GIS在果树生态适应性区划的应用概述

王达菲 王玺 李敏生 孙慧英 李亮

摘 要：本文简单介绍了GIS在果树生态适应性区划研究中的应用现状，找出存在的问题并提出适当合理的解决办法，为今后的果树生态适应性区划研究提供理论参考和依据。

关键词：GIS;果树;生态适应性;区划

文章编号：2096-8108（2020）06-0079-03  中图分类号：S66  文献标识码：A

Overview of Application on Ecological Adaptation of Fruit Tree

WANG Dafei， WANG Xi， LI Minsheng， SUN Huiying， LI Liang

（Pomology Institute， Shanxi Agricultural University， Taiyuan 030031， China）

Abstract：The application status of GIS on the study of regional planning of ecological adaptation of fruit tree were introduced. By finding out existing problems and putting forward reasonable solutions， theoretical reference and basis for regional planning of ecological adaptation of fruit tree for the future were provided.

Keywords：Geographic Information System; fruit tree; ecological adaptation;regional planning

1 GIS的概念及特點

GIS（geographic information system），全称地理信息系统，是一种采集、存储、分析、管理、显示、应用数据的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术，是集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科[1，2]。GIS用于地理数据采集时，以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，通过获取数据进行丰富、补充，使得GIS数据库中的数据变得连贯、完整、全面。也可用于数据转换，原始数据入库之后发生转化进行合理性修正，可有效筛选无效数据，使整个数据库的数据合理化、更富有逻辑，提供多种空间的、动态的地理信息，为地理研究及地理决策服务[3]。

2 GIS在果树生态适应性区划分析的应用

果树的生态适应性，主要包括果树对气候、土壤和地形的适应性。GIS在国外果树生态适应性区划的研究已十分成熟广泛，我国也逐步开始将GIS应用于研究果树生态适应性区划。研究范围涉及到原产中国各地及从国外引种驯化的果树树种。研究方向除了果树的适生区规划，还包括某些品种与生态适应性相关的环境变异、对某地区域化的自然灾害发生进行预测、对长期研究过程中可能发生的动态变化特征进行研究等。这些研究的方向更加动态化、全面化、立体化，研究的结果也更具有参考价值。

2.1 GIS在果树用地规划的应用

果树用地规划，需要对预栽果树的适生条件加以研究，并对规划地的生态特征进行分析。根据规划地满足预栽果树适生条件的程度、社会因素和相关政策进行区域等级划分，达到因地制宜、合理规划、提质增产的目的。

在整个果树用地规划过程中，GIS的作用主要为：1）对处理数据进行空间插值，得到栅格图层数据;2）对栅格图层进行矩阵加权运算，生成多因素的完整果树生态适应性区划示意图。

梁轶[4]等通过分析中阳木枣对黄土高原气候的适应性、黄土高原中阳木枣在典型丰产年和受灾年的气象条件，选择年平均气温、≥10 ℃积温、年降水量、脆熟采收期降水量和花期降水量5个因子为区划指标，建立黄土高原丘陵区中阳木枣的气候适应性评价体系;再使用GIS技术，完成研究区域内各评价指标的精细空间小网格模拟推算，结合地形栅格数据层进行叠加分析，为黄土高原丘陵区中阳木枣的生产提供用地规划和评价。

秦公伟[5]等选择海拔、坡度、年均降水量、年均气温、≥10 ℃积温、≥0 ℃积温、土壤类型、土壤质地、植被覆盖指数、土壤侵蚀程度等10个指标，综合应用线性加权求和法、判断矩阵法、GIS空间分析法和聚类分析法对陕南地区进行评价划分，得分最高的为陕南地区蓝莓潜在适生区，为产业管理部门提供了科学种植意见和规划方法。

2.2 GIS在果树性状环境变异研究的应用

果树的目标性状除了受多基因控制、可通过遗传育种手段改良之外，还受不同环境因素显著影响，适宜的种植环境可以大大提升果树的品质和产量。因此，研究果树目标性状对环境因子的变异响应机制十分必要。

研究果树性状的环境变异，需要从不同的环境中取样，通过公式分析出变异的规律，筛选引起变异的关键环境因子，建立综合区划评估模型。GIS的作用主要为：1）对环境数据进行预处理，得到栅格数据;2）用空间分析模块进行计算，得到栅格单元环境适宜性评价指数;3）运用空间分析模块制图，计算不同环境种植地的分布面积。

王少雄[6]在全国山杏分布地采集了75个具有代表性的地理种源样本，并收集这些样本对应种源地的环境因子，分析引起山杏种实性状、油脂含量、脂肪酸组成、生物柴油特征值变异的9个关键环境因子：1月均温、7月均温、≥10℃积温、年均温、年降水量、海拔、坡度、坡向、土壤pH值，阐明其影响规律，构建评价模型。利用GIS技术对所有数据进行投影转换和重采样预处理，得到统一坐标的栅格数据;利用GIS技术对选取的9个因子的栅格属性运用RECLASSIFY命令重新划分因子适应性等级，生成各因子精细化空间适宜分布图;最后运用GIS空间分析模块，生成不同生长环境的面积分布图，并与我国土地边际图叠加，确定我国山杏的发展潜力。

