基于GIS的樂山市茶葉種植氣候區(qū)劃

尹娟++王可耀

摘要 樂山市處于四川盆地向西南山地的過渡帶，作為四川省優(yōu)質(zhì)茶產(chǎn)區(qū)，茶業(yè)已成為樂山市優(yōu)勢最明顯、市場最穩(wěn)定、效益最好、農(nóng)民收益最穩(wěn)定的產(chǎn)業(yè)和全市農(nóng)村經(jīng)濟第一產(chǎn)業(yè)。本文基于GIS技術(shù)，構(gòu)建氣候適宜性評價指標(biāo)體系，通過空間插值分析，建立小網(wǎng)格推算模型，選用層次分析法和專家打分法確定各評價指標(biāo)的權(quán)重，將樂山市茶葉氣候適宜性劃分為適宜、較適宜和不適宜3類。通過對樂山市茶葉氣候區(qū)劃進行研究，為樂山市政府進行農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供決策依據(jù)，對優(yōu)化茶葉種植的總體布局具有科學(xué)的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞 氣候區(qū)劃；茶葉種植；氣候適宜性；小網(wǎng)格模型；GIS；四川樂山

中圖分類號 S162.2 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）19-0179-03

Abstract Leshan City is in the transition zone of Sichuan Basin to southwest mountainous area.As the high-quality tea producing area in Sichuan Province，tea industry has already become the industry with the most obvious advantage，the most stable market，the best benefit and the most stable income of farmer in Leshan City.In this paper，the climate suitability evaluation index system was constructed based on GIS technology.Fuzzy comprehensive evaluation model was set up through the analysis of the spatial interpolation. The analytic hierarchy process and expert scoring method were used to determine the weight of each evaluation index，the tea suitability in Leshan City was divided into 3 categories，including suitable，more suitable and not suitable. The study on tea climatic regionalization in Leshan City can provide decision basis for Leshan government to conduct agricultural industrial structure adjustment.It has scientific guiding significance for general layout of tea plantation structure optimization.

Key words climate zoning；tea plantation；climate suitability；small grid reckoning model；GIS；Leshan Sichuan

樂山市位于28°25′～29°55′N，102°55′～104°00′E之間，地處四川省中南部、四川盆地西南部、成都平原至川西南山地過渡地帶。樂山市面積為12 827 km2，約占四川省幅員面積的2.64%，地形趨勢為西南高、東北低，全市最高海拔為4 235 m，最低海拔為296 m，高差顯著。全市擁有山地、丘陵、平壩等多種地形地貌，山地面積占樂山市總面積66.5%，丘陵占總面積的21.0%，河谷平原占總面積的12.5%。樂山市內(nèi)部自然地形條件復(fù)雜、大氣環(huán)境多變，形成了多種氣候類型。樂山市位于東南季風(fēng)和西南季風(fēng)影響區(qū)域（除高山外），年平均氣溫在16.5～18.0 ℃之間，全年≥10 ℃積溫為5 200～5 600 ℃，年平均無霜期為300 d以上，年平均霜日在4.2～9.4 d之間，年平均降雪日數(shù)只有1.0～2.7 d，年平均日照時數(shù)816.8～1 018.1 h?？傮w特點是氣候溫和、四季分明、熱量豐富、雨量充沛、水熱同季、日照偏少、無霜期長，山區(qū)氣候帶垂直分布特征明顯，平原、丘陵地區(qū)熱帶季風(fēng)濕潤氣候特征顯著。目前，四川省茶葉氣候區(qū)劃的研究尚未深入開展，系統(tǒng)的茶葉研究也主要集中在蒙頂山片區(qū)（以雅安市為代表），卻鮮有學(xué)者對峨眉山片區(qū)茶葉（以樂山市為代表）的農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃進行系統(tǒng)的研究分析。氣候是影響農(nóng)作物的重要指標(biāo)，雖然雅安市與樂山市毗鄰，但是樂山地區(qū)和雅安地區(qū)在氣候條件上顯著不同，所生產(chǎn)的茶葉品種亦有所不同。因此，對樂山茶葉進行氣候區(qū)劃對優(yōu)化茶葉種植的總體布局有指導(dǎo)意義。

