旺苍县核桃种植气候适宜性区划研究

赖 江 , 郭海燕 , 徐金霞 , 范 雄 , 徐沅鑫

（四川省气候中心/高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室，成都 610072）

引言

旺苍县位于四川省北部，北与陕西省接壤，是广元市下辖的山区县。全县地形地貌复杂，属中、低山地带，境内海拔介于380~2281 m，属亚热带湿润季风气候，其独特的地理位置和优越的气候环境使其有着天然的核桃种植优势，是我国重要的核桃生产基地[1]。核桃种植不仅是旺苍县山区农户脱贫解困过程中的重要经济来源，也是旺苍县在乡村振兴过程中增加集体产业造血能力的重要支柱[2]。

核桃种植气候区划是根据核桃生态气候条件确定不同等级气候适宜区的界限，影响核桃生长的关键气候因子和临界阈值是研究重点。近年来，多位学者开展了甘肃陇南、陕西黄龙、云南大理等地核桃种植的气候适宜性研究[3-6]，但关于旺苍县核桃种植气候适宜性区划方面的工作还未见报道。本研究拟利用旺苍县境内50个地面气象站的逐日观测资料，基于GIS技术对当地核桃种植适宜区进行气候区划，进一步优化核桃种植布局，为核桃产业趋利避害提供技术支撑，为旺苍县乡村振兴提供气象服务保障。

1 资料及方法

1.1 资料情况

研究所用气象数据是旺苍县国家气象站（1961~2017年）以及境内49个区域气象站（2007~2017年）的逐日观测数据，包含日降水量、日平均气温、日最低气温等气象要素；基础地理信息资料来源于中国气象局，分辨率为1∶25万；区域生态数据通过地面调查获取。

1.2 区划方法

研究遵循计算资料少、计算方式便捷、计算结果准确且订正误差小的原则，选用一元回归订正法[7]对旺苍县境内49个区域气象站的降水和气温数据进行订正，再选取经度、纬度、海拔、坡向、坡度为因子，建立多元线性回归模型[8-11]，利用地理信息资料和GIS软件对旺苍县境内核桃种植适宜性进行气候区划。

1.3 资料整编方法

以旺苍国家气象站（站号57217）为参证站，其余49个区域站为订正站，采用一元回归订正法将49个区域站气温、降水量资料订正到和旺苍县国家气象站观测资料相同的时间序列长度。订正的基本公式为：

式中：Xn、Yn分 别为参证站和订正站n年平行观测时期内的平均值，XN、YN分别为参证站和订正站N年观测资料的平均值（其中nN），QX、QY分别为参证站和订正站N年平行观测时期内年的标准差，R为参证站和订正站在n年内观测资料的相关系数[12]。

2 区划指标

2.1 核桃种植农业气候条件

核桃是喜光的树种，生长期内的日照时数与强度对树体生长、花芽分化和果实发育有很大影响，一般情况下，全年日照时数应在1300 h以上，少于1000 h则结果不良、产量低[13]。核桃也是喜温的树种，适宜生长的年平均气温范围是9~16℃，冬季极端最低气温不低于-20℃，夏季极端最高气温不超过35℃，无霜期一般要在180 d以上[14]。幼树在-20℃以下时会出现“抽条”或冻死，成年树低于-25℃气温则不能正常结果。核桃树对土壤水分比较敏感，过干或过湿的土壤均不利于核桃果实的正常生长，在年降水量为600~1200 mm的地区，无需灌溉，适宜核桃生长[13]。

2.2 核桃种植气候区划指标

根据核桃种植农业气候条件分析结果，本研究的气候区划指标主要考虑核桃生长所需的水分、热量、光照等气象条件，选取年降水量、年平均气温、年日照时数以及≥10℃积温作为旺苍县核桃气候区划指标，结合生产实际划分出最适宜区、适宜区和不适宜区的区划指标范围，详见表1。

表1 旺苍县核桃种植气候区划指标

3 结果与分析

3.1 建立多元线性回归模型

以一元回归订正后的观测数据和各观测站的经度、纬度、海拔高度、坡度、坡向为基础，建立各区划指标的小网格（25 m×25 m）推算模型。具体公式如下：

式中：Y表示区划指标（如年平均气温、年降雨量等）；x1、x2、x3、x4、x5分别表示经度、纬度、海拔高度、坡度和坡向；ε为残差项，是实际观测值和模型推算值的差。采用多元线性回归法建立推算模型，模型表达式详见表2。

表2 区划指标小网格推算模型

利用GIS软件，基于国家基础地理信息中心提供的DEM数据，计算得到各区划指标在小网格上的空间分布情况，经插值得到残差分布状况。将区划指标的推算值与残差值相叠加，得到每个区划指标（年降水量、年平均气温、年日照时数和年≥10℃积温）的空间分布（图1）。

如图1a所示，旺苍县年平均降水量分布总体呈南多北少的趋势，其中九龙乡年降水量最大（1500 mm），而万家乡年降水量最小（低于900 mm）。年降水量>1300 mm的地区基本分布在米仓山走廊以南。米仓山走廊以北地区年降水多为500~1200 mm。年内各月降水分配极不均匀，降水空间分布情况差异较大，其中7月降水量多年平均值最大（超过260 mm），12月降水量全年最小。

