基于生态条件的河源地区鹰嘴蜜桃适宜性评价

曾钦文，罗烨泓，巫燕辉，钟东良，李思玲

（1.成都信息工程大学，四川 成都 610225；2.东源县气象局，广东 东源 517500；3.韶关市气象局，广东 韶关 512028；4.河源市气象局，广东 河源 517000；5.龙川县气象局，广东 龙川 517300）

鹰嘴蜜桃是岭南“十大佳果”之一，河源有种植鹰嘴蜜桃的气候优势，该地区的连平县种植的鹰嘴蜜桃有果实硕大、口感清脆、蜜味清甜等特点，是目前广东乃至南方最好的桃类品种，2015年获得“国家地理标志保护产品”，被广东省农科院专家誉为“桃之极品”[1]。由于该地独特的自然资源优势，且特色农业能够带来更大的经济效益，河源大力种植鹰嘴蜜桃，将其作为河源的特色优势产业加以发展。但在发展特色农业的过程中，还需深入研究本区域生态特点，才能更好地利用当地的生态优势，因地制宜的发展特色产业，形成品牌效应，促进农业经济的高速发展。鹰嘴蜜桃产业作为河源农业经济发展的支柱产业之一，研究其种植生态适宜性有助于进一步合理扩大河源鹰嘴蜜桃产业发展的规模，提高当地农民的收入水平，从而促进河源地区综合经济效益的健康发展。近年来，气候变化对农业生产也有较大影响，开展农业生态适宜性评价有助于科学合理地利用生态资源，积极应对生态环境变化等对农业的影响，从而合理调整农业种植结构或生产布局和减轻灾害损失。

当前，许多专家对农作物生态适宜性进行了大量的研究，陈小敏等[2]利用海南省气象资料，构建橡胶割胶综合气候适宜度模型，分析了海南地区天然橡胶割胶适宜度空间分布特征。屈振江等[3]则基于中国大陆地区主栽的美味猕猴桃和中华猕猴桃的种植分布信息及气象台站数据，构建了猕猴桃潜在种植分布与气候因子的关系模型，研究中国猕猴桃气候适宜区空间分布特征。王丹丹等[4]在气象因子的基础上，结合土壤和地形因子，获得了浙江地区的茶树种植适宜性综合评价得分的空间分布。莫建国等[5]基于贵州85个气象资料和地理信息数据，应用经验正交函数分解法和模糊聚类法，得出了贵州山区红心猕猴桃种植气候适宜性分布情况，且实际种植情况与气候适宜性区划结果基本吻合。对于鹰嘴蜜桃方面的研究，大多数从病虫害或存储方面进行研究，如汤梅等[6]采用低场核磁共振仪等仪器检测和化学分析的方法，研究不同采摘期鹰嘴蜜桃果实品质及贮藏生理的变化。生态适宜性方面，秦荣显等[7]利用连平县气象资料，结合实地调查观测的鹰嘴蜜桃物候期资料及生长发育情况，从气候基本要素等方面分析了该县适宜鹰嘴蜜桃种植的气候条件。目前，对于河源地区鹰嘴蜜桃种植的研究，也基本局限于连平县作为一个区域进行分析，而更加精细化的研究基本处于空缺状态。由于河源各地生态环境还存在一定的差异，部分区域种植的鹰嘴蜜桃出现了果形偏小、裂果等问题，这其中一个较重要的原因是种植前没有进行系统的生态适宜性论证，导致种植区不在适宜区范围，因而不能有预见性地采取趋利避害措施。为了合理利用河源地区生态资源，科学规划河源地区鹰嘴蜜桃的生产和布局，避免盲目发展的不良后果，本文根据秦荣显等[7]的研究和本地种植专家的意见，从气候、土壤和地形3方面研究河源地区鹰嘴蜜桃种植生态适宜性评价指标，并进行精细化区划，以期为河源地区科学发展鹰嘴蜜桃产业提供一定的参考。