1 茶葉生長發(fā)育的農(nóng)業(yè)氣象條件

從種植茶葉的氣候條件上來看，樂山地區(qū)主要生產(chǎn)以中、小葉茶種為主的綠茶，樂山市茶葉因熱量條件差異分為兩大部分上市，即壩丘茶區(qū)和高山茶區(qū)。上市茶葉可分為春茶、夏茶和秋茶3季。由于茶葉品種過多過雜，以大概情況來看，春茶一般采茶上市期為2月下旬至5月（其中以4月初清明前茶葉最為優(yōu)良），夏茶上市期為4月下旬至7月下旬，秋茶一般為8月下旬至10月。春茶、夏茶制茶、上市時間接近或有交叉重疊，春茶和初夏茶占全年茶葉生產(chǎn)、銷售的80%，秋茶則只占20%。本文主要以春茶生長發(fā)育周期進行氣候區(qū)劃。茶樹為多年生常綠灌木，氣候環(huán)境適應(yīng)力強。從相關(guān)文獻來看，茶樹喜歡生長在溫暖濕潤的地區(qū)，不耐嚴(yán)寒、不耐酷暑，以亞熱帶及熱帶地區(qū)的氣候為宜。溫度在20～25 ℃時生長最旺，年降雨量在1 500～2 500 mm均適合。茶樹喜濕忌澇，滿足其正常生長的年降雨量在1 200 mm以上，最適宜的年降雨量在300～1 500 mm以內(nèi)，相對濕度接近80%或以上。冬季茶樹能耐受的極端低溫在-18～-5 ℃之間，不同品種間差異明顯。大葉種茶在-5 ℃時，葉片明顯受凍；中、小葉種茶樹可耐較低的極端氣溫，但極端低溫低于-10 ℃茶樹不可生長。茶樹的分布主要受降雨量、溫度、海拔、風(fēng)力與日光等自然環(huán)境的影響。

2 氣候適宜性評價等級劃分方法

2.1 樂山市茶葉種植區(qū)劃評價指標(biāo)體系

氣候適宜等級反映了氣候?qū)ψ魑锷L的適宜程度。本文運用ArcGIS中的重分類將茶葉氣候適宜性等級劃分為適宜、較適宜、不適宜3類。①適宜：氣候沒有限制性，茶樹在生長過程中不受限制或者受到限制較小，不會降低茶葉的產(chǎn)量或效益，不需要增加超出可承擔(dān)水平的費用。②較適宜：氣候有限制性，茶樹的生長受到氣候條件一定的限制，茶葉的產(chǎn)量或效益受到一定的影響，在一定程度上降低了生產(chǎn)力或效益，但是增加投資和費用，仍然能夠獲取利益。③不適宜：氣候條件對茶樹的生長有限制，對茶樹生長條件或品質(zhì)有影響。

參考相關(guān)研究分析成果，結(jié)合樂山市的實際狀況以及野外調(diào)查，咨詢當(dāng)?shù)乜萍既藛T和茶農(nóng)，確定并選取氣候、地形2個影響茶樹生長的關(guān)鍵因子作為茶葉氣候適宜性評價指標(biāo)（表1、2）。

2.2 空間插值

由于氣象站點比較稀疏，無法精確地反映出高空間分辨率的氣象要素特征，因而需要對氣象數(shù)據(jù)進行小網(wǎng)格推算[1-5]。通過內(nèi)插、數(shù)學(xué)計算等方法來建立山地氣候的空間分析模型，能比較科學(xué)地推算氣候區(qū)劃指標(biāo)在無監(jiān)測站區(qū)域的空間分布情況。為獲得評價指標(biāo)與地理因子（經(jīng)度、緯度、海拔）的關(guān)系模型，以樂山市8個監(jiān)測氣象觀測站地理信息資料（經(jīng)度、緯度、海拔）為基礎(chǔ)，采用多元回歸分析方法，結(jié)合全省各站50年氣候觀測資料，將240個區(qū)域自動站近3年氣溫、降雨氣象要素作為氣象補充資料。依據(jù)樂山國家大監(jiān)站資料對區(qū)域站資料進行訂正、查補延長。訂正方法：溫度采用多元線性回歸，降雨量采用隨山體高度變化規(guī)律內(nèi)插分析。通過數(shù)理統(tǒng)計分析方法建立各評價指標(biāo)的小網(wǎng)格推算模型（表3）：

式（1）中，X表示評價指標(biāo)（如2月平均氣溫、3月平均氣溫等），i、 j、h分別表示經(jīng)度、緯度和海拔，ε為殘差項，即實際觀測值和模型推算值的差。本文主要用回歸算法，其中，復(fù)相關(guān)系數(shù)（R）和方差分析確定回歸方程是否有意義。

