基于“3S”技術(shù)的貴州省澳洲堅果種植氣候區(qū)劃

韓樹全，范建新，王代谷，雷朝云，劉 榮，吳小波，黃 海

（貴州省亞熱帶作物研究所，貴州興義562400）

基于“3S”技術(shù)的貴州省澳洲堅果種植氣候區(qū)劃

韓樹全，范建新＊，王代谷，雷朝云，劉 榮，吳小波，黃 海

（貴州省亞熱帶作物研究所，貴州興義562400）

為促進(jìn)貴州省澳洲堅果產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展，在近20年試驗示范和調(diào)研基礎(chǔ)上，根據(jù)澳洲堅果生長發(fā)育對氣候條件、海拔高度等要素的要求，選取5個生態(tài)因子（年平均氣溫、最冷月月平均氣溫、最冷月平均最低氣溫、≥10℃活動積溫和日均溫≤0℃最長連續(xù)時數(shù)），結(jié)合貴州省各個縣市主要?dú)庀笳军c20年（1995－2014年）的氣象統(tǒng)計資料，基于“3S”技術(shù)，明確貴州澳洲堅果的種植氣候區(qū)劃。結(jié)果表明：貴州澳洲堅果適宜種植區(qū)總面積共計99 023.13hm2，主要分布在赤水河流域、南盤江流域、北盤江流域、紅水河流域、樟江流域及都柳江流域。其中，赤水河流域適宜種植區(qū)面積為5 202.53hm2，占5.25%；南盤江流域適宜種植區(qū)面積為10 155.07hm2，占10.26%；北盤江流域適宜種植區(qū)面積為36 367.73hm2，占36.73%；紅水河流域適宜種植區(qū)面積為35 659hm2，占36.01%；樟江流域適宜種植區(qū)面積為3 421.67hm2，占3.46%；都柳江流域適宜種植區(qū)面積8 217.13hm2，占8.30%。

澳洲堅果；“3S”技術(shù)；氣候區(qū)劃；貴州

澳洲堅果（Macadamia ternifolia F.Muell.）又稱夏威夷果，是一個新興的高檔堅果樹種。澳洲堅果營養(yǎng)豐富，含油量達(dá)60%～79%，其中不飽和脂肪酸含量占84%，是少數(shù)幾種含有棕櫚油酸的木本植物之一［1］；還含有豐富的鈣、磷、鐵、維生素B2及人體必需的8種氨基酸等，有“干果之王”之稱［2］。澳洲堅果豐產(chǎn)期長達(dá)40～60a，受種植區(qū)域的限制，總產(chǎn)量有限，國內(nèi)外市場供不應(yīng)求，在貴州適宜的熱區(qū)極具發(fā)展前景。

貴州熱區(qū)屬南亞熱帶和中亞熱帶氣候［3］，干、濕季節(jié)明顯，光、水、熱資源豐富，有大量適合澳洲堅果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的區(qū)域。貴州從1990年開始在望謨縣試種澳洲堅果，篩選出多個適應(yīng)貴州生態(tài)氣候的品種，其產(chǎn)量和品質(zhì)都高于全國平均水平［4］。澳洲堅果病蟲害少，經(jīng)濟(jì)價值高，生態(tài)效益明顯，是貴州發(fā)展精品特色水果和治理喀斯特石漠化的良好經(jīng)濟(jì)林木。但貴州澳洲堅果產(chǎn)業(yè)處于起步階段，適宜種植區(qū)域不明確，雖有對貴州熱區(qū)氣候情況進(jìn)行調(diào)查［5］，但數(shù)據(jù)較久。因此，在對貴州生態(tài)調(diào)查的基礎(chǔ)上，根據(jù)貴州的氣候、地形和土地利用現(xiàn)狀等因素，采用3S技術(shù)對貴州省澳洲堅果種植地區(qū)進(jìn)行綜合、立體氣候區(qū)劃，旨在規(guī)劃適宜發(fā)展澳洲堅果的生態(tài)區(qū)域，為貴州因地制宜發(fā)展澳洲堅果產(chǎn)業(yè)及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)調(diào)整提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)的來源與收集

