我國(guó)適宜藍(lán)莓種植的土地資源及其分布格局

張自川　王賀新　李根柱

摘要：近年來(lái)我國(guó)藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，有些地區(qū)由于種植土壤pH值過(guò)高等原因造成失敗的事例也很多。因此，對(duì)全國(guó)適宜種植藍(lán)莓的土地資源及其分布格局進(jìn)行分析和歸納，對(duì)于指導(dǎo)全國(guó)藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要價(jià)值。在歸納總結(jié)全國(guó)藍(lán)莓適生土壤環(huán)境的基礎(chǔ)上，利用1 ∶ 100萬(wàn)比例尺的土壤、土地利用和數(shù)字地形數(shù)據(jù)在地理信息系統(tǒng)（GIS）中進(jìn)行空間建模分析，通過(guò)對(duì)土壤pH值、有機(jī)質(zhì)含量和坡度等因子的綜合分析確定適宜種植和改良后適宜種植2種類(lèi)型土地及其區(qū)域分布，為科學(xué)規(guī)劃和發(fā)展我國(guó)的藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)提供理論參考。結(jié)果表明：（1）全國(guó)適宜種植和改良后適宜種植藍(lán)莓的土地資源占所有耕地和經(jīng)濟(jì)林用地的50.49%，但空間分布不均衡，主要分布在東北、華南和西南地區(qū)；（2）最適宜種植土地主要分布在云南、浙江、廣西和安徽等地，面積要大于改良后適宜種植土地，改良后適宜種植土地在東北占主體；（3）改良后適宜種植土地主要問(wèn)題是pH值偏高和有機(jī)質(zhì)含量過(guò)低，土地坡度影響較小。

關(guān)鍵詞：藍(lán)莓；土地資源；適宜性；分布格局；地理信息系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)： F326.13 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2016）07-0517-05

藍(lán)莓是杜鵑花科（Ericaceae）越橘屬（Vaccinium） 植物，為多年生小灌木樹(shù)種、漿果類(lèi)，因果實(shí)花青素含量高而著名，在營(yíng)養(yǎng)、保健、醫(yī)藥和食用等方面有重要價(jià)值[1-5]。藍(lán)莓果實(shí)和葉片皆可作為保健和功能食品。隨著世界各國(guó)的需求量急劇增加，世界范圍內(nèi)藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)化種植的速度加快。近年來(lái)我國(guó)藍(lán)莓種植業(yè)也得到了快速發(fā)展，至2013年底累計(jì)種植面積約2.13萬(wàn)hm2，遍布山東、貴州、遼寧、吉林、浙江、江蘇、四川、黑龍江等20余個(gè)?。ㄊ?、自治區(qū)）[6-8]。藍(lán)莓適生于富含有機(jī)質(zhì)的酸性土壤，一些中性至微酸性的土壤經(jīng)改良后也可以種植，藍(lán)莓對(duì)環(huán)境條件的特殊要求，限制了其發(fā)展范圍。北京、河北、河南和陜西等不少地區(qū)均出現(xiàn)了因土壤條件達(dá)不到要求而種植失敗的案例。

目前有關(guān)藍(lán)莓方面的研究多在引種育種、栽培修剪、物候習(xí)性、土壤改良、防寒越冬和營(yíng)養(yǎng)保健等方面[9-12]，但全國(guó)尺度上適宜藍(lán)莓種植的土地資源評(píng)價(jià)及其分布格局鮮有報(bào)道。我國(guó)幅員遼闊，橫跨亞熱帶、溫帶和寒溫帶幾個(gè)氣候區(qū)域，土地利用、地形和土壤條件復(fù)雜多樣，藍(lán)莓適植地區(qū)分布也不均衡?？茖W(xué)規(guī)劃和合理開(kāi)發(fā)我國(guó)酸性土壤資源，使藍(lán)莓種植形成合理布局和持續(xù)發(fā)展，無(wú)論是對(duì)農(nóng)民脫貧致富，還是對(duì)該地區(qū)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展均有重要意義。藍(lán)莓是酸性土壤地區(qū)可優(yōu)先選擇的物種，也適于在丘陵山區(qū)退化生態(tài)系統(tǒng)中種植。它不僅具有巨大的國(guó)際市場(chǎng)和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，而且在改變農(nóng)林種植業(yè)結(jié)構(gòu)、改善生態(tài)環(huán)境等方面均可派上用場(chǎng)，是能夠兼顧社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的理想果樹(shù)品種。本研究在歸納總結(jié)藍(lán)莓適生土壤環(huán)境的基礎(chǔ)上，利用全國(guó) 1 ∶ 100 萬(wàn)比例尺的土壤、土地利用和數(shù)字地形數(shù)據(jù)庫(kù)在地理信息系統(tǒng)（GIS）中進(jìn)行空間建模分析，通過(guò)對(duì)土壤pH值、有機(jī)質(zhì)含量和坡度等因子的綜合分析確定適宜藍(lán)莓種植的土地資源及其空間分布，為科學(xué)種植、合理規(guī)劃和健康發(fā)展我國(guó)的藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

