四川省晚熟柑橘生态气候适宜性区划研究

王 迅，熊 博，李启权，廖 玲，邓红红，邓群仙，余 东，祝 进，汪志辉,

（1四川农业大学果蔬研究所，成都 611130；2四川农业大学园艺学院，成都 611130；3四川农业大学资源学院，成都 611130；4四川省农业农村厅，成都 610041）

0 引言

柑橘产业现为四川省第一大水果产业。截至2019年底，全省种植面积32.3万hm2，其中晚熟柑橘栽培面积为15.3万hm2，约占全国晚熟柑橘栽培面积的60%以上，居首位。目前四川晚熟柑橘的产区格局以四川盆地西南面（成都市蒲江县和眉山市各区县）为核心，辐射至广元苍溪（北缘）、泸州古蔺（南缘）、达州渠县（东缘）、凉山雷波（西缘）。主导栽培品种类型为挂果次年1—5月成熟的杂柑/橘橙（‘爱媛38号’、‘春见’、‘不知火’、‘清见’、‘沃柑’等品种）、橙类（塔罗科血橙及其相关优选品系），以及通过栽培技术留树至次年采摘的中晚熟橙类（‘纽荷尔’等脐橙品种）。省内晚熟柑橘产业近年来的发展速度尤为突显，但针对晚熟柑橘产业发展的科学区划目前尚属空白。

2003年农业农村部制定了《柑橘优势区域发展规划》，将四川柑橘产区确定为“三带一基地”的长江上中游甜橙带优势区[1]；20世纪末，中国农业科学院柑橘研究所及省内学者也对四川柑橘产业制定过较为详尽的种植优势区划[2]。但上述规划主要针对当时普遍推广的成熟期集中于10—12月的中熟柑橘品种，而晚熟柑橘对光热条件有所不同，尤其是晚熟/晚采的果实对冬季低温和次年春季高温要求较为严格，上述区划已不适宜作为晚熟柑橘产业发展的指导依据。因此，有必要对四川省晚熟柑橘的种植优势区域进行重新规划。本研究对四川晚熟柑橘主产区东西南北中5个位点的13个代表区县进行现场调研，结合地理信息系统(GIS)技术，根据晚熟柑橘的环境适宜性进行区划，旨在为四川省晚熟柑橘扩种提供科学指导。

1 资料与方法

1.1 研究区概况

四川省位于中国西南部，介于 92°21′—108°33′E和26°03′—34°19′N之间，境内地貌东西差异大，地形复杂多样，气候的地带性和垂直变化明显。按自然地理区划可分为四川盆地、川西北高原和川西南山地3个部分。一是东部四川盆地，属中亚热带湿润气候区，热量条件好，全年温暖湿润，气温日较差小、年较差大，冬暖夏热，全年日照时间较短，雨量充沛。二是川西北高山高原，属于高寒气候区，海拔高差大，气候立体变化明显，从河谷到山脊依次出现亚热带、暖温带、中温带、寒温带、亚寒带、寒带和永冻带，总体上以寒温带气候为主，河谷干暖，山地冷湿，冬寒夏凉，水热不足，日照充足。三是川西南山地，属于亚热带半湿润气候区，全年气温较高，气温日差较大、年差较小，早寒午暖，四季不明显，日照时间长，降水量较少，干湿季分明。

1.2 气象数据及其处理

研究所用气象数据下载于中国气象数据共享网(http://data.cma.cn/)，下载四川省145个气象站点1981—2010年共30年的逐月、逐日、累年气温、降水、相对湿度、日照等数据，并对每个站点的数据进行均值计算，并进行空间插值，得到气象数据的空间差异图[3-5]。地形数据来源于地理空间数据云的90 m分辨率SRTM数据。

1.3 要素权重确定及栅格叠加

采用特尔斐法确定各指标权重值。在四川农业大学、四川省农业科学院、中国农业科学院柑橘研究所共选11位行业专家，通过2轮专家咨询打分的方法确定指标及指标权重值。

在GIS技术支持下，根据各指标要素的栅格图及其权重，将各指标评价栅格图层进行加权叠加，如式(1)。

式中，S为适宜性综合评判值；Zi为第i个气候指标的得分值；αi为相对应的指标权重；k是气候评判指标的个数，本研究中为8。

1.4 灾害气象风险指数(Ij)及单项气象灾害气候风险指数(SI)

