宁夏番茄气候适宜度变化特征分析

朱婷艳 武英娇 李文琛 董国庆 黄云 李淑君

摘要：本文探討了宁夏地区番茄气候适宜度的分布规律，旨在为宁夏番茄种植的区域规划提供参考。根据宁夏1981—2016年的气象观测资料和番茄生育期数据，建立气候适宜度模型，分析各气象因子适宜度变化特征。结果表明：日照适宜度在各气象要素中表现最好，是宁夏番茄生长最有利的气象因素；降水适宜度在空间上呈南高北低分布，年际变率较大，是影响气候适宜度年际变化的关键因子；温度适宜度在不同生育期变率大，是制约宁夏番茄种植的主要气象因素，且逐渐向更为有利的条件发展。宁夏中北部4个市的气候适宜度均较高，固原市的气候条件不利于番茄的生长发育。从气候适宜度分布上看，宁夏中北部地区番茄种植的气候适宜度最好，气候条件整体最有利于番茄生长。

关键词：农业；番茄种植；气候；适宜度

中图分类号：S162.5文献标志码：A论文编号：cjas20200300083

Climate Suitability of Tomato in Ningxia： Variation Characteristics

ZHU Tingyan1，2， WU Yingjiao3， LI Wenchen1，2， DONG Guoqing1，2， HUANG Yun1，4， LI Shujun1，2

（1Key Laboratory of Preventing and Reducing Meteorological Disaster of Yinchuan， Yinchuan 750002， Ningxia， China； 2Meteorological Bureau of Huinong， Ningxia Hui Autonomous Region， Huinong 753200， Ningxia， China； 3The Unit No. 1110 of PLA， Nanjing 210000， Jiangsu， China； 4Meteorological Bureau of Zhongwei， Ningxia Hui Autonomous Region， Zhongwei 755000， Ningxia， China）

Abstract： The study discussed the distribution law of climate suitability of tomato in Ningxia， and aimed to provide reference for the regional planning of tomato cultivation. Based on the growth data of tomato provided by the Agricultural Technology Center of Huinong and the meteorological data provided by 24 meteorological observation stations， including the data of temperature， precipitation， and sunshine from 1981 to 2016， climate suitability models were established to analyze the variation characteristics of the suitability of meteorological factors. The results showed that the sunshine suitability was the most favorable meteorological factor for tomato growth in Ningxia， whose spatial distribution was high in the north and low in the south. The precipitation suitability decreased from south to north， but it could be compensated by the irrigation of the Yellow River， its high inter-annual variability made it the key factor affecting the inter-annual change of the climate suitability. The temperature suitability varied remarkably in different growth periods， and was the main meteorological factor that restricted tomato cultivation in Ningxia， and it gradually changed into a favorable condition. The suitability of the 4 cities in northern and central Ningxia was relatively high， and the meteorological condition in Guyuan was not conducive to the tomato growth and development. From the distribution of climate suitability， the climate suitability of tomato planting in the northern and central Ningxia is the best， and its overall climate condition is the most conducive to the growth of tomato.

Keywords： agriculture； tomato planting； climate； suitability

0引言

宁夏地处中国西北内陆，中北部为黄河冲积平原和贺兰山洪积倾斜平原组成宁夏平原，土地肥沃，能灌能排；南部是旱作农业区，以山地和丘陵地形为主，使该地区气候类型多样。日照充足、降水集中、昼夜温差大等得天独厚的气候条件，加上黄河自南向北横穿境内，为引流灌溉提供天然水源，这使得宁夏赢得了“塞上江南”的美誉，为农业发展提供了得天独厚的自然资源。

