云南省西畴县猕猴桃种植气候适宜性区划研究

作者:未知

  摘要 使用标准时段(1986—2015年)气象资料和地理信息数据(经纬度、海拔、坡向和坡度等),基于地理信息系统对西畴县猕猴桃种植进行气候适宜性区划。根据猕猴桃种植所需的生态气候条件,通过分析年平均气温、年日照时数、年降水量、≥0  ℃积温、≥10  ℃积温等气候数据,结合实际情况,最终选择年平均气温、≥10  ℃積温、年降水量作为研究区核桃生长气候适宜性区划指标。运用GIS技术及SPSS数据分析平台,将西畴县分为猕猴桃生长最适宜区、适宜区、次适宜区、不适宜区,为西畴县猕猴桃推广种植提供科学、合理布局的依据。
  关键词 猕猴桃;GIS;气候适宜性;区划;云南省西畴县
  中图分类号 S162  文献标识码 A
  文章编号 0517-6611(2020)20-0238-04
  doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2020.20.062
  Climate Suitability Zoning of Kiwifruit Planting in Xichou County of Yunnan Province
  YAN Zhi-hui,ZHENG Shu-tian,TIAN Ye-zi et al (Wenshan Meteorological Bureau of Yunnan Province,Wenshan,Yunnan 663000)
  Abstract Using meteorological data and geographic information data (longitude and latitude,altitude,slope direction,slope gradient,etc.) in standard time period (1986-2015) and the climatic suitability zoning of kiwifruit planting in Xichou County was carried out based on geographic information system.According to the ecological conditions required for kiwifruit planting,the annual average temperature,annual sunshine hours,annual precipitation,≥ 0  ℃ accumulated temperature,≥ 10  ℃ accumulated temperature and other climatic data were analyzed.Combined with the actual situation,the annual average temperature,≥ 10 ℃ accumulated temperature and annual water drop were selected as the climatic suitability zoning indication for walnut growth in the study area.Using GIS technology and SPSS data analysis platform,Xichou County was divided into the most suitable area,suitable area,sub suitable area and unsuitable area for kiwifruit growth,so as to provide scientific and reasonable basis for kiwifruit planting in Xichou County.
  Key words Kiwifruit;GIS;Climate suitability;Zoning;Xichou County of Yunnan Province
  作物的气候适宜程度,是当地气候与作物长期相互作用、适应的结果。许多学者对农作物的气象条件、区域布局和规划进行了研究 [1-4]。西畴县地处云贵高原的东南部边缘,亚热带低纬高原山地季风气候区,立体气候明显,年较差小,日较差大;平均气温16.1 ℃,平均最高气温20.9 ℃,平均最低气温12.9 ℃;年平均降水量1 252.5 mm;年平均无霜期306 d;年平均日照时数1 455.5  h;年平均相对湿度83%。猕猴桃是热带、亚热带作物,具有喜高温、需水量大、吸肥多、生长期长的特点,整个生长发育过程需要较高的温度和充沛的雨量、充足的光照。
  西畴县整体适合猕猴桃种植,但由于受气候、地形等因素的影响,该县仍存在一些不合理的猕猴桃种植区,而猕猴桃种植在文山州属于新兴产业,目前仅在西畴县开展种植。为此,笔者将对西畴县的气候条件进行分析,建立猕猴桃种植适宜性区划指标体系,在GIS技术 [5]的支持下使用反距离加权插值、克里格插值等空间化处理各指标因子 [6],通过重分类,将各指标因子按权重叠加得到西畴县猕猴桃种植气候适宜性综合区划 [7],区划结果可为西畴县合理规划猕猴桃种植布局提供科学依据。
  1 资料与方法