以145个气象站点30年逐日气象数据统计各灾害强度及其发生频率，以灾害气候风险指数Ij作为灾害区划的指标[6]，如式(2)。

式中，i为灾害强度（i=1时为轻度灾害，i=2时为中度灾害，i=3时为重度灾害），Di为灾害强度指数(D1=1，D2=2，D3=3)，Pi为灾害发生频次，j为灾害类别。

单项气象灾害气候风险指数SIj的计算如式(3)[6]。

式中，P1、P2、P3分别为轻度灾害、中度灾害、重度灾害气象风险指数，年份数是气象数据来源的30年。

采用克里格插值法对单项气象灾害气候风险指数进行插值，以自然间断法划分为高风险、中风险、低风险3类区域。

2 结果与分析

2.1 晚熟柑橘适宜生长气候条件分析

对四川晚熟柑橘主产区东西南北中5个位点上的13个代表区县进行调研，其中雷波、古蔺为晚采脐橙代表区县，广安为晚采柚类代表区县，其余10个区县为晚熟杂柑代表区县。13个区县的主要气象要素特征如表1。根据晚熟柑橘主产区的气象特征，对晚熟柑橘适宜性气象要素进行归纳总结。

表1 晚熟柑橘主产区13个代表区县主要气象要素特征

2.1.1 温度 柑橘喜温暖湿润气候，温度是柑橘分布与生长发育的决定因素。首先是对热量的需求。热量不足是柑橘种植的主要限制因子，柑橘生长要求≥10℃活动积温在4000℃以上[7]。春梢发芽要求日平均气温10℃以上，最适宜温度16℃左右；开花期时，日平均气温17℃左右为宜；果实成熟期平均温度＞10℃为宜[7]。二是冬季低温下限的要求。柑橘对低温的反应很敏感，种植柑橘要求最低气温不低于-5℃。温度低至-10～-5℃时，柑橘出现明显冻害现象，枝梢叶片萎蔫褐化甚至死亡，果实失水、褐化、脱落[8]。温度低至-10℃以下时，大多数品种发生严重冻害，甚至大量植株死亡[8-9]。晚熟柑橘越冬必须防止越冬果实的冻害，最冷月平均气温不得低于5℃，极端低温需大于-2℃，才能保证果实基本安全留树越冬[10]。三是夏季高温上限要求。柑橘生长的最适温度为24～28℃，气温升至35℃时，短时间内即可出现高温热害，若气温高于38℃，树体完全停止生长[8]。在高温胁迫下，引起严重落花落果[11]。夏季高温热害通常伴随强日照或干旱，导致日灼或伏旱灾害。四是晚熟柑橘果实生长要求春季缓和升温。晚熟柑橘果实成熟期为挂果次年1—5月，春季快速升温会导致果实浮皮、枯水、粒化、返青等现象，果肉砂囊变脆、无味、木质化，果汁含量减少，果实外观和品质严重受损。因此2—4月的日最高气温＞25℃的频次应较少。同时，春季的适宜温度也是保证正常开花的关键因素，若3—4月开花期的温度持续高于28℃，将导致严重落花减产。五是温差需求。在果实快速膨大期，果实的糖分与昼夜平均温差显著相关[12]。

2.1.2 水分 水分环境条件对柑橘果实大小、质地、果汁量和风味等品质有重要影响，相对湿润的生态环境更利于柑橘的生长。一是降水量的要求。通常柑橘生长要求年降水量在1000 mm以上[13]，降水量过少，果实总体表现果小且风味差；同时，年降水量不宜超过1500 mm[14]，降水量过大时，果实风味淡且易裂果。二是雨量的适宜分布要求。在果实快速膨大期必须保证充足均匀的降水，如遇久旱就会导致果实生长发育受阻，果实干瘪、可溶性固形物减少。当果实进入膨大末期至成熟期，降水需控制在一定范围内，否则果实糖分降低，风味寡淡[15]。三是空气湿度的水分要求。空气相对湿度对柑橘果实品质有一定影响，尤其果实膨大期至成熟期的空气湿度。空气湿度通常要求70%～80%，以75%最为适宜，在适宜范围内接近低限时，有利于果实中糖分积累和酸度降低[15]。空气湿度也不能过低，在70%以下时会导致粗皮大果、果汁少、质地粗糙[15]。四是土壤湿度的水分要求。土壤相对含水量通常要求60%～80%[16]。晚熟柑橘果实膨大期9—10月，如果遇到久旱骤雨，土壤水分变化幅度大，很容易导致裂果的产生。

