寻甸县春马铃薯精细化农业气候区划

黄初龙　耿琼　董思平　胡卫芬　邓祥　曾丽莎

摘 要：马铃薯是寻甸县农村，特别是高寒冷凉贫困地区农民口粮、经济收入和畜牧饲料的主要来源，也是寻甸县重要的粮食经济作物之一。寻甸马铃薯种植以春马铃薯为主，种植面积2万hm2，年产值达4.6亿元。《寻甸回族彝族自治县乡村振兴战略规划（2018—2022年）》将马铃薯产业列为乡村振兴中需要壮大的特色优势产业，做好寻甸县春马铃薯的气候区划工作对助力乡村振兴和巩固脱贫攻坚成效具有重要意义。根据春马铃薯的生长发育特点以及对气象条件的要求，结合寻甸当地气候特征及春马铃薯生产实际，选取7—8月平均气温和8月降水量2个因子作为寻甸县春马铃薯种植气候适宜性区划因子，并按照最适宜、适宜、次适宜和不适宜进行分级。结果显示：寻甸县春马铃薯种植最适宜区面积最大，其次为适宜区、次适宜区，不适宜区有较小面积的分布，结论符合当前种植实际。

关键词：春马铃薯;农业;气候区划;寻甸县

中图分类号：S162.2

文献标识码：A

寻甸地处云南省东北部，距昆明主城区90km、曲靖市80km、昆明长水国际机场70km，属昆明主城、曲靖市、长水国际机场经济圈，紧邻云南滇中新区，交通区位优越。境内渝昆（嵩待）高速、杭瑞（昆曲）高速、213国道、320国道、轿子山旅游专线组成了强有力的南北向交通干道;嵩待高速（渝昆高速）、昆曲高速（杭瑞高速）在寻甸境内共有6个综合立交枢纽和出口。境内土地宽广、土壤深厚，可利用的土地资源居滇中地区第2，人均耕地居昆明市第1;水资源丰富，可利用的水资源居昆明市第2;气候条件较好，冬无严寒，夏无酷暑;拥有富足的草场资源;乡村劳动力资源居昆明市第1，农业资源优势突出，具有发展农业得天独厚的条件。寻甸是昆明北部5县乃至云南省农业大县，是首批云南省高原特色农业示范县、昆曲绿色经济示范带县区之一，是昆明市的粮食主产区，云南省的畜牧基地县。

寻甸地形地貌多样，自然风光秀丽，气候四季温润，物产丰富，水资源富足;有牛栏江、普渡河、小江3大水系，20余条河流和天然湖泊清水海;土地资源、草场资源、森林资源、矿产资源等富集;空气清新，水无污染，土壤干净，自然生态环境优越。

近年来，寻甸种薯生产区域主要在海拔超过2400m的高寒山区，以六哨、功山、甸沙、凤合等乡镇为代表;菜用型商品薯生產区域在海拔低的河谷地区，以仁德、塘子、河口、倘甸、凤合、七星、羊街等乡镇为代表，年生产供应反季鲜销马铃薯4万t;加工型商品薯生产区域以六哨、甸沙、功山、倘甸等乡镇为代表，年生产供应薯片加工型原料4万t。

1 资料收集

本文所有的地理数据为中国气象局下发的1∶25万基础地理数据，根据需要进行数据整理，并提取了寻甸县的行政边界、城区、乡镇、村驻地、河流水系、数字高程（DEM）、坡向和坡度等数据;矢量数据格式为Shp，栅格数据格式为ESRI GRID;地理投影系统采用WGS_1984_UTM_ZONE 47N。历年逐月平均气温、最高气温、最低气温和降水量等气象资料使用寻甸国家气象观测站数据。

2 技术方法

基于GIS技术，利用基础地理数据、气象观测数据、春马铃薯生长生理指标等资料开展春马铃薯种植气候适宜性区划工作。技术路线见图1。

3 数据处理

3.1 气温的推算

气温是表示热量特征的重要指标之一，是自然区划和计算农业生产潜力的重要参数，是热量条件分析的基础。复杂地形下影响山地温度分布的因素较多，包括宏观地理条件（经度、纬度、大水体、山脉走向、以及宏观气候背景等）、测站海拔高度、地形因素（坡度、坡向、地平遮蔽度等）、下垫面性质（土壤类型、植被状况等）以及大气状况（水汽、气溶胶含量、大气环流等）。局地条件下，海拔高度和地形因素对气温的影响相当明显。