土壤數(shù)據(jù)來(lái)源于聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）和維也納國(guó)際應(yīng)用系統(tǒng)研究所（ⅡASA）所構(gòu)建的世界土壤數(shù)據(jù)庫(kù)（HWSD，Harmonized World Soil Database version 1.2）（http：//webarchive.iiasa.ac.at/Research/LUC/External-World-soil-database/HTML/）。中國(guó)境內(nèi)數(shù)據(jù)源為第2次全國(guó)土地調(diào)查中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所提供的1 ∶ 100萬(wàn)土壤數(shù)據(jù)，采用的土壤分類(lèi)系統(tǒng)主要為FAO-90，上層土壤（0～30 cm）主要屬性見(jiàn)表1。土地利用/覆被數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)科學(xué)院相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)，由中國(guó)科學(xué)院組織實(shí)施的中國(guó)2000年1 ∶ 10萬(wàn)土地覆蓋數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行合并、矢柵轉(zhuǎn)換，最后得到全國(guó)幅1 km的土地利用數(shù)據(jù)產(chǎn)品，采用中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境分類(lèi)系統(tǒng)。DEM數(shù)據(jù)采用寒區(qū)旱區(qū)科學(xué)數(shù)據(jù)中心提供的我國(guó)1 km基礎(chǔ)DEM數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)集根據(jù)中國(guó)1 ∶ 25萬(wàn)等高線(xiàn)和高程點(diǎn)構(gòu)建。

1.2 土地資源適宜性分級(jí)

種植藍(lán)莓應(yīng)該考慮當(dāng)?shù)赝寥纏H值、有機(jī)質(zhì)含量、土地坡度和氣候等條件是否適合。藍(lán)莓適生土壤pH值為3.8～55，土壤pH值為5.5～7.5的可使用硫磺粉改良后種植，pH值>7.5的土壤無(wú)法改良到適宜程度[13-15]；有機(jī)質(zhì)含量高，土壤疏松，通氣良好，濕潤(rùn)但不積水。如果當(dāng)?shù)亟邓坎蛔銜r(shí)，需要有充足水源。園地選好后，在栽植前1年結(jié)合壓綠肥深翻。如果雜草較多，可提前1年噴施除草劑，殺死雜草。對(duì)于不符合要求的土壤類(lèi)型，在定植前應(yīng)進(jìn)行土壤改良。選擇的園地坡度要小，不宜超過(guò)10°；土壤有機(jī)質(zhì)含量不低于5%；土壤質(zhì)地疏松，通氣條件好，含水量適宜但不易積水。藍(lán)莓栽培范圍較廣，可根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蜻x擇適宜品種，但干旱少雪、易受霜凍的北方地區(qū)應(yīng)改善灌溉條件并采取一定的防寒措施。藍(lán)莓適生于酸性土壤，盡量選擇園址坡度小的地區(qū)。參考已有文獻(xiàn)報(bào)道和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，把影響藍(lán)莓種植的土壤pH值、有機(jī)質(zhì)含量和坡度進(jìn)行分級(jí)，劃分藍(lán)莓潛在的種植區(qū)，具體劃分見(jiàn)表2。

1.3 數(shù)據(jù)處理

在土地利用/覆被數(shù)據(jù)中，選定水田、旱地和各類(lèi)苗圃3個(gè)類(lèi)型的土地為種植藍(lán)莓可以利用的土地資源，按照?qǐng)D斑編碼采用ArcGIS提取出這3個(gè)類(lèi)型土地?cái)?shù)據(jù)。根據(jù)提取出的土地圖層，利用ArcGIS的MASK功能導(dǎo)出相同分布區(qū)的土壤數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)。依據(jù)土壤數(shù)據(jù)的T_PH_H2O字段，以pH值

