柴達(dá)木盆地枸杞種植氣候資源區(qū)劃

李海鳳， 祁貴明， 郭曉寧

(青海省格爾木市氣象局，青海格爾木 816099)

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柴達(dá)木盆地枸杞種植氣候資源區(qū)劃

李海鳳， 祁貴明， 郭曉寧

(青海省格爾木市氣象局，青海格爾木 816099)

[方法]利用柴達(dá)木盆地及周邊22個(gè)氣象站氣象資料和1∶50萬(wàn)地理信息資料，采用多元逐步回歸分析法建立了柴達(dá)木盆地枸杞種植氣候區(qū)劃因子與地理信息的回歸模型，利用GIS技術(shù)平臺(tái)插值運(yùn)算實(shí)現(xiàn)了氣象資料的空間連續(xù)性分布；通過對(duì)適宜枸杞種植氣象因子分析，確定了枸杞種植氣候區(qū)劃指標(biāo)閾值；運(yùn)用GIS技術(shù)對(duì)柴達(dá)木枸杞種植氣候資源進(jìn)行區(qū)劃。[結(jié)果]柴達(dá)木盆地枸杞種植區(qū)劃分為最適宜、適宜、可種植、不可種植4個(gè)區(qū)，該盆地31.4%的地區(qū)適宜種植枸杞，包括都蘭西北部，格爾木中北部的大格勒鄉(xiāng)、郭勒木德和烏圖美仁鄉(xiāng)，還有茫崖東北和冷湖南緣少部分地區(qū)；在適宜區(qū)有灌溉條件的地方，擴(kuò)大枸杞種植面積；在可種植區(qū)可適當(dāng)種植枸杞，以優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，但不可盲目擴(kuò)大種植面積。柴達(dá)木盆地南面、北面和西北面屬高海拔山脈區(qū)，水資源缺少，不適宜種植枸杞。[結(jié)論]該研究為進(jìn)一步科學(xué)地優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和合理布局枸杞種植提供參考依據(jù)。

氣候資源區(qū)劃；指標(biāo)；GIS技術(shù)；枸杞種植；柴達(dá)木盆地

柴達(dá)木盆地總面積為24.68萬(wàn)km2，平均海拔2 780 m,整個(gè)盆地?fù)碛?.27萬(wàn)hm2耕地、48.68萬(wàn)hm2林地、541.39萬(wàn)hm2天然草場(chǎng)，以及大量尚未開發(fā)利用的宜農(nóng)荒地資源。盆地是典型的高原大陸性氣侯，以干旱為主。柴達(dá)木日照時(shí)數(shù)長(zhǎng)，輻射強(qiáng)；冬季漫長(zhǎng)、夏季涼爽；降水量自東南部200 mm遞減至西北部15 mm；年均氣溫均在5 ℃以下，氣溫日較差大；干燥多風(fēng)、缺氧、寒冷，形成了特殊的氣侯條件。獨(dú)特的自然氣候條件，種植出的枸杞具有顆粒大、肉質(zhì)肥厚飽滿、色澤艷麗、大小均勻、無(wú)碎果、無(wú)霉變、無(wú)雜質(zhì)、含糖量高的特點(diǎn)。

