朔州藜麥種植氣候適宜性分析

朱彩芬，劉瑞蘭，唐麗娜，李曉婷，田粉平，溫建雅,

（1山西省朔州市氣象局，山西朔州 036001；2山西省懷仁市氣象局，山西懷仁 036003）

0 引言

藜麥?zhǔn)乔{科藜屬植物，有5000多年的食用和種植歷史，原產(chǎn)于南美洲安第斯山區(qū)的高海拔地區(qū)，這里的氣候有沙漠、溫暖干燥、寒冷干燥，或溫和多雨、相對(duì)濕度較高，以及高原和高山地區(qū)的多種氣候類型。藜麥雖是植物，卻含有比肩動(dòng)物的蛋白質(zhì)和豐富的氨基酸、微量元素，是營(yíng)養(yǎng)價(jià)值超級(jí)全面的谷物，具有低脂、低熱量的優(yōu)點(diǎn)[1]。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織認(rèn)為藜麥?zhǔn)俏ㄒ灰环N可滿足人體基本營(yíng)養(yǎng)需求的單體植物，正式推薦藜麥為最適宜人類食用的完美營(yíng)養(yǎng)食品，并列入全球十大營(yíng)養(yǎng)品之一。此外，由于長(zhǎng)期栽培使得它們具有耐寒、耐旱、耐瘠薄、耐鹽堿等特性，對(duì)霜凍、病蟲害等的抗性都很強(qiáng)[2]。

藜麥按顏色分為白、黑、紅藜麥3 種，因白藜麥性溫和、軟糯，適合更多的群體。無論在口感還是在安全性上，都優(yōu)于黑紅藜麥，國(guó)內(nèi)主要推廣種植白藜麥[3-4]。

朔州位于112°16'—113°10'E、39°22'—40°00'N 之間，地處中國(guó)北方黃土高原，山西省的西北部，地形起伏較大，西部和南部是山區(qū)，中部和東北部為平川區(qū)。氣候?qū)儆跍貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，大部分為半干旱地區(qū)。年平均氣溫6.1～7.5℃，歷年極端最高氣溫為37.4℃，極端最低氣溫為-29.2℃。朔城區(qū)利民鎮(zhèn)和平魯區(qū)下木角鄉(xiāng)是典型的高寒干旱山區(qū)，非常適宜雜糧生長(zhǎng)發(fā)育。近年來，朔州市政府一直大力推廣藜麥種植，藜麥種植不僅是調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)項(xiàng)目，也是農(nóng)民脫貧致富的理想經(jīng)濟(jì)作物。目前有關(guān)藜麥引種[5]、種子萌發(fā)[6]、栽培技術(shù)[7]、利用及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等方面的研究較多，從生態(tài)學(xué)、營(yíng)養(yǎng)學(xué)方面的研究取得了一些進(jìn)展，但對(duì)氣候響應(yīng)方面系統(tǒng)的分析較少[8-10]?？蒲腥藛T已對(duì)蘋果[11-12]、紅棗[13]、梨[14]等其他作物[15-17]與氣候的關(guān)聯(lián)做了較為系統(tǒng)全面的分析。筆者利用GIS 技術(shù)[18-19]，從時(shí)間空間全面系統(tǒng)[20]地對(duì)朔州地區(qū)藜麥種植做分析，以期為朔州藜麥種植合理布局和可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 指標(biāo)選擇

1.1.1 藜麥 藜麥屬于高海拔作物，適宜在少雨、寒冷、日照強(qiáng)的氣候條件下生長(zhǎng)，目前在山西、陜西、青海、四川等地均有適應(yīng)性種植。藜麥單葉互生，葉片呈鴨掌狀，葉緣分為全緣型與鋸齒緣型，莖部質(zhì)地較硬，藜麥花兩性，花序呈傘狀、穗狀、圓錐狀，成熟后穗部類似高粱穗。藜麥從播種到收獲大致經(jīng)歷出苗期（播種—出苗）、幼苗期（出苗—現(xiàn)出花序），顯序期（顯穗—開花）、開花期（初花—終花）、灌漿期（終花—籽粒變硬）、成熟期（80%以上的籽粒變硬）6個(gè)階段。