复杂地形下的月平均气温推算流程：利用寻甸县及周边地面气象站的气温值和短期气候考察气温订正值，建立月平均气温与气象观测站经、纬度和海拔高度的统计模型，推算出1—12月的气温空间分布数据。月平均气温模型如下：

式中，T为气象站观测的月平均气温值;λ和φ分别为气象站所处位置的经度和纬度;h为海拔高度（m）;a、b、c、d为回归系数，其中海拔高度是影响气温的主要因子。运用GIS中的栅格计算工具计算逐月气温空间分布，逐月累加平均后得到寻甸县实际的年气温空间分布图，见图2。

寻甸县各地年平均气温分布特征为河谷地区高、山区低，大部地区年平均气温在11～15℃;高值区年平均气温在13℃以上，分布在海拔高度较低的河谷地区，主要在蟒蛇河、洗马河、四甲河、响水河、摩洛河、牛栏江等河流周边;低值区年平均气温在13℃以下，主要分布在中西部的山区。

3.2 日照时数的推算

复杂地形下的月日照时数推算流程：采用半球视域算法，依次计算出基于DEM数据的1—12月的地理可照时数，再建立实际可照时数与地理可照时数的估算方法进行估算，推算出实际日照时数空间分布数据。

实际日照时数与云量分布、天空状况、地形因子等有关，但天空状况和云量尚不能数字化。本项目中因研究区域较小，各地云量分布、天空状况差异较小，故实际日照时数利用寻甸县及周边地面气象站经内插的日照百分率与地理可照时数之积进行估算，见图3。

寻甸县各地年日照时数主要受下垫面特征以及季节变化等条件的影响。寻甸县大部地区年日照时数在1400～2000h;低值区年日照时数在1600h以下，主要分布在四甲河、响水河、牛栏江等河流的部分河谷地区;其余大部地区年日照时数在1600h以上。

3.3 降水量的推算

降水量是水资源评价的重要依据之一，也是水文、生态和气象学研究中的一个重要因素。然而，由于人力财力等多种因素的限制，气象观测站网的建设和布局往往是有限的，现有的气象观测数据不能满足人们对气象要素在时空分布上的精确度要求，所以根据台站的数据来计算整个区域的降水信息就涉及到数据插值的问题。目前，在众多气象要素空间插值方法中，有反映空间几何距离权重计算的方法，如最近距离法、逆距离加权法等;有反映一系列空间数据相互统计关系计算的方法，如趋势面法、多元回归法等。克里格插值法由于能提供最佳的线性无偏估计，在空间统计方法中得到了广泛的应用，但这些方法不能很好地反映地形地貌对气象要素的影响。

为了最大程度地利用现有数据来提取降水信息，准确反映降水的分布以及对特定区域的水资源进行总体评估，将日常业务与时间和空间分布的要求以及降水数据的准确性，改进DAYMET和PRISM模型并进行综合，得到一种满足业务要求的方法：在一个固定上限半径的信息圆（可自动收缩）内，对于圆内任一需要插值的网格点，选择与其距离最近且影响最大的N个观测站作为信息源，改进距离加权方法，对降水量和高程进行回归建模，同时考虑测站方位的影响，最后对降水空间进行插值。

对于任一欲插值的网格点J，搜索与其距离最近、影响最大的N个（一般取15）测站作为信息来源，以海拔、经纬度、方位因子等作为环境参数。根据观测站点的海拔与降水量观测值采取线性回归方法，建立海拔与降水量之间的回归方程，同时引入距离、方位权重，依托地理信息系统技术（GIS）、移动开窗技术集成来实现并完成降水的空间插值。

3.3.1 权重函数

距离权重的计算，在信息圆搜索距离确定的情形下，测点与插值点间的距离对插值点估算值的影响，给出权重取值与距离的关系式：

寻甸县大部地区年降水量超过1000mm，其中降水量超过1200mm的地区主要分布在金源乡东部、功山镇西部和北部边缘、甸沙乡东北部、凤仪镇局部、六哨乡西部局部和东部边缘。其余年降水量低于1000mm的分布在金源乡西北部、倘甸镇北部、柯渡镇等地区。

4 气候适宜性区划指标

马铃薯原产于南美高山地带，喜冷凉气候，怕霜冻，不耐高温，是全球第4大重要粮食作物。生长期间以昼夜平均温度18～21℃为最适。温度对马铃薯各个器官的生长发育和产量形成有很大的作用，关系到安排播种期、决定种植密度和安排田间管理措施等。

