貴州省冬季錯(cuò)季蔬菜氣候適宜性區(qū)劃研究

譚 文，左 晉，谷曉平，楊富燕

(1．貴州省山地環(huán)境氣候研究所，貴州 貴陽(yáng) 550002；2．貴州省山地氣候與資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng) 550002)

1 引言

蔬菜是人民生活中不可缺少的副食品，對(duì)保障城市生活、發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)均具有重要的意義。蔬菜也是貴州農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中除茶葉、烤煙外的第三大產(chǎn)業(yè)[1]?！笆濉逼陂g，貴州省蔬菜面積達(dá)1.37×106hm2，種植規(guī)模居全國(guó)第十一位。隨著貴州省種植結(jié)構(gòu)進(jìn)一步調(diào)整，大力發(fā)展“十三五”山地特色農(nóng)業(yè)，蔬菜種植面積將繼續(xù)增加。錯(cuò)季蔬菜生產(chǎn)可以填補(bǔ)蔬菜淡季缺口、提高復(fù)種指數(shù)，解決了勞動(dòng)力閑置的問(wèn)題，有利于退耕還林和生態(tài)建設(shè)，在促進(jìn)貴州省山區(qū)農(nóng)民脫貧致富、推動(dòng)山區(qū)新農(nóng)村建設(shè)方面發(fā)揮了重大作用[2]。錯(cuò)季蔬菜在淡季上市還緩解了市場(chǎng)蔬菜供應(yīng)緊張的矛盾、豐富了蔬菜品種[3-4]。貴州省屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候[5]，冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，海拔差異懸殊，具有典型的立體氣候特征，冬春有“天然溫室”區(qū)域，夏秋有“天然空調(diào)”地帶，為貴州省開展錯(cuò)季蔬菜生產(chǎn)提供了優(yōu)越的氣候條件。

目前，已有不少專家針對(duì)錯(cuò)季蔬菜的生產(chǎn)、種植模式、病蟲害防治等相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究，并對(duì)貴州省錯(cuò)季蔬菜的多種高效種植模式進(jìn)行了深入研究[6-8]。但針對(duì)貴州省獨(dú)有的氣候環(huán)境開展錯(cuò)季蔬菜生產(chǎn)的氣候適宜區(qū)劃尚未見報(bào)道，因此，需對(duì)貴州省錯(cuò)季蔬菜的氣候資源利用進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)冬季錯(cuò)季蔬菜的氣候限制因子分析，把農(nóng)業(yè)生態(tài)資源的差異性變成蔬菜分類進(jìn)行區(qū)域化生存布局的合理性[9-10]。本研究根據(jù)貴州省冬季錯(cuò)季蔬菜的氣候適宜性指標(biāo)，利用 GIS 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)氣候精細(xì)化區(qū)劃，為貴州山區(qū)錯(cuò)季蔬菜發(fā)展提供可靠的氣候依據(jù)，為貴州省大力發(fā)展山地特色農(nóng)業(yè)，促進(jìn)貴州蔬菜產(chǎn)業(yè)快速持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)支撐。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文所用氣象資料由貴州省氣象局提供。主要包括:全省85個(gè)氣象觀測(cè)站1987—2016 年逐日氣溫?cái)?shù)據(jù)以及貴州省1∶25萬(wàn)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)。

2.2 方法

由于85 個(gè)氣象觀測(cè)站的氣溫資料不能滿足貴州省冬季錯(cuò)季蔬菜種植精細(xì)化氣候區(qū)劃需求，因此，建立宏觀氣溫場(chǎng)的氣候?qū)W方程[11]，其表達(dá)式為[12-13]：

T=T(δ,φ,h)

(1)

也可以簡(jiǎn)單表述為：

T=a+b×δ+c×φ+d×h

(2)

式中，T為1月平均氣溫(T1)或者冬半年(10月—次年3月)平均氣溫(Tw)；δ為經(jīng)度，φ為緯度，h為海拔高度(m)；a、b、c、d為回歸系數(shù)。

運(yùn)用 GIS 系統(tǒng)，可以得到各溫度因子的貴州省精細(xì)化分布圖，再將各項(xiàng)指標(biāo)在 GIS 平臺(tái)上進(jìn)行矢量疊置，即可得到100 m×100 m網(wǎng)格的貴州省冬季錯(cuò)季蔬菜種植氣候精細(xì)化區(qū)劃圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 氣候適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定