近年來(lái)，許多學(xué)者對(duì)不同地區(qū)的枸杞種植進(jìn)行了氣候分區(qū)[1-3]，如蘇占勝等[1]根據(jù)寧夏枸杞產(chǎn)量與氣象條件的關(guān)系,進(jìn)行了區(qū)劃指標(biāo)的小網(wǎng)格點(diǎn)推算；采用GIS技術(shù)對(duì)寧夏進(jìn)行了枸杞產(chǎn)量的氣候區(qū)劃，并提出趨利避害合理發(fā)展枸杞生產(chǎn)的措施和建議。馬力文等[3]利用改進(jìn)250 m×250 m的小氣候細(xì)網(wǎng)格訂正推算方法，推算了寧夏氣溫穩(wěn)定通過10 ℃期間的熱量資源、光照資源分布；根據(jù)枸杞的指標(biāo)進(jìn)行了細(xì)網(wǎng)格區(qū)劃，從產(chǎn)量和品質(zhì)2個(gè)方面得到了詳細(xì)分區(qū)。而青海省對(duì)柴達(dá)木枸杞氣候分區(qū)的研究較少，使得柴達(dá)木枸杞種植沒有具體的氣候分區(qū)科學(xué)依據(jù)。柴達(dá)木枸杞以國(guó)內(nèi)最優(yōu)質(zhì)的枸杞之一聞名全國(guó)，以品質(zhì)優(yōu)異暢銷國(guó)內(nèi)外。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及枸杞產(chǎn)品深加工工業(yè)的興起，柴達(dá)木枸杞面積不斷擴(kuò)大，主產(chǎn)區(qū)已由原來(lái)的諾木洪區(qū)擴(kuò)大到德令哈、格爾木等地區(qū)。為此，筆者利用柴達(dá)木枸杞適宜種植氣象要素和1∶50萬(wàn)地理信息數(shù)據(jù)，采用多元逐步回歸分析法，運(yùn)用GIS技術(shù)對(duì)枸杞種植區(qū)劃因子進(jìn)行了小網(wǎng)格展開，并對(duì)柴達(dá)木枸杞種植氣候資源進(jìn)行區(qū)劃，以期為柴達(dá)木枸杞種植的合理布局、產(chǎn)業(yè)基地的科學(xué)建立、最大程度地開發(fā)利用氣候資源提供參考依據(jù)。

1　資料與方法

1.1資料來(lái)源氣象數(shù)據(jù)為青海省西部地區(qū)1981～2010年22個(gè)自動(dòng)站氣象觀測(cè)資料，主要?dú)庀笠財(cái)?shù)據(jù)包括年、月平均氣溫和日照時(shí)數(shù)，以及統(tǒng)計(jì)得到的≥0 ℃積溫和≥5 ℃積溫。基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)資料包括青海省縣級(jí)行政邊界圖、1∶50萬(wàn)青海省DEM(數(shù)字高程模型)數(shù)據(jù)，屬性數(shù)據(jù)包括青海省各縣市氣象臺(tái)站的經(jīng)度、緯度、海拔高度。

2　結(jié)果與分析

2.1區(qū)劃指標(biāo)閾值的確定

2.1.1枸杞種植氣候因素分析。

2.1.1.1熱量條件。枸杞喜冷涼氣候，耐寒力很強(qiáng)[4]。當(dāng)5月初氣溫達(dá)5 ℃以上時(shí)，枸杞樹春芽開始萌動(dòng)，花芽開始分化；5月中、下旬氣溫≥10 ℃時(shí)開始展葉，春梢生長(zhǎng)，≥15 ℃時(shí)生長(zhǎng)加速。6月氣溫≥16 ℃時(shí)開始開花，17～22 ℃開花最適宜。果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育要求溫度在16 ℃以上，20～25 ℃最適宜，7月果實(shí)成長(zhǎng)期平均氣溫對(duì)枸杞果實(shí)影響較大。劉靜等[5]研究指出枸杞葉片周圍環(huán)境溫度達(dá)30 ℃、氣溫達(dá)27 ℃時(shí)是光合作用和蒸騰作用受到抑制的臨界指標(biāo)。柴達(dá)木盆地平均最高氣溫在26 ℃左右，高溫對(duì)枸杞葉片的光合作用影響不大。枸杞全生育期≥5 ℃積溫最適宜為1 600 ℃·d，≥5 ℃積溫在1 600～2 500 ℃·d枸杞一般能獲得正常產(chǎn)量；≥5 ℃積溫在1 600 ℃·d以下時(shí),熱量不足引起枸杞減產(chǎn)，所以熱量資源是對(duì)枸杞生長(zhǎng)發(fā)育影響最大的因素。

2.1.1.2日照條件。枸杞全生育期最適日照時(shí)數(shù)為1 600h左右,在1 500～1 800h日照不是限制枸杞產(chǎn)量的因素,低于1 500h時(shí)全生育期日數(shù)短、積溫少,使枸杞減產(chǎn)；高于1 800h時(shí),與高溫相伴,加速了夏果發(fā)育,延長(zhǎng)了夏眠期,產(chǎn)量也會(huì)有所下降[3]。柴達(dá)木盆地枸杞全生育期日照時(shí)數(shù)為1 460～1 840h，年日照時(shí)數(shù)為2 900～3 350h，所以光照對(duì)柴達(dá)木盆地枸杞種植是充足的，枸杞種植區(qū)劃中可不考慮日照因子。

