIS開展了廣東省荔枝種植氣候區(qū)劃和寒害監(jiān)測預警研究[9-10]。莫建國等和楊鵬武等分別利用GIS技術(shù)對威寧縣和昭通市烤煙種植進行了氣候區(qū)劃和氣候區(qū)劃評估預測研究[11-12]。從目前科研和應用情況看，關(guān)于貴州省利用GIS和RS軟件技術(shù)進行芒果種植氣候區(qū)劃的相關(guān)研究還未見報道。為此，筆者根據(jù)芒果栽培種植的氣象指標，以貴州省近20年（1995—2014年）氣象統(tǒng)計資料為基礎，采用GIS和RS軟件技術(shù)對貴州省芒果可種植區(qū)域進行氣候區(qū)劃研究，旨在充分挖掘芒果生長的氣候資源優(yōu)勢和為貴州省芒果產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 基礎數(shù)據(jù)收集

地理信息數(shù)據(jù)來源于貴州省基礎地理信息數(shù)據(jù)庫，主要采集貴州省行政邊界、等高線、鐵路公路交通圖、水系圖等信息資料。土地利用圖采用2008年分辨率為30 m的ETM遙感圖像。氣候及臺站背景資料主要收集貴州省各縣主要氣象臺站1995—2014年氣象資料及站名、站號、經(jīng)度、緯度、溫度、海拔等數(shù)據(jù)。

1.2 區(qū)劃指標

根據(jù)文獻資料收集查閱，結(jié)合專家咨詢和芒果生長特性，總結(jié)出制約貴州省芒果種植的主要因素是熱量條件，熱量的高低直接影響著芒果栽培適宜程度，關(guān)系著貴州省芒果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的成敗。根據(jù)芒果種植對氣候條件的特殊要求，在貴州省南北盤江和紅水河流域部分低熱河谷區(qū)試種成功的基礎上，選擇年平均氣溫、最冷月月平均氣溫、≥10 ℃活動積溫、≥10 ℃積溫持續(xù)天數(shù)、平均極端最低氣溫、日均氣溫≤0 ℃連續(xù)時數(shù)等熱量指標作為貴州省芒果種植氣候區(qū)劃的區(qū)劃因子。根據(jù)芒果種植對熱量條件的要求及貴州生產(chǎn)栽培的實際情況，參考以往的科研成果，建立了劃分芒果適宜種植區(qū)氣候區(qū)劃指標體系（表1）。

1.3 地形地類限制因子

貴州省地形地貌復雜，全省地貌包括高原山地、丘陵和盆地3種基本類型，其中山地和丘陵面積占全省總土地面積的92.5%。因此，發(fā)展芒果種植，要充分利用山地資源，合理布局，選擇好地形、地勢適度種植。根據(jù)貴州省芒果生產(chǎn)栽培適應性情況，種植區(qū)海拔一般要求在850 m以下，坡度小于25°，適宜栽培的土地類型主要有山地、農(nóng)田和灌草地，剔除林地、荒漠山頭、水域、峽谷、坡度>25°的山地、公路及城鎮(zhèn)建設用地等不可種植區(qū)。

1.4 區(qū)劃方法

1.4.1 氣象方程的建立 貴州省地勢西高東低，自中部向北、東、南3面傾斜，西部海拔2 000 m左右，中部海拔500 m以下，平均海拔在1 100 m左右。這一地勢特征使全省水系順地形由西部、中部呈帚狀向北、東、南3面分流，區(qū)域地形地貌類型組合也隨之不同，同時熱量條件也呈現(xiàn)出規(guī)律的分布特征[13]。區(qū)劃將全省潛在的芒果種植區(qū)域進行分組，在貴州省各縣主要氣象臺站1995—2014年氣象統(tǒng)計資料的基礎上，運用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件進行分析，同時采用回歸分析曲線模型進行估計，篩選出各個種植區(qū)域熱量指標與海拔間顯著性最強、判定系數(shù)最高的氣象方程。在氣象方程建立過程中主要的應用模型包括：線性模型、二次項曲線模型、三次項曲線模型、增長曲線模型、對數(shù)曲線模型、指數(shù)曲線模型、冪函數(shù)曲線模型、倒數(shù)曲線模型、復合曲線模型、Logistic曲線模型和S曲線模型。endprint

1.4.2 種植區(qū)域的確定 根據(jù)貴州省芒果種植區(qū)劃氣象指標，利用相關(guān)氣象指標回歸模型估算出各流域各氣象指標值相應的海拔高度，即可得到符合各項氣象指標的區(qū)域范圍，各區(qū)域范圍的重疊部分，即是適宜芒果種植的區(qū)域。結(jié)合地形地類限制因子，確定貴州省適宜種植芒果的縣市。

