基于GIS技術(shù)的崇左市寬皮柑橘種植氣候區(qū)劃

蔣亞平，張玲玲，詹瑩玉，李華實(shí)，農(nóng)明哲

(1.廣西壯族自治區(qū)崇左市氣象局，廣西 崇左 532200；2.廣西壯族自治區(qū)人工影響天氣辦公室,廣西 南寧 530000)

0 引言

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)于氣象促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面的研究越來(lái)越多，詹沛剛[1]等在研究安順市山藥栽培氣候資源利用率時(shí)發(fā)現(xiàn)將山藥播種期從傳統(tǒng)的3月11日—31日提前至2月23日—3月14日，可多獲得早春39 h日照時(shí)間，可提高山藥產(chǎn)量；趙晨曦[2]等在利用GIS技術(shù)研究貴州番茄需水量時(shí)空分布特征時(shí)發(fā)現(xiàn)貴州番茄需水量空間分布呈現(xiàn)由西南到東北逐漸減小的趨勢(shì)，為番茄生產(chǎn)供水提供了一定的指導(dǎo)意義。本文主要是針對(duì)廣西崇左市寬皮柑橘種植區(qū)劃研究。

柑橘是世界上種植最多的一種果樹(shù)，其顏色鮮亮、口味甜美、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，而寬皮柑橘是柑橘種類(lèi)中最重要的一種，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，且其易于剝皮食用廣受大家喜愛(ài)；我國(guó)寬皮柑橘種植分布主要位于20°～40°N，主要種植區(qū)包括：湖南、廣西、廣東、重慶、江西等地；崇左市位于廣西西南邊陲，毗鄰越南，轄內(nèi)氣候適宜，非常有利于種植寬皮柑橘，且具有較多的邊境口岸。近年來(lái)，隨著一大批優(yōu)質(zhì)寬皮柑橘品種的的引進(jìn)，崇左市柑橘產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，逐漸成為寬皮柑橘種植大市，每年均有大量的橘子銷(xiāo)往各地，柑橘經(jīng)濟(jì)收益成為農(nóng)民的重要收入來(lái)源，鼓勵(lì)和促進(jìn)崇左市柑橘種植業(yè)的發(fā)展也是政府的一項(xiàng)重要工作。

本文通過(guò)GIS技術(shù)對(duì)崇左市寬皮柑橘種植作出氣候區(qū)劃，在一定程度上說(shuō)明了崇左市種植寬皮柑橘的優(yōu)厚條件，可為崇左市寬皮柑橘品種種植布局提供一定的科學(xué)依據(jù)，對(duì)促進(jìn)崇左市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大意義。

1 崇左市基本情況

1.1 地理位置及地形地貌

崇左市位于廣西壯族自治區(qū)西南部，地里坐標(biāo)在21°36′～23°22′N(xiāo)、106°33′～108°6′E之間，東及東南部與廣西南寧市、欽州市相接，北鄰廣西百色市，西部與越南接壤，是廣西邊境線最長(zhǎng)的地級(jí)市，也是中國(guó)邊境口岸最多的城市。

崇左市山區(qū)多，且多是喀斯特地貌，地形復(fù)雜，地勢(shì)大致呈西北及西南略高，向東傾斜，中部被左江及支流切割，形成錯(cuò)綜合頒的丘陵平原。

1.2 氣候概況

崇左市地處北回歸線以南，屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，氣候特點(diǎn)是：氣溫高，日照充足，雨量充沛但分布不均勻，長(zhǎng)夏無(wú)冬，春秋相連，無(wú)霜期長(zhǎng)。主要?dú)庀鬄?zāi)害有：暴雨、臺(tái)風(fēng)、干旱、洪澇、高溫、霜凍、冰雹和大風(fēng)等。

降水：平均年降水量為1 279 mm，年雨日平均為154 d。干、濕季節(jié)變化明顯，降水各季節(jié)分布不均勻，降水量集中于夏半年。

氣溫：崇左市年平均氣溫為21.7 ℃。最熱月為7月，平均氣溫為28.0 ℃，最冷月為1月，平均氣溫為13.4 ℃，極端最高氣溫為41.6 ℃，極端低溫為-1.3 ℃。

日照：平均年日照時(shí)數(shù)為1 603 h。8月最多，月平均日照時(shí)數(shù)為193 h，2月最少，日照時(shí)數(shù)為僅58 h。

(7)為避免可能出現(xiàn)的底流排放管道和閥門(mén)的堵塞，新裝備采用了底流無(wú)障礙排放裝置設(shè)計(jì)，減少和避免閥門(mén)和管道的堵塞和磨損，達(dá)到最好的使用效果。

1.3 崇左市寬皮柑橘種植情況

近年來(lái)，隨著一大批優(yōu)質(zhì)寬皮柑橘品種的引進(jìn)，崇左市柑橘產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，到2018年11月，全市共種植柑橘9 466.7 hm2，其中寬皮柑橘6 900 hm2，種植地主要集中在江州區(qū)和扶綏縣。