2.1.1.3水分條件。經(jīng)測(cè)定，枸杞葉片的氣孔導(dǎo)度普遍低，只有春小麥的1/3[6]，因此，枸杞的耐旱能力很強(qiáng)，野生種在年降水量不足250mm的干旱、半干旱區(qū)仍能正常生長(zhǎng)、開花、結(jié)實(shí)。柴達(dá)木盆地枸杞全生育期間的降水量為13.8～340.0mm，所以當(dāng)?shù)罔坭椒N植以灌溉為主，降水因子對(duì)枸杞生長(zhǎng)發(fā)育影響不大,枸杞種植區(qū)劃中可排除降水因子。

2.1.2區(qū)劃指標(biāo)閾值的確定。根據(jù)對(duì)柴達(dá)木盆地各氣候因素的分析，可將≥5 ℃期間的日數(shù)和積溫作為枸杞種植并有兩季收成的指標(biāo)，選取≥5 ℃積溫代表枸杞全年可利用熱量資源、≥5 ℃積溫日數(shù)代表枸杞可利用生長(zhǎng)季作為主要指標(biāo)。枸杞耐寒不耐熱,溫度是柴達(dá)木枸杞分布的一個(gè)限制因子，選取7月平均氣溫作為枸杞種植的指標(biāo)，7月平均氣溫代表枸杞果實(shí)形成階段熱量條件。結(jié)合柴達(dá)木盆地枸杞種植觀測(cè)資料，將柴達(dá)木盆地枸杞種植劃分為4個(gè)種植氣候區(qū)，各區(qū)具體要素區(qū)劃指標(biāo)閾值如表1所示。

表1　柴達(dá)木枸杞適生種植區(qū)氣候分區(qū)指標(biāo)

2.2氣候資源分布圖

2.2.1空間模型。利用青海省西部地區(qū)22個(gè)氣象站1981～2010年氣象資料,對(duì)7月平均氣溫(T)、≥5 ℃積溫(T)、≥5 ℃積溫日數(shù)(D)與緯度(φ)、經(jīng)度(λ)、海拔高度(h)進(jìn)行多元線性回歸，建立空間模型。由表2可知，各指標(biāo)要素多元回歸方程的擬合度均在0.95以上，模型均通過了α=0.01的顯著性檢驗(yàn)，表明分析模型對(duì)于樣本觀測(cè)點(diǎn)擬合良好。

表2　指標(biāo)要素多元回歸方程

2.2.2要素分布圖。對(duì)上述所建各要素模型在ArcGIS軟件平臺(tái)上與柴達(dá)木地區(qū)經(jīng)緯度、海拔高度的高程資料進(jìn)行插值運(yùn)算，得到空間分辨率為500 m×500 m的柴達(dá)木盆地的氣象要素資源分布圖。從圖1可以看出，7月平均氣溫最高達(dá)19 ℃左右，實(shí)測(cè)7月平均氣溫最高為18.7 ℃，根據(jù)近30年氣象觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)格爾木7月平均氣溫15～19 ℃，可見分布圖與實(shí)測(cè)值是比較相符的。柴達(dá)木盆地≥5 ℃積溫最高為2 700 ℃·d左右，分布在格爾木中北部和都蘭西北部，如實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)資料≥5 ℃積溫格爾木為2 633 ℃·d、諾木洪為2 562 ℃·d，與分布圖數(shù)據(jù)相符。從各要素分布看出，7月平均氣溫、≥5 ℃積溫和積溫日數(shù)的分布情況相同,均是格爾木中北部、都蘭縣西北部、德令哈南部、茫崖和冷湖大部分地區(qū)≥5 ℃積溫高、積溫日數(shù)長(zhǎng)，7月平均氣溫高；柴達(dá)木盆地東北部、南部地區(qū)是高海拔的山脈區(qū),也是各要素的低值區(qū)。

圖1　柴達(dá)木地區(qū)7月平均氣溫(a)、≥5 ℃積溫(b)和≥5 ℃積溫日數(shù)(c)分布Fig.1　Distribution of average temperature in July (a), ≥5 ℃ accumulated temperature(b), and number of days with ≥5 ℃ accumulated temperature(c) in Qaidam Basin