  1.1 资料选取 该研究中使用的基础地理数据为1∶25万基础地理信息数据,主要包括西畴县乡行政边界、乡镇、村、居民点、经度、纬度、海拔等。气象资料来自云南省气象局1986—2015年125个地面气象站点逐日地面观测资料,包括平均气温、日照时数、降水量、最高气温、最低气温、极端最低气温、积温、≥15 ℃积温、≥10 ℃积温、≥0 ℃积温、≥15 ℃日数、≥10 ℃日数、≥0 ℃日数等。农业生产资料包括西畴县猕猴桃近几年种植面积、乡镇种植比例、产量及品质状况。   1.2 技术方法
  1.2.1 技术路线。利用研究区域获取相应的基础地理数据和气候数据,根据区划指标制作区划因子格点数据集,选择合适的农业气候区划方法开展精细化农业气候区划 [8-9],结合区划指标要素值得出不同种植适宜区的分布,进行区划结果检验,最后进行分区和评述 [10-11],具体如图1所示。
  1.2.2 关键技术方法。
  1.2.2.1 确定区划因子和指标。
  通过分析作物基本生长发育的气候条件以及影响作物产量和品质的气候影响因子 [12-13],如生长期、休眠期及关键期的积温、平均气温、降水量、日照时数、气温日较差等气候因子和干旱、霜冻害、寒害、连阴雨等灾害因子,以及对作物种植有影响的地形和土地利用类型等其他辅助因子。确定参与农业气候区划的区划因子,以及一定保证率下的作物区划指标体系。保证率的确定需考虑农作物是多年生还是一年生,多年生的果树等作物保证率要高些。
  1.2.2.2 基于GIS技术的西畴高分辨气候要素空间分布精细化模拟。为了分析农业气候条件对西畴县猕猴桃种植的影响,使用标准时段(1986—2015年)气象资料以及地理信息数据,按照气候学基本原理规则,使用气候资料以及相应生态背景和地形数据,应用数理统计分析方法,计算不同气候要素,进行农业气候资源空间分布推算;利用高质量的函数统计模型空间插值方法,使用软件ArcGIS将气候要素空间插值,综合考虑相关地理信息数据,建立空间栅格数据集。再利用高分辨率的气候要素数据进行种植适宜性指标空间推算,并对区划结果进行精细化分类。
  1.2.2.3 农业气候区划数学方法。
  针对区划对象、区划因子和区划指标的特点,可以从专家打分法、权重法、模糊综合评判法、聚类分析法和决策树法等方法中选择区划方法,开展精细化农业气候区划。数学方法在农业气候区划中应用,具有考虑农业气候因子多、理论上比较完善、统计客观和定量、通过计算机可以实现快速运算等优点。该研究使用的是专家打分法和权重法。
  1.2.2.4 专题农业气候区划图制作方法。
  专题图是指与某一主题相关的地图,其制图过程实质上是对空间位置数据(底图要素)和属性数据(专题要素)进行处理的过程 [14-15]。基于ArcGIS的专题图制作是将各种专题数据图形化,在地图上直观、快捷和方便地显示出来。主要分为以下几个步骤:第一,数据准备和整理,主要包括数据准备(明确专题图制作所需资料,包括所有数据、专题要素和底图)、底图数据整理(各种所需底图收集及纸质地图數字化)和专题数据整理(对所需处理的数据预先进行计算,将结果导入以备使用);第二,图层添加与编辑,包括划分图层、添加图层和编辑图层等;第三,制作模板,为了最大限度提高专题图制图输出效率,并且在制作输出中按照具体土建要求套叠相应制图模板完成专题图制图输出的需要,对不同地图制作了相应模板,包括图件轮廓、文本样式、比例尺、自定义图例和其他图形要素等;第四,图件整饰,按照区划专题图的要求为满足显示内容类别、特征、主次关系、地理分布和相互关系等,进行地图色彩、样式、大小等各要素的整饰;第五,保存出图,上述制作完成后,保存成工程文件并按照所需格式输出图件。
  2 结果与分析
  2.1 猕猴桃种植影响因子分析
  2.1.1 猕猴桃种植气候条件。
  2.1.1.1  温度。温度是限制猕猴桃种植和生长发育的主要因素,每个物种都有适宜的温度范围,超过这个范围则生长不良或不能生存。猕猴桃种植大多数要求温暖湿润的气候,即亚热带或温带湿润半湿润气候,主要分布在18°~34°N的广大地区,年平均气温在11.3~16.9 ℃,极端最高气温 42.6 ℃,极端最低气温约在-20.3 ℃,≥10 ℃有效积温为 4 500~5 200 ℃·d,无霜期160~270 d。
  猕猴桃种群间对温度的要求也不一致,如西畴县所选品种中华猕猴桃在年平均温度4~20 ℃生长发育良好,而美味猕猴桃在13~18 ℃分布 最广。
  2.1.1.2 水分。猕猴桃一生需水量很大,茎的含水量多,幼嫩茎梢含水量最多,一般达85%~92%,而到成熟期茎含水70%左右,干物质含量约30%。猕猴桃吸收水分的规律:幼苗期到分蘖期吸水占全生育期的15%~20%;伸长期植株生长快,需水量最大,占全年生育期需水的55%~60%;转入到成熟期,占全生育期需水的20%~25%。
  2.1.1.3 光照。猕猴桃是喜光作物,光饱和点高,光补偿点低。所以生产要尽量选择光照强、无遮蔽的地块。
  2.1.2 西畴猕猴桃种植气候适宜性区划指标。猕猴桃是热带、亚热带作物,具有喜高温、需水量大、吸肥多、生长期长的特点,整个生长发育过程需要较高的温度和充沛的雨量、充足的光照。一般要求年平均气温17 ℃以上,全年≥10 ℃活动积温大于5 300 ℃·d,年日照时数1 100 h以上,年降雨量800 mm以上。