地理信息資料由貴州省基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫提供的1∶25萬地理背景數(shù)據(jù)，主要包括貴州省行政邊界、貴州省等高線及貴州省水系等；采用2014年的ETM遙感圖像（分辨率30m）獲得土地利用類型分類，包含森林、農(nóng)用地、水體、道路及城鎮(zhèn)等信息，再通過GPS野外調(diào)查驗證，進(jìn)一步修正，得到詳細(xì)的土地利用綜合分類圖。氣象資料為貴州省各縣主要?dú)庀笳军c1995－2014年的逐日氣象統(tǒng)計，主要包括年平均溫度、最冷月平均溫度和≥10℃活動積溫等要素。臺站信息資料從氣象臺站的觀測報表記錄中讀取，包括經(jīng)度、緯度及海拔高度等數(shù)據(jù)參數(shù)。

1.2氣候指標(biāo)的確定

澳洲堅果原產(chǎn)于亞熱帶雨林地區(qū)，喜溫暖、濕潤和靜風(fēng)氣候［6］。溫度是影響澳洲堅果生長發(fā)育、產(chǎn)量及分布的主要生態(tài)因子之一。其生長要求年均溫一般在17℃以上，適宜的生長月均溫為15～30℃［7］，溫度在10℃以下和35℃以上生長停止，生長適宜的降雨量為1 000mm以上［8］，適宜的年日照時數(shù)為1 600h左右［9］。澳洲堅果生長和干物質(zhì)積累最適溫度在20～25℃，日間25℃及夜間≤20℃的溫度利于誘導(dǎo)成花。澳洲堅果的抗逆性較強(qiáng)，成年果樹能忍受短時的－5.6℃左右的低溫及18d霜日的寒冷天氣［10］。基于澳洲堅果在貴州部分地區(qū)試種成功的經(jīng)驗，結(jié)合其生長發(fā)育所需的生態(tài)條件的要求，選取熱量指標(biāo)作為貴州澳洲堅果種植區(qū)劃的主要因子，包括年平均氣溫、最冷月平均氣溫、最冷月平均最低氣溫、≥10℃活動積溫和日均溫≤0℃最長連續(xù)時數(shù)等得澳洲堅果種植的氣候適宜性區(qū)劃指標(biāo)（表1）。

表1 貴州澳洲堅果種植主要?dú)夂騾^(qū)劃指標(biāo)及等級量化Table 1 Main climate regionalization indexes and grade quantization of M.ternifoliacultivation in Guizhou

1.3 地形及地類限制因子

澳洲堅果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不僅受氣候環(huán)境的影響，還受海拔高度及地形坡度等因素的制約。貴州熱區(qū)多山地、河流，地貌復(fù)雜，發(fā)展澳洲堅果需要因地制宜，種植區(qū)一般要求海拔在800m以下，坡度＜25°的靜風(fēng)區(qū)。在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的條件下，可種植地域選擇耕地、灌草地及不嚴(yán)重的石漠化地區(qū)。

1.4 區(qū)劃方法

1.4.1 氣候方程的建立 貴州熱區(qū)地處低緯山區(qū)，海拔懸殊大，河谷眾多，立體小氣候差異明顯。同時受大氣環(huán)流影響，貴州熱區(qū)各地多年平均熱量指標(biāo)與海拔、河谷條件等密切相關(guān)。根據(jù)收集的貴州各地基本氣象、地理資料和澳洲堅果生長發(fā)育對熱量條件的要求，結(jié)合SPSS統(tǒng)計軟件，采用數(shù)理統(tǒng)計學(xué)方法，建立氣象資源的梳理統(tǒng)計模擬模型，應(yīng)用GIS技術(shù)進(jìn)行小網(wǎng)格資源推算與分析［11］，篩選出顯著性最強(qiáng)、判定系數(shù)最高的熱量指標(biāo)與海拔相關(guān)的氣象方程。對各組進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)處理，即可得到各組結(jié)果。

