基于GIS的泉州農(nóng)業(yè)氣候生產(chǎn)潛力估算

葉曉春，葉曉冰，高 習(xí)

（1.福建省南安市氣象局；2.福建省永春縣氣象局）

泉州市地處福建省東南部，是福建省三大中心城市之一，依山面海，境內(nèi)山巒起伏，丘陵、河谷、盆地錯(cuò)落其間，地勢(shì)西北高東南低。全市土地面積11 015平方公里，山地1 000多畝，山地、丘陵占土地總面積的五分之四，俗稱(chēng)“八山一水一分田”；泉州屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，年平均氣溫19.5℃～21℃，終年溫暖滋潤(rùn)，四季如春。

氣候生產(chǎn)潛力是指在一定的光、溫、水資源條件下，其他的環(huán)境因素（二氧化碳、養(yǎng)分等）和作物群體因素處于最適宜狀態(tài)，作物利用當(dāng)?shù)氐墓狻?、水資源的潛在生產(chǎn)力[1]。氣候生產(chǎn)潛力的大小能夠反映當(dāng)?shù)毓?、溫資源的配合效果。利用GIS空間分析技術(shù)，對(duì)泉州市農(nóng)業(yè)氣候生產(chǎn)潛力進(jìn)行估算，以期為泉州市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供一定的參考意義。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)氣候生產(chǎn)潛力的研究已經(jīng)取得不少成果，并建立了一些比較成熟的模型，如根據(jù)植物生產(chǎn)量與氣溫、降水相關(guān)而建立的Miami模型[2]、表征農(nóng)作物光溫生產(chǎn)力的Wagenigen模型[3]和農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)域AEZ模型[4]、通過(guò)蒸散量模擬植物生產(chǎn)量的Thornthwaite Memorial模型[56]等，為氣候生產(chǎn)潛力的研究提供了重要的理論基礎(chǔ)。為便于比較，這里采用能夠反映在自然狀態(tài)下，水熱組合狀況對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響的Miami模型、Thornth-waite Memorial模型，進(jìn)行泉州地區(qū)的農(nóng)業(yè)氣候生產(chǎn)潛力估算。

1 資料和方法

1.1 資料的選取

選取泉州市歷史資料較為完整的7個(gè)自動(dòng)氣象站點(diǎn)（分別為德化、九仙山、永春、安溪、南安、崇武和晉江）1984～2013年的逐月和逐年平均氣溫、降水資料，計(jì)算各站點(diǎn)30年平均氣溫和年平均降水量。

采用的空間數(shù)據(jù)為泉州市行政區(qū)劃圖。地圖比例為1‥880 000。

1.2 氣候生產(chǎn)潛力估算模型

為了全面反映溫度、降水、蒸散量與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力之間的關(guān)系，本文先后采用Miami模型和Thornthwaite Memorial模型計(jì)算研究區(qū)域的生產(chǎn)潛力。

Miami模型為：

其中T為年平均溫度（℃），R為年降水量（mm），e=2.7183，WT、WR分別為由年平均氣溫、年降水量決定的生產(chǎn)潛力，即干物質(zhì)產(chǎn)量（kg·hm-2·a-1）。

Thornthwaite Memorial模型為：

其中WV為由蒸散量決定的氣候生產(chǎn)潛力（kg·hm-2·a-1），V是年平均實(shí)際蒸散量，用下式計(jì)算：

其中R為年平均降水量（mm），L為年平均最大蒸散量（mm），L是年平均溫度T的函數(shù)，L與T之間存在如下關(guān)系：

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度估算的氣候生產(chǎn)潛力

圖1 泉州市近30年平均氣溫空間分布

圖2 泉州市近30年溫度氣候生產(chǎn)潛力分布

由圖1、圖2分析得，由溫度估算的氣候生產(chǎn)潛力空間分布特征與年平均氣溫的分布特征相似。溫度估算的氣候生產(chǎn)潛力全市平均值21 703.68kg·hm-2·a-1，以南安、安溪最高，為23 159.65～23 222.28kg·hm-2·a-1，崇武、晉江、永春次之，22 444.03～22 840.42 kg·hm-2·a-1，德化地處北部山區(qū)，年平均氣溫最低，特別是高海拔山區(qū)九仙山，年氣候生產(chǎn)潛力只有16 378.95kg·hm-2·a-1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全市平均水平。溫度氣候生產(chǎn)潛力中部山區(qū)最高，北部高海拔山區(qū)最低，沿海次之。