2.3 確定權(quán)重

在本文氣候適宜性評價中，采用主客觀相結(jié)合的賦權(quán)方法，利用層次分析法、專家打分法主客觀賦權(quán)法，確定各評價因子的權(quán)重，請專家比較同一層次各因子對上一層次的相對重要性，給出數(shù)量化的評估。專家評估的初步結(jié)果經(jīng)合適的數(shù)學(xué)處理后反饋給專家，請專家重新修改或確認(rèn)。經(jīng)多輪反復(fù)形成最終的判斷矩陣。從定性到定量的層次構(gòu)造思路建立層次分析模型[6-8]，提高樂山市茶葉種植的氣候適宜性評價指標(biāo)權(quán)重的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。根據(jù)公式（2）進行計算，通過層次分析法和專家打分確定各因子權(quán)重。

式（2）中，Wi為評價因子權(quán)重，xi為評價因子i對茶葉種植適宜地的相對重要性，n為參加打分的專家人數(shù)。

一是建立評判對象的因素集，對茶樹生態(tài)環(huán)境適宜性作出評判，影響其評價的因素很多，根據(jù)氣象指標(biāo)體系各因子建立一個因素集。二是建立評判集，茶樹生態(tài)環(huán)境適宜性，可取V=（優(yōu)，一般，差）。通過層次分析法和專家評分的方法確定各評價指標(biāo)的權(quán)重。設(shè)≥10 ℃積溫為A1，極端最低溫度為A2，2月平均氣溫為A3，3月平均氣溫為A4，2—10月空氣濕度為A5，2—4月總降水量為A6，2—3月日照時數(shù)為A7，海拔為A8，坡度為A9，坡向為A10，得到表4所示的矩陣表。

根據(jù)和積法計算權(quán)重，得到各指標(biāo)權(quán)重（表5）。最大特征根13.455 27；一致性指標(biāo)0.383 918 4；一致性比率0.257 663 3。

3 氣候適宜性評價結(jié)果

通過ArcGIS的空間分析后，根據(jù)氣象指標(biāo)，得出海拔、坡度、坡向、年均≥10 ℃積溫分布、氣溫分布、相對濕度分布、日照分布等樂山市茶葉種植的氣候適宜性評價區(qū)劃圖，并根據(jù)權(quán)重重分類得到樂山市茶葉種植適應(yīng)性分布（圖1）。

3.1 適宜區(qū)

樂山市茶葉種植適宜區(qū)面積較大，約占全市總面積的1/2，主要分布于沿樂山市西北—東南一線，北起夾江西北部，向南、西南延伸，經(jīng)峨嵋、沙灣等地，至五通、犍為、沐川的界接處，再往南是沿馬邊河流域以及沐川五指山，西部有峨邊大渡河流域的小部分區(qū)域，山區(qū)海拔高度在河谷100 m以上海拔1 000 m以下，茶葉種植氣候條件最優(yōu)。一是從水資源來看，此區(qū)域是全市降雨量最多的區(qū)域，年降雨量為1 400 mm以上，2—4月降雨量在150 mm以上，春季有足夠的降水保證，自然降雨能基本滿足優(yōu)質(zhì)茶葉形成的水分需求；從地理環(huán)境來看，普遍具有豐富的地表水資源，茂盛的植被也具有優(yōu)良儲水功能，使茶葉種植區(qū)域年平均相對濕度各個季節(jié)常年維持在70%以上，土壤儲水量也能維持較高水平。二是熱量條件較好，產(chǎn)量較高，是樂山市規(guī)模種植茶場最集中的區(qū)域。三是春茶開采日期早，一般2月下旬或3月上旬有茶可采。本區(qū)域茶葉生產(chǎn)兼具優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效益等多重優(yōu)勢，是種茶最為適宜的區(qū)域。

3.2 較適宜區(qū)

樂山市茶葉種植較適宜區(qū)主要分布于西部、南部小丘陵區(qū)。該區(qū)域主要氣候特征為熱量資源豐富、春季回暖早，茶葉產(chǎn)量高。但由于區(qū)域降雨量偏少，特別是春季，春季比較干燥，茶葉的質(zhì)量比適宜區(qū)差。較適宜區(qū)可分為2個亞區(qū)：一是大約海拔750 m以下，穩(wěn)定通過10 ℃初日日期在3月21日以前；二是大約海拔750 m以上，穩(wěn)定通過10 ℃初日日期在3月21日以后。前者早春茶產(chǎn)量產(chǎn)值高于后者，經(jīng)濟效益有比較明顯的差異。海拔750 m以下區(qū)域在樂山市西部的中山區(qū)，氣候特征是降雨量豐富（干燥度<0.4茶葉質(zhì)量高），可產(chǎn)高品質(zhì)的茶葉；但熱量條件較差，茶葉產(chǎn)量比海拔750 m以上的區(qū)域低，規(guī)模種植效益不高，局地小氣候環(huán)境條件好的地方可零星種植。海拔750 m以上的茶場由于溫度、水汽配合較差，應(yīng)進行人工設(shè)施栽培，例如噴灌、滴灌、增加地表覆蓋等，改善茶場水分和空氣濕度條件，新建茶場適宜選擇在較大水體附近，例如水庫、成片的冬水田等。應(yīng)該適當(dāng)種植樹木以減少直接光照，同時間種秋糧、牧草，飼養(yǎng)牛羊，發(fā)展畜牧，以畜養(yǎng)茶等以提高利用率。