1.1.2 氣象條件 藜麥種子在5℃時(shí)就可以發(fā)芽，出苗后的最適生長(zhǎng)溫度為25℃左右，種植在比較開闊的地方利于吸收陽光和生長(zhǎng)發(fā)育。最低可以忍受0℃的低溫，最大晝夜溫差26℃仍能夠正常生長(zhǎng)。藜麥全生長(zhǎng)期離不開光照，充足的光照可促進(jìn)藜麥的發(fā)育，增強(qiáng)麥粒的飽滿性，減少麥?？諝?、干癟的數(shù)量。朔州每年的播種時(shí)間5 月中下旬，5 d 左右出苗，6 月底前完成分蘗、拔節(jié)，8月上旬抽穗，花期持續(xù)1周左右，9月進(jìn)入灌漿期，籽粒逐漸變硬，9月20日左右完全成熟，進(jìn)入收獲期。

1.1.3 氣象指標(biāo)選擇

（1）播種—出苗期（5月）。5月下旬是朔州藜麥的播種期，氣溫穩(wěn)定通過5℃就開始播種，此階段種植區(qū)常年平均氣溫為18.6℃，降水量為1.2 mm，日照時(shí)數(shù)為8.6 h，平均地表溫度為23.0℃，5 cm 地溫為20.5℃，光溫水匹配良好有利于藜麥的生長(zhǎng)發(fā)育。

（2）出苗—抽穗期（6—8月）。出苗到拔節(jié)階段藜麥以根系建成為生長(zhǎng)中心，此階段種植區(qū)常年平均氣溫為21.2℃，降水量為3.1 mm，日照時(shí)數(shù)為7.2 h。

（3）抽穗—成熟期（8月底—9月中旬）。此階段為藜麥產(chǎn)量形成的最關(guān)鍵階段，對(duì)光照要求最高的關(guān)鍵期，對(duì)光溫水的匹配要求較高。此階段種植區(qū)常年日平均氣溫為16.6℃，日降水量為2.5 mm，日平均日照時(shí)數(shù)為6.7 h，日平均地表溫度為19.4℃。

種植區(qū)影響藜麥生長(zhǎng)發(fā)育的氣象災(zāi)害主要有洪澇、冰雹、大風(fēng)、高溫，其中藜麥生長(zhǎng)最致命的氣象災(zāi)害為高溫和洪澇。因此，考慮藜麥產(chǎn)量形成關(guān)鍵期出苗—抽穗期的氣象因子作為氣候適宜性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，本研究選取朔州各站6—8 月的平均氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)、平均最高氣溫作為藜麥種植氣候適宜性分析指標(biāo)，結(jié)合田間試驗(yàn)結(jié)果等，提出藜麥的氣候適宜性區(qū)劃指標(biāo)。

1.2 方法

1.2.1 資料和軟件 綜合考慮氣候相似性原理和種植區(qū)域位置等因素，本研究使用的氣象資料為1991—2020年朔州國(guó)家級(jí)地面氣象觀測(cè)站觀測(cè)數(shù)據(jù)。山西朔州行政區(qū)劃圖如圖1所示。

圖1 山西朔州行政區(qū)劃圖

1.2.2 技術(shù)方法 在整理各區(qū)劃指標(biāo)數(shù)據(jù)后，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、滑動(dòng)平均、線性傾向估計(jì)等方法，ArcGIS進(jìn)行圖形繪制，使用反距離權(quán)重法插值。在得到各指標(biāo)分布圖層后，將各圖層進(jìn)行重分類，然后將重分類圖層進(jìn)行矢量疊加，得到綜合區(qū)劃圖層，即朔州地區(qū)藜麥種植最適宜、較適宜、不適宜區(qū)劃（表1）。

表1 藜麥氣候區(qū)劃指標(biāo)

2 結(jié)果與分析

2.1 氣象因子分布

2.1.1 平均氣溫 朔州各縣區(qū)由于其地理位置的特殊性，月平均氣溫呈現(xiàn)由西自東上升的趨勢(shì)[21]。6—8 月月平均氣溫在18～23℃，全市平均值為20℃。氣溫相對(duì)低值出現(xiàn)在平魯和朔城區(qū)的部分地區(qū)，因藜麥為喜寒習(xí)性，此區(qū)域?yàn)樽钸m宜種植區(qū)，東部氣溫較高的懷仁和應(yīng)縣為不適宜種植區(qū)，其他區(qū)域?yàn)檩^適宜種植區(qū)域（圖2a）。