2.1.3 光照 柑橘对光照时间要求不很严格，喜漫射光，较耐阴。柑橘对光照条件的要求主要体现在2个方面，一是充足的光照促进树体生长和提高果实品质，二是过强光照造成的病害。柑橘最适宜生长要求日照时数为1200～1500 h，光照强度为12000～20000 lx[17]。在光照适宜范围内，光照充足有利于树体生长，树势健壮、果实增大、内含物含量高、着色好。光照过强时，尤其是在夏季，强光胁迫与高温胁迫容易引起果实向光面果皮发生日灼伤害，受害部位为黄褐色斑块，严重时导致果实的果汁极少，果肉呈海绵状，失去食用价值。

2.2 晚熟柑橘适宜生境阈值确定

2.2.1 气候环境变量权重及变量等级指标 通过对四川省晚熟柑橘主产区气候条件的分析，结合前人的研究结果[2,18]及国内柑橘区划研究文献检索，确定初选气候环境变量（表2）。通过对引用文献的分析及实际调查结果，最终将年平均气温、≥10℃年积温、无霜期、7月平均气温、1月平均气温、日照、降雨量、海拔8个变量作为划分四川晚熟柑橘气候适宜区域的主要环境变量。采用特尔斐法，确定8个变量的权重，分别为0.15、0.15、0.1、0.1、0.15、0.1、0.1、0.15。将晚熟柑橘生长气候适宜性区划分为最适宜、适宜、次适宜、不适宜4个等级，根据上述对晚熟柑橘适宜生长温、水、光等气候条件的文献分析，以及实际调查结果，8个变量的适宜性区划等级指标如表3。

表2 影响晚熟柑橘种植分布的气候环境初选变量

表3 主要环境变量适宜性区划等级指标

2.2.2 气象灾害风险分析 根据四川省农业气象站历次灾害实地调查及有关文献资料[7,19]，确定晚熟柑橘越主要气象灾害为冬期冻害和春季高温。2种灾害的分布时段、致灾气候因子、成灾等级指标及灾损权重见表4。对四川晚熟柑橘主产区内2种灾害出现的频次进行分析，结果如图1。

表4 气象灾害致灾因子等级指标及成灾等级

图1 全省气候灾害风险分布图

对13个代表区县的3—4月日最高气温进行统计（统计地区2月均无≥25℃的天气，因此未进行作图），同时比较了省外14个柑橘种植主产区代表区县的数据（图2）。结果表明，13个区县3月未出现≥25℃的天气，4月日最高气温≥25℃的天数为0～9天，其中雷波为0天、富顺为9天。省外14个区县中，云南华宁和云南新平3月日最高气温≥25℃的天数分别为4天和14天，其他地区3月未出现≥25℃；4月日最高气温≥25℃的天数为0～30天，湖南张家界、浙江青田、江西南丰、江西崇义、广西柳城、广西南宁、云南华宁、云南新平4月日最高气温≥25℃的天数均超过5天，为10～30天。

图2 3月、4月日最高气温天数统计

2.3 晚熟柑橘气候适宜性综合评价

按照线性加权法计算气候综合评价值，将气象灾害风险指数直接叠置至气候综合评价图层。考虑到气象灾害一旦发生导致的作物损失是不可逆的，如果简单对每项指标进行等权重或不同权重的叠加，会减少部分高风险区的分值，因此对图层进行叠置分析时，气象灾害高风险区域的适宜性评价等级降低2级，中风险区域的适宜性评价等级降低1级，低风险区域的适宜性评价等级不改变，运算得到适宜性分布图（图3）。

