李東穎，周蘇剛，王莉霞，焦永清

（1.天水師范學院資源與環(huán)境工程學院，甘肅 天水 741000；2.甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，甘肅 天水 741000）

油橄欖是油料及綠化兼用的多年生常綠喬木，其果實可榨取高級食用油(橄欖油)[1]。自我國引種以來，已經(jīng)產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。但是油橄欖對其生長環(huán)境要求嚴格，且國內(nèi)外專家大多認為中國引種油橄欖的最大問題是氣候因素[2]，所以研究油橄欖種植氣候適宜性很有必要。甘肅省隴南地區(qū)是我國油橄欖引種的主要產(chǎn)區(qū)，以此地區(qū)為例，來研究油橄欖種植的氣候適宜性具有典型性。本研究根據(jù)隴南1980～2014年氣候資料，以≥10℃的積溫、年平均降雨量、空氣相對濕度、年日照時數(shù)等4個氣候因子作為研究指標，采用GIS結(jié)合多元回歸方法綜合研究了油橄欖種植區(qū)的氣候適宜性類型，希望有助于油橄欖的生產(chǎn)、科研和全面地評價油橄欖在我國的氣候適宜性，指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，提高果農(nóng)生產(chǎn)效益[3-6]。

1 研究現(xiàn)狀

對于油橄欖的研究主要是空間區(qū)位、土壤、氣候等影響下其生長機理、生物性狀等，還有學者專門研究適宜油橄欖生長的地形、土壤、氣候條件，包括多因子綜合或者單因子[2-4]，以及在特殊條件下油橄欖的種植分析，例如油橄欖的抗旱機理研究[1,7]，主要方法為試驗法、GIS技術(shù)、數(shù)理法、調(diào)查法等[1-9]。鑒于以往油橄欖種植的氣候適宜性分析主要是數(shù)理演繹，區(qū)位直觀性不強，雖有部分學者進行區(qū)位分析，但是主要集中于綜合氣候區(qū)位，具有較為模糊的特點，本研究運用已有的數(shù)據(jù)對油橄欖種植的氣候適宜性結(jié)合GIS和多元回歸法進行多重區(qū)位分析，可以給種植者提供較為全面的氣候區(qū)位信息，有益于油橄欖種植的全面規(guī)劃等多方面參考。研究方法與插值法比較，可以利用多元回歸模型修正和優(yōu)化結(jié)果，可細化氣候特征，適合小區(qū)域氣候區(qū)劃分析[1-9]。

2 研究區(qū)概況

隴南位于甘肅省東南部，地處秦巴山區(qū)，轄武都、文縣、成縣等一區(qū)八縣，境內(nèi)高山、河谷、丘陵、盆地交錯，氣候垂直分布，地域差異明顯，海拔550～4 187 m，是甘肅省唯一屬于長江水系并擁有亞熱帶氣候的地區(qū)，區(qū)內(nèi)由南向北有北亞熱帶、暖溫半濕潤、高原濕潤3種氣候類型，境內(nèi)白龍江、白水江、西漢水、嘉陵江沿江河谷及丘陵地帶多為北亞熱帶半干旱氣候，由于西秦嶺山系的屏障作用及青藏高原東緣岷山山系的阻礙，沿川河谷及緩坡地帶形成了冬暖谷地，為性喜溫暖的油橄欖提供了良好的越冬度夏和生長結(jié)實條件，是中國油橄欖優(yōu)先發(fā)展的優(yōu)勢區(qū)域。研究行政區(qū)劃及主要河流如圖1所示。

圖1 研究區(qū)概況

3 數(shù)據(jù)來源

本研究氣候數(shù)據(jù)來自國家氣象信息中心的隴南地區(qū)1980～2014年逐日觀測資料和當?shù)赜烷蠙旆N植基地多年觀測數(shù)據(jù)，包括該區(qū)氣溫、降水、日照等，地形數(shù)據(jù)是國家測繪局公布的30 m精度DEM。

4 氣候適宜性分析與區(qū)劃實現(xiàn)

4.1 研究思路

橄欖種植氣候適宜性分析指土地針對橄欖種植氣候的適宜性進行等級評定，涉及了4個方面的內(nèi)容：①了解橄欖種植地本身的性質(zhì)及其組合（本文著重研究氣候條件）；②了解研究區(qū)土地性質(zhì)和質(zhì)量（本文著重研究地形和氣候）；③了解研究區(qū)土地性質(zhì)或質(zhì)量是否滿足橄欖種植要求（即要進行土地質(zhì)量和土地條件的比配）；④比較之后的適宜性判別與定級[4,8,10-11]。

整個油橄欖氣候適宜性分析主要涉及適宜性數(shù)據(jù)組織管理，再根據(jù)當?shù)貙嵡檫M行模型篩選，針對油橄欖種植條件建立相應(yīng)指標體系和權(quán)重。將研究區(qū)氣候質(zhì)量與油橄欖種植條件進行匹配比較得出適宜性分值，最終為油橄欖種植決策服務(wù)，其研究思路如圖2。