圖2 各氣象因子分布圖

2.1.2 降水量 全市降水量分布呈現(xiàn)較明顯的不均衡性，西北偏多，東部偏少，全市沿洪濤山脈大面積建設(shè)森林公園，導(dǎo)致植被增加。6—8 月總降水量為210～265 mm，平均值為80 mm。降水量較多區(qū)域主要分布在右玉縣、平魯區(qū)的中部偏北部分、山陰縣中部，降水量較少區(qū)域主要分布在懷仁市和應(yīng)縣的大部分，朔城區(qū)的較少部分（圖2b）。

2.1.3 日照時(shí)數(shù)6—8 月總?cè)照諘r(shí)數(shù)為222～254 h，平均日照時(shí)數(shù)為242 h。東部及東北部的懷仁市應(yīng)縣、西南部的平魯區(qū)和朔城區(qū)的部分地區(qū)日照時(shí)間較長(zhǎng)[22]，平魯區(qū)和朔城區(qū)的日均日照時(shí)間為7.4～8 h，完全能夠滿足藜麥生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)光照的需求（圖2c）。

2.1.4 平均最高氣溫6—8 月全市平均最高氣溫介于25～30℃，高溫接近30℃的懷仁市和應(yīng)縣2個(gè)區(qū)域均不利于藜麥生長(zhǎng)及產(chǎn)量形成，此地區(qū)如果種植藜麥需要采取溫度調(diào)控措施（圖2d）。

2.2 區(qū)劃結(jié)果

由圖3可知，朔州全市大部分地區(qū)適宜種植藜麥，不適宜種植區(qū)域需要采取一定的栽培管理措施來應(yīng)對(duì)不利的氣象條件對(duì)藜麥產(chǎn)量的影響。

圖3 朔州市藜麥種植氣候適宜性區(qū)劃

2.2.1 最適宜區(qū) 朔州地區(qū)氣象條件疊加圖顯示，適宜種植區(qū)域主要分布在光、溫、降水都適宜的平魯區(qū)大部、朔城區(qū)西北部山區(qū)與平魯相鄰部分、山陰縣中部較小的片區(qū)，目前朔州市藜麥的主要推廣種植區(qū)域處于平魯和朔城區(qū)。

2.2.2 較適宜區(qū) 主要分布在山陰縣和懷仁市的大部分區(qū)域。該區(qū)域的光、溫、水條件較好，但也存在一定的不利條件，需要加強(qiáng)田間管理。例如懷仁市雖然光照充足但降水量不足、氣溫較高，需合理布局，改善通風(fēng)條件或采取避光降溫方式。

2.2.3 不適宜區(qū) 主要分布在右玉縣、朔城區(qū)大部、應(yīng)縣。該區(qū)域都是有2個(gè)或2個(gè)以上的氣象條件不符合藜麥生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的形成，例如右玉縣降水適宜，光照偏少，需要提高光能利用率，改善通風(fēng)條件。朔城區(qū)大部光照適宜、氣溫偏高，降水偏少，需要有灌溉條件且能夠較好調(diào)節(jié)溫度的區(qū)域才能種植。

3 討論與結(jié)論

本研究選取朔州地區(qū)藜麥種植關(guān)鍵生長(zhǎng)發(fā)育期的平均氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)、平均最高氣溫為指標(biāo)，通過疊加4項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行氣候適宜性區(qū)劃。得到結(jié)論：（1）朔州藜麥種植最適宜區(qū)域?yàn)槠紧攨^(qū)大部、朔城區(qū)西北部山區(qū)與平魯相鄰部分、山陰縣中部較小的片區(qū)。（2）朔州藜麥種植次適宜區(qū)為山陰縣和懷仁市的大部分區(qū)域。該區(qū)域如果種植藜麥，需要采取人工措施防御不利氣象條件對(duì)藜麥生長(zhǎng)發(fā)育期及產(chǎn)量的影響。（3）朔州藜麥種植不適宜區(qū)為右玉縣、朔城區(qū)大部、應(yīng)縣。該區(qū)域都有2個(gè)或2個(gè)以上的氣象條件不符合藜麥生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的形成。朔城區(qū)大部和應(yīng)縣光照適宜、氣溫偏高，降水偏少；右玉縣氣溫偏低、光照偏少；以上地區(qū)必須有人工調(diào)節(jié)措施改善不利氣象條件的影響才能種植藜麥，否則會(huì)導(dǎo)致種植戶經(jīng)濟(jì)收入下滑。