基于GIS的魯東南山區(qū)小麥精細化綜合農(nóng)業(yè)區(qū)劃分析與編制

摘要：為了編制魯東南山區(qū)小麥種植區(qū)劃圖，科學(xué)安排農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，提高小麥產(chǎn)量，增加農(nóng)民收入。筆者對影響魯東南山區(qū)小麥種植的氣候因子、地形因子、土壤因子等分別進行分析，利用層次分析法給各影響小麥種植的因子賦予不同權(quán)重，同時考慮河流、土地利用類型等因素，利用GIS技術(shù)詳細編制了五蓮縣小麥種植的精細化綜合區(qū)劃圖。區(qū)劃圖表明：五蓮縣冬小麥種植適宜性分布表現(xiàn)出明顯的空間差異性，總體上適宜性由東南向西北逐漸遞減，最適宜區(qū)主要分布在中部、東南部及南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)，西北部適宜性稍差。魯東南山區(qū)小麥精細化綜合農(nóng)業(yè)區(qū)劃可作為指導(dǎo)魯東南山區(qū)小麥種植的科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：小麥;層次分析法;因子;區(qū)劃

中圖分類號：S565.2? 文獻標志碼：A? 論文編號：cjas18050013

0引言

山東省五蓮縣地處魯東南低山丘陵區(qū)，氣候溫和，雨量集中，年平均氣溫13.2℃。冬小麥是五蓮縣是主要糧食作物之一，2017年種植面積為2.67萬hm，占全縣耕地面積的2/3以上，產(chǎn)量占糧食總產(chǎn)量的1/2以上。同時冬小麥也是五蓮縣的重要農(nóng)作物之一，冬小麥收成好壞，在糧食生產(chǎn)中具有舉足輕重的地位。

1資料和方法

氣象資料來源于五蓮縣氣象局大監(jiān)站及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域自動氣象站資料，其他資料來源于五蓮縣農(nóng)業(yè)局、統(tǒng)計局等。根據(jù)五蓮縣小麥生育期各階段所需的適宜氣象條件，選擇出最有可能影響小麥生長氣候因子，并結(jié)合五蓮縣地形因子與土壤因子，采用層次分析法（AHP）分別賦予不同權(quán)重，利用GIS技術(shù)，經(jīng)過加權(quán)平均，最終得到魯東南山區(qū)小麥種植的精細化綜合區(qū)劃圖。

2五蓮縣冬小麥精細化區(qū)劃因子的選擇與權(quán)重確定

五蓮縣冬小麥播種期一般在9月底至10月上旬，收獲期在5月底6月初。根據(jù)五蓮縣小麥生育期各階段所需的適宜氣象條件，選擇出最有可能影響小麥生長的積溫、降水等8個氣候因子;根據(jù)冬小麥對不同地形因子與土壤因子的適應(yīng)性及影響程度不同，采用層次分析法（AHP）賦予不同權(quán)重，具體因子的選取及權(quán)重分配見表1。

3小麥精細化區(qū)劃因子及分級指標確定

3.1氣候因子

3.1.1全生育期≥10℃積溫（前一年10月1日—次年6月10日）? 五蓮縣冬小麥全生育期≥10℃積溫分布特征表現(xiàn)為由西部向東部逐漸減少。全縣最高值（2239℃）分布在西部邊緣和中部洪凝街道境內(nèi)，逐漸向中部、東部減少，東部最低值為2112℃。全縣西部和東部相差127℃。

3.1.2冬前≥0℃積溫（10月1日—12月10日）? 冬前≥0℃積溫直接影響冬小麥的冬前壯苗葉齡指標和安全越冬，對冬小麥產(chǎn)量的提高具有十分重要的作用。五蓮縣冬小麥冬前積溫整體南部高于北部，最高值分布在五蓮縣中部，西南部及東南部次之，最高區(qū)范圍在716?723℃，北部地區(qū)最低，冬前積溫為685℃。

3.1.3 12月—次年2月負積溫? 12月—次年2月負積溫主要影響冬小麥春化作用，五蓮縣冬小麥12月—次年2月負積溫分布區(qū)域性明顯。西南部地區(qū)負積溫最少，隨緯度升高負積溫逐步增多，南部暖于北部呈帶狀分布，負積溫范圍為-171?-145℃。

3.1.4 2月下旬—3月上旬日平均溫度穩(wěn)定通過3℃日期日平均溫度穩(wěn)定通過3℃日期主要影響冬小麥返青的早晚。經(jīng)統(tǒng)計，五蓮縣2月下旬—3月上旬日平均溫度穩(wěn)定通過3℃日期出現(xiàn)時間接近，在3月6日—3月8日左右。東北部、北部最晚，西南部最早。

3.1.5 3月下旬—4月≤0℃天數(shù)? 3月下旬一4月≤0℃天數(shù)是春季冬小麥受低溫冷害影響的關(guān)鍵指標。由于五蓮縣3月下旬—4月≤0℃天數(shù)均為0，所以對冬小麥生長影響不大。