1 研究区概况

河源位于广东省东北部，地处东江中上游（114°14′～115°36′E，23°10′～24°27′N），属亚热带季风气候，雨热同期[8]，降水多集中在4—9月，年平均降水量介于1 680～1 960 mm，年平均日照时数介于1 600～1 850 h，年平均气温介于19～22 ℃。地形以山地、丘陵为主，海拔介于6～1 348 m（图1），坡度在30°以下，山势分别向东江、新丰江倾斜，山区土壤植被状况好、昼夜温差大，大部分土壤呈酸性，冬天不太冷且不长，这种环境比较适合鹰嘴蜜桃生长。其中，河源西北部的连平县上坪镇素有“广东蜜桃之乡”美誉，有华南地区最大的鹰嘴蜜桃种植基地，为全国唯一连片种植鹰嘴蜜桃面积最大的山区县。

2 资料与方法

2.1 资料来源

图1 广东省河源地区高程示意图

气象数据来源于广东省气象局提供的河源地区5个国家气象站1970—2018年的降水、气温、日照等逐日数据，因河源地区国家气象站较少，难以反映其他无测站区域，为了开展更精细化的气候区划，本文在建立气象因子与台站地理信息空间关系模型时，根据气候相似性原则[9]，选取周边的韶关、惠州、梅州、揭阳地区19个区县的国家气象站资料，建立气象因子与台站地理信息之间的相关模型。地形高程数据来源于SRTM高程数据，并在此基础上利用ENVI进行矢量化处理，形成分辨率为1 km×1 km的矢量数据，并提取海拔高度、坡度和坡向数据。土壤数据来源于世界土壤数据库（HWSD）的中国土壤数据集（ftp：//westdc_28785@ftp2.westgis.ac.cn），分辨率为1 km×1 km，提取了河源区域的土壤质地和酸碱性（pH）数据。

2.2 研究方法

2.2.1评价指标选取

考虑到鹰嘴蜜桃生态适宜性评价涉及的因子指标广，为了使评价结果能最大程度地反映本地生态适宜性的真实情况，在选取评价因子指标时，本文将尽可能选取对鹰嘴蜜桃生态环境有影响的因子指标，同时还需考虑资料获取的难易度与指标量化等问题，此外还需考虑把综合评价指标变为一个有机整体。本文在查阅相关文献[7，10-14]及调查主产地连平上坪镇鹰嘴蜜桃种植基地气候特征和咨询相关专家意见的基础上，选定12个评价因子指标（表1），并把评价因子指标分为气象指标、地形指标、土壤指标3大类。

气象指标：气温是影响鹰嘴蜜桃种植区域分布与品质好坏的主因，基本决定了种植的适宜度。鹰嘴蜜桃年平均气温和冬季休眠期平均日最低气温＜7.2 ℃天数为衡量适宜度的重要因子。年平均气温以12～17 ℃为宜，休眠期多为冬季的12月至次年2月上旬，需特定的气温条件才能顺利完成休眠，桃芽需在＜7.2 ℃条件下，经31 d以上才能正常萌发，如果气温过高，则不能完成休眠，进而出现开花不整齐或花芽枯死等现象。鹰嘴蜜桃另一个温度敏感期在果实生长期，该期适宜温度在25 ℃左右，＜18 ℃时果品品质变差，4—5月气温是果实膨大期的关键因子，影响产量和品质。6—7月气温是果实成熟期的关键因子，影响果实糖度和外观品质，温度高则含糖量也高。水分条件也是鹰嘴蜜桃生长、发育和结果的重要因子，本文结合本地实际，选取4—9月降水量作为衡量鹰嘴蜜桃种植适宜性的参考指标，期间若降水偏多，可造成空气湿度大、病害重。6—7月为果实成熟关键期，若降水偏多，则易导致落果、裂果及果实糖度下降。2—7月太阳光照条件是花期至果实成熟期的关键因子，鹰嘴蜜桃为喜光植物，日照长度对树枝生长、开花结果、果实发育及着色均有明显影响。本文选取4—5月平均气温（t4-5）、6—7月平均气温（t6-7）、年平均气温（t年）、冬季平均日最低气温＜7.2 ℃天数（Dt＜7.2℃）、4—9月降水量（R4-9）、6—7月降水量（R6-7）、2—7月日照时数（K2-7）7个因子作为气象适宜性评价指标。

地形指标：鹰嘴蜜桃一般宜在海拔高度为200～1 300 m的山地或丘陵地种植。鹰嘴蜜桃属喜光植物，适宜在向阳的南坡、东南坡和西南坡种植，坡度一般不宜超过25°，以便于整地和减少土壤水分或养分流失。因此，选取海拔高度、坡度和坡向3个因子作为地形适宜性评价指标。