气候条件是决定不同植被分布和作物品质形成的重要环境因子之一[1]，作物的气候适宜度是用来表征温度、降水、日照等气象因素对作物生长发育的有利程度，能在一定程度上客观反映某一地区气候条件对作物生长发育的满足程度[2]，并对该地区的农业生产结构类型[3]、作物的种植布局、产量[4]和品质提供气候参考依据[5]，随着气候的变化，影响作物适宜分布的环境也发生了相应的改变，必然导致适宜作物种植区域的变化[6-7]。关于作物的气候适宜度分析国内外已经开展不同程度的研究，不少学者结合当地农作物种植结构和气候变化特征，对特色或主要作物的气候适宜度建立评价模型并进行分析，目前，已经有很多研究将气候适宜度评价应用到夏玉米[2，8]，马铃薯[5，9]，油菜[10-11]，冬小麦[12-13]，水稻[14-15]等作物上。张波等[16]基于气候适宜度对贵州省番茄种植做了气候区划，认为贵州省番茄适宜种植区中最适宜区约占全省面积的24.14%，适宜区约占全省面积的73.49%；胡琳等[17]对独山县番茄各个生长发育期建立气候适宜性模型，并建立精细化气候区划。

1资料与方法

1.1资料来源

气象观测资料源自宁夏回族自治区气象局，剔除了数据不全、缺测较多的站点后，选用宁夏回族自治区24个气象台站1981—2016年番茄生长发育期（3—8月）的温度、降水、日照的日数据和旬数据，用于宁夏番茄气候适宜度模型的计算和气候适宜度评价分析。

1.2研究方法

1.2.1温度适宜度根据番茄不同发育时期的三基点温度，以及惠农区农业技术推广中心提供的宁夏番茄各个生育期时间段的分布，构建番茄温度生育适宜度模型（1）。

1.2.4气候适宜度番茄全生育期以及各个生育期的气温、降水和日照条件是由发育过程中对应逐日温度、降水和日照条件共同组成的，但不同气象因子所占比重各不相同。本研究采用相对权重法确定温度、降水以及日照的权重。对全生育期气候适宜度模型的建立，首先确定是否存在明显的限制性因子Sm，Sm≤0.2即存在显著的限制性因子，说明该因子相对权重较大。

当存在限制性因子时，Wj计算模型（4）。

2结果与分析

将36年的气象数据分别代入模型中，适宜度结果扩大100倍后作出宁夏境内番茄全生育期各气象因素适宜度分布图（图1）。

2.1番茄温度适宜度变化特征

2.1.1温度适宜度空间分布特征图1（a）是宁夏番茄全生育期的温度适宜度空间分布，由图可见，宁夏地区番茄温度适宜度在0.02～0.66之间，温度适宜度高的主要集中在银川、石嘴山吴忠西北部和中卫东北部，石嘴山、银川、吴忠和中卫4个市大部分地区温度适宜度大于0.5，说明这些地区的热量条件能够满足番茄生长需求。由北往南，温度适宜度逐渐降低，以固原市六盘山为中心的宁夏南部山区溫度适宜度低于0.5，其中，六盘山温度适宜度仅0.02，不能满足番茄生长发育的热量需求。宁夏地区番茄不同生育期的温度适宜度（表2）从播种期到结果期逐渐升高，播种期最低，仅为0.10，移栽生长期突增为0.67，而结果期最高，达到0.81，其变化幅度为各气候因子适宜度最大，同时，温度适宜度是各气候因子适宜度中与气候适宜度相关最高的，达0.85，说明温度是影响番茄生长发育的关键气象因子。番茄在播种期的温度适宜度低，可见它在播种期对温度较为敏感，而此时处于冬末春初，宁夏气温较低，易导致种子发芽缓慢，甚至停止生长，因此播种期是温度影响番茄生长的重要时期；移栽生长期是番茄整个生育期的关键时期，移栽期的温度适宜度较幼苗期增大一倍多，此时处于春末夏初，宁夏的气温适宜，不易出现极端高（低）温天气，有利于植株移栽成活，是宁夏番茄成活率高的关键因素。