2 結(jié)果與分析

2.1 區(qū)劃專題圖制作

在貴州省等高線矢量化的基礎上，利用ArcGIS軟件生成貴州省DEM數(shù)據(jù)（分辨率為5 m），以DEM數(shù)據(jù)為基礎，采用ArcGIS軟件三維分析工具提取地形海拔變率和坡度變率的柵格圖層，得到貴州省海拔分級圖和坡度分級圖（圖略）。本區(qū)劃采用美國陸地資源衛(wèi)星分辨率為30 m的ETM 遙感圖像，選用ETM+的2、3、4波段進行標準假彩色合成，在GIS和RS軟件的支持下進行遙感圖像預處理，采用直方圖均衡化、直方圖匹配、去霾處理等GIS圖像處理手段增強圖像效果。同時以野外定點調(diào)查結(jié)果、貴州省DEM數(shù)據(jù)和植被分布圖為背景數(shù)據(jù)，通過室內(nèi)人機交互、聚類分析、去除分析和數(shù)據(jù)重采樣等處理技術(shù)，得到分辨率為5 m×5 m的貴州省土地利用現(xiàn)狀圖（圖略）。在各專題圖的基礎上，疊加以縣為單位的行政界線，運用ArcGIS軟件的裁剪提取工具，獲得適宜種植芒果各流域的基礎信息。綜合各氣象指標、地形、地類等限制因子，在ArcMAP平臺上對各指標進行空間分類疊加和柵格數(shù)據(jù)的邏輯運算，得出各流域芒果種植的優(yōu)勢種植區(qū)和一般種植區(qū)，給不同區(qū)域賦予不同的顏色，通過柵格數(shù)據(jù)合并，得到貴州省芒果種植區(qū)域。同時疊加貴州省鐵路公路交通網(wǎng)、水系網(wǎng)、經(jīng)緯網(wǎng)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)界和圖例等，最后輸出貴州省芒果種植氣候區(qū)劃專題圖（圖1）[14-15]。

2.2 芒果種植區(qū)域

根據(jù)貴州省多年氣象資料和芒果生長栽培特性對熱量條件的要求，將貴州省可能種植芒果的縣市按流域進行劃分：（1）赤水河流域：赤水市、習水縣、仁懷市；（2）南盤江流域：興義市、安龍縣、冊亨縣；（3）北盤江流域：鎮(zhèn)寧縣、關(guān)嶺縣、晴隆縣、普安縣、紫云縣、冊亨縣、興仁縣、貞豐縣、望謨縣；（4）紅水河流域：望謨縣、羅甸縣、平塘縣。針對各流域熱量指標、海拔數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計運算，得到的氣象方程經(jīng)F檢驗均達到極顯著水平（表2）。根據(jù)各限制指標和相關(guān)氣象方程，結(jié)合地形整體海拔在850 m以下等硬性要求，確定出貴州省芒果適宜種植的縣市為赤水、興義、興仁、安龍、冊亨、貞豐、關(guān)嶺、鎮(zhèn)寧、望謨、羅甸、平塘，共計11個。

2.3 氣候區(qū)劃結(jié)果

貴州省芒果氣候適應性不完全是緯向分布，充分體現(xiàn)出山區(qū)地形地貌和局地氣候環(huán)境的影響。在同緯度的條件下，溫度隨海拔升高而降低，因此，芒果適宜種植區(qū)域集中在中低山低熱河谷地區(qū)，主要包括南盤江、北盤江、紅水河、赤水河流域（圖1）。在不破壞環(huán)境和可開發(fā)性的原則下，貴州省芒果可種植的土地利用類型主要有山地、農(nóng)田和灌草地。運用ArcGIS軟件查詢工具可得到芒果可種植區(qū)域的面積。具體如下：