土壤指标：鹰嘴蜜桃适宜在偏酸性土壤种植，土壤pH值在4.5～7.5均可种植，但以4.9～5.2为宜，盐碱地易发生缺铁现象，土壤以深厚肥沃、土质疏松和排水良好的砂壤土或壤土为宜。因此，选取土壤质地、土壤酸碱性（pH）2个因子作为鹰嘴蜜桃适宜性评价的土壤因子。

2.2.2评价因子等级确定与量化

本文在对相关文献分析和咨询当地鹰嘴蜜桃种植专家意见的基础上，结合鹰嘴蜜桃主产区连平县的气候特征，将影响鹰嘴蜜桃种植的区划因子指标阈值确定为4个等级，并进行量化分级处理，即最适宜（4）、适宜（3）、次适宜（2）和不适宜（1），其指标值划分如表1所示。

2.2.3区划指标小网格推算模型建立

本文需推算无气象站区域的气象因子指标，因经纬度、海拔高度等地理因素与气象因子之间有很好的相关关系[15-16]，由于河源地区国家气象站点比较稀疏，不能精确地反映出较高空间分辨率的气象要素特征，本文采用河源及周边地区共24个国家气象站的数据，把7个气象因子作为因变量，以气象站的地理数据作为自变量，采用数理分析方法，建立7个气象因子指标的空间推算方程，方程表达式为：

式中，X为区划指标，λ 为经度，φ 为纬度，h为海拔高度（m），ε 为残差项，表示实际观测值和模型推算值的差。

本文需建立的气象因子推算模型共涉及到3个地形因子，因此，在进行多元线性回归建模前，有必要先对各因子间的多重共线性进行检验[17]。本文通过构建各自变量间的相关系数矩阵（表2），对共线性作初步的判断，当任意两个因子之间相关系数的绝对值＞0.9时，则表明变量在后期建模过程中，可能存在共线性问题。通过分析表明，任意两个因子间的相关系数的绝对值均＜0.9，初步判定3个因子间不存在共线性。本文还通过SPSS19对各因子使用容忍度（TOL）和VIF两种方法进行共线性检验，当TOL≤0.1或VIF≥10时，则认为自变量间存在严重共线性。通过检验表明，所有因子的TOL＞0.1且接近1，VIF＜10，表明建模的3个地形因子可以作为因变量的解释变量。

表1 河源地区鹰嘴蜜桃综合区划指标及其等级

表2 河源地区各影响因子的共线性诊断

因此，本文利用SPSS19数理分析软件中的多元回归分析方法，建立7个气象因子空间推算模型，各气象区划指标的小网格空间推算方程见表3。对推算模型方程组显著性检验表明，气象因子空间推算模型方程组均通过了α=0.01的显著性检验。

表3 河源地区气象因子空间推算模型

2.2.4区划指标权重确定

因气象、土壤和地形3大类指标适宜性的影响程度不同，本文还需根据公式（2）构造鹰嘴蜜桃综合区划指标的判断矩阵，从而构造层次单排序和层次总排序，并进行一致性检验[18-19]。

为了得到客观的研究结果，本文应用层次分析法[20-24]，把河源地区鹰嘴蜜桃种植综合区划作为目标层，影响目标层的气象指标、地形指标、土壤指标作为准则层，把影响准则层中各因子指标作为指标层，构造河源地区鹰嘴蜜桃种植适宜性评价层次模型，从而得到鹰嘴蜜桃种植适宜性评价各因子指标影响权重（表4）。

式中，Z为判断矩阵，aij为ki与kj对目标层的影响之比，ki和kj表示各因子对目标层的影响程度。

表4 河源地区鹰嘴蜜桃综合评价指标评价权重

为了判断各区划因子指标权重的合理性，还需进行判断矩阵一次性比率（CR）检验，当CR＜0.1时，即认为判断矩阵满足一致性检验，表明分配的权数是合理的。本文利用yaAHP软件分别对区划因子指标构成的单排序判断矩阵和总排序判断矩阵进行一致性检验，经检验表明，每个单排序矩阵均通过了一致性检验，因此，在这基础上再进行总排序的一致性检验，检验表明总排序判断矩阵的CR=0.051 6＜0.1，说明构造的判断矩阵满足一致性检验，因此表3中的各区划因子指标权重分配是合理的。

