玉溪市柑橘种植气候适宜性分析

王宝 卢玉娥

摘要    利用1987—2017年玉溪市气象观测资料和柑橘生长物侯期及相应温度指标，结合数字高程模型（DEM），采用GIS技术及精细化小网格气候资源分析方法，对玉溪市柑橘种植区进行气候适宜性分析。按照分析结果，将玉溪柑橘种植区划分为适宜、次适宜和不适宜气候区，并制作了细网格区划专题图，有利于柑橘本地化产业种植，为玉溪柑橘种植区的合理布局和发展规划提供参考。

关键词    柑橘;气候适宜性;区划;农业气象;云南玉溪

中图分类号    S666.2        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）21-0080-02                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

Abstract    Based on meteorological observation data and citrus growth phenological period and corresponding temperature indices in Yuxi City from 1987 to 2017，combined with digital elevation model（DEM），the climatic suitability of citrus growing areas in Yuxi City was analyzed by using GIS technology and refined micro-grid climate resource analysis method. According to the analysis results，citrus planting area was divided into suitable，sub-optimal and unsuitable climate areas in Yuxi，and a fine-grid zoning thematic map was made，which was conducive to the local citrus industry planting and provided a reference for the rational layout and development planning of Yuxi citrus planting area.

Key words    citrus;climate suitability;zoning;agrometeorology;Yuxi Yunnan

玉溪地處云南省中部，总面积1.5万km2。区内气候条件复杂，具有季风气候、立体气候、低纬气候三大特点。特殊的气候条件下生产的柑橘产量高、品质好。据农业部门统计，截至2018年，全市柑橘栽培面积达1.954万hm2，柑橘产业已成为促进农民增收、区域经济发展和新农村建设的重要产业。

许多学者进行了柑橘种植农业气象方面的分析研究工作。谢远玉等[1]提出，当日平均气温≤30 ℃时，柑橘果实增长量与气温成显著的正相关。倪  超等[2]研究了气候因子对柑橘生产的影响。刘平生[3]分析了低温、阴雨、寡照对柑橘花期幼果期的危害。叶美德等[4]建立了柑橘产量气候异常减产模式。随着GIS等技术的发展，很多地方都积极对当地经济作物的种植进行区划和分析研究[5-10]。庄立伟等[11]开发了基于WEBGIS的农业气候区划应用系统。王连喜等[12]研究了农业气候区划方法，使精细化地理信息系统在农业气候区划工作中得到了广泛应用;前期对玉溪柑橘生长期温度指标及低温灾害监测进行研究发现[13-14]，温度是影响柑橘生长最主要的气象因子，决定柑橘的生存与分布，影响果实的产量和品质。本文结合气象观测资料，利用柑橘生长物候期及相应温度指标，对柑橘种植区进行气候适宜性分析区划，以期为玉溪市柑橘种植区的合理布局和发展提供参考。

1    研究资料与方法

1.1    研究资料

研究资料为玉溪市1987—2017年9个国家站观测数据（日平均温度、平均最高温度、平均最低温度）、玉溪市2000—2017年所有乡镇街道73个区域站观测数据（日平均温度、平均最高温度、平均最低温度）、1987—2017玉溪柑橘研究所年柑橘发育期资料、地理空间数据云提供的30 m分辨率数字高程数据（DEM）等。研究区站点分布情况见图1。

1.2    研究方法

1.2.1    柑橘发育期温度指标的计算。以前的研究中，用田间观测的柑橘发育期计算平均发育期，并用柑橘主要种植区的实际生产状况对平均发育期进行订正;用柑橘单产资料和同期气象观测资料计算柑橘气象产量;根据气象产量所确定的气候年景，分析丰年、平年、歉年景中柑橘的每一个发育期间的日平均温度、日最高温度、日最低温度，以丰年温度确定柑橘生长期的最适温度上、下限，以平年温度确定柑橘生长期适宜上、下限，而以歉年确定受害温度与死亡温度，得出柑橘越冬期（11月1日）、萌芽期（1月21日）、开花期（2月20日）、生理落果期（3月15日）、果实膨大期（4月21日）的受害温度分别为-2.0、0、1.0、5.0、9.0 ℃，死亡温度分别为-7.0、-3.0、-3.0、1.0、2.0 ℃，生长上限温度分别为20.0、19.0、20.0、25.0、27.0 ℃，生长下限温度分别为6.0、6.0、8.0、12.0、18.0 ℃，最适温度分别为12.0、13.0、18.0、20.0、22.0 ℃。此次研究直接应用以前的计算结果[13-14]。

1.2.2    柑橘气候适宜性区划指标分析。研究发现，温度决定柑橘的生存与分布，是影响柑橘生长的最主要气象因子。而柑橘发育期中萌芽期和开花期是决定柑橘产量和质量的2个重要阶段，本文以萌芽期和开花期为例进行气候适宜性区划指标的制订，并以此进行区划分析。在柑橘发育期温度指标的基础上，根据生产实际，将柑橘种植区划分为适宜、次适宜和不适宜气候区，具体指标如表1所示。