2.3枸杞種植氣候資源區(qū)劃根據(jù)枸杞種植區(qū)劃閾值，在ArcGIS軟件平臺(tái)上進(jìn)行計(jì)算分析，制作出柴達(dá)木枸杞種植氣候資源區(qū)劃圖(圖2)，將柴達(dá)木盆地枸杞種植劃分為最適宜、適宜、可種植和不可種植4個(gè)區(qū)。

2.3.1最適宜種植區(qū)。包括都蘭西北部的宗加鎮(zhèn)，格爾木中北部的大格勒鄉(xiāng)、郭勒木德和烏圖美仁鄉(xiāng)，茫崖東北和冷湖南緣少部分地區(qū)。該種植區(qū)≥5 ℃日數(shù)為180 d以上，≥5 ℃積溫為2 500 ℃·d以上,7月平均氣溫為18 ℃以上，保證了枸杞兩季成熟對(duì)熱量和溫度的需求?！? ℃期間的降水量為30～100 mm、日照時(shí)數(shù)1600～1800 h，光照充足，降水量少，利于枸杞曬干,霉菌少。該地區(qū)占柴達(dá)木地區(qū)總面積的16.3%。

2.3.2適宜種植區(qū)。包括都蘭南中部香日德鎮(zhèn)、格爾木中西部少部分地區(qū)、德令哈柯魯柯鎮(zhèn)部分地區(qū)、冷湖和茫崖中部等地。該種植區(qū)≥5 ℃日數(shù)為160～180 d，≥5 ℃積溫為2 000～2 500 ℃·d，7月平均氣溫為16～18 ℃,該區(qū)的熱量資源比最適宜區(qū)少，但秋季溫度也能保證枸杞秋季成熟期的需求。≥5 ℃期間的降水量20～140 mm、日照時(shí)數(shù)1 500～1 900 h，降水量少,光照充足,但枸杞種植面積小,產(chǎn)量也較最適宜區(qū)低。氣候條件適合枸杞生長(zhǎng)，可作為枸杞種植的推廣區(qū)域。該地區(qū)占柴達(dá)木地區(qū)總面積的15.1%。

2.3.3可種植區(qū)。包括格爾木、茫崖、大柴旦中部和德令哈、烏蘭的少部分地區(qū)，≥5 ℃日數(shù)為140～160 d，≥5 ℃積溫為1 600～2 200 ℃·d, 7月平均氣溫為14～16 ℃，該區(qū)域的部分熱量條件遜于前兩區(qū)；≥5 ℃期間日照時(shí)數(shù)1 500～1 700 h，茫崖、大柴旦的降水量在30 mm左右，都蘭、德令哈降水達(dá)200 mm左右，部分地區(qū)也能保證枸杞秋季成熟期的生長(zhǎng)，但產(chǎn)量和面積遠(yuǎn)低于前兩區(qū)。該地區(qū)占柴達(dá)木地區(qū)總面積的5.4%。不適合作為枸杞大面積種植推廣的區(qū)域。

2.3.4不可種植區(qū)。柴達(dá)木盆地南面是昆侖山脈，北面是祁連山脈，西北是阿爾金山脈，東為日月山，為封閉的內(nèi)陸盆地。柴達(dá)木盆地南面、北面和西北面屬高海拔山脈區(qū)，水資源缺少，該種植區(qū)海拔較高、年平均氣溫低，≥5 ℃日數(shù)低于140 d，≥5 ℃積溫為1 600 ℃·d以下,地理和氣候條件均不利于枸杞生長(zhǎng)。該地區(qū)占柴達(dá)木地區(qū)總面積的63.2%。

圖2　柴達(dá)木盆地枸杞種植氣候區(qū)劃Fig.2　Climate regionalization of L. barbarum L. planting in Qaidam Basin

3　結(jié)論

(1)建立了柴達(dá)木盆地枸杞種植氣候區(qū)劃因子與地理信息的回歸模型，用GIS技術(shù)平臺(tái)插值運(yùn)算實(shí)現(xiàn)了氣象資料的空間連續(xù)性分布；通過對(duì)適宜枸杞種植氣象因子分析，確定了枸杞種植氣候區(qū)劃指標(biāo)閾值；依托GIS技術(shù)將柴達(dá)木盆地枸杞種植劃分為最適宜、適宜、可種植和不可種植區(qū)。區(qū)劃圖更為精確、直觀明了，更好地滿足政府、相關(guān)部門及農(nóng)民對(duì)枸杞生產(chǎn)的實(shí)際需求。