图3 四川晚熟柑橘生态气候适宜性分布图

2.3.1 最适宜区 根据四川地理分区[20]，晚熟柑橘种植最适宜区主要分布在盆周山地南部和丘陵东部及偏北地区。主要包括眉山市中部及东部、成都市西南部份区域、资阳市中部西部、遂宁市中部东部、南充市南部、广安市西部等，涉及52个区县，面积约2.56万km2。本区域海拔400～700 m，年均温16.5～17.5℃，≥10℃积温5500～6000℃，降水量900～1100 mm。

2.3.2 适宜区 主要分布在泛平原地区、丘陵北部、丘陵东部、盆周山地南部、盆周山地西部、川西南山地南部。包括眉山市中西部、成都市中部西部、乐山市中部、德阳市中东部、绵阳市中东部、南充市北部、广元市南缘、巴中市南部、达州市中部南部、广安市东部、内江市南部、自贡市、泸州市中部北部、宜宾市中部北部、凉山州北部低海拔区干热河谷地区、雅安市南部干热河谷地区等，涉及114个区县，面积约8.91万km2。本区域海拔250～400或700～900m（干热河谷地区1200m），年均温15.5～16.5℃或17.5～18.5℃，≥10℃积温5000～5500或6000～6500℃，降水量800～900或1100～1300mm。

2.3.3 次适宜区 盆周山地北部、川西南山地北部、川西南山地南部。包括成都市龙泉山脉、德阳市北缘、绵阳市中部、广元市中部、巴中市北部低海拔地区、乐山市南部低海拔地区、凉山州中部雨水充沛地区等，涉及79个区县，面积约2.32万km2。本区域海拔150～250或900～1200 m，年均温13～15.5或18.5～21℃，≥10℃积温 4500～5000 或 6500～7000℃ ，降水量700～800 或1300～1500 mm。

2.3.4 不适宜区 盆周山地西部、盆周山地北部、川西南山地北部、川西南山地南部、川西北高原北部、川西北高原南部。包括雅安市大部分地区、成都市西缘、德阳市北部、绵阳市北部、广元市北部、泸州市南部高海拔地区、阿坝州、甘孜州、凉山州中部南部西部大部分地区、攀枝花市等，涉及108个区县，面积约34.94万km2。本区域海拔≤150 m或＞1200 m，年均温≤13℃或＞21℃，≥10℃积温≤4500℃或＞7000℃，降水量≤700 mm或＞1500 mm。

3 结论与讨论

在传统分区的基础上，结合GIS技术，本研究对四川省晚熟柑橘的气候适宜性重新区划。此次区划分析结果表明，晚熟柑橘最适宜栽培区海拔400～700 m，地势平缓，温度适宜，冬季无极端严寒，夏季无极端高温，降水充沛，是省内传统柑橘种植地区，也是晚熟柑橘发展最早的地区。适宜栽培区海拔范围250～400 m或700～900 m，丘陵地形相对较多，积温充足，降水充沛。次适宜区海拔范围150～250 m或900～1200 m，丘陵地形和山地地形为主。在高纬度地区，冬季可能遭遇冷害；在低纬度地区，夏季可能出现日灼灾害；在凉山州地区，需注意降水补充。该地区西部与川西高原接壤的地区，如邛崃、都江堰等地区降水量相对多，对树体生长和果实甜度有一定影响。该区域内发展晚熟柑橘优势不突出，可在小范围内限制性发展。不适宜区盆周山地西部北部，如宝兴、汶川；川西南山地南部，如攀枝花；川西北高原地区的阿坝州、甘孜州大部分地区。该地区海拔范围≤150 m或＞1200 m，主要以高原、山地地形为主，年均温过低或过高，不适宜晚熟柑橘生长。