圖2 研究思路

4.2 模 型

油橄欖一定要按照它的生態(tài)習性選擇適宜的種植地區(qū)，應(yīng)注意地形、土壤、氣候條件。油橄欖喜溫、喜光、怕澇、好氣。在選定研究區(qū)的情況下，基于現(xiàn)狀土地診斷的結(jié)果，研究區(qū)土壤性質(zhì)（包括質(zhì)地、PH、肥力、有機質(zhì)、圖層厚度、透氣性等因子）在短時間內(nèi)基本不變，可作為常量；再考察其他兩個因素，即氣候（光照、降水、溫度）和地形（地勢、坡度、坡向），它們兩者之間有密切的聯(lián)系。據(jù)此，本文選取了多元回歸模型來研究隴南地區(qū)油橄欖種植適宜性問題[3-4,12-14]：

式中，Y為氣候區(qū)劃因子；φ、λ、T分別表示經(jīng)度、緯度、地形等影響因子。隴南地區(qū)氣候要素的空間變化主要受大地形的影響，由于完成區(qū)劃的區(qū)域范圍較小，因此，氣候要素受經(jīng)緯度的影響就比較小，在區(qū)劃過程中可以忽略不計，得到地形與氣候之間的關(guān)系模型（式（2））。地形綜合信息可以由海拔因子提取，故而地形模型可轉(zhuǎn)換為式（3），從而得出氣候與地形的多元回歸模型（式（4））。該模型通過插值法進行氣候區(qū)劃，可以多模型修正區(qū)劃結(jié)果，細化氣候特征，使結(jié)果更精確，適合小區(qū)域氣候區(qū)劃分析。

4.3 因子選擇和指標確定

通過分析總結(jié)以往的研究成果，結(jié)合當?shù)乜萍脊ぷ髡吆凸r(nóng)的種植經(jīng)驗，最終選擇≥10℃的積溫、年平均降水量、年日照時數(shù)和年平均空氣相對濕度共4項氣候因子作為隴南油橄欖氣候適宜性區(qū)劃的指標，并通過研究區(qū)專家和果農(nóng)經(jīng)驗打分得出指標權(quán)重[3-16]。

表1 油橄欖適宜種植的評價要素及指標

4.4 油橄欖氣候適宜性分析模型實現(xiàn)

本研究應(yīng)用隴南市各縣區(qū)近30 a氣象觀測資料和該區(qū)地形特征，統(tǒng)計分析得出≥10℃的積溫、年平均降水量、年日照時數(shù)、年平均空氣濕度與地形之間的多元回歸模型，求出4個區(qū)劃指標的氣候?qū)W方程如表2。

表2 油橄欖氣候適宜性分析模型實現(xiàn)

從表2可以看出，各方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)在0.615 7～0.896 1之間，從回歸效果來看，積溫與相對空氣濕度的回歸方程都通過了0.01水平的顯著性檢驗，因此，可以利用它進行區(qū)劃指標的細網(wǎng)格推算[17]。

4.5 匹配計算

本研究利用ArcGIS10.1平臺[15]，根據(jù)多元回歸模型算出≥10℃的積溫、年平均降水量、年日照時數(shù)、年平均相對空氣濕度柵格圖層數(shù)據(jù)，按照油橄欖適宜性區(qū)劃指標體系進行歸一化處理后，進行匹配比較，再將各個區(qū)劃指標的柵格圖層進行矩陣加權(quán)疊加運算得出該區(qū)氣候適宜性分值，最后按照分值的大小根據(jù)自然斷點分級法劃分出油橄欖的最適宜、適宜、次適宜和不適宜氣候區(qū)[15,17]，其中圖3a～d是隴南地區(qū)油橄欖種植氣候單因子適宜性區(qū)劃；圖4是綜合氣候適宜性分區(qū)。

圖3 隴南地區(qū)油橄欖種植氣候單因子適宜性區(qū)劃

圖4 隴南地區(qū)油橄欖種植氣候適宜性區(qū)劃

4.6 結(jié) 果

研究結(jié)果表明隴南市的文縣、武都、宕昌白龍江，白水江沿岸海拔在1 300 m以下的河谷及半山區(qū)，是發(fā)展油橄欖生產(chǎn)最具潛力的區(qū)域，該區(qū)域的氣候條件與油橄欖原產(chǎn)地地中海很相似。在隴南市北部的西禮盆地及海拔大于1 600 m的山區(qū)，都不適宜油橄欖生長，主要原因是這些區(qū)域降水條件和熱量條件受到限制，無法滿足油橄欖生長需要。

5 結(jié) 論

本文研究區(qū)劃結(jié)果與隴南市油橄欖實際種植分布區(qū)域基本相符。在整個區(qū)劃過程中，考慮到小區(qū)域氣候特征，運用多元回歸模型，再結(jié)合GIS技術(shù)，直觀地反映出隴南地區(qū)油橄欖氣候適宜性區(qū)劃，可以為研究區(qū)油橄欖種植合理布局提供依據(jù)。不足之處在于：油橄欖氣候適宜性模型（油橄欖種植條件眾多，多因子之間關(guān)系復(fù)雜，且為動態(tài)可變的）有待通過長時間的實踐進一步優(yōu)化。