2.1.2温度适宜度年际变化特征番茄生育期温度适宜度的年际变化（图2）总体上波动不明显，变化幅度在0.49～0.61，呈较缓慢的上升波动趋势，随着全球温度的逐渐升高，宁夏番茄的温度适宜度也在缓慢提升。尤其在1997年以后出现明显了的年代际变化特征，1997—2016年的平均温度适宜度较1981—1996年上升了0.05。从不同生育期温度适宜度的年际变化来看（图3），幼苗期和生长期的适宜度也存在这一年代际变化特征，尤其是幼苗期，1997—2016年的温度适宜度较1981—1996年提高了0.1；播种期在2006—2016年间变化幅度明显增大，开花期和结果期的温度适宜度没有明显的年代际变化特征。可见，幼苗期温度适宜度的提高，增加了宁夏番茄整体的温度适宜度，使得宁夏的气温越来越适合番茄生长发育。

2.2番茄降水适宜度变化特征

2.2.1降水适宜度空间分布特征图1（b）是番茄全生育期降水适宜度空间分布，可见全区降水适宜度在0.30～ 0.64之间，空间变化幅度较大，南部山区降水适宜度高于北部引黄灌区，适宜度由南向北逐渐降低，主要由于宁夏南部与北部的气候差异，北部降水少、干燥，南部山区多降水、湿润。宁夏北部属于引黄灌区，干旱少雨时可利用黄河灌溉增加田间持水量，这种方式人为的改善了宁夏北部降水适宜度低的问题，综合来看降水对宁夏地区番茄生长发育的影响低于温度。从整个番茄生长过程来看，降水适宜度（表2）由播种期向结果期逐渐升高，可见结果期对降水要求相对较低，播种期对降水要求较高。

2.2.2降水适宜度年际变化特征番茄全生育期的降水适宜度随着年代更替，波动较大，值在0.28～0.5之间，有明显的年代际震荡（图2）。1983—1994年间降水适宜度波动较小，稳定在0.45～0.5之间，处于适宜度较高的年代际阶段；1995—2016年间年际变率较为显著，且在2004—2012年间处于适宜度低谷年代，2012年以后降水适宜度又开始逐渐转好。各生育期内的降水适宜度均呈现明显的年际变化（图3），播种期和移栽生长期的年际波动最突出，且存在5～8年的周期振荡；播种期和结果期降水适宜度呈较缓慢的下降的波动趋势。

2.3番茄日照适宜度变化特征

2.3.1日照适宜度空间分布特征番茄生育期日照适宜度空间分布见图1（c），宁夏地区日照适宜度在0.70～ 0.93，光照资源丰富，南北光照差距较小，高值主要分布在吴忠市西部和石嘴山市东部，低值在固原六盘山区。宁夏地区番茄不同生育期的日照适宜度（表2）变化幅度不大，最高值和最低值只相差0.06，可知番茄生育期内日照适宜度相对稳定，宁夏的光照条件对番茄的种植十分有利。

2.3.2日照适宜度年际变化特征从年际变化（图2）来看，番茄生育期日照适宜度变化较小，尤其在1981—2016年间变化最小，值在0.78～0.90之间波动，总体呈略上升的变化趋势。从不同生育期日照适宜度的年际变化来看（图3），播种期的日照适宜度是各生育期内波动最显著的，尤其在1988—1997年间年际变率较大。

2.4番茄气候适宜度变化特征

2.4.1气候适宜度空间分布特征图1（d）是番茄全生育期气候适宜度的空间分布，可见银川市、石嘴山市、吴忠市以及中卫四个市的气候适宜度均较高，固原市最低，其中石嘴山市最高，为0.45，固原市的六盘山最低，为0.018，分析表明，固原市的气候条件不利于番茄的生长发育，综合固原市各气象因子适宜度可知，固原市气候适宜度低主要受温度的限制影响。番茄各个发育期的气候适宜度见表2，番茄的气候适宜度和温度適宜度表现为较好的正相关性，气候适宜度在播种期最低，结果期达到最高。播种期处于冬末春初，气温较低，降水偏少，日照充足，播种期的番茄生长发育对气候的要求较高，可利用人为因素来改善低温对播种期番茄生长的不利影响；结果期处于夏季，宁夏地区气温较高，极端高温天气较少，降水充沛，光照足。

