楊祥珠，婁偉平，孫 科

(1.紹興市氣象局，浙江 紹興 312000；2.新昌縣氣象局，浙江 新昌 312500)

香榧(Torreyagrandiscv. Merrillii)屬裸子植物紅豆杉科榧屬常綠喬木，是第三紀(jì)孑遺植物，為我國(guó)特有的珍貴多用途經(jīng)濟(jì)干果樹(shù)種，是世界珍貴稀有干果之一。香榧在我國(guó)栽培已有1 300多年，分布于長(zhǎng)江流域以南的浙江、江蘇、安徽、福建、江西、湖南、湖北、四川、云南和貴州等10個(gè)省，其中浙江省會(huì)稽山一帶是香榧的主產(chǎn)區(qū)，其產(chǎn)量占全國(guó)的90%以上[1]。隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，香榧因其良好的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益，成為我國(guó)近年來(lái)發(fā)展較快、經(jīng)濟(jì)效益較好的經(jīng)濟(jì)林樹(shù)種之一[2]。香榧從花芽分化到果實(shí)成熟需跨3年歷時(shí)29個(gè)月，每年5—9月雌樹(shù)上有果實(shí)兩代同掛枝頭現(xiàn)象，加上長(zhǎng)期以來(lái)香榧主要分布在浙江省會(huì)稽山脈海拔200～800 m的低山丘陵地域,這種獨(dú)特的生物學(xué)特性和生態(tài)習(xí)性形成了香榧特殊的生境需求,導(dǎo)致香榧對(duì)生態(tài)環(huán)境需求的高度特異性[3-6]。以至一些地方出現(xiàn)香榧種植多年后仍未見(jiàn)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出的現(xiàn)象。

綜合考慮氣候、土壤、地理特性等生態(tài)因子的生態(tài)區(qū)劃可以為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、名優(yōu)農(nóng)作物基地建設(shè)布局提供參考。近年來(lái)，我國(guó)學(xué)者基于縣級(jí)氣象站氣象資料、數(shù)字高程數(shù)據(jù)、土壤類型數(shù)字信息資料等數(shù)據(jù)開(kāi)展了人參[7]、葡萄[8]、楊梅[9]等經(jīng)濟(jì)作物的生態(tài)區(qū)劃。特有珍稀果樹(shù)是在特定的氣候、地形、土壤等自然環(huán)境因子組合下形成的,其適生環(huán)境條件具有高度的特異性。與一般性的植被生境相比較,由于其適生環(huán)境范圍窄,適宜性評(píng)價(jià)因子需要更細(xì)化、更有特異性[6]。我國(guó)南方以丘陵山地為主，地形復(fù)雜多變，光、熱、水等氣候因素空間分布差異較大[10-12]，造成作物氣候適宜度空間差異較大，影響作物生長(zhǎng)發(fā)育[13-14]?？h級(jí)氣象站間距較大，插值得到的氣候資源精度過(guò)低，造成評(píng)價(jià)結(jié)果過(guò)于宏觀[15-17]。紹興市從2004年開(kāi)始建設(shè)了間距5～7 km的自動(dòng)氣象站，本研究利用國(guó)家級(jí)氣象站和自動(dòng)氣象站資料、數(shù)字高程數(shù)據(jù)、土壤類型數(shù)字信息資料進(jìn)行香榧精細(xì)化生態(tài)區(qū)劃，從而為香榧的擴(kuò)種提供理論依據(jù),促進(jìn)香榧產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和可持續(xù)利用。

1 材料與方法

1.1 資料來(lái)源與處理方法

1.1.1 資料來(lái)源

1972年1月至2016年12月紹興市、杭州市、寧波市、臺(tái)州市、金華市下屬各縣(市區(qū))國(guó)家氣象站逐日氣象資料來(lái)自浙江省氣象局網(wǎng)絡(luò)中心；建于2004年后紹興市各區(qū)域自動(dòng)氣象站的逐日氣象資料來(lái)自紹興市氣象局網(wǎng)絡(luò)中心；杭州市、寧波市、臺(tái)州市、金華市下屬各縣(市區(qū))氣象資料來(lái)自紹興市各區(qū)域自動(dòng)氣象站所在點(diǎn)的日照時(shí)數(shù)、降水量插值；1∶25萬(wàn)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)資料來(lái)自浙江省氣象局網(wǎng)絡(luò)中心；土壤類型數(shù)字信息資料來(lái)自農(nóng)業(yè)局。

