基于GIS技术的常山胡柚栽培气候适宜性区划应用

刘桨

摘要 [目的]研究浙江省常山县胡柚气候适宜性区划，为胡柚的种植提供科学指导。[方法]考虑对胡柚树体生长发育和产量有较大影响的气候生态因子，分析胡柚产量与气象、地形要素的关系，采用专家打分法对综合指标进行量化分级，建立胡柚种植的综合区划指标，并建立评估模型。利用层次分析法，得到各区划指标权重值，采用加权指数求和模型计算得到常山胡柚栽培综合区划图。[结果]除了东北部及南部的山地丘陵一带，常山大部分位于胡柚适宜与较适宜区，其中中部的长风电站一带为适宜种植区，可大面积种植胡柚。胡柚种植受温度及热量资源影响最大。[结论]该区划结果可为胡柚种植的合理布局及可持续发展提供科学依据。

关键词 胡柚；气候适宜性；等级划分；区划

中图分类号 S162.2 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2018）02-0137-04

Abstract [Objective]To make the zoning map of the climate suitability of Grapefruit in Changshan County， and provide scientific guidance for the cultivation of Grapefruit. [Method]Considering the climatic and ecological factors of the growth and yield of Grapefruit tree， the relationships between the yield and the influencing factors were analyzed. Based on the expert scoring method， we quantify the comprehensive index， and then we establish the comprehensive zoning index of citrus cultivation， and further the evaluation model was built. Using the method of analytic hierarchy process， the weight of each zoning index was obtained， and the comprehensive zoning map of Changshan Grapefruit was obtained by using the weighted index summation model. [Result] Except the hills and mountains in the northeast and south， most of Changshan is located in the appropriate and suitable area of Grapefruit， in which the central Changfeng power station area is more suitable for planting area and can be planted in large area. The cultivation of grapefruit is the most affected by temperature and heat resources. [Conclusion]The result of zoning can provide scientific basis for the optimal layout of Grapefruit cultivation and the adjustment of seed structure.

Key words Grapefruit；Climate suitability；Grading；Zoning

胡柚是浙江省常山縣的地方特色品种，被有关专家认为是一个具有发展前景的杂柑良种[1]。2016年常山县的胡柚总产量为102 590 t。胡柚具有很高的营养价值，其肉质饱满，果色金黄，香气浓郁，外形美观，口感清爽，品质上乘，受到广大消费者的喜爱。因此，胡柚成为浙江省重点开发的“名特优”产品，并跻身于全国“名特优”新水果行列[2-3]。

农业是受气象影响严重的风险性产业，因此定量、准确地评估气象灾害对农业生产风险的影响，对于目前我国农业产业结构调整，尤其是对农业可持续发展、农业防灾减灾策略和措施的制订具有深刻意义[4]。近年来，在全球气候形势的影响下，极端气候事件（如低温冻害）对农业造成了不可估量的损失。常山县地处柑橘种植栽培的北部边缘地区，冻害因子成为影响胡柚生长的重要因素[5]。冻害不仅影响胡柚的生长发育，导致产量下降，品质降低，而且削弱树势，降低果树抗寒能力[6]。3级及以上的低温冷害是胡柚生产的首要危害，其造成柑橘树体严重受损或死亡[7]。

与上一年度同期相比，2000、2005年衢州市常山胡柚总产量分别减产7%和40%，这正是受到冬季冻害和早春霜冻害气候的影响[8-10]。胡柚能否正常生产关乎广大胡柚生产者的利益，这已经引起生产和决策部门的高度重视，对常山胡柚种植区域进行气候适宜性区划，指导种植区优化布局，减轻灾害显得尤为必要和迫切。笔者根据胡柚生长发育对气象生态条件所需，选出与生长关键期密切相关的气象生态要素，并综合考虑不同地形状况下水热条件对胡柚生产的影响，从而确立胡柚种植的综合区划指标，依托GIS系统制作常山区胡柚种植精细化的气候适宜性区划图，以期为胡柚种植区划合理布局及胡柚增产及可持续发展提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

常山县为浙江省衢州市辖县，地理坐标为118°22′37″～118°48′48″ E，28°15′26″～28°53′27″ N。常山县属柑桔栽培北缘地带，年平均温度17.4 ℃，全年10 ℃有效积温5 514 ℃[4]。

1.2 资料来源

资料主要包括2013—2016年常山县16个气象站点的气象观测资料、30 m分辨率高程数据（http：//www.gscloud.cn/）、常山县人口数据（http：//stats.qz.gov.cn/）和胡柚种植产值数据（http：//stats.qz.gov.cn/）。

1.3 方法

1.3.1 综合区划空间模型的建立。

在常山胡柚栽培综合区划中，考虑对胡柚树体生长发育、开花、结果和产量有较大影响的气候生态因子：年平均气温（T年）、≥10 ℃年活动积温（T≥10 ℃）、年极端最低气温（Tmin）、4月中下旬晴天数（QD中下/4）。袁淑杰等[11]对地形与积温的关系进行了研究，局地地形要素因子如坡度、坡向、地形遮蔽等对积温有显著影响，因此复杂地形下积温不同分布是不容忽视的；阳坡、海拔较低处的积温偏高，阴坡、海拔较高处较低。因此，笔者同时考虑海拔（DEM）及坡度、坡向对温度条件的影响，建立常山胡柚的4个气候区划指标与常山县地理属性（经度、纬度和海拔）的空间分布模型。