如图1b所示，旺苍县年平均气温分布受地形和海拔高度影响，呈南高北低的分布特征，高值区集中在米仓山走廊和南山的河谷地区，最高17.9℃出现在木河镇，最低5℃出现在盐河乡。>17℃区域零星分布在化龙乡、九龙乡、木河镇、金溪镇的河谷地带；>16℃区域主要分布8在米仓山走廊和南山的东河、熊家河、白水河等河谷地区；>14℃区域包括米仓山走廊、南山的大部分区域以及北山地区的西河、宽滩河河谷；北山地区除个别高山气温<8℃外，其余大部分区域气温介于8~14℃。

如图1c所示，旺苍县年日照时数分布总体呈南多北少的趋势，年日照时数>1350 h的区域主要分布在米仓山走廊腹地低平地带和部分河谷地区；北山地区除河谷地区外，其余区域年日照时数<1250 h；其余乡镇年日照时数多为1250~1350 h。各月年日照时数差异较大，7月和8月日照时数最大，12月最小。

如图1d所示，旺苍县年≥10℃积温最大值出现在木河镇（5700℃），最小值出现在盐河乡（1200℃）。米仓山走廊以及南山河谷地区大部在5000℃以上，其余地区在4000℃以上；北山除部分河谷地区>4000℃外，其它区域大多介于2000~4000℃，个别高山地区<2000℃。

图1 旺苍县核桃种植气候区划指标空间分布（a. 年降水，b. 年平均气温，c. 年日照时数，d. 年≥10℃积温）

3.2 区划结果分析

以通过推算模型得到的旺苍县年降水量、年平均气温、年日照时数和年≥10℃积温作为区划指标，利用GIS技术得出旺苍县核桃种植精细化气候区划（图2），分为最适宜、适宜和不适宜3类区域。

图2 旺苍县核桃种植精细化气候适宜性区划

最适宜区：该区域主要分布在旺苍县北部低海拔的高山河谷区，其中以高阳镇、双汇镇、正源乡、国华镇、英萃镇、檬子乡、鼓城乡分布最为集中；北部的白水镇、尚武镇、东河镇、黄洋镇、普济镇、三江镇、五权镇、金溪镇核桃种植分布面积较广，但相对零散；南部的枣林乡、张华镇存在零星分布。这一区域年降水量为1000~1200 mm，年平均气温为14~16℃，年日照时数为1250~1300 h，≥10℃积温在4000℃以上，气象条件完全符合核桃种植所需，最适宜核桃种植。

适宜区：该区域主要分布在旺苍县海拔较高区域，主要包括龙凤乡大部、普济镇大部、农建乡大部、黄洋镇南部、柳溪乡大部、张华镇大部、枣林乡大部、大河乡大部、水磨乡大部、万山乡大部，万家乡部分地区、盐河乡部分地区、鼓城乡部分地区、檬子乡部分地区、福庆乡部分地区和燕子乡部分地区。此区域水分条件与日照适宜核桃生长，但热量条件不适宜核桃种植。

不适宜区：该区域主要集中在旺苍县中部一线及北部高海拔地区，自白水镇中部到大德乡南部呈线条状，九龙乡、木门镇、农建乡和化龙镇也有分布。这些区域水分条件和日照同样适宜核桃生长，但热量条件完全不利于核桃种植。

4 结论与讨论

本文利用旺苍县50个地面气象站的逐日观测资料，结合旺苍县核桃种植气候适宜性需求，运用GIS技术开展核桃种植气候适宜性区划研究，得到如下结论：

（1）以年降水量、年平均气温、年日照时数和年≥10℃积温作为区划指标，利用GIS技术将旺苍县核桃种植气候适宜性划分为3类，即最适宜区、适宜区和不适宜区。

（2）最适宜区主要分布在旺苍县北部低海拔的高山河谷区，年降水量为1000~1200 mm，年平均气温为14~16℃，年日照时数为1250~1300 h，≥10℃积温在4000℃以上，气象条件完全符合核桃种植所需，最适宜核桃种植。

（3）适宜区主要分布在旺苍县海拔较高区域，这些区域水分条件与日照适宜核桃生长，但热量条件不适宜核桃种植。

（4）不适宜区主要集中在旺苍县中部一线及北部高海拔地区，这些区域水分条件和日照同样适宜核桃生长，但热量条件完全不利于核桃种植。

核桃种植需注意引进品种的适应性能，依靠科学技术，提高管理水平，加强垦复间种、施肥、灌水、修剪、病虫害综台防治，为核桃提供良好的生长环境，并加强对种植户的短期技术培训，推广多头、多位品种改良方法，切实提高核桃产能[15-18]。本文的研究结果对优化核桃种植布局具有一定的指导意义，但由于现有气象资料不能准确反映不同地形地貌下的实际气候状况，且研究未将土壤肥力、种植习惯等因子纳入考量，可能导致结论存在一定局限性，这些问题将在后续工作中进一步探讨。