1.1.2 處理方法

利用現(xiàn)有的自動(dòng)氣象站資料和所在縣(市區(qū))國(guó)家氣象站資料采用支持向量機(jī)回歸法建立日氣溫資料序列[18]，統(tǒng)計(jì)各站點(diǎn)年平均氣溫、≥10 ℃活動(dòng)積溫、各月平均氣溫。利用GIS建立氣溫統(tǒng)計(jì)值的空間分布擬合模型，結(jié)合各網(wǎng)格點(diǎn)的地理因子值，得到氣溫統(tǒng)計(jì)值的空間分布。利用現(xiàn)有的自動(dòng)氣象站降水量資料采用多元回歸法和GIS技術(shù)建立旬降水量、旬雨日空間分布模型，利用縣(市區(qū))國(guó)家氣象站歷史降水量資料和旬降水量、旬雨日空間分布模型得到旬降水量、旬雨日的空間分布[19-20]。建立起伏地形下紹興市可照時(shí)數(shù)的空間分布[21]，使用反距離權(quán)重法將國(guó)家級(jí)氣象站日照百分率內(nèi)插到各網(wǎng)格點(diǎn)上，結(jié)合可照時(shí)數(shù)得到各網(wǎng)格點(diǎn)的日照時(shí)數(shù)[22]。

1.2 區(qū)劃方法和區(qū)劃指標(biāo)

1.2.1 區(qū)劃方法

采用逐步分區(qū)法結(jié)合集優(yōu)法開(kāi)展香榧的適宜生態(tài)區(qū)區(qū)劃，即選擇與香榧生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)形成有密切關(guān)系的氣候、土壤等因子作為指標(biāo)，分別繪出這些指標(biāo)值的分布圖，并將其疊加，然后根據(jù)各個(gè)地區(qū)所占有指標(biāo)的數(shù)目，遵循生態(tài)最小因子律分3個(gè)層次開(kāi)展適宜生態(tài)區(qū)區(qū)劃：先根據(jù)香榧需要的熱量和水分指標(biāo)劃分出不同氣候區(qū)，在此基礎(chǔ)上，分析其對(duì)土壤、地質(zhì)條件的特殊需求和典型性要求，劃分出香榧的不同生態(tài)區(qū)[23]。

1.2.2 區(qū)劃指標(biāo)

冬季極端最低氣溫>-18.0 ℃，年積溫>3 000 ℃，香榧能正常生長(zhǎng)結(jié)果[24]。紹興市各地氣候條件均能滿足香榧正常生長(zhǎng)結(jié)果的要求。

氣候適宜性區(qū)劃指標(biāo)。根據(jù)相關(guān)研究，影響香榧生長(zhǎng)的氣候因子有年平均氣溫、活動(dòng)積溫、高溫日數(shù)、日照時(shí)數(shù)、降水量等[25-27]?？紤]到紹興市各地年降水量在1 400～1 600 mm，日照時(shí)數(shù)>1 400 h，能滿足香榧生長(zhǎng)的需要，以熱量條件作為香榧的氣候區(qū)劃指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 香榧的氣候區(qū)劃指標(biāo)

生態(tài)區(qū)劃指標(biāo)。最適宜香榧生長(zhǎng)的土壤類型是山地黃泥土和黃泥土，全土層50～80 cm厚,土壤肥力好,有機(jī)質(zhì)含量高。漬水比較嚴(yán)重的水稻土，以及土層<30 cm、酸性強(qiáng)、重石質(zhì)土類土壤不利于香榧生長(zhǎng)[6]。坡度和坡向是衡量地形的主要屬性特征之一,也是決定植被生境其他要素分異(如土壤、小氣候和水文等)的主導(dǎo)因子。香榧種植坡度6°～41°,其中最適宜的坡度是10°～30°。朝南坡日照充足，適宜香榧生長(zhǎng)。

表2 香榧的生態(tài)區(qū)劃指標(biāo)

注：坡向定量描述以北為0°，順時(shí)針遞增，東為90°，南為180°，西為270°等。

2 結(jié)果與分析

根據(jù)香榧?xì)夂騾^(qū)劃指標(biāo)和生態(tài)區(qū)劃指標(biāo)，在GIS軟件平臺(tái)上分別做出區(qū)劃圖并疊加，以各指標(biāo)均為適宜的區(qū)域?yàn)檫m宜區(qū)，以各指標(biāo)中有一個(gè)或以上指標(biāo)為不適宜的區(qū)域?yàn)椴贿m宜區(qū)，其他為次適宜區(qū)，制作出紹興市香榧種植100 m×100 m氣候生態(tài)區(qū)劃。紹興市依海拔可劃分為平原不適宜發(fā)展區(qū)、丘陵河谷次適宜發(fā)展區(qū)、低山適宜發(fā)展區(qū)、山區(qū)次適宜區(qū)和高山不適宜發(fā)展區(qū)。