（1） 優(yōu)勢種植區(qū)。優(yōu)勢種植區(qū)包括最適宜種植區(qū)和適宜種植區(qū)。貴州省芒果優(yōu)勢種植區(qū)面積為46 037.4 hm2，占芒果可種植區(qū)域面積的98.86%，主要分布地區(qū)為貴州南盤江、北盤江和紅水河低熱河谷地帶海拔在203～850 m的區(qū)域，包括興義、安龍、冊亨、興仁、貞豐、關(guān)嶺、鎮(zhèn)寧、望謨、羅甸、平塘10個縣（市），各縣（市）適宜種植芒果的區(qū)域有：①興義市海拔718～850 m的三江口鎮(zhèn)、則戎鄉(xiāng)、南盤江鎮(zhèn)、滄江鄉(xiāng)、泥凼鎮(zhèn)、洛萬鄉(xiāng)；②安龍縣海拔418～650 m的棲鳳街道、德臥鎮(zhèn)；③冊亨縣海拔238～850 m的巧馬鎮(zhèn)、丫他鎮(zhèn)、八渡鎮(zhèn)、弼佑鄉(xiāng)、百口鄉(xiāng)、雙江鎮(zhèn)、達央鄉(xiāng)、者樓鎮(zhèn)、巖架鎮(zhèn)、慶坪鄉(xiāng)；④興仁縣海拔506～650 m的馬崖鎮(zhèn)；⑤貞豐縣海拔294～750 m的北盤江鎮(zhèn)、平街鄉(xiāng)、沙坪鄉(xiāng)、白層鎮(zhèn)、者相鎮(zhèn)、連環(huán)鄉(xiāng)、魯容鄉(xiāng)、魯貢鎮(zhèn)；⑥關(guān)嶺縣海拔361～500 m的上關(guān)鎮(zhèn)、八德鄉(xiāng)、新鋪鎮(zhèn)、普利鄉(xiāng)、板貴鄉(xiāng)；⑦鎮(zhèn)寧縣海拔254～550 m的六馬鄉(xiāng)、打幫鄉(xiāng)、沙子鄉(xiāng)、簡嘎鄉(xiāng)、良田鄉(xiāng)；⑧望謨縣海拔203～800 m的邊饒鎮(zhèn)、石屯鎮(zhèn)、樂元鎮(zhèn)、平洞街道、王母街道、油邁鄉(xiāng)、樂旺鎮(zhèn)、大觀鎮(zhèn)、昂武鎮(zhèn)、桑郎鎮(zhèn)、蔗香鎮(zhèn)、麻山鄉(xiāng)；⑨羅甸縣海拔233～700 m 的鳳亭鄉(xiāng)、木引鎮(zhèn)、沫陽鎮(zhèn)、紅水河鎮(zhèn)、羅悃鎮(zhèn)、茂井鎮(zhèn)、邊陽鎮(zhèn)、逢亭鎮(zhèn)、龍坪鎮(zhèn)；⑩平塘縣海拔414～550 m的甲茶鎮(zhèn)、者密鎮(zhèn)。

（2） 一般種植區(qū)。一般種植區(qū)指次適宜種植區(qū)，貴州省芒果一般種植區(qū)面積為531.07 hm2，占芒果可種植區(qū)域面積的1.14%，分布在赤水河流域，包括赤水市葫市鎮(zhèn)、丙安鄉(xiāng)、復興鎮(zhèn)、大同鎮(zhèn)、文化辦、市中辦、金華辦、長期鎮(zhèn)、長沙鎮(zhèn)、白云鄉(xiāng)海拔在210～400 m的地區(qū)。

3 結(jié)論與討論

貴州省地形地貌復雜，山地資源豐富，為充分利用山地資源，發(fā)展芒果種植應選擇好地形地勢適度種植。在不破壞環(huán)境和可開發(fā)性的前提下，種植區(qū)海拔一般要求在850 m 以下，坡度小于25°，可種植的土地利用類型主要有山地、農(nóng)田和灌草地，剔除林地、荒漠山頭、水域、峽谷、坡度>25°的山地、公路及城鎮(zhèn)建設用地等不可種植區(qū)。區(qū)劃把貴州省芒果可種植區(qū)域劃分為優(yōu)勢種植區(qū)和一般種植區(qū)，優(yōu)勢種植區(qū)面積共計46 037.4 hm2，主要分布在貴州省南盤江、北盤江和紅水河低熱河谷地帶海拔203～850 m處，包括興義、安龍、冊亨、興仁、貞豐、關(guān)嶺、鎮(zhèn)寧、望謨、羅甸、平塘10個縣（市）。一般種植區(qū)面積為531.07 hm2，分布區(qū)域包括赤水市葫市鎮(zhèn)、丙安鄉(xiāng)、復興鎮(zhèn)、大同鎮(zhèn)、文化辦、市中辦、金華辦、長期鎮(zhèn)、長沙鎮(zhèn)、白云鄉(xiāng)海拔在210～400 m的地區(qū)。