(2)柴達(dá)木盆地31.4%的地區(qū)適宜種植枸杞，包括都蘭西北部，格爾木中北部的大格勒鄉(xiāng)、郭勒木德和烏圖美仁鄉(xiāng)，茫崖東北和冷湖南緣少部分地區(qū)；柴達(dá)木盆地南面、北面和西北面屬高海拔山脈區(qū)，水資源缺少，不適宜種植枸杞。針對(duì)目前柴達(dá)木盆地枸杞廣泛種植的現(xiàn)狀，應(yīng)向中西部擴(kuò)大種植面積，但西北部水資源缺乏，所以擴(kuò)種要先考慮當(dāng)?shù)氐乃Y源是否能滿足灌溉要求。在充分合理利用氣候資源的基礎(chǔ)上，最大限度地提高枸杞的產(chǎn)量和質(zhì)量。

(3)枸杞對(duì)土壤的適應(yīng)性很強(qiáng)，沙壤土、輕壤土、中壤土或粘土上均可以生長(zhǎng)。枸杞的耐鹽能力較強(qiáng)，一般在含鹽量<0.2%的土壤上生長(zhǎng)良好，且能夠獲得高產(chǎn)。甚至在含鹽量達(dá)0.5%～1.0%的輕鹽土上也能生長(zhǎng)。在此次研究中未考慮土壤因素，僅對(duì)枸杞種植氣象因子進(jìn)行了研究，因此，在實(shí)際枸杞種植當(dāng)中還應(yīng)當(dāng)考慮到如土壤等其他因素。

[1] 蘇占勝,秦其明，陳曉光，等.GIS 技術(shù)在寧夏枸杞氣候區(qū)劃中的應(yīng)用[J].資源科學(xué), 2006，28(6):57-63.

[2] 喻樹龍,王健，任水蓮，等.新疆枸杞種植的氣候分區(qū)[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象, 2005,26(3): 205-207.

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[4] 王倬,吳玉萍.共和盆地防沙治沙枸杞種植的氣象條件分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2015(28):169-172.

[5] 劉靜,王連喜，馬力文，等.枸杞的生理因子與外環(huán)境氣象因子的日變化規(guī)律研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2003, 21(1):77-82.

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Climate Regionalization ofLyciumbarbarumL. Planting in Qaidam Basin of Qinghai Province

LI Hai-feng, QI Gui-ming, GUO Xiao-ning

(Golmud Meteorological Bureau, Golmud, Qinghai 816099)

[Objective] To study the climate regionalization ofLyciumbarbarumL. planting in Qaidam Basin of Qinghai Province. [Method] Based on meteorological data from 22 meteorological stations around and in Qaidam basin of Qinghai Province as well as 1∶500 000 geographic information data, the regression model of climate zoning factors and geographic information forL.barbarumL. planting in Qaidam Basin was established by multiple regression analysis, and the continuous spatial distribution of meteorological data was realized by interpolation operation based on GIS technology. Afterwards, meteorological factors suitable for planting ofL.barbarumL. were analyzed to determine the thresholds of climate zoning indicators ofL.barbarumL. planting. Finally, the climate regionalization ofL.barbarumL. planting in Qaidam Basin was conducted by using GIS technology. [Result] The planting areas ofL.barbarumL. in Qaidam Basin was divided into most suitable, suitable, planting and non-growing areas. In the basin, 31.4% of the areas were suitable for the growth ofL.barbarumL., including the northwest of Dulan County, Dagele Town, Guolemude Town, and Wurumeiren Town in the middle and north of Golmud, and some areas in the northeast of Mangya Town and the south of Lenghu Town. In the suitable areas with irrigation conditions, the planting area ofL.barbarumL. should be increased;L.barbarumL. can be planted suitably in the planting areas to optimize agricultural industry structure. In mountainous areas in the south, north and northwest of Qaidam Basin, there existed shortage of water resources, so these areas were not suitable for plantingL.barbarumL. [Conclusion] The study can provide scientific references for the optimization of agricultural industry structure and reasonable distribution ofL.barbarumL. planting in Qaidam Basin.

Climate regionalization; Index; GIS technology;LyciumbarbarumL. planting; Qaidam Basin

李海鳳(1975- )，女，青海西寧人，工程師，從事氣象服務(wù)工作。

2016-05-03

S 162

A

0517-6611(2016)19-201-03