2.3 GIS在果树区域化自然灾害预测的应用

自然灾害对果树的产量和品质有巨大的影响。使用GIS对灾害区划因子数据进行处理、对可能遭受的自然灾害绘制风险区划专题图，预测种植地自然灾害的发生，适时做好防护措施;也可据此调整种植区域，预防或减少损失。

李敬源[7]等对苍梧各县进行低温冷害分析，筛选影响该地砂糖桔生产的4个低温冷害区划关键气候因子：年极端最低气温、1-3月日平均气温、1-3月日平均气温≤12 ℃持续天数、≤8 ℃的积寒量。利用GIS对经过归一化和加权综合评价法处理的4个因子进行不同风险区域划分，绘制苍梧县砂糖桔低温冷害风险区划专题图。并分别对各低温冷害风险区域进行了具体评述，提出相应预防办法和保护措施，包括加强低温冷害预报、合理选择品种、搞好种植园基本建设、采取现代人工智能和生物防治技术等。

2.4 GIS在果树区划动态变化特征研究的应用

适宜区并不是一成不变的，长期研究的适宜区分界线会发生变化，气候变化直接影响种植地果树的产量和品质。研究果树区划的动态变化特征，适时调整种植方案，使区域规划过程更加严谨。

马丽娜[8]以1981年、2001年为界，将1961-2010年的时间序列分为3个时段，对比分析了这3个时段我国龙眼适宜区南北界线的地理位移、演变特征和影响因素。利用GIS对温度数据进行栅格计算，进行气候倾向率的检验，对温度指标进行多元线性回归和检验，采用空间分析方法，建立温度适宜性模型。并利用GIS获取温度要素的空间分布图、经纬度图层、残差图层，对中国南部龙眼等温线的时空变动和适宜区的南北界线发生的动态变化进行了分析。

3 存在问题及解决方案

有关GIS在果树生态适应性的研究，主要还存在以下问题。

第一，在与GIS相关的果树生态适应性区划研究中，对于相应指标的确定还不够科学、系统、合理。由于气象站建设没有实现长年系统网络化，数据库的数据也有缺失，总存在必要数据不全不准确的问题。相关的经费、人力和时间投入还远远不够，需要引起足够重视。

第二，对指标因子的筛选过于粗略，考虑的指标大多为最常见的静态因子，基本很少考虑到自然灾害对生态适应性的潜在影响，也经常忽略一些影响力较小的因子，但这些因子很可能在一些地区的生态适应性中起着非常重要的作用。

第三，很多研究仅仅局限于自然因素，而不去考虑具体的社会因素，如交通便利性、与政策的对接、种植地密集程度、人口密度等等，使得相关的研究停留在了理论层面，无法指导实际的生产。

针对存在的问题，提出以下解决办法。

第一，丰富数据来源渠道。除了查阅相关官方数据库，还应结合实地调研，使用GPS仪获取样点最真实的数据，对数据进行修正和补足。无法获取的数据，不要随便找其他数据代替，而应该利用Google Earth等网站进行重新定位，并尽可能落实到乡镇行政单位。对于极个别站点某些日期或连续一段时间无观测值的情况，可采用附近时间或站点的数据回归补插[7]。最关键的是加强相关测量基地的建设，定期维护保养，这需要更多相关领域科技工作者的努力和相关政策资金的大力支持，真正做到实现果树产业现代化、精细化、系统化。

第二，不要轻易删去自认为不重要的数据和指标，要多查阅相关国内外研究，全方位考虑各种因素对果树生态适应性的影响。可能研究的工作量会变大，但不能轻易地降低研究的准确性。

第三，要紧密与实践相结合，了解GIS在其他领域的优秀应用并加以学习。了解当地与果树生态适应性相关的政策，并结合城乡居民对果树的市场需求，进行合理范围内的调整。如建立相关保护设施、建立观光采摘园，改善当地土壤环境、地形环境、小气候环境等，真正地做到因地制宜。

参考文献

[1]陈述彭，鲁学军，周成虎.地理信息系统导论[M].北京：科学出版社，2000.

[2]饶卫民，章家恩，肖红生，等.地理信息系统（GIS）在农业上的应用现状概述[J].云南地理环境研究，2004，16（2）：13-17.

[3]王永杰，高 骏，周振红.基于GIS的环境分析评价[J].华北水利水电学院学报，2004，25（2）：63-65.

[4]梁 轶，景 红，屈振江，等.黄土高原丘陵区中阳木枣精细化气候适宜性區划[J].中国农学通报，2016，32（10）：132-138.

[5]秦公伟，张 静，王艳龙，等.基于GIS的陕南蓝莓潜在适生区域研究[J].甘肃农业大学学报，2018，10（5）：109-117.

[6]王少雄.山杏种实形状与油脂特性的地理变异及其适宜性评价[D].内蒙古：内蒙古农业大学，2018.

[7]李敬源，钟晓云，叶 瑜，等.苍梧县砂糖桔低温冷害风险区划[J].气象研究与应用，2014，35（1）：63-66.

[8]马丽娜.基于DEM插值的中国南部龙眼温度适宜区南北界线变动研究[D].广东：广州大学，2013.