本區(qū)劃以GIS和RS軟件為技術(shù)支撐，運用回歸分析曲線模型估計，結(jié)合熱量指標與海拔指標，直觀反映出熱量指標隨海拔變化的立體特征。在RS軟件技術(shù)的支持下，結(jié)合土地利用現(xiàn)狀圖，將不適宜芒果種植的地塊屏蔽，確定貴州省芒果種植的優(yōu)勢種植區(qū)和一般種植區(qū)，同時保證了芒果種植區(qū)域土地利用的可開發(fā)性，更加貼近實際，可操作性強。區(qū)劃柵格圖分辨率為5 m，可精確地計算出芒果可種植區(qū)域的面積，與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)區(qū)劃結(jié)果相比，本區(qū)劃結(jié)果更加精細。但是由于貴州地形地貌和局地氣候環(huán)境的影響，以及區(qū)劃氣象資料年限較短和氣象臺站數(shù)量有限，因此氣象方程估算的氣象要素值與實測值間存在一定差異，區(qū)劃結(jié)果的準確性還有待進一步提高。endprint

除氣候因素外，影響貴州省芒果生長發(fā)育和生產(chǎn)栽培的因素還有很多，如品種、土壤肥力、栽培措施、土壤類型、坡度等。本研究著重介紹GIS和RS軟件技術(shù)在芒果種植氣候區(qū)劃中的應用，因此，在區(qū)劃過程中以考慮氣候因子為主。只有將芒果種植區(qū)劃氣候因子與其他影響因子綜合起來考慮對芒果生產(chǎn)布局的影響，才能最終完成貴州省芒果的種植區(qū)劃。

參考文獻：

[1]龔德勇，劉清國，周正邦，等. 貴州南亞熱區(qū)發(fā)展芒果生產(chǎn)的前景與對策[J]. 貴州農(nóng)業(yè)科學，2008，36（6）：141-143.

[2]龔德勇，劉清國，周正邦，等. 幾個優(yōu)良芒果品種在貴州南亞熱區(qū)的適應性初報[J]. 貴州農(nóng)業(yè)科學，2009，37（8）：182-184.

[3]劉清國，龔德勇，王曉敏，等. 貴州省幾個芒果品種（系）寒害調(diào)查與抗寒性分析[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學，2011，38（17）：26-28.

[4]樊衛(wèi)國，羅 燕，吳素芳，等. 南北盤江河谷野生芒果種質(zhì)資源的分布與形態(tài)特征[J]. 西南農(nóng)業(yè)學報，2012，25（6）：2244-2247.

[5]龔德勇，張顯波，張 燕，等. 貴州南亞熱區(qū)中晚熟芒果品種選優(yōu)及利用評價[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學，2013，40（7）：33-35，60.

[6]王 旭，向青云，譚 偉，等. 基于RS與GIS的貴州省火龍果種植氣候區(qū)劃[J]. 貴州農(nóng)業(yè)科學，2011，39（3）：229-233.

[7]王 旭，譚 偉，穆 彪. 基于RS與GIS的黔西南地區(qū)火龍果種植氣候區(qū)劃研究[J]. 山地農(nóng)業(yè)生物學報，2010，29（6）：514-518.

[8]黃桔梅，谷曉平，于 飛. 貴陽市主要蔬菜品種的氣候適宜性區(qū)劃[J]. 中國農(nóng)業(yè)氣象，2011，32（增刊1）：144-147.

[9]丁麗佳，王春林，鄭有飛，等. 基于GIS的廣東荔枝種植氣候區(qū)劃[J]. 中國農(nóng)業(yè)氣象，2011，32（3）：382-387，393.

[10]王春林，劉錦鑾，周國逸，等. 基于GIS技術(shù)的廣東荔枝寒害監(jiān)測預警研究[J]. 應用氣象學報，2003，14（4）：487-495.

[11]莫建國，古書鴻，李洪勛. 基于 GIS 的威寧縣烤煙種植精細化氣候區(qū)劃[J]. 貴州農(nóng)業(yè)科學，2014，42（2）：77-80.

[12]楊鵬武，朱 勇，王學鋒，等. 基于GIS的昭通市烤煙種植動態(tài)氣候區(qū)劃評估（預測）研究[J]. 云南大學學報（自然科學版），2011，33（增刊1）：229-233.

[13]熊亞蘭，張科利，寧茂岐. 貴州省土壤侵蝕危險度評價[J]. 貴州農(nóng)業(yè)科學，2011，39（3）：122-124，130.

[14]湯國安，楊 昕. 地理信息系統(tǒng)空間分析實驗教程[M]. 北京：科學出版社，2007.

[15]楊 昕，湯國安，鄧鳳東，等. 遙感數(shù)字圖像處理實驗教程[M]. 北京：科學出版社，2010.endprint