   根据猕猴桃对生态气候条件的要求,借鉴文献[16-17]中对农作物适宜性区划指标的研究,并结合西畴县气候特点及猕猴桃栽培的实际情况,选择年平均气温、年≥10 ℃积温和年降水量3个影响猕猴桃生产的主要气候因子,作为西畴县猕猴桃种植气候适宜性区划指标,并按最适宜、适宜、次适宜、不适宜进行分级。评价规则:3个指标综合考虑,次适宜、适宜、最适宜3个等级逐级包含。3个指标均达到最适宜条件才能评为最适宜区;3个指标中有达到适宜也有达到最适宜,评价为适宜区;3个指标中有达到次适宜也有达到适宜或最适宜,评价为次适宜区;其他为不适宜区(即满足不适宜条件之一者)。西畴县猕猴桃种植气候适宜性区划指标及分级见表1。
  2.2 西畴县猕猴桃种植各指标因子适宜性区划
  依据表1的区划指标体系,基于空间栅格化的3个影响因子,用ArcGIS中反距离加权法等插值方法将气象要素进行空间插值,然后利用ArcGIS软件 [15]进行空间展示,得到各指标因子适宜性区划(图2)。按照评价指标体系区划为最适宜、适宜、次适宜和不适宜4个区。   2.3 西畴县猕猴桃种植综合气候适宜性区划 根据猕猴桃种植适宜性区划指标,并使用权重法,充分考虑气候条件、地形因素及土地利用类型等多项因子,可将西畴县猕猴桃种植区域划分为最适宜、适宜、次适宜区和不适宜区4个区域 (图3)。
   依据图3,可以分析得出西畴县气候适宜性区划分布情况:最适宜区分布最少,在西畴县莲花塘乡北部、新马街乡东部及鸡街乡西部有少部分分布,法斗乡、蚌谷乡和西洒镇有零星分布;适宜区分布较广,主要分布在西洒镇、蚌谷乡、法斗乡、兴街镇南部和新马街乡东部等地区;次适宜区分布面积较小,主要分布在中西部和北部东部地区,鸡街乡、莲花塘乡、董马乡等零星分布;不适宜区主要分布在西畴县的北部、东南部和西南部地区,鸡街乡、兴街镇、柏林乡均有大面积分布,董马乡、新马街乡、莲花塘乡亦有大面积分布。
  3 结论
  该研究通过分析西畴县猕猴桃种植整体气候特征、基本生长发育、成长关键期气候条件和影响作物产量、品质的气候影响因子,确定猕猴桃农业气候区划的因子和指标,结合指标得出年平均气温、年≥10  ℃积温和年降水量适宜性及種植综合适宜性分布情况,利用GIS技术详细编制西畴县猕猴桃种植精细化综合区划图,以便在该县有限的耕地面积上
  合理规避猕猴桃种植风险,最大程度提高气候资源利用率,以提高猕猴桃种植的产量和质量,创建西畴优质品牌,为猕
  猴桃的可持续发展创造条件,并对云南省西畴县“三农”气象服务专项的推进实施、气象为农深层服务起到了建设性和指导性作用。
  参考文献
  [1]
  崔读昌,刘洪顺,闵谨如,等.中国主要农作物气候资源图集[M].北京:气象出版社,1984.
  [2] 李世奎,侯光良,郑剑非,等.中国农业气候资源和农业气候区划[M].北京:科学出版社,1988.
  [3] 金林雪,李云鹏,李丹,等.气候变化背景下内蒙古马铃薯关键生长期气候适宜性分析[J].中国生态农业学报,2018,26(1):38-48.
  [4]  谢华桂,吴重庆,蒙召桂,等.罗城县甘蔗种植的气象条件分析[J].现代农业科技,2011(6):311-312.
  [5] 汤国安,杨昕.ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程[M].北京:科学出版社,2012.
  [6] 张连成,胡列群,李帅,等.基于GIS的新疆地区两种气温插值方法对比研究[J].干旱气象,2017,35(2):330-336.
  [7] 王宝,卢玉娥.玉溪市柑橘种植气候适宜性分析[J].现代农业科技,2019(21):80-81.
  [8] 郭兆夏,梁轶,王景红,等.GIS 技术支持下的陕西核桃精细化气候适宜性区划[J].干旱地区农业研究,2015,33(1):194-198.
  [9] 叶丽君,于成,刘泽全,等.都江堰市红阳猕猴桃种植的气候适应性探讨[J].贵州农业科学,2010,38(3):66-69.
  [10] 王向阳.皖南山区中华猕猴桃的气候适宜性区划[J].资源开发与市场,1996,12(2):73-74,84.
  [11] 贺文丽,李星敏,朱琳,等.基于GIS的关中猕猴桃气候生态适宜性区划[J].中国农学通报,2011,27(22):202-207.
  [12] 农万江,罗新宁,李政.乐业县种植猕猴桃的气候适宜性分析及其区划 [J].云南地理环境研究,2011,23(2):98-101,110.
  [13] 李少兰,牛占峰,同延安,等.基于GIS的杨凌区猕猴桃适宜性区划[J].陕西气象,2013(3):6-9.
  [14] 许玉英.简述ArcGIS制作专题地图的方法[J].现代测绘,2013(1):54-55.
  [15] 严薇,张佩英,阚映红.基于AI环境下专题地图的编辑与制作[J].测绘与空间地理信息,2011,34(1):238-241.
  [16] 丁圣,张茂松,赵兴东.元江县红心火龙果精细化农业气候区划[J].农学学报,2009,9(11):27-33.
  [17] 陈凤娇,薛东剑.大理白族自治州核桃种植气候适宜性区划[J].西华师范大学学报(自然科学版),2019,40(4):407-412.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15349070.htm

服务推荐