2.1 平原不適宜發(fā)展區(qū)

該區(qū)位于市境的北部，包括紹興—上虞的水網(wǎng)平原，濱海平原，諸暨盆地、新嵊盆地、三界—章鎮(zhèn)盆地中部。年平均溫度16.1～16.5 ℃，最冷月平均溫度3.9～4.2 ℃，最熱月平均溫度28.3～29.1 ℃，3月底至11月中旬，日平均氣溫≥10 ℃。≥10 ℃的活動(dòng)積溫5 106～5 244 ℃，年降水量1 298～1 472 mm，年日照時(shí)數(shù)1 900～2 000 h，年平均空氣濕度80%左右。該區(qū)海拔<100 m，氣溫較高，降水較少，不利于香榧高產(chǎn)。

同時(shí)該區(qū)地勢(shì)低平，水網(wǎng)密布，大部分地下水位≥80 cm，土壤以潴育型、脫潛潴育型、潛育型水稻土為主，漬水比較嚴(yán)重。就其土壤條件和土地資源的合理利用來(lái)講，該區(qū)屬不適宜香榧發(fā)展種植區(qū)。

2.2 丘陵河谷次適宜發(fā)展區(qū)

該區(qū)位于諸暨盆地、新嵊盆地、三界—章鎮(zhèn)盆地向山區(qū)的延伸地區(qū)。年平均氣溫16.2～17.2 ℃，最冷月氣溫3.7～4.8 ℃，最熱月氣溫28.3～29.4 ℃，≥10 ℃的活動(dòng)積溫5 120～5 413 ℃。是全市氣溫最高，熱量資源最豐富的區(qū)域，最高氣溫高是該區(qū)的氣候特征之一，年最高氣溫≥39 ℃的頻率25%～40%；同時(shí)最低氣溫又低于水網(wǎng)平原，年極端最低氣溫達(dá)-13.4 ℃。年降水量1 300～1 650 mm，空氣相對(duì)濕度<80%，因此，蒸發(fā)大，年平均蒸發(fā)量1 260.7 mm，比水網(wǎng)平原多120 mm左右。由于該區(qū)氣溫高，光照強(qiáng)，高溫概率大，空氣濕度小，溫度變化大，盛夏期雨量較少，故不利香榧的栽培與高產(chǎn)。

該區(qū)地形起伏明顯，相對(duì)高度一般在100～250 m，土壤以潴育型水稻土和紅壤、黃紅壤為主，對(duì)香榧高產(chǎn)比較適宜的土種分布比較廣，利于發(fā)展香榧生產(chǎn)。

該區(qū)屬于紹興市農(nóng)林牧用地中，糧、油、茶、菜、果、藥等種植業(yè)綜合經(jīng)營(yíng)地區(qū)，土地利用競(jìng)爭(zhēng)突出。根據(jù)香榧適生的土壤、氣候條件和合理的用地結(jié)構(gòu)，該區(qū)應(yīng)作為香榧次適宜發(fā)展區(qū)。

該區(qū)發(fā)展香榧生產(chǎn)具有一定的前景?？上蛐∑?、分散、套種3個(gè)方面發(fā)展。利用丘陵坡地適宜栽種香榧土壤的類型多、面積大的條件和根據(jù)多種經(jīng)營(yíng)爭(zhēng)地劇烈的情況，建立小片生產(chǎn)基地，并利用香榧適宜套種的特點(diǎn)，因地制宜進(jìn)行間作套種和分散零星種植，搞立體生態(tài)農(nóng)業(yè)，以提高土地利用率和生產(chǎn)率。同時(shí)結(jié)合綠化，利用房前屋后種植，既美化環(huán)境，又可增加收入。

2.3 南部低山適宜發(fā)展區(qū)