2 寬皮柑橘生長(zhǎng)發(fā)育特點(diǎn)及氣候條件分析

寬皮柑橘，又名黃果、廣柑、橘子等，是云香科柑橘亞科中的一種常綠果樹(shù)，果如其名，果皮相當(dāng)?shù)膶捤?。寬皮柑橘性喜溫暖濕?rùn)，適應(yīng)于日照充足、降水較多、冬無(wú)嚴(yán)寒、夏無(wú)酷暑的地區(qū)生長(zhǎng)，因此廣泛栽培于熱帶、亞熱帶和亞熱帶與溫帶的交界地區(qū)，我國(guó)較著名的品種有：椪柑、蜜橘、砂糖桔等。

寬皮柑橘果樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育、開(kāi)花結(jié)果與溫度、日照、水分(濕度)、土壤以及風(fēng)、海拔、地形和坡向等環(huán)境條件緊密相關(guān)。

2.1 溫度

柑橘生長(zhǎng)發(fā)育要求12.5～37 ℃的溫度。秋季花芽分化要求晝夜溫度分別為20 ℃左右和10 ℃左右，根系生長(zhǎng)的土溫與地上部大致相同。高低溫均不利于寬皮柑橘的生長(zhǎng)發(fā)育,氣溫、土溫高于37 ℃時(shí)，果實(shí)和根系停止生長(zhǎng)。

2.2 光照

寬皮柑橘是耐陰性較強(qiáng)的樹(shù)種，但要優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)需要足夠的日照。寬皮柑橘在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中平均日照一般要求在1 200～2 200 h·a-1左右，且不同生育期對(duì)日照的要求不同；較好的日照條件會(huì)讓柑橘的糖分含量變高，酸度含量變低，這樣會(huì)讓柑橘的品質(zhì)得到保證。

2.3 水分

寬皮柑橘在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，需要正常年降雨量在1 000 mm左右，最適宜在900～1 300 mm，土壤的含水量在60%～80%最為適合，種植柑橘，需注意控制好土壤水分，防止出現(xiàn)積水。

2.4 土壤

柑橘對(duì)土壤的適應(yīng)范圍較廣，紫色土、紅黃壤、沙灘和海涂，PH值4.5～8均可生長(zhǎng)，以PH值5.5～6.5為最適宜。柑橘根系生長(zhǎng)要求較高的含氧量，以土壤質(zhì)地疏松，結(jié)構(gòu)良好，有機(jī)質(zhì)含量2%～3%，排水良好的土壤最適宜。

3 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

3.1 氣象資料來(lái)源

基礎(chǔ)氣象資料為崇左市內(nèi)及周邊共20個(gè)國(guó)家氣象站累積30 a歷史資料，資料年限為1986—2015年，各自動(dòng)站歷史資料包括溫度、濕度、降水量、日照等氣象資料。

3.2 地理信息資料來(lái)源

采用國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心提供的1∶25萬(wàn)崇左市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和30 m×30 m分辨率的廣西數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)(DEM)。利用ArcGIS軟件將圖片格式的崇左市各縣(區(qū)、市)邊界轉(zhuǎn)換成便于處理的地理信息數(shù)據(jù)點(diǎn)文件，另外，經(jīng)度、緯度、坡度、坡向和高度均通過(guò)ArcGIS軟件中的空間分析工具提取，并按照相關(guān)要求處理。

3.3 數(shù)據(jù)處理

通過(guò)編程對(duì)歷史資料進(jìn)行處理，獲得所需數(shù)據(jù)，利用SPSS多元回歸確定指標(biāo)模型，利用ArcGIS對(duì)資料進(jìn)行處理，如數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、拼接，矢量和柵格數(shù)據(jù)生成和篩選，坡度、坡向的計(jì)算等，其中差值方法使用反距離權(quán)重差值(IDW)，并最終將各指標(biāo)模型的空間分布圖畫(huà)出。

4 指標(biāo)

影響寬皮柑橘生長(zhǎng)的要素有很多，本文主要考慮影響柑橘生長(zhǎng)的氣候條件，并結(jié)合本地柑橘多年生長(zhǎng)特點(diǎn)和實(shí)際種植情況，一般來(lái)說(shuō)年日照在1 200～2 200 ℃左右最為適宜，但根據(jù)近幾年崇左市柑橘產(chǎn)量與年日照對(duì)比情況，參考相關(guān)書(shū)籍和文獻(xiàn)[3-5,7,9]的研究成果，咨詢本地專家和種植戶，確定了崇左市寬皮柑橘種植最適宜年日照在1 285～2 200 ℃；其他指標(biāo)均采用此類(lèi)方法，最終確定了崇左市寬皮柑橘種植氣候區(qū)劃指標(biāo)(表1)，而前文提及寬皮柑橘在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，需要正常年降雨量在1 000 mm左右,最適宜在900～1 300 mm，崇左市各地年降雨量幾乎均在最適宜種植范圍內(nèi)，因此不予考慮年降雨量區(qū)劃因子。