1.4.2 區(qū)劃專題圖制作 對貴州省等高線進(jìn)行矢量化，利用ArcGIS生成貴州省DEM數(shù)據(jù)。結(jié)合DEM數(shù)據(jù)，由ArcGIS三維分析工具提取貴州省坡度變率和地形海拔變率的柵格圖層，分別生成貴州省海拔分級圖和貴州省坡度分級圖。采用美國陸地資源衛(wèi)星的ETM遙感圖像（分辨率為30m），選用ETM＋的4、3、2波段進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成，利用RS和GIS軟件，通過對遙感圖像進(jìn)行配準(zhǔn)精校正、合并和裁剪等預(yù)處理［12］，并運(yùn)用去霾處理、直方圖均衡化、直方圖匹配等圖像處理手段增強(qiáng)圖像。以野外定點調(diào)查的數(shù)據(jù)、已有的DEM數(shù)據(jù)及貴州省植被分布圖作為背景數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像辨讀解譯分析和監(jiān)督分類，在得到的分類圖上進(jìn)行聚類、去除分析，再通過圖像重采樣，得到貴州省土地利用現(xiàn)狀圖［13］。在各專題圖上，疊加以縣為單位的行政界線，運(yùn)用ArcGIS的裁剪和提取功能，得包括海拔、坡度和土地利用現(xiàn)狀信息在內(nèi)的各區(qū)域的基礎(chǔ)信息。綜合基礎(chǔ)信息等因素利用ArcMAP對各指標(biāo)進(jìn)行空間分類疊加及柵格數(shù)據(jù)的邏輯運(yùn)算［14］，得各組區(qū)域澳洲堅果種植的最適宜區(qū)、適宜區(qū)和次適宜區(qū)，并賦予不同的顏色，通過柵格數(shù)據(jù)合并，得到貴州省澳洲堅果種植區(qū)域。再疊加鄉(xiāng)鎮(zhèn)界、貴州省鐵路和公路交通網(wǎng)、貴州省水系網(wǎng)、經(jīng)緯網(wǎng)和制作圖例等，制作出貴州省澳洲堅果種植氣候區(qū)劃圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 可種植區(qū)域的確定

根據(jù)貴州熱區(qū)及河流的分布及澳洲堅果生長發(fā)育對生態(tài)條件的要求，將貴州種植澳洲堅果的可能區(qū)域分為9組：即赤水河流域（赤水市、習(xí)水縣等）、南盤江流域（興義市、興仁縣等）、北盤江流域（晴隆縣、貞豐縣、望謨縣等）、紅水河流域（平塘縣、羅甸縣等）、樟江流域（獨(dú)山縣、荔波縣）、都柳江流域（榕江縣、從江縣等）、清水江流域（錦屏縣）、氵舞陽河流域（鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣等）、烏江流域（德江縣等）。由最冷月月平均氣溫、≥10℃年積溫、≥10℃積溫持續(xù)天數(shù)、日均氣溫≤0℃最長連續(xù)時數(shù)分別和海拔高度回歸得出氣候適應(yīng)性推算模型（表2～6）。結(jié)合地形及地類限制因子等指標(biāo)，確定貴州適合種植澳洲堅果的地區(qū)主要分布在赤水市、習(xí)水縣、興義市、興仁縣、安龍縣、冊亨縣、晴隆縣、貞豐縣、關(guān)嶺縣、鎮(zhèn)寧縣、紫云縣、望謨縣、羅甸縣、平塘縣、荔波縣、榕江縣、從江縣及黎平縣共18個市縣，涉及赤水河流域、南盤江流域、北盤江流域、紅水河流域、樟江流域和都柳江流域。

表2 主要流域年平均氣溫推算模型Table 2 Prediction model of mean annual temperature in main Basins

表3 主要流域最冷月月平均氣溫推算模型Table 3 Prediction model of monthly mean temperature in the coldest month in main basins

表4 主要流域≥10℃年積溫推算模型Table 4 Prediction model of≥10℃annual accumulated temperature in main basins

表5 主要流域≥10℃積溫持續(xù)天數(shù)推算模型Table 5 Prediction model of continuous days with≥10℃annual accumulated temperature in main basins

表6 主要流域日均氣溫≤0℃最長連續(xù)時數(shù)推算模型Table 6 Prediction model of the longest continuous hours with≤0℃daily mean temperature in main basin

2.2 區(qū)劃結(jié)果

根據(jù)區(qū)劃結(jié)果（圖示），貴州澳洲堅果適宜種植區(qū)總面積共計99 023.13hm2，主要分布在赤水河流域、南盤江流域、北盤江流域、紅水河流域、樟江流域及都柳江流域。其中，赤水河流域適宜種植區(qū)面積為5 202.53hm2，占5.25%；南盤江流域適宜種植區(qū)面積為10 155.07hm2，占10.26%；北盤江流域適宜種植區(qū)面積為36 367.73hm2，占36.73%；紅水河流域適宜種植區(qū)面積為35 659hm2，占36.01%；樟江流域適宜種植區(qū)面積為3 421.67hm2，占3.46%；都柳江流域適宜種植區(qū)面積8 217.13hm2，占8.30%。