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤pH值、有機(jī)質(zhì)和坡度的統(tǒng)計(jì)特征

我國(guó)耕地分布不均衡，主要分布在沿海東部季風(fēng)區(qū)，約占全國(guó)的90%以上。南北差異明顯，水田主要分布在秦嶺—淮河一線(xiàn)以南，旱地主要分布在以北地區(qū)。耕地養(yǎng)分也具有高度的空間異質(zhì)性，土壤pH值和有機(jī)質(zhì)含量具有高度的空間變異性，呈現(xiàn)明顯的地帶性特征，耕地坡度的空間異質(zhì)性相對(duì)較小，見(jiàn)圖1和表3。利用Arcgis的地統(tǒng)計(jì)學(xué)模塊分析土壤養(yǎng)分的空間變異特征，結(jié)果顯示：土壤因子的隨機(jī)變異為坡度>有機(jī)質(zhì)>pH值。其中，pH值、有機(jī)質(zhì)具有中等空間自相關(guān)，表明這2個(gè)性質(zhì)的空間變異是內(nèi)在（土壤形成）和外在（施肥耕作等措施）因子共同作用的結(jié)果。坡度要素的空間相關(guān)性很弱，說(shuō)明其隨機(jī)性因素引起的空間異質(zhì)性程度起主要作用，即土壤的空間變異性主要與其土壤類(lèi)型多樣、耕作方式多樣、管理不同等有直接關(guān)系。土壤的這一特性與耕作、管理措施、種植制度、污染等人為活動(dòng)有一定的關(guān)系。利用ArcGIS中的空間分析模塊對(duì)土地適宜性因子圖層進(jìn)行全局相關(guān)分析，結(jié)果顯示：土壤pH值和有機(jī)質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)，不同地區(qū)之間相關(guān)性也表現(xiàn)出了一定的空間變異特征，土壤pH值和有機(jī)質(zhì)含量與坡度相關(guān)性不顯著。

2.2 藍(lán)莓種植的土地資源適宜性及分布

2.2.1 土地資源適宜性綜合分析 用ArcGIS的Raster Calculator能進(jìn)行疊加，得到全國(guó)藍(lán)莓的潛在種植區(qū)適宜性分類(lèi)、分級(jí)分布圖。其中分類(lèi)1代表pH值、有機(jī)質(zhì)含量和耕地坡度各因子均為適宜的區(qū)域；分類(lèi)2代表pH值須改良，而其他因子仍為適宜的區(qū)域；分類(lèi)3為有機(jī)質(zhì)含量須增加，而其他因子為適宜的區(qū)域；分類(lèi)4 為pH值和有機(jī)質(zhì)含量為適宜，而耕地坡度較大，須平整土地的區(qū)域；分類(lèi)5為pH值和有機(jī)質(zhì)含量須改良，坡度因子為適宜的區(qū)域；分類(lèi)6為pH值和坡度因子須改良，而有機(jī)質(zhì)含量為適宜的區(qū)域；分類(lèi)7為pH值、有機(jī)質(zhì)含量和坡度都不適宜，但是可以進(jìn)行改良后種植的區(qū)域；分類(lèi)8為pH值適宜，而有機(jī)質(zhì)含量和坡度需要改良的區(qū)域；分類(lèi)9為pH值偏高，無(wú)法經(jīng)過(guò)改良后種植的區(qū)域。我國(guó)各省、自治區(qū)和直轄市藍(lán)莓潛在種植區(qū)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

從表4可以看出，我國(guó)水田、旱地、未成林造林地和各類(lèi)苗圃的面積為18 253.47萬(wàn)hm2，其中適宜種植藍(lán)莓的土地面積為133.96萬(wàn)hm2，占總面積的0.73%；改良后可種植藍(lán)莓的土地面積為9 083.64萬(wàn)hm2，占總面積的49.76%；不適宜種植藍(lán)莓的土地面積為9 035.87萬(wàn)hm2，占總面積的 49.51%。僅從土地資源適宜性出發(fā)，在我國(guó)有50.49%的可利用土地可以種植藍(lán)莓，但基本上都需要進(jìn)行土壤改良。