表1 崇左市寬皮柑橘種植氣候區(qū)劃指標(biāo)Tab.1 Climate regionalization indicators of wide-skinned citrus planting in Chongzuo City

根據(jù)柑橘生長(zhǎng)發(fā)育特點(diǎn)及前文區(qū)劃指標(biāo)，利用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件，采用多元線性回歸分析方法，最終確定了指標(biāo)模型(表2)，本文主要考慮的影響因子有：經(jīng)度、緯度、海拔高度、坡度和坡向。本文選取的數(shù)據(jù)資料來(lái)源于崇左市內(nèi)及周邊共20個(gè)國(guó)家氣象站，因此分析的樣本數(shù)量為20；從表2可以看出，決定系數(shù)R2均較大，表明模型方程具有較好的擬合優(yōu)度，F(xiàn)值均較大，說(shuō)明方程的顯著較好。

表2 指標(biāo)模型Tab.2 Index model

注：Y為各區(qū)劃因子，h為海拔高度，φ為經(jīng)度，λ為緯度，κ為坡度，μ為坡向。

5 主要技術(shù)方法簡(jiǎn)介

本文區(qū)劃圖制作主要是基于ArcGIS軟件，首先收集相關(guān)數(shù)據(jù)資料并進(jìn)行預(yù)處理，數(shù)據(jù)資料主要包括：崇左市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、崇左市轄內(nèi)及周邊氣象數(shù)據(jù)、寬皮柑橘種植氣候條件數(shù)據(jù)等，然后選擇區(qū)劃因子并確定區(qū)劃指標(biāo)，利用SPSS軟件中多元回歸分析確定分析模型，利用ArcGIS獲取各個(gè)氣候要素的空間柵格圖像，并進(jìn)行空間疊置分析，最終得出崇左市寬皮柑橘種植氣候區(qū)劃圖。具體技術(shù)路線見(jiàn)圖1。

圖1 崇左市寬皮柑橘種植氣候區(qū)劃技術(shù)路線Fig.1 Technology roadmap of wide-skinned citrus planting in Chongzuo City

6 區(qū)劃結(jié)果

將崇左市寬皮柑橘種植氣候區(qū)分為：最適宜區(qū)、適宜區(qū)、次適宜區(qū)和不適宜區(qū)4個(gè)等級(jí)；根據(jù)上述分析方法，最終得到崇左市寬皮柑橘種植氣候區(qū)劃結(jié)果，如圖2。

崇左市大部分地區(qū)均為氣候條件適宜種植區(qū)，次適宜區(qū)和不適宜區(qū)分布較少。

最適宜種植區(qū)：從圖中可以看出崇左市寬皮柑橘的最適宜種植區(qū)主要位于崇左市天等縣大部、大新縣北部和東部、寧明縣南部，這些地方熱量資源均較豐富，光照充足，且全年溫度均較適宜，利于寬皮柑橘的生長(zhǎng)發(fā)育。

適宜種植區(qū)：主要分布于崇左市的扶綏縣、龍州縣、江州區(qū)、憑祥市的大部。

圖2 崇左市寬皮柑橘種植氣候區(qū)劃Fig.2 Climate regionalization of wide-skinned citrus planting in Chongzuo City

7 結(jié)論與不足

本文通過(guò)利用GIS技術(shù)對(duì)崇左市寬皮柑橘種植氣候區(qū)劃的研究，發(fā)現(xiàn)：

①氣候條件對(duì)于寬皮柑橘的生長(zhǎng)發(fā)育具有很大的影響，其中最重要是溫度和光照，寬皮柑橘最適合種植在溫度適宜，光照充足的地方。

②通過(guò)區(qū)劃結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)，崇左市大部分地區(qū)均為寬皮柑橘較適宜種植區(qū)，最適宜種植區(qū)分布在崇左市北部的天等、大新和南部的寧明南部等地。

③崇左市為寬皮柑橘種植大市，每年均有大量的橘子銷(xiāo)往全國(guó)各地，柑橘經(jīng)濟(jì)收益成為農(nóng)民的重要收入來(lái)源，鼓勵(lì)和促進(jìn)崇左市柑橘種植業(yè)的發(fā)展也是政府的一項(xiàng)重要工作；本文通過(guò)GIS技術(shù)對(duì)崇左市寬皮柑橘種植作出氣候區(qū)劃，在一定程度上說(shuō)明了崇左市種植寬皮柑橘的優(yōu)厚條件，可為崇左市寬皮柑橘品種種植布局提供一定的科學(xué)依據(jù)，對(duì)促進(jìn)崇左市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大意義。

本文區(qū)劃主要以氣候因子作為主要指標(biāo)，但崇左市地形地貌復(fù)雜多樣，且寬皮柑橘的生長(zhǎng)除與氣候條件有關(guān)外，還與熱量、地質(zhì)、土壤、種植技術(shù)等多種因素有關(guān)，綜合考慮各方面因素影響的區(qū)劃結(jié)果可能更準(zhǔn)確，與實(shí)際更相符。