溫度是錯(cuò)季蔬菜在冬季能否正常生長(zhǎng)最重要的限制性因子，冬半年(10月—次年3月)平均氣溫體現(xiàn)了冬季錯(cuò)季蔬菜全生育期的熱量條件情況是否能滿足溫?zé)帷嘏卟松L(zhǎng)。同時(shí)，貴州省冬季月平均氣溫最低值出現(xiàn)在1月，冬季氣溫過(guò)低會(huì)影響錯(cuò)季蔬菜的正常生長(zhǎng)，甚至可能導(dǎo)致植株死亡。只有在熱量條件完全滿足的情況下，才能開展冬季錯(cuò)季蔬菜生產(chǎn)。因此，根據(jù)文獻(xiàn)[14-16]，本文選取冬半年平均氣溫和1月平均氣溫作為冬季錯(cuò)季蔬菜種植氣候適宜性區(qū)劃指標(biāo)。

李桂蓮等[15]根據(jù)試驗(yàn)得出了在適宜的栽培技術(shù)下貴州省冬季錯(cuò)季蔬菜生長(zhǎng)的栽培種類和氣候指標(biāo)(見表1)。

表1 貴州省冬季錯(cuò)季蔬菜的氣候適宜性區(qū)劃指標(biāo)Tab.1 Climatic indices for suitability regionalization of winter vegetables in Guizhou

利用式(2)以及85個(gè)氣象觀測(cè)站1987—2016年近30 a的氣候要素與觀測(cè)站的地理信息(經(jīng)度、緯度、海拔高度)，采用多元線性回歸方法，建立基于氣候因子和地理因子的冬季錯(cuò)季蔬菜種植區(qū)劃因子空間分析模型(見表2)。

從表2看出，各方程的F值均通過(guò)0.01水平的顯著性檢驗(yàn)，具有較高的可信度。利用GIS系統(tǒng)，提取貴州區(qū)域100 m×100 m 細(xì)網(wǎng)格的經(jīng)度、緯度、海拔高度等地理信息，將其代入表2的各個(gè)氣候區(qū)劃因子模型。通過(guò)計(jì)算得到各個(gè)氣候區(qū)劃因子在100 m網(wǎng)格的分布情況(圖1、圖2)。

表2 冬季錯(cuò)季蔬菜種植區(qū)劃因子空間分析模型Tab.2 Spatial analysis models of regionalization indices for winter vegetables

注：**表示通過(guò) 0.01 水平的顯著性檢驗(yàn)。

Note:** is P<0.01.

3.2 冬半年氣溫空間分布

由圖1可知，貴州省冬半年平均氣溫>12.6 ℃的區(qū)域主要分布在省的西南部海拔800 m以下以及海拔400 m以下的赤水河谷地區(qū)，該區(qū)域?yàn)橘F州省冬季熱量條件最好地區(qū)，冬半年溫度能滿足喜溫蔬菜的正常生長(zhǎng)。冬半年平均氣溫在10.1～12.6 ℃之間的區(qū)域主要分布在西南部海拔1 000 m以下、東南部海拔600 m以下以及北部海拔600 m以下地區(qū)，冬季熱量條件較好，利用農(nóng)業(yè)技術(shù)的補(bǔ)充和適宜品種的選取，冬半年溫度也能滿足喜溫蔬菜的正常生長(zhǎng)。其余大部冬半年平均氣溫低于10.1 ℃，熱量條件略差，不適宜開展冬季錯(cuò)季蔬菜的種植。

由圖2可知，貴州省1月平均氣溫>8.4 ℃的區(qū)域主要分布在貴州省西南部海拔700 m以下以及海拔400 m以下的赤水河谷地區(qū)，溫度條件能保證冬季喜溫蔬菜的正常生長(zhǎng)。1月平均氣溫在7.1～8.4 ℃之間的區(qū)域主要分布在西南部海拔1000 m以下、東南部海拔600 m以下以及海拔600 m以下的赤水河谷地區(qū)，在適宜播期和覆膜等農(nóng)業(yè)技術(shù)的補(bǔ)充下，溫度條件也能保證喜溫蔬菜在冬季正常生長(zhǎng)。其余大部1月平均氣溫低于7.1 ℃，溫度條件不能保證冬季蔬菜的正常生長(zhǎng)，蔬菜遭受低溫凍害的風(fēng)險(xiǎn)大。