3.1.6灌漿期（5月11日—6月5日）輕干熱風(fēng)日數(shù)? 干熱風(fēng)是影響冬小麥生長及產(chǎn)量形成的重要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害，五蓮縣冬小麥灌漿期輕干熱風(fēng)出現(xiàn)日數(shù)由西北部向東南遞減，總體上日數(shù)差別不大，最少日數(shù)為5天，最多日數(shù)為8天。

3.1.7灌漿期（5月11日—6月5日）重干熱風(fēng)日數(shù)? 五蓮縣冬小麥灌漿期重干熱風(fēng)出現(xiàn)的日數(shù)由五蓮縣西北部向東南部逐漸減少。五蓮縣重干熱風(fēng)50年內(nèi)出現(xiàn)最多為9天，東南部最少區(qū)域出現(xiàn)5天。

3.1.8全生育期降水量? 五蓮縣冬小麥全生育期降水量整體相差不大，自西南部向北部遞減，生育期最少降水量出現(xiàn)在西北部和東北部邊緣，約為219.6?222.9 mm，最多分布西南部的石場鄉(xiāng)、街頭鎮(zhèn)、洪凝街道南部、中至鎮(zhèn)南部邊緣，降水量在233.1?236.1 mm。

3.2地形因子

3.2.1海拔高度? 海拔高度作為重要地形因子，對農(nóng)作物有重要影響，一般作物適宜在海拔較低的平原地區(qū)生長。五蓮縣地處魯東南低山丘陵區(qū)，境內(nèi)群山連綿，山地、丘陵占總面積的86%。海拔高度差大，最低14m，最高662 m，北部、東南部部分地區(qū)海拔最低在100 m以下，西南至東北海拔在300 m以上。研究發(fā)現(xiàn)海拔越高對冬小麥生長發(fā)育越不利，因此本文將海拔高度分級并賦予分值：0?50 m分值1，50?100 m分值0.8，100?300 m分值0.6，300?500m分值0.4，>500 m分值0.2。

3.2.2坡度? 坡度影響作物種植和生長，一般作物適宜在平原地區(qū)或山間平地生長，如坡度超過10°，會影響農(nóng)作物生長，如坡度超過30°，不適宜種植作物。五蓮縣地處山區(qū)，境內(nèi)坡度差大，最小的坡度為0°，最大的坡度為41°。坡度越大越不適宜種植小麥，將坡度分級并賦予分值：0°?1°為1，1°?5°為0.8，5°?10°為0.6，10°?20°為0.4，20°?30°為0.2，>30°為0。

3.2.3坡向? 坡向是否向陽影響光照和溫度的高低，南向坡光照好，溫度高，利于作物生長，北向坡則反之。五蓮縣坡度差大，坡向差也大，很多坡為偏北坡，不利作物生長。根據(jù)坡向的小氣候特征，將坡向分級并賦予分值：南向1，東南和東向0.8，西南和東北0.6，西向和西北0.2，北向0.2。

3.3土壤因子

3.3.1土壤類型? 五蓮縣地形復(fù)雜，土壤分布復(fù)雜，土壤多樣化程度較高，區(qū)內(nèi)土壤主要有棕壤土、褐土、潮土和砂姜黑土共4類，其中棕壤土在分布最廣，占土壤面積高達87%。根據(jù)土壤的質(zhì)密性、保水性越好，沉積時間越長對冬小麥發(fā)育生長越有利，將土壤類型賦予分值：潮土0.9、砂姜黑土0.8、褐土0.6、棕壤土0.5。

3.3.2土壤質(zhì)地? 土壤質(zhì)地是根據(jù)土壤的顆粒組成劃分的土壤類型。土壤質(zhì)地一般分為砂土、壤土和粘土三類，是土壤物理性質(zhì)之一，由于不同質(zhì)地的土壤養(yǎng)分、透水性和土壤理化性質(zhì)不同，因而不同土壤質(zhì)地對農(nóng)作物有一定的影響。五蓮縣土壤性質(zhì)有壤土、沙壤土、粘壤土、粉砂壤土4類，其中以沙壤土分布最廣，壤土、粉砂壤較少，粘壤土最少。賦值情況為：沙壤土1.0，壤土0.9，粘壤土0.5，粉砂壤土0.8。

3.3.3土壤腐殖質(zhì)厚度? 腐殖質(zhì)層含有較多的為植物生長所必需的營養(yǎng)元素，常作為評價土壤肥力的標準之一。五蓮縣絕大部分地區(qū)腐殖質(zhì)厚度0?3 cm，有些地區(qū)腐殖質(zhì)厚度為0，北部、南部零星地段腐殖質(zhì)厚度5?10 cm。腐殖質(zhì)厚度越厚，越有利于冬小麥的生長發(fā)育，賦值情況為：0 cm分值0，0?5 cm分值0.2，5?10 cm分值0.4，10?15 cm分值0.6。

4五蓮縣冬小麥精細化區(qū)劃結(jié)果

4.1五蓮縣冬小麥氣候因子精細化區(qū)劃結(jié)果

將影響小麥生長發(fā)育的8個氣候因子進行加權(quán)綜合，得到氣候因子精細化區(qū)劃（圖略），結(jié)果表明，五蓮縣冬小麥氣候適宜性由東南向西北依次降低，分成最適宜、適宜、一般適宜3部分。適宜區(qū)面積最大。最適宜區(qū)主要包括潮河鎮(zhèn)、叩官鎮(zhèn)、戶部鄉(xiāng)東部、街頭鎮(zhèn)東南大部。