1.2.3    高分辨率气候要素空间分布模拟。为了获取气象观测站点区域外的气象数据，通常基于已有气象站点数据结合统计学方法与地理信息系统进行估算，即气象要素数据空间插值。常用的空间插值方法[15]有反距离加权插值、克里格插值、样条函数插值、多项式插值、梯度距离反比插值和趋势面插值等。各种空间插值方法应用在不同的研究领域，并各自有不同的优缺点。

趋势面分析方法能够将气候要素的空间分布与区域地形关联起来，较多元回归分析方法，拟合精度更高，分区建模引起的各个区域交界处农业气候资源要素值衔接不好、等值线不连续的问题得以避免。趋势面分析方法是在小网格推算的基础上，对各农业气候要素的残差部分进行空间内插，以订正农业气候资源小网格栅格数据。经过小地形订正后的农业气候资源栅格数据，即农业气候资源小网格推算模型计算的栅格数据与内插的残差栅格数据之和。

一般氣候要素的空间分布可表示为

y=y*+yg=f（Q，λ，h）+yg

式中，y*为气候要素仅受宏观地理因子（纬度Q、经度λ和海拔高度h）影响的结果，一般可拟合出某个气候方程y*=（Q，λ，h）;yg为微观地理因子（包括局地坡地方位、地形形态、植被、土壤和各种小水体）对要素y影响的订正值，或简称小地形订正。yg项可视为所拟合的气候方程的残差部分，即yg=y-y*。

利用GIS空间分析功能，结合DEM数字高程模型，将农业气候资源小网格推算模型计算的y*栅格数据与内插得到的残差yg栅格数据叠加，即可得到经过小地形订正后小网格农业气候资源栅格数据。

2    结果与分析

按照柑橘生产萌芽期和开花期，分别整理82个气象观测站点温度观测资料，输入空间分布模型，最后得到经过小地形订正后的玉溪市小网格温度栅格数据;结合柑橘气候适宜性区划指标对栅格数据进行空间分类、叠加计算，得出柑橘种植气候适宜性区划结果（图2）。

从区划结果可以看出，玉溪柑橘种植适宜区主要集中在南盘江流域和红河流域的华宁、新平、元江三县的低热河谷区。其中以华宁盘溪、华溪，新平漠沙、戛洒、水塘，元江澧江、甘庄一带为主，分布面积约3万hm2;次适宜区位于华宁、新平、元江、易门、峨山5个县，分布面积约1.2万hm2;区划结果显示玉溪大部分区域为不适宜区，适宜区和次适宜区面积仅占玉溪土地面积的4%左右。

3    结论与讨论

温度决定着柑橘的生存与分布，是影响柑橘生长的最主要气候因子。本文采用温度为区划指标，并结合地形因子进行空间模拟，划分了玉溪柑橘适宜、次适宜和不适宜种植区，结果表明，区划结果与实际一致。

在气候要素趋势面拟合方程的建立方面，应用更多的气象站点观测数据，使其更符合实际，同时还需引进更合适的小地形订正模型[13-14]，提高区划结果与实际农业生产的吻合程度。

在区划指标选取上，只考虑了温度主要因子，在以后的研究中，将逐步引进降水、日照等更多的气候要素，建立复合型指标系统，使区划结果更符合实际。

在某些气候异常年份时，适宜种植区仍存在低温冻害、干旱等气象灾害，实际生产中应针对当地气候特点适时采取防护措施。

4    参考文献

[1] 谢远玉，赖晓桦，朱凌金，等.气象条件对柑橘果实膨大速度的影响[J].中国农业气象，2007，28（4）：406-407.

[2] 倪超，顾海敏，何永坤，等.涪陵区关键气候因子变化对柑橘产量的影响[J].江西农业学报，2017，29（8）：29-33.

[3] 刘平生.柑橘花期幼果期低温阴雨寡照的危害及防治措施[J].中国南方果业，2003，32（1）：21-22.

[4] 叶美德，汪铎.柑橘产量气候异常减产模式的初步研究[J].中国农业气象，1993，14（2）：22-24.

[5] 刘爱容.GIS支持下的农业气象灾害监测系统的开发与应用[J].科技资讯，2007（6）：99.

[6] 田红，陆维松，吴必文.基于GIS的气象灾害监测与评估集成系统[J].气象科学，2002，22（4）：482-489.

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[11] 庄立伟，刘庚山，王石立.基于WEBGIS的农业气象信息共享与发布技术应用研究[J].应用气象学报，2004，15（6）：745-753.

[12] 王连喜，陈怀亮，李琪，等.农业气候区划方法研究进展[J].中国农业气象，2010，31（2）：277-281.

[13] 王宝，夏纪胜，卢玉娥.柑橘生长期低温灾害指标分析及应用[J].云南农业科技，2012，266（6）：6-9.

[14] 王宝，卢玉娥.柑橘生长期温度指标研究[J].贵州气象，2012，36（3）：7-9.

[15] 基于GIS的重庆市柑橘农业气候区划[D].重庆：重庆师范大学，2018.