2.2 降水估算的氣候生產(chǎn)潛力

圖3 泉州市近30年平均降水量空間分布

圖4 泉州市近3降水氣候生產(chǎn)潛力分布

由圖3、圖4分析得，由降水估算泉州市氣候生產(chǎn)潛力空間分布特征與年降水量呈相反的分布特征，年平均降水量越大的地區(qū)，氣候生產(chǎn)潛力值越低。泉州市年平均氣候生產(chǎn)潛力46 989.09kg·hm-2·a-1，以崇武、晉江等沿海區(qū)域最高，達(dá)到51 636.555～57 829.58 kg·hm-2·a-1，南安、安溪次之，德化、永春最低，德化只有42 707.06kg·hm-2·a-1。降水量氣候生產(chǎn)潛力分布特征為：沿海區(qū)域最高，中部山區(qū)次之，北部高海拔山區(qū)最低。

2.3 蒸散量估算的氣候生產(chǎn)潛力

圖5 泉州市近30年蒸散量氣候生產(chǎn)潛力分布

由圖5分析得，由蒸散量估算的氣候生產(chǎn)潛力分布特征較為復(fù)雜，與降水和氣溫分布特征沒(méi)有直接的相關(guān)性。泉州市氣候生產(chǎn)潛力平均值為32 926.23kg·hm-2·a-1，以崇武、晉江最高，其中崇武達(dá)到38 653.02kg·hm-2·a-1，南安、安溪、永春次之，德化最低，特別是九仙山，只有30 236.86 kg·hm-2·a-1。蒸散量氣候生產(chǎn)潛力分布特征為：沿海區(qū)域最高，中部山區(qū)次之，北部高海拔山區(qū)最低。

3 小結(jié)

通過(guò)分析泉州各縣市近30年氣候生產(chǎn)潛力分布特征，得出以下結(jié)論：

（1）由溫度估算的氣候生產(chǎn)潛力值最低，只有16 300～23 200kg·hm-2·a-1，年平均氣溫值越高，溫度氣候生產(chǎn)潛力值越高。泉州地區(qū)溫度氣候生產(chǎn)潛力分布特征為中部山區(qū)最高，北部高海拔山區(qū)最低，沿海次之。

（2）由降水量估算的氣候生產(chǎn)潛力值最高，達(dá)到了42 000～58 000kg·hm-2·a-1，年降水量越大，氣候生產(chǎn)潛力值越低。降水量氣候生產(chǎn)潛力分布特征為：沿海區(qū)域最高，中部山區(qū)次之，北部高海拔山區(qū)最低。

（3）由蒸散量估算的氣候生產(chǎn)潛力值介于溫度氣候生產(chǎn)潛力和降水氣候生產(chǎn)潛力之間，為30 000～390 000kg·hm-2·a-1之間，蒸散量氣候生產(chǎn)潛力分布特征與降水量氣候生產(chǎn)潛力分布特征相似。

本文對(duì)氣候生產(chǎn)潛力的研究采用的資料只有7個(gè)自動(dòng)氣象站點(diǎn)，樣本數(shù)較少，泉州市各縣市地形較為復(fù)雜，今后的研究中考慮增加鄉(xiāng)鎮(zhèn)自動(dòng)氣象站點(diǎn)，以更好的體現(xiàn)各縣市的氣候生產(chǎn)潛力分布特征。

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