圖1 貴州省冬半年平均氣溫分布圖Fig.1 Distribution of winter half year average temperature in Guizhou

圖2 貴州省1月平均氣溫分布圖Fig.2 Distribution of average temperature in January in Guizhou

3.3 區(qū)劃結(jié)果

根據(jù)表1，將圖1、圖2進(jìn)行疊加運(yùn)算，得到貴州省冬季錯(cuò)季蔬菜氣候適宜精細(xì)化區(qū)劃(圖3)。

3.3.1 溫?zé)岬貐^(qū) 從圖3可以看出，適宜種植番茄、黃瓜、辣椒、豇豆等喜溫地區(qū)蔬菜的區(qū)域主要分布在海拔700 m以下的冊(cè)亨、望謨、羅甸、貞豐以及海拔400 m以下的赤水低熱河谷地區(qū)，面積約為6 ×105hm2，占全省總面積的3.3%。該區(qū)域?yàn)橘F州省冬季熱量最好的“天然溫室”，無(wú)霜期長(zhǎng)，終年氣溫高，夏長(zhǎng)冬短或無(wú)冬區(qū)，1月平均氣溫在8.4 ℃以上，熱量條件均能滿足和保證冬春季錯(cuò)季蔬菜的正常生長(zhǎng)，冬季適宜種植喜溫蔬菜。同時(shí)，可通過(guò)設(shè)施栽培技術(shù)，充分利用有利的溫、光資源，以獲取高產(chǎn)。

3.3.2 溫暖地區(qū) 從圖3可以看出，較適宜種植萵筍、南瓜、四季豆等喜溫蔬菜的區(qū)域主要分布在海拔1 000 m以下的興義、安龍、冊(cè)亨、望謨、羅甸、貞豐、紫云、關(guān)嶺和海拔600 m以下的從江、榕江、荔波、赤水等地區(qū)。面積約為2.3×106hm2，占全省總面積的12.8%。該區(qū)域1月平均氣溫在7.1 ℃以上，通過(guò)覆膜等農(nóng)業(yè)技術(shù)的補(bǔ)充和適宜品種的選取，冬春季亦能為喜溫蔬菜的生長(zhǎng)提供足夠的熱量條件。

圖3 貴州省冬季錯(cuò)季蔬菜適宜性區(qū)劃圖Fig.3 Climatic suitability zone for winter vegetables in Guizhou

3.3.3 不適宜區(qū) 從圖3可以看出，冬季錯(cuò)季蔬菜不適宜種植區(qū)位于貴州省中部一線以及北部大部地區(qū)，面積約為1.47×107hm2，占全省總面積的84.0%。貴州省大部分地區(qū)冬季氣溫偏低，冷空氣南下時(shí)，易發(fā)生低溫雨雪冰凍天氣。1月平均氣溫低于7.1 ℃，熱量條件欠缺，在冬季不能為錯(cuò)季蔬菜生長(zhǎng)提供足夠的熱量條件。

4 結(jié)論與討論

①錯(cuò)季蔬菜的種植是充分利用貴州省獨(dú)特的氣候優(yōu)勢(shì)，將自然優(yōu)勢(shì)和地理優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，填補(bǔ)了冬春季蔬菜淡季缺口[17]。本研究認(rèn)為冬季錯(cuò)季蔬菜適宜種植區(qū)主要分布在黔西南州的冊(cè)亨、望謨、貞豐和黔南州的羅甸以及遵義市的赤水河谷地區(qū)；較適宜區(qū)主要分布在興義、安龍、冊(cè)亨、望謨、羅甸、貞豐、紫云、關(guān)嶺等海拔在1 000 m以下地區(qū)，以及從江、榕江、荔波、赤水等海拔在600 m以下地區(qū)；其余地區(qū)不適宜種植冬季錯(cuò)季蔬菜。