本文选取7—8月平均气温和8月降水量2个因子作为寻甸县春马铃薯种植气候适宜性区划因子，并按照最适宜、适宜、次适宜和不适宜进行分级。春马铃薯种植农业气候区划指标及分级见表1。

4.1 7—8月平均气温计算

寻甸县春马铃薯气候适宜性的热量指标主要采用7—8月平均气温进行评价，平均气温不仅决定了春马铃薯的种植，而且是春马铃薯品质的重要影响的因素之一。寻甸县7—8月平均气温高值区主要分布在海拔高度较低的河谷地区，7—8月平均气温在19℃以上，低值区主要分布在中西部海拔高度较高的山区，7—8月平均气温在16℃以下，其余地区在16～19℃。

4.2 8月降水量

寻甸县春马铃薯气候适宜性评价的水分指标采用8月降水量进行评价。寻甸县8月降水量的主要分布特征是中南部地区降水多、西北地区降水少;8月降水量在220mm以上的高值区主要分布在六哨乡南部、柯渡镇东部、先锋镇北部和东南部边缘、仁德镇西部局部、功山镇东南部局部等地区，8月降水量在160mm以下的低值区主要分布在联合乡、凤仪镇北部、倘甸镇中北部、金源乡中西部等地区，其余地区降水量在160～220mm。

5 寻甸县春马铃薯气候适宜性区划结果

5.1 7—8月平均气温适宜性

从7—8月平均气温的指标来看，寻甸县大部地区均可种植春马铃薯，联合乡北部边缘、金源乡东部边缘等少部分地区不能种植春马铃薯。春马铃薯可种植区中最适宜区面积最大，主要分布在蟒蛇河、洗马河等河流周边海拔高度较低的河谷地区;适宜区主要分布在河谷地区和海拔较高山区之间的半山区地区;次适宜区分布在中西部海拔高度较高的山区。

5.2 8月降水适宜性

从8月降水量的指标来看，寻甸县大部地区均可种植春马铃薯，六哨乡南部与先锋镇交界的少部分地区不能种植春马铃薯。春马铃薯可种植区以最适宜区为主，主要分布在8月降水量较适中的地区;其次为适宜区，主要分布在寻甸县西北部、六哨乡及其以南的部分地区、中东部的部分地区;次适宜区分布在六哨乡和先锋镇交界的地区、仁德镇西南部局部地区。

5.3 寻甸县春马铃薯种植气候适宜性

利用春马铃薯气候区划指标以及基本气候要素空间栅格数据，对寻甸县春马铃薯种植气候适宜性进行评价，制作出寻甸县春马铃薯种植气候适宜性区划图，见图10。

从寻甸县春马铃薯种植气候适宜性区划分布图来看，寻甸县春马铃薯种植最适宜区面积最大，其次为适宜区、次适宜区，不适宜区有较小面积的分布。

5.3.1 最适宜区 主要分布在四甲河、响水河、摩洛河、牛栏江等河流周边海拔高度较低的河谷地区。此区域7—8月平均气温最适宜、8月降水量最适宜或适宜。该区域春马铃薯生长季内水分和热量条件均适宜，利于春马铃薯的生长发育，春马铃薯品质好、产量高。

5.3.2 适宜区 主要分布在寻甸县各河谷地区和海拔较高山区之间的半山区地区。此区域7—8月平均气温适宜、8月降水量最适宜或适宜。该区域春马铃薯生长季内水热条件适宜，利于春马铃薯的生长发育，春马铃薯品质好、产量较高。

5.3.3 次适宜区 主要分布在联合乡西北部、金源乡东部、功山镇西部和北部边缘、甸沙乡东北部、六哨乡西北部和东南部、仁德镇西部局部等海拔高度较高的山区。此区域7—8月平均气温较适宜、8月降水量大部地区最适宜或适宜、局部地区较适宜。该区域春马铃薯生长季内水热条件总体为较适宜，春马铃薯品质较好。

5.3.4 不适宜区 分布在联合乡北部边缘、金源乡东部边缘、六哨乡南部与先锋镇交界的局部地区。此区域7—8月平均气温和8月降水量均不适宜。该区域气象条件不适宜春马铃薯正常生长。

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（责任编辑 李媛媛）