4.2五蓮縣冬小麥地形因子精細化區(qū)劃結(jié)果

從地形因子的角度，五蓮縣冬小麥適宜性分布沒有明顯地域規(guī)律（圖1），不同等級在各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道均有分布?？傮w上適宜性北部、東南部強于中部、西南部。大部分地區(qū)處于適宜和最適宜種植區(qū)。

4.3五蓮縣冬小麥土壤因子精細化區(qū)劃圖

從土壤因子的角度，五蓮縣冬小麥最適宜和一般適宜區(qū)分布較為分散，大部分處于一般適宜種植區(qū)，土壤適宜性一般。最適宜區(qū)分布比較分散，在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道均有分布，其中許孟鎮(zhèn)、潮河鎮(zhèn)所占比重較大（圖2）。

4.4五蓮縣冬小麥精細化綜合農(nóng)業(yè)區(qū)劃圖

為了使區(qū)劃更加精確，在考慮氣象、地形、土壤三大因子的區(qū)劃基礎(chǔ)上，進一步考慮五蓮縣河流和土地利用類型，即將河流及草地、林地、城鎮(zhèn)、裸地等排除，得到五蓮縣冬小麥精細化綜合農(nóng)業(yè)區(qū)劃圖（圖3）。

5結(jié)論

五蓮縣冬小麥種植適宜性分布表現(xiàn)出明顯的空間差異性，總體上適宜性由東南向西北逐漸遞減，最適宜區(qū)主要分布在中部、東南部及南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)，西北部適宜性稍差。

參考文獻

[1]朱秀紅.五蓮縣氣象災(zāi)害變化規(guī)律分析及農(nóng)業(yè)對策研究[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，4：90-93.

[2]朱秀紅.五蓮縣近45年氣候變化特征分析[J].山東氣象，2008，3：22-24.

[3]袁媛，瑚波，雷蕾，等.GIS支持下的商南縣小麥生態(tài)適宜性評價及種植區(qū)劃[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2017，21：7-14.

[4]韓寶山，韓寒.淇縣優(yōu)質(zhì)小麥農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃分析[J].農(nóng)民致富之友，2013，24：233.

[5]郝慧芳.河南小麥生產(chǎn)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險分析及區(qū)劃[J].北京農(nóng)業(yè)，2015，12：185.

[6]田站，梁卓然，史軍.近50年氣候變化對中國小麥生產(chǎn)潛力的影響分析[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2013，9：61-69.

[7]程芳芳，王玉崗，李紅衛(wèi)，等.鄭州市優(yōu)質(zhì)小麥精細化農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃[J].農(nóng)學(xué)學(xué)報，2014，3：88-92.

[8]王舒淇，李志光.延津縣冬小麥農(nóng)業(yè)氣候條件分析與區(qū)劃研究[J].農(nóng)技服務(wù)，2016，1：141-142.

[9]郭才昌.臨夏小麥種植氣候生態(tài)類型區(qū)劃及評價[J].中國農(nóng)業(yè)信S，2016，19：81.

[10]陳楠，黃玉芳，馮雪.基于GIS的菏澤市高溫災(zāi)害風(fēng)險評估與區(qū)劃[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2016，35：184-187.

[11]魯永新，張中平，曹利民，等.云南小麥種植氣候生態(tài)類型區(qū)劃及評價[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，2013（4）：689-695.

[12]王東，于陣文，張永麗.山東強筋和中筋小麥品質(zhì)形成的氣象條件及區(qū)劃[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2007（10）：2269-2276.

[13]朱秀紅，李秀珍，姚文軍，等.基于SPSS的日照市小麥產(chǎn)量年景預(yù)測模型[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2010（2）：295-297.

[14]趙廣才，中國小麥種植區(qū)劃研究（一）[J].麥類作物學(xué)報，2010，5：886-895.

[15]陳楠，黃玉芳，孔劉備，等.基于GIS的菏澤市優(yōu)質(zhì)小麥精細化農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃研究[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2018，6：134-136.

[16]程芳芳，查菲娜，彭記永，等.中牟優(yōu)質(zhì)小麥精細化精細化農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃[M].北京沖國科學(xué)技術(shù)出版社，2011.

[17]齊明.黑龍江省小麥品質(zhì)區(qū)劃及優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)技術(shù)的研究[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2018，2：56.

[18]吳新元，蘆靜，張新忠，等.新疆小麥品質(zhì)生態(tài)區(qū)劃研究[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，8：1373-1383.

[19]冷冰，周顯信，寧波，等.基于GIS的岱岳區(qū)小麥精細化綜合區(qū)劃[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2015，5：701-707.

[20]王曉晶，馬占鴻，姜玉英，等.基于2002—2012年氣象數(shù)據(jù)的中國小麥條銹病菌越夏區(qū)劃[J].植物保護學(xué)報，2018，1：124-137.