該區(qū)由紹興市西部的龍門山、中南部的會(huì)稽山、東部及東南部的四明山和天臺(tái)山山體組成。年平均氣溫12.3～16.1 ℃，最冷月平均氣溫0.6～3.4 ℃，最熱月氣溫24.1～28.7 ℃，≥10 ℃的活動(dòng)積溫3 700～5 000 ℃，年降水量在1 400～1 700 mm。由于該區(qū)氣溫較低，降水較多，所以香榧的生態(tài)氣候條件較好，尤其是丘陵低山地區(qū)，夏季溫涼，7月下旬至8月下旬的平均氣溫24.5～27.8 ℃，5—8月的平均氣溫<25 ℃，高溫日數(shù)少，一般無(wú)>39 ℃的高溫，最高氣溫<37 ℃的頻率>50%。山區(qū)夏季雷陣雨較多，森林、植被的覆蓋較大，因而空氣濕度也較高。這些生態(tài)氣候條件對(duì)于香榧高產(chǎn)是比較有利的，尤其是海拔400～600 m、向陽(yáng)、通風(fēng)的山坡和崗背地，暑熱和寒風(fēng)的影響小，更適宜香榧的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培。不過(guò)山區(qū)地形復(fù)雜，地形對(duì)日照的遮蔽較大，山岙內(nèi)日照不足，山頂風(fēng)速大，北坡、西北坡和東北、西北的山谷受北風(fēng)直接侵襲，不利香榧的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)。

該區(qū)地形起伏大，海拔在250～600 m，土壤以黃紅壤和黃壤為主。該區(qū)土地面積占全市土地總面積的37%左右，而適宜香榧高產(chǎn)的黃泥土和山地黃泥土面積占全市的54%，特別是諸暨，占全市的50%?？梢?jiàn)，本區(qū)發(fā)展香榧生產(chǎn)的土壤條件較好，諸暨更為優(yōu)越。就土地資源方面而言，對(duì)于發(fā)展新的香榧林，建設(shè)香榧生產(chǎn)商品基地，該區(qū)具有豐富的資源優(yōu)勢(shì)。

2.4 山區(qū)次適宜區(qū)

該區(qū)海拔在600～750 m，年平均氣溫12～13.4 ℃，最冷月平均氣溫1～2.0 ℃，最熱月氣溫24.1～28.7 ℃，≥10 ℃的活動(dòng)積溫3 000～4 200 ℃，年降水量>1 600 mm。由于冬季氣溫較低，同時(shí)風(fēng)速較大，不利于香榧高產(chǎn)栽培。

2.5 高山不適宜區(qū)

該區(qū)海拔>750 m，年平均氣溫<12.0 ℃，最冷月平均氣溫<1.5 ℃，≥10 ℃的活動(dòng)積溫<3 200 ℃，年降水量>1 600 mm。由于冬季氣溫低，不適宜種植香榧。

3 小結(jié)與討論

本區(qū)劃采用GIS技術(shù)和小網(wǎng)格分析方法，將紹興市香榧種植劃分為適宜區(qū)、次適宜和不適宜種植區(qū)，區(qū)劃結(jié)果更細(xì)致、更精確，也較符合實(shí)際分布，為進(jìn)一步優(yōu)化香榧種植布局提供了科學(xué)依據(jù)。

紹興市夏季易出現(xiàn)高溫干旱。香榧抗旱性較強(qiáng)，高溫干旱對(duì)香榧當(dāng)年產(chǎn)量影響不大，如2003年8—9月紹興香榧產(chǎn)區(qū)出現(xiàn)50年一遇的長(zhǎng)期干旱天氣，與2002年相比，因干旱造成的減產(chǎn)率在10%以內(nèi)。但高溫干旱對(duì)枝芽發(fā)育、雌雄花芽分化與發(fā)育影響較大，導(dǎo)致第3年減產(chǎn)。與低丘平原地區(qū)相比，海拔>250 m地區(qū)高溫出現(xiàn)概率低，有利于香榧枝芽發(fā)育、花芽分化與發(fā)育。

香榧根系生長(zhǎng)需土壤通氣性好的環(huán)境，如土壤積水，新根生長(zhǎng)受抑制進(jìn)而影響細(xì)胞分裂素合成，引起正在膨大的幼果脫落。紹興市海拔250～600 m區(qū)域以斜坡為主，不易形成積水，有利于香榧根系生長(zhǎng)。

[1] 陳力耕,王輝,童品璋.香榧的主要品種及其開(kāi)發(fā)價(jià)值[J].中國(guó)南方果樹(shù),2005,34(5):33-34.

[2] 薛國(guó)琴.區(qū)域特色農(nóng)產(chǎn)品及發(fā)展現(xiàn)狀分析：以浙江香榧產(chǎn)業(yè)為例[J].農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì),2011(3):44-46.

[3] 任欽良.香榧生物學(xué)特性的研究[J].經(jīng)濟(jì)林研究,1989,7(2):56-60.

[4] 黎章矩,程曉建,戴文圣,等.香榧品種起源考證[J].浙江林學(xué)院學(xué)報(bào),2005,22(4):443-448.