杜伊路[21]于1987年对四川柑橘生态区划进行研究。该研究采用1951—1980年的气象数据，以年均温、1月均温、极端最低温和≥10℃积温为变量，对当时主栽种类红橘、夏橙、温州蜜柑、脐橙、甜橙等进行区划，将产区划分为四川盆地柑橘区（含重庆）和川西南河谷柑橘区2个一级区以及8个二级区。沈兆敏等[2]于1984年对全国柑橘产区进行适宜性区划，以甜橙、红橘、温州蜜柑等种类为区划对象，将川东地区（现四川东部与重庆中西部、西北部）确定为甜橙最适宜栽培气候，四川盆地及盆周丘区为种植适宜区。以上文献均以当时的早中熟柑橘品种为研究对象，重点考虑树体生长需热量和树体冬季冻害，把当时四川柑橘的最适宜区划定于长江上游及其支流流域等热量充足的地区。而本研究以目前广泛栽培的晚熟柑橘为研究对象，果实成熟期集中于翌年春季甚至初夏；因此本研究重点考虑了气象因子对果实的影响，相对上述文献研究结果涵盖了热量相对略小、年温差相对略小的地区，如成都蒲江、眉山丹棱等地。近年有学者采用ArcGIS等技术对四川所有柑橘种类进行重新区划[17]。研究结果表明，最适宜主要分布于成都南、眉山、内江、自贡、南充南部等地；并提出与1980年柑橘分布面积相比，2010年柑橘最适宜区及中适宜区均北移。而本研究以晚熟柑橘为研究对象，将冬季冻害和春季高温2项关键气候灾害因子作为重要参考指标，结果表明晚熟柑橘适宜区北缘涵盖南充大部分地区、巴中市南部等，相比上述文献更偏北部和东部；本研究的区划结果与国内柑橘适宜区分布北移趋势吻合[22-23]。本研究实际产地调研结果也表明，川西南眉山及近邻成都蒲江、乐山井研等地区因晚熟柑橘发展早、栽培技术成熟、从业人员综合素质高等特点，成为四川晚熟柑橘南部产区中心；同时，川北南充、遂宁等地因可利用土地资源充足，是近年晚熟柑橘产业发展最快的地区之一，成为晚熟柑橘的北部产区中心。

本研究将越冬冻害和春季高温作为限制晚熟柑橘产业发展的2个关键气象灾害因子。冬季低温下限是决定柑橘生长的基本因素，对于当年成熟的早中熟柑橘品种，冬季低温主要是对树体的影响；但对于翌年成熟的晚熟柑橘品种，主要考虑对越冬果实的冻害。本研究团队多年观察得出，晚熟柑橘挂树果实能耐受的低温不能低于-2℃，并且持续时间不能超过12 h。因各气象站点气象数据通常比实地温度高2～3℃[10]，因此本研究以0℃为晚熟柑橘越冬冻害的成灾界线。春季高温是决定晚熟果实品质的另一项基本要素。大部分晚熟柑橘果实成熟期集中于2—4月，若成熟期遇25℃以上的高温天气3～5天以上，即可造成果实浮皮、粒化、枯水的问题，对于宽皮柑橘和果皮松软的杂柑灾害问题尤其严重。本研究比较了省内13个晚熟柑橘主产区2、3、4月逐日平均最高温，结果表明2、3月均无25℃以上的高温天气；同时比较了省外14个柑橘主产区2、3、4月逐日平均最高温，结果表明除云南华宁和云南新两地3月以外，其他地区2、3月均未出现高于25℃高温。实际产业发展数据也表明，省外很多条件适宜的地区近年来逐渐种植晚熟柑橘，如湖北恩施、宜昌等地的晚熟脐橙和夏橙[24]，以及广西各地的沃柑[25]。4月日平均最高温大于25℃的天数各地都逐渐增加，在对日平均最高温大于25℃多于1周的地区，也可以适当发展耐高温的晚熟品种，如四川富顺地区近年来发展的塔罗科血橙晚熟新系，春季高温耐受能力突出，采收期可延长至4月甚至5月初[26-27]。

本研究通过分析四川晚熟柑橘适宜性区划，结合对代表性产区的实地调研，总结出四川发展晚熟柑橘的气候优势点。一是冬季温度温和，无极端低温，相对于柑橘栽培北缘地区（长江中下游北纬30°左右地区），不易造成树体尤其是越冬果实的严重冻害；相对于热量较高的两广地区，冬季的适度低温，有利于越冬果实的糖分积累。二是春季温度回升速度较慢，最适宜区和适宜区内2、3月＞25℃天气频次为0；回升速度平缓不易造成晚熟晚采的果实出现粒化、枯水、落果等问题。