2.4.2气候适宜度年际变化特征番茄气候适宜度的年际变率（图2）较日照和温度显著，与降水适宜度的年际变化保持较高的一致性，可见，气候适宜度的年际变化受降水影响较大，两者的相关高达0.97；而与日照适宜度有着反向变化的关系，两者的相关为-0.48。

3分析与讨论

3.1影响番茄生长的气象因子分析

研究发现，宁夏地区影响番茄生长的气象因子中，温度适宜度变率最大，是制约宁夏番茄种植的主要气象因素，随着气温的升高，宁夏的温度条件越来越有利于番茄生长，这与赵玉萍等[30]的研究结论基本一致。降水适宜度最低，与张波等[16]的研究结果相比，降水适宜度数值明显偏低；分析原因，主要与宁夏地区独特的气候特征有关，宁夏气候以干旱为主，全年降水偏少，主要降水时段多集中在7、8月份，即仅在番茄花果期降水适宜度较高。日照适宜度在所有气象因子中最高，且整个生育期变率最小，前人[20，22-23]的研究表明光照强度对番茄生长发育及品质影响较大，而宁夏地区的日照条件却是气象条件中最有利的，这得益于其充沛的日照资源。

3.2全生育期适宜度的讨论

日照适宜度全区呈北高南低的空间分布，总体上南北差异较小；温度适宜度在空间分布上由北向南逐渐降低，变化幅度较大；降水的适宜度空间变化特征与温度基本相反，呈南高北低、东高西低分布；气候适宜度从空间分布上看，与温度适宜度较为一致，宁夏中北部地区番茄种植的气候适宜度较高，自然气候条件整体有利于番茄生长；从年际变化看，日照适宜度和温度适宜度随着全球气候变暖，呈上升趋势；降水适宜度的年际变化较大，是影响番茄气候适宜度年际变化的关键因子，近年来该因子也在向有利方向发展；气候适宜度与降水适宜度较为一致，这与前人研究基本一致[31]。从各气象因素适宜度的时空分布结合宁夏气候特征[31]分析可知，一定范围内，日照时数越长，温度越高，降水越充沛，越适宜番茄种植。

3.3各生育期适宜度的讨论

宁夏地区番茄不同生育期各气象因子适宜度相差较大，日照适宜度在各个生育期数值都很高，波动不大，是宁夏番茄生长最有利的气象因素；温度适宜度在不同生育期变率最大，是制约宁夏番茄种植的主要气象因素，随着气温的升高，宁夏的温度条件越来越有利于番茄生长；温度、降水以及气候适宜度都是播种期最低，结果期最高，从适宜度数值上看，番茄播种期和幼苗期适宜度较低，表明播种期和幼苗期对气候条件要求较高，气象因素尤其是温度和降水，对播种期和幼苗期生长的影响最大。

3.4不足与改进

本研究采用宁夏地区番茄生育期内逐日气象要素作为基础数据建立的番茄气候适宜度评价模型，能够反映宁夏地区番茄生育期的气候变化特征，以及气象因子对番茄生长的影响，但是番茄的种植不仅受气候条件、气象灾害的影响，同时还受作物品种、病虫害[26]、土壤条件以及农业管理技术[21]等的影响[16]，其结果可能存在部分与实际存在差异的情况，在今后的研究中还需进一步讨论。

4结论

通过对宁夏地区番茄生育期温度、降水、日照以及气候适宜度的时空分布特征的分析，得出以下结论：日照适宜度在各气象要素中表现最好，达0.86，是宁夏番茄生长最有利的气象因素；降水适宜度在空间上呈南高北低分布，年际变率较大，是影响气候适宜度年际变化的关键因子；温度适宜度在番茄播种期最低，结果期最高，生育期变率大，是制约宁夏番茄种植的主要气象因素，且随着全球气温的升高，这一因素逐渐向更为有利的条件发展。银川市、石嘴山市、吴忠市以及中卫四个市的气候适宜度均较高，固原市最低，固原市的气候条件不利于番茄的生长发育。从气候适宜度区划上看，宁夏中北部地区番茄种植的气候适宜度最好，气候条件整体最有利于番茄生长。

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