2.2.5综合评价方法

本文采用综合指数的加权求和法[25]，其核心思路为通过分析不同区划因子指标的影响程度差异，再赋值给相应区划因子的权重，最后将区划因子的权重与评价值之间的乘积累加，作为量化指标进行分级。其评价模型为：

式中：ui为综合评价得分，pj为第j个区划因子的权重，Xij为评价单元i在区划因子j上的评价值，n为单元数，m为区划因子指标。

3 区划结果与分区评述

本文基于GIS技术软件，将12个区划因子指标的适宜性等级按照公式（3）进行叠加计算，从而得到鹰嘴蜜桃种植适宜性综合评价值ui，并结合河源地区鹰嘴蜜桃种植的实地调查结果和征求专家意见，把综合评价值ui以满足鹰嘴蜜桃生态适宜种植的界限为依据，最终确定4个等级：ui＜1为不适宜、1≤ui＜2为次适宜、2≤ui＜3为适宜、ui≥3为最适宜，并据此制作河源地区鹰嘴蜜桃种植生态适宜性区划图（图2），最后计算综合区划图中不同区划等级的面积及其所占比例（表3）。

图2 河源地区鹰嘴蜜桃种植综合区划

表5 河源地区鹰嘴蜜桃种植各适宜性等级面积及占总区划面积百分比

3.1 最适宜区

由图2和表5可知，河源地区鹰嘴蜜桃种植最适宜区主要位于河源地区北部的连平县除西南角与东南角外的大部、和平县的西部和东北部、龙川县的北部和中东部，以及河源市地区中部和东部的零散区域，面积有4 424 km2，约占区划面积的28%。该区域气温适宜，年平均气温为16～19 ℃，冬季平均日最低气温＜7.2 ℃天数介于40～60 d，完全能满足鹰嘴蜜桃顺利完成休眠。因休眠期花芽在-18 ℃的情况下才受冻害，经统计发现，近49 a河源地区极端最低气温均在-10 ℃以上，完全能够安全越冬。4—5月平均气温在20～21 ℃，6—7月平均气温在23～26 ℃，温度较高，能够使鹰嘴蜜桃果实糖度、外观和品质更好。降水适宜且分布均匀，其中4—9月降水量介于800～950 mm，生长关键期降水量充沛，对鹰嘴蜜桃长势和高产有利。6—7月果实成熟期，降水量介于280～400 mm，对提高蜜桃品质及采摘上市十分有利。海拔介于500～1 300 m，大部分土壤为砂质土或砂质壤土，土壤pH值呈弱酸性。综合分析可知，该区域大部分指标符合种植优质鹰嘴蜜桃，特别是冬季日最低温天数能够很好的满足鹰嘴蜜桃的休眠要求，在这种生态环境下，正常年景能获得优质高产。连平县东北部的上坪镇有华南地区最大的鹰嘴蜜桃种植基地，就位于该最适宜区划内，该基地产业主导地位突出，可以充分利用区域适宜的气候、土壤和地形等环境条件，重点扶持鹰嘴蜜桃产业化发展，并利用特定地域资源优势，做强鹰嘴蜜桃特色产业。但需考虑建设蓄水设施，以备发生春季干旱时，能保证有水灌溉，提高鹰嘴蜜桃结果率。

3.2 适宜区

鹰嘴蜜桃种植适宜区面积有5 261 km2，该区域面积最大，约占区划面积的33.3%，主要分布在河源地区北部的连平县除西南角、东南角及最适宜区外的零散区域、和平县中部、龙川县中部和北部及南部的零散区域，此外，还有河源地区中部和东部的零散区域。该区域大部分海拔在300～1 200 mm，土壤pH值介于4.5～5.5，4—9月降水量介于900～1 300 mm，6—7月降水量介于300～550 mm，年平均气温介于15～19 ℃，4—5月平均气温介于20～22 ℃，6—7月平均气温介于23～26 ℃，冬季平均日最低气温＜7.2 ℃天数介于35～55 d，能够满足鹰嘴蜜桃完成休眠，该区域内气温适宜度大部分较适宜，但中南部地区的年平均气温相对偏高以及中和东部区域内汛期降水较充沛，特别是6—7月降水偏多，易导致落果和裂果。