1.3.2 综合区划等级量化。

在GIS技术的支持下，利用空间分析模块中SURFACEANALYSIS中的SLOPE和ASPECT命令，从DEM中提取出空间分辨率为30 m的坡度、坡向的栅格图。根据余丽萍等[8]对常山胡柚生长条件的研究，确定常山胡柚栽培综合区划指标等级量化标准。对各气象要素进行克里金插值[12]，得到各要素30 m分辨率栅格图；再根据胡柚气候综合区划等级量化表对各数据进行RECLASSIFY，利用层次分析法，得到各区划指标权重值；然后采用加权指数求和模型计算得到常山胡柚栽培综合区划图；进一步采用专家打分法对综合指标进行量化分级，统一划分为3级，并给每个等级赋予1～3分的评价值。按照适宜、较适宜和不适宜3个标准进行划分，最后得到综合区划指标的分级图。

2 结果与分析

2.1 气候指标空间分布模型与空间分布

2.1.1 气候指标空间分布模型。

结合胡柚生长发育对气候条件的需求，并结合前人研究成果，建立常山胡柚气候区划指标与常山县的地理属性（经度、纬度和海拔）的空间分布模型。

2.1.2 气候指标空间分布。

在GIS技术支持下，利用C#+ArcEngine 9.3编写波段运行程序，把常山县空间分辨率为30 m的经度、纬度和海拔等栅格化数据作为输入数据，利用常山胡柚气候指标的空间分布模型，对相应的气候指标进行空间运算，分别得到每个气候指标的空间分布情况（图1～4）。

2.1.2.1 年平均气温（T年）空间分布。

由图1可知，常山县年平均气温由南向北递减，年平均气温高于18 ℃的地区主要分布于常山县南部的红旗岗村、古县村一带及中部的长风电站、官庄桥村。年平均气温低于17 ℃分布于北部的詹村及西北部的山岭村。其余站点年平均气温在17～18 ℃。

2.1.2.2 ≥10 ℃年活动积温（T≥10 ℃）空间分布。

由图2可知，常山县热量资源分布由中心向外逐渐减少，中部三衢石林一带热量资源最好，≥10 ℃年活动积温大于5 500 ℃·d，长风电站、官庄桥村、古县村一带次之，≥10 ℃年活动积温在5 400～5 500 ℃·d。北部的詹村、芙蓉湖村一带以及西南部的山岭村≥10 ℃年活动积温≤5 200 ℃·d，热量资源最差。

2.1.2.3 年极端最低气温空间（Tmin）分布。

由图3可知，常山县年极端最低气温以东南部的古县村、水南村一带为中心，向西向北递减。古县村、湖头村年极端最低气温最高，在-6.9 ℃以上；北部多为山地丘陵的詹村、新昌村及西南部的山岭村、红旗岗村、十八里村年极端最低气温在-7.1 ℃以下，是全县年极端最低气温中最低的；中部较为平坦的长风电站、官庄桥村及五里亭村年极端最低气温在-7.0～-7.1 ℃。

2.1.2.4 4月中下旬晴空数（QD中下/4）空间分布。

由图4可知，常山县晴空数的分布规律大致与最低温度分布相同，以东南部的水南村、湖头村一带为中心，向西向北递减。南部的水南村、湖头村晴天数最多，三衢石林和古县村次之，北部的詹村、芙蓉湖村一带晴空数最少。

2.2 综合分级区划

2.2.1 综合区划等级量化标准。

根据余丽萍等[8]对常山胡柚生长条件的研究，确定常山胡柚栽培综合区划指标等级量化标准，结果见表1。

2.2.2 各区划指标权重及分等级结果。

该研究得到各区划指标的权重值见表2，区划分等级结果见表3。

2.2.3 综合区划结果。

从图5可见，中部的长风电站、官庄桥村、五里亭村、红旗岗村，东部的古县村及南部的水南村地势平坦，温度、热量条件适宜，是胡柚种植的适宜区，可大面积种植出高产高品质的胡柚。北部的詹村、芙蓉湖村及西南部的山嶺村多为山地丘陵，低温冻害时有发生，不适宜胡柚的种植。其余地方海拔在200 m以下，温度适宜，但热量受到一定程度的限制，多为胡柚较适宜种植区，可小面积的种植。

3 结论与讨论

常山县南部的红旗岗村、古县村一带及中部的长风电站、官庄桥村一带，年平均气温较高，热量资源丰富，年最低气温适宜，冻害不是很严重。而北部的詹村一带由于其地形原因，年平均气温较低，4月中下旬晴空数较少，热量资源不够，极端温度较低，易遭受冻害。湖头村一带虽然温度适宜，但地属山地丘陵地区，导致热量资源不理想，且易受到低温灾害，不适宜大面积种植胡柚。除了东北部及南部的山地丘陵一带，常山大部分位于胡柚适宜与较适宜区，其中中部的长风电站一带为适宜种植区，可大面积种植。胡柚种植受温度及热量资源影响最大。

该区划考虑对胡柚树体生长发育及最终产量有较大影响的气候生态因子，确定气候区划指标为年平均气温、年≥10 ℃年活动积温、年极端最低气温、4月中下旬的晴天数，地形区划指标为海拔、坡度和坡向，建立常山胡柚4个气候区划指标与常山县的地理属性（经度、纬度和海拔）的空间分布模型。采用专家打分法对综合指标进行量化分级并赋值。综合区划指标的提出，不仅考虑了气候条件对胡柚生长发育的影响，同时还分析了地形等环境要素对产量及品质的影响。借助GIS技术并应用加权指数求和法，建立了胡柚栽培的综合区划评估模型，使得综合区划結果更能应用于实际，更好地指导生产与灾害的防治。将气候指标与地形要素信息进行叠加，客观地反映了常山县气象地形条件变化特征以及胡柚最优可种植区域，可为科学地规划胡柚的种植区提供参考。

参考文献

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[8] 余丽萍，李正洲，金志凤，等.衢州市胡柚种植生态适宜性分析[J].生态学杂志，2012，31（11）：2762-2766.

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