3.3 不適宜區(qū)

樂山市茶葉種植不適宜區(qū)主要位于西部的高山區(qū)域，分布于峨邊彝族自治縣、馬邊彝族自治縣、金口河區(qū)、沙灣區(qū)部分地方以及岷江東部土壤偏堿的地方。由于氣候主導(dǎo)因子不能滿足茶葉種植的基本需求，光、溫、水等匹配不適宜，故不宜茶樹栽培[9-10]。

4 茶葉種植與氣候區(qū)劃對比分析

由圖2、3可知，目前樂山市茶葉種植呈北部、南部種植面積多而中間區(qū)域低的形勢（數(shù)據(jù)來源于樂山市農(nóng)業(yè)局）。這與氣候區(qū)劃結(jié)果有比較大的出入，主要表現(xiàn)在氣候適宜性區(qū)劃中，適宜區(qū)的井研縣、市中區(qū)等大部分區(qū)域目前種植面積為全市最小，沙灣區(qū)、五通橋區(qū)等適宜區(qū)種植面積??；與區(qū)劃結(jié)果比較一致的是峨邊、馬邊及金口河區(qū)為種植的不適宜區(qū)，生產(chǎn)狀況與區(qū)劃情況較為類似。

4.1 市中區(qū)、井研縣（茶葉種植面積最?。?/p>

市中區(qū)周圍的農(nóng)地曾經(jīng)是種植茶葉的主要區(qū)域，由于市中區(qū)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，曾經(jīng)的農(nóng)田被高、新、尖科技技術(shù)園區(qū)崛起占領(lǐng)，使得近15年市中區(qū)茶葉種植面積大幅度萎縮。井研縣發(fā)展柑橘、經(jīng)濟林木種植，而沒有向茶葉種植方向發(fā)展。但就本文區(qū)劃來看，氣候適應(yīng)性及氣候變遷與相鄰的夾江縣類似，有利于種植茶葉，不利因素是井研縣年干燥度條件相對較差[11-12]。茶區(qū)干燥度一般要求在1.0以下，主產(chǎn)區(qū)要求在0.7以下，名茶區(qū)多在0.5以下，年干燥度介于0.4～0.7之間，峨嵋山市幾乎從低海拔到高海拔全部適宜，夾江縣、沐川縣和市中區(qū)大約在海拔400 m以上符合干燥度條件，犍為縣大概在海拔600 m以上比較滿足，而井研、馬邊干燥度適宜區(qū)則上升到海拔800 m以上，峨邊干燥度適宜區(qū)則上升到海拔1 200 m。如果種植品質(zhì)較好的茶葉，井研縣的種植適宜性要求海拔高度高一些。根據(jù)走訪調(diào)查，井研縣部分區(qū)域出產(chǎn)茶葉，如勝泉鄉(xiāng)、高鳳鄉(xiāng)、天云鄉(xiāng)、鎮(zhèn)陽鄉(xiāng)等地，而且茶葉質(zhì)量也不錯，能夠供應(yīng)峨眉竹葉青廠家，但是由于茶園管理不善，近年來種植面積萎縮。對于井研縣來說，未來可以將茶葉種植作為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的備選方案。

4.2 峨邊縣、金口河區(qū)（茶葉種植面積小）

峨邊縣、金口河區(qū)由于氣候適應(yīng)性條件限制，大部分區(qū)域不適宜種植綠茶、春茶，這也與氣候區(qū)劃結(jié)果一致。但是在高山部分地區(qū)，可因地制宜選種適合生長的紅茶，或者在局地小氣候環(huán)境條件好的地方可零星種植高山綠茶。

4.3 五通橋區(qū)及沙灣區(qū)（茶葉種植面積?。?/p>

五通橋區(qū)及沙灣區(qū)主要以發(fā)展工業(yè)為主，種植區(qū)域也正好介于適宜與較適宜交叉段，茶葉質(zhì)量不夠優(yōu)良，規(guī)模種植效益不高，建議繼續(xù)維持目前小范圍種植態(tài)勢。

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