3.3 次适宜区

次适宜区主要分布在连平县的西南角和东南角、和平县的南部、龙川县的中东部，以及河源地区的东北部和紫金县中东部的分散区域，该区域面积为3 508 km2，约占区划面积的22.2%，该区域海拔大部分为150～400 m，土壤pH值为4.5～6.0，2—7月日照时数介于500～650 h，4—9月降水量介于1 000～1 300 mm，年平均气温介于17～20 ℃，冬季平均日最低气温＜7.2 ℃天数介于20～40 d，大部分区域能够满足鹰嘴蜜桃完成休眠，4—5月平均气温介于21～22 ℃，6—7月平均气温介于24～27 ℃。但部分区域年平均气温偏高，中南部地区冬季平均日最低气温＜7.2 ℃天数部分介于20～31 d，不利于鹰嘴蜜桃正常休眠的低温需求，易导致翌春萌芽晚，开花不齐，产量降低，且4—9月和6—7月降水多，易导致桃树病害重及落果或裂果等。因此，本区域内不宜盲目大规模种植，但近年来，随着种植技术的提高，建议通过移植、嫁接、更新等技术完善该区域的鹰嘴蜜桃种植，并做好相应的排水设施，促进种植区域由“次适宜”向“适宜”或“最适宜”逐步转化。

3.4 不适宜区

鹰嘴蜜桃不适宜区域面积有2 607 km2，约占区划面积的16.5%，占比最小，主要分布在河源地区中东部、龙川县西南部、紫金县西南部区域。该区域大部分海拔在200 m以下的低山或丘陵地区，年平均气温偏高，介于22～23 ℃，冬季平均日最低气温＜7.2℃天数基本在20 d以下，不能满足鹰嘴蜜桃冬季休眠时对低温日数的要求，且该区域降水偏多，尤其4—9月降水量多在1 300 mm以上，渍涝危害和病害严重，6—7月降水量也明显偏多，介于600～700 mm，特别容易造成落果、裂果及果实糖度下降，土壤质地大部分为黏土或壤质黏土，土壤pH值介于6.5～7.9。因此，该区域不宜发展种植鹰嘴蜜桃产业。

4 结论与讨论

4.1 结论

本文利用GIS技术，充分考虑了气候、土壤和地形三方面因子，并采用层次分析法和加权指数求和等方法，对河源地区鹰嘴蜜桃种植适宜性进行了综合评价，得出以下主要结论：

（1）河源地区鹰嘴蜜桃种植的最适宜、适宜、次适宜和不适宜区面积分别为4 424、5 261、3 508和2 607 km2，各占区划面积的28%、33.3%、22.2%和16.5%。适宜和最适宜区主要集中在河源地区北部大部地区以及中东部的零散区域，不适宜区主要分布在河源地区中东部、龙川县西南部、紫金县西南部区域。

（2）河源地区鹰嘴蜜桃适宜区以上种植面积地域较广，可充分挖掘河源地区鹰嘴蜜桃种植资源潜力，并结合本地自然环境特征选择优良品种，在最适宜区内适度扩大种植面积，打造河源地区的优势农业品牌。

4.2 讨论

（1）鹰嘴蜜桃种植还受人为因素和社会因素等影响，本文关于鹰嘴蜜桃适宜性评价指标的选取主要是从自然生态因素角度出发，忽略了其他因素的影响，有待于进一步研究。

（2）区划结果表明，龙川县中北部、和平县大部和紫金县东北部属于鹰嘴蜜桃种植生态适宜区或最适宜区，但实地考察发现，该地区鹰嘴蜜桃种植面积较少。和平县、龙川县中北部与连平县均位于河源地区北部，环境条件较相似，和平县、龙川县中北部种植面积较少的原因可能与当地种植习惯及政府主导的农业政策有关。和平县主要以猕猴桃为农业主产业，尤其在近年不断地扩大种植规模，并建立了猕猴桃种植产业园，龙川县中北部则以油茶产业为当地主导产业。

（3）本文关于鹰嘴蜜桃适宜性评价的结果主要是基于评价区的综合得分，忽略了一些地区可能存在的特殊环境条件。实际生产中，应在参考综合评价结果的基础上，根据具体地区，排查特殊因素对鹰嘴蜜桃生长的影响，避免因限制性指标不满足鹰嘴蜜桃生长要求，从而导致生产上的经济损失。