②氣溫是影響貴州冬季錯(cuò)季蔬菜栽培的最主要?dú)夂蛳拗菩砸蜃?。本研究選用的氣溫指標(biāo)考慮了科學(xué)的栽培技術(shù)和品種選用等條件，因此，在該區(qū)域種植錯(cuò)季蔬菜時(shí)，應(yīng)注意選用適宜的品種、合理銜接茬口、采用科學(xué)的栽培技術(shù)。對(duì)貴州省冬季開展錯(cuò)季蔬菜栽培，具一定的指導(dǎo)意義。

③本文僅考慮溫度限制因子，并未對(duì)冬季錯(cuò)季蔬菜栽培的其他氣候要素及全生育期各氣象要素的綜合配置進(jìn)行分析，今后將研究貴州省冬季錯(cuò)季蔬菜更加全面的氣候適宜指標(biāo)及其精細(xì)區(qū)劃。

④本文僅研究了貴州省錯(cuò)季蔬菜在冬季的氣候適宜性分布情況，可進(jìn)一步研究夏秋季錯(cuò)季蔬菜的適宜性分布，為一年多熟的高效種植模式提供氣候依據(jù)。

[1] 劉明智,陳明霞,高建強(qiáng),等.淺析發(fā)展高山反季節(jié)蔬菜在貴州生態(tài)環(huán)境建設(shè)中的作用[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,50(23):4 876-4 878.

[2] 張雪玉,范水生,朱朝枝.發(fā)展高山反季蔬菜調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的實(shí)證分析[J].沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2005,7 (2):200-202.

[3] 魏祥云,李桂蓮,王天文,等.早果菜—水稻—秋冬果菜三熟高效種植模式[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36 (5):139-141.

[4] 李正麗,胡明文,楊新成,等.貴州夏秋反季節(jié)無(wú)公害蔬菜生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策[J].長(zhǎng)江蔬菜,2012,314(12):89-91.

[5] 何才華.貴州喀斯特環(huán)境的幾個(gè)問(wèn)題[J].貴州師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1990,8(2):4-7.

[6] 文林宏,李桂蓮,魏祥云,等.“1年3熟”種植模式下秋冬番茄栽培技術(shù)[J].中國(guó)園藝文摘,2011,27(4):124-125.

[7] 張伯泉.銅仁市高山區(qū)季節(jié)蔬菜生產(chǎn)適用氣象技術(shù)推廣研究[J].貴州氣象，2003，27(5)：29-31.

[8] 李克勤.冊(cè)享縣早熟蔬菜種植的氣候發(fā)展前景分析[J].貴州氣象，2010，34(3)：31-33.

[9] 董鵬,胡美華,王娟娟,等.云貴高原夏秋蔬菜產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策[J].中國(guó)蔬菜,2016,325(3):1-4.

[10]陳日華,李玉書,黃東林,等.桂林北部山區(qū)反季節(jié)蔬菜氣候適應(yīng)性研究[J].農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,3(3):64-68.

[11]張茂松,張加云,吉文娟,等.基于GIS的水稻低溫冷害精細(xì)化風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃——以玉溪市紅塔區(qū)為例[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2014,27(4):1 723-1 728.

[12]何雨芩,張茂松,黃成兵,等.基于GIS的云南省茶樹種植氣候適宜性區(qū)劃[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,43 (25):218-221.

[13]莫建國(guó),池再香,湯苾,等.貴州山區(qū)紅心獼猴桃種植氣候區(qū)劃[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2016,37(1):36-42.

[14]趙夏云,李瓊芬,李從信,等.貴州“1年3季”高效模式下冬春南瓜栽培技術(shù)[J].中國(guó)園藝文摘,2016,32(8):165-166,174.

[15]李桂蓮,李猛,王在倫,等.貴州低熱地區(qū)果菜冬季栽培技術(shù)總結(jié)[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué),1993,21 (4):27-30.

[16]蔡霞,李桂蓮,文林宏,等.冬春番茄-水稻-秋冬菜豆1年3熟高效種植模式[J].中國(guó)園藝文摘,2016,32(9):180-181.

[17]羅玲.黔西南州反季節(jié)蔬菜發(fā)展現(xiàn)狀與對(duì)策[J].農(nóng)技服務(wù),2010,27(9):1 245-1 246,1 249.