[5] 韓寧林，王東輝．香榧栽培技術(shù)[M]．北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2006：1-17．

[6] 王小明,王珂,敖為赳,等.基于空間信息技術(shù)的香榧適生環(huán)境因子分析[J]．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2008,19(11):2550-2554．

[7] 賈光林,黃林芳,索風(fēng)梅,等.人參藥材中人參皂苷與生態(tài)因子的相關(guān)性及人參生態(tài)區(qū)劃[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào),2012,36(4):302-312.

[8] 李紅英,張曉煜,韓穎娟，等.基于GIS的中國(guó)北方干紅酒用葡萄品種生態(tài)區(qū)劃[J].生態(tài)學(xué)雜志,2014,33(11):3081-3087.

[9] 陳守智,李正麗,徐麗梅,等.云南省楊梅生態(tài)區(qū)劃的研究[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,19(3):307-310.

[10] 王麗,邱新法,王培法.復(fù)雜地形下長(zhǎng)江流域太陽(yáng)總輻射的分布式模擬[J].地理學(xué)報(bào),2010, 65(5):543-554.

[11] 張丹,邱新法,曾燕.浙江省高分辨率氣溫空間分布圖的計(jì)算與繪制[J].大氣科學(xué)學(xué)報(bào),2011,34(2):215-224.

[12] 潘虹,邱新法,高婷,等.基于TRMM 和 NCEP-FNL數(shù)據(jù)的降水估算研究[J].水土保持研究,2014,21(2):116-122.

[13] 侯劍.雜交油菜制種提高母本制種結(jié)實(shí)率的研究Ⅱ.不同海拔高度對(duì)母本結(jié)實(shí)率和產(chǎn)量的影響[J].種子,2004,24(3):36-38.

[14] 王輝,覃鴻妮,呂學(xué)高,等.不同海拔下玉米生物學(xué)干重的動(dòng)態(tài)變化研究[J].玉米科學(xué),2012, 21(3):51-55.

[15] 史舟,管彥良,王援高,等．基于GIS 的縣級(jí)柑橘適宜性評(píng)價(jià)咨詢系統(tǒng)研制[J]．浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版)，2002,28(5)：492-498．

[16] 唐嘉平，劉釗．基于GIS 的特色經(jīng)濟(jì)作物種植適宜性評(píng)價(jià)系統(tǒng)[J]．農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學(xué)與綜合研究，2002,18(1)：9-12．

[17] 鄧振鏞，尹憲志，陳艷華．甘肅三種特色作物氣候生態(tài)適應(yīng)性分析與適生種植區(qū)劃[J]．南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào)，2004,27(6)：814-821．

[18] 婁偉平,吉宗偉,邱新法,等.茶葉霜凍氣象指數(shù)保險(xiǎn)設(shè)計(jì)[J].自然資源學(xué)報(bào),2011,26(12):2050-2060

[19] MARQUINEZ J, LASTRA J, GARCIA P. Estimation models for precipitation in mountainous regions: the use of GIS and multivariate analysis[J]. Journal of Hydrology,2003,270 (1/2):1-11.

[20] 何紅艷,郭志華,肖文發(fā).降水空間插值技術(shù)的研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)雜志,2005,24(10):1187-1191.

[21] 曾燕, 邱新法, 繆啟龍, 等. 起伏地形下我國(guó)可照時(shí)間的空間分布[J].自然科學(xué)進(jìn)展, 2003, 13 (5): 545-548.

[22] 孫嫻,王娟敏,姜?jiǎng)?chuàng)業(yè),等. 陜西省山地日照時(shí)間的空間分布特征[J].自然資源學(xué)報(bào),2010,25(4):625-635.

[23] 張 磊,張曉煜，段曉鳳，等.我國(guó)北方赤霞珠葡萄生態(tài)區(qū)劃[J].生態(tài)學(xué)雜志, 2014,33(11): 3102-3106.

[24] 程曉建,黎章矩,戴文圣，等.香榧的生態(tài)習(xí)性及其適生條件[J].林業(yè)科技開(kāi)發(fā),2009,23(1):39-42.

[25] 吳君根, 劉宇.香榧山核桃高產(chǎn)技術(shù)問(wèn)答[M].北京:氣象出版社,1994：1-30.

[26] 周永忠,婁偉平.氣象條件對(duì)諸暨香榧生產(chǎn)的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008, 36(15): 6340-6341, 6366.

[27] 王小明,王珂,秦遂初,等.香榧適生環(huán)境研究進(jìn)展[J].浙江林學(xué)院學(xué)報(bào),2008, 25(3):382-386.