圖示 貴州省澳洲堅果種植氣候區(qū)劃Fig. Climate Regionalization of M.ternifolia Cultivation in Guizhou

優(yōu)勢種植區(qū)：澳洲堅果優(yōu)勢種植區(qū)面積為87 384.33hm2，占適宜區(qū)總面積的88.25%，主要分布在南盤江流域（興義市的三江口鎮(zhèn)、則戎鄉(xiāng)、南盤江鎮(zhèn)、滄江鄉(xiāng)、泥凼鎮(zhèn)等；興仁縣的馬馬崖鎮(zhèn)、波陽鎮(zhèn)、百德鎮(zhèn)等；安龍縣萬峰湖鎮(zhèn)、棲鳳街道等；冊亨縣的丫他鎮(zhèn)、八渡鎮(zhèn)、冗渡鎮(zhèn)、雙江鎮(zhèn)、坡妹鎮(zhèn)、巖架鎮(zhèn)、巧馬鎮(zhèn)、者樓鎮(zhèn)等）、北盤江流域（晴隆縣的光照鎮(zhèn)、大田鎮(zhèn)、花貢鎮(zhèn)、長流鄉(xiāng)、馬場鄉(xiāng)等；鎮(zhèn)寧縣的六馬鄉(xiāng)、打幫鄉(xiāng)、簡嘎鄉(xiāng)、良田鄉(xiāng)、沙子鄉(xiāng)等；關(guān)嶺縣的上關(guān)鎮(zhèn)、崗烏鎮(zhèn)、斷橋鎮(zhèn)、新浦鎮(zhèn)、板貴鄉(xiāng)、白水鎮(zhèn)、花江鎮(zhèn)等；貞豐縣的北盤江鎮(zhèn)、沙坪鄉(xiāng)、白層鎮(zhèn)、魯容鄉(xiāng)、魯貢鎮(zhèn)、者相鎮(zhèn)等；望謨縣的樂元鎮(zhèn)、昂武鎮(zhèn)、桑郎鎮(zhèn)、油邁鄉(xiāng)、王母街道、石屯鎮(zhèn)、蔗鄉(xiāng)鎮(zhèn)等）、紅水河流域（平塘縣的甲茶鎮(zhèn)、通州鎮(zhèn)等；羅甸縣的龍坪鎮(zhèn)、逢亭鎮(zhèn)、茂井鎮(zhèn)、紅水河鎮(zhèn)、沫陽鎮(zhèn)等；紫云縣的火花鄉(xiāng)等）及赤水河流域（赤水市的復(fù)興鎮(zhèn)、文化辦、大同鎮(zhèn)、長沙鎮(zhèn)等；習(xí)水縣的土城鎮(zhèn)等）。

一般種植區(qū)：一般種植區(qū)面積為11 638.8hm2，占適宜區(qū)面積的11.75%，主要分布在樟江河流域（荔波縣的朝陽鎮(zhèn)、瑤山鄉(xiāng)、玉屏街道辦、黎明關(guān)鄉(xiāng)等）和都柳江流域（榕江縣的古州鎮(zhèn)、忠誠鎮(zhèn)、八開鄉(xiāng)等；從江縣的下江鎮(zhèn)、丙妹鎮(zhèn)、西山鎮(zhèn)、貫洞鎮(zhèn)、斗里鄉(xiāng)、谷坪鄉(xiāng)等）。

3 結(jié)論與討論

選取年平均氣溫、最冷月月平均氣溫、最冷月平均最低氣溫、≥10℃活動積溫、≥10℃積溫持續(xù)天數(shù)和日均氣溫≤0℃最長連續(xù)時數(shù)等作為區(qū)劃指標(biāo)，既顧及到澳洲堅果生長發(fā)育對熱量的要求，又考慮到越冬的氣候條件，區(qū)劃指標(biāo)選擇較全面，能為貴州省澳洲堅果產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和發(fā)展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。由區(qū)劃得出貴州澳洲堅果適宜種植區(qū)總面積共計99 023.13 hm2，其中優(yōu)勢種植區(qū)面積為87 384.33hm2，占適宜區(qū)總面積的88.25%，主要分布在南、北盤江、紅水河及赤水河流域；一般種植區(qū)面積為11 638.8 hm2，占適宜區(qū)面積的11.75%，主要分布在樟江河及都柳江流域。