2.2.2 土地資源pH值單因子的適宜性 野生藍(lán)莓分布較廣，通過(guò)育種學(xué)家的努力，已選育出適合不同氣候區(qū)栽培的種類(lèi)和優(yōu)良品種。藍(lán)莓栽培時(shí)受地勢(shì)和土層深度的限制較少，通過(guò)平整、深翻土地即可滿(mǎn)足需求。此外，經(jīng)過(guò)許多研究人員的試驗(yàn)和探索，總結(jié)出了利用玉米秸稈、花生殼、森林凋落物來(lái)改良土壤、提高有機(jī)質(zhì)含量，取得了較好效果。土壤pH值才是影響藍(lán)莓生長(zhǎng)的最大限制因素[15]，改良效果因土壤pH值背景、質(zhì)地、類(lèi)型等的不同而變化。利用ArcGIS把表4中的1、3、4、8類(lèi)歸為1類(lèi)，為適宜種植藍(lán)莓的土地；2、5、6、7類(lèi)歸并為需要土壤調(diào)酸才可種植藍(lán)莓的土地；9類(lèi)為土壤pH值較高，難以改良的土地，結(jié)果見(jiàn)圖2。北方省份以須改良pH值的土地為主，南方省份以不須改良就適宜的土地為主。

2.3 土地資源pH值適宜性的分布格局

從圖3可知，根據(jù)可利用土地的pH值適宜性，我國(guó)從北到南可以劃分為4個(gè)適宜帶。第1適宜帶是東北地區(qū)的黑龍江、吉林、遼寧和內(nèi)蒙古，多數(shù)土地pH值可以種植藍(lán)莓，但以需要調(diào)酸改良類(lèi)型為主；第2適宜帶為北京、天津、河北、山西、河南、山東、寧夏、甘肅、陜西、青海等，該區(qū)多數(shù)土地pH值過(guò)高，不適合種植藍(lán)莓，可以種植的土地pH值也要調(diào)酸改良；第3適宜帶為江蘇、浙江、上海、湖南、湖北等省份和直轄市，該區(qū)土地的pH值比第2適宜帶要低，有相當(dāng)一部分土地不須調(diào)酸即可種植藍(lán)莓；第4適宜帶為福建、貴州、廣東、廣西、云南、四川、海南等，該區(qū)以酸性土壤為主，多數(shù)土地pH值不須改良即可種植藍(lán)莓。

3 結(jié)論與討論

藍(lán)莓適生于有機(jī)質(zhì)含量高的酸性土壤，合適的耕地資源決定了我國(guó)藍(lán)莓的種植規(guī)模和分布格局。利用1 ∶ 100萬(wàn)比例尺的土壤、土地利用和數(shù)字地形空間數(shù)據(jù)集在GIS中進(jìn)行空間建模分析，可以很好地研究藍(lán)莓在不同pH值、有機(jī)質(zhì)含量和坡度耕地條件下的種植適宜性和種植區(qū)域劃分。

適宜和改良后適宜種植藍(lán)莓的土地資源占所有耕地和經(jīng)濟(jì)林用地的50.49%，但空間分布不均衡，主要分布在東北、華南和西南地區(qū)。最適宜土地主要分布在云南、浙江、廣西和安徽等地，適宜土地面積要大于須改良的土地，改良后適宜土地在東北占主體。改良后適宜土地主要問(wèn)題是pH值較高和有機(jī)質(zhì)含量過(guò)低，土地坡度影響較小。

目前關(guān)于全國(guó)尺度的藍(lán)莓耕地適宜性評(píng)價(jià)及其種植區(qū)域劃分方面的研究較少，尤其是在藍(lán)莓種植區(qū)域規(guī)劃方面。此外，關(guān)于種植區(qū)分布的研究還要綜合考慮藍(lán)莓品種差異、氣候因素等自然條件和經(jīng)營(yíng)者的主觀意愿，從經(jīng)濟(jì)和生態(tài)等角度綜合考慮來(lái)發(fā)展。在全國(guó)尺度上開(kāi)展耕地資源和藍(lán)莓潛在種植區(qū)分布研究，在一定程度上為合理規(guī)劃和發(fā)展我國(guó)的藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)提供理論參考。

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