貴州熱區(qū)面積大，在中低河谷和低海拔地區(qū)雨、熱充足，基本無凍害和霜害，是發(fā)展澳洲堅果產(chǎn)業(yè)的理想?yún)^(qū)域。貴州山地石漠化現(xiàn)象較嚴(yán)重，在發(fā)展澳洲堅果時除充分利用適宜的農(nóng)田、灌草地以外，還可以適度的在石漠化地區(qū)推廣種植。利用澳洲堅果耐貧瘠、耐干旱和固土保水能力強(qiáng)的特點，即增加農(nóng)民收入，推廣澳洲堅果產(chǎn)業(yè)，又防止水土流失，治理石漠化。

采用3S技術(shù)，應(yīng)用回歸曲線模型分析，在基于氣候因子的基礎(chǔ)上，綜合考慮海拔和土地利用分類信息等相關(guān)要素，保證了制定的區(qū)劃中適栽區(qū)域土地的可開發(fā)利用性，更貼近實際，便于實際操作。但由于局部立體小氣候的影響及該區(qū)劃中所收集的站點數(shù)量的限制，由氣象方程推算出來的氣象要素值與實測值之間仍存在一定差距，且澳洲堅果生長發(fā)育所需的土壤理化性質(zhì)等因素并未列入到區(qū)劃中，區(qū)劃的準(zhǔn)確性有待進(jìn)一步提高。各地在應(yīng)用綜合區(qū)劃時應(yīng)因地制宜，根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況進(jìn)行修正。

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（責(zé)任編輯：聶克艷）

Climate Regionalization of Macadamia ternifolia Cultivation Based on“3S”Technology in Guizhou

HAN Shuquan，F(xiàn)AN Jianxin＊，WANG Daigu，LEI Chaoyun，LIU Rong，WU Xiaobo，HUANG Hai
（Guizhou Institute of Subtropical Crops，Guizhou Xingyi，562400，China）

The climate regionalization of M.ternifoliacultivation is definited by 5ecological factors of annual mean temperature，monthly mean temperature in the coldest month，minimum monthly mean temperature in the coldest month，active accumulated temperature with≥10℃and the longest continuous hours of daily mean temperature with≤0℃according to the demand of climate condition and altitude for growth and development of M.ternifolia and the meterological statistic data from main meterological stations of different counties and cities（1995－2014）based on“3S”technology and the basis of demonstration and survey for 20years to promote sustainable development of M.ternifoliaindustry in Guizhou.Results：Total suitable area for M.ternifoliacultivation is 99 023.13hm2，which mainly located in Chishui River Basin，Nanpan River Basin，Beipan River Basin，Hongshui River Basin，Zhang River Basin and Duliu River Basin.The suitable area of M.ternifoliacultivation in Chishui River Basin，Nanpan River Basin，Beipan River Basin，Hongshui River Basin，Zhang River Basin and Duliu River Basin is 5 202.53hm2，10 155.07hm2，36 367.73hm2，35 659hm2，3 421.67hm2and 8 217.13hm2and accounts for 5.25%，10.26%，36.73%，36.01%，3.46%and 8.30%in total suitable area of M.ternifolia cultivation in Guizhou respectively.

Macadamia ternifolia；“3S”technology；Climatic regionalization；Guizhou

S601.9

A

1001－3601（2016）08－0363－0157－05

2016－01－24；2016－08－06修回

貴州省農(nóng)業(yè)攻關(guān)項目“貴州熱區(qū)澳洲堅果栽培關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”［黔科合NY（2013）3039］；貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院項目“澳洲堅果種質(zhì)資源引進(jìn)、評價及利用”［黔農(nóng)科院院專項（2013）021］；貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院項目“南北盤江低熱河谷芒果和澳洲堅果中晚熟品種選育及推廣應(yīng)用”［黔農(nóng)科院自主創(chuàng)新科研專項字（2014）001］；貴州省科研機(jī)構(gòu)服務(wù)企業(yè)行動計劃“貴州特色熱帶果樹產(chǎn)業(yè)化開發(fā)科技支撐行動”［黔科合服企（2015）4002］

韓樹全（1986－），男，研究實習(xí)員，碩士，從事果樹生物技術(shù)研究。E－mail：hanshuquan＠163.com

＊通訊作者：范建新（1981－），男，副研究員，從事果樹栽培與育種研究。E－mail：fanjianxin＠vip.qq.com