基于Surfer技術(shù)的廣西甘蔗低溫寒凍害空間分布研究

吳炫柯 劉志平 譚宗琨

摘要：利用廣西91個(gè)國家級(jí)氣象觀測站1961—2016年的氣象資料，計(jì)算出廣西甘蔗低溫寒凍害輕、中、重、嚴(yán)重發(fā)生頻率，基于Surfer技術(shù)獲得廣西甘蔗低溫寒凍害輕、中、重、嚴(yán)重發(fā)生頻率的空間分布特征圖。緯度越高甘蔗低溫寒凍害輕、中、重、嚴(yán)重發(fā)生頻率越高，緯度越低，出現(xiàn)的頻率越小，根據(jù)甘蔗低溫寒凍害空間分布圖，劃分出廣西無低溫寒凍害區(qū)、輕度低溫寒凍害區(qū)、中度低溫寒凍害區(qū)、重度低溫寒凍害區(qū)以及嚴(yán)重度低溫寒凍害區(qū)。

關(guān)鍵詞：甘蔗;區(qū)劃;低溫寒凍害;Surfer技術(shù)

中圖分類號(hào)：S566.1;F326.12? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2019）14-0030-03

Abstract： Based on the meteorological data of 91 national meteorological observation stations in Guangxi from 1961 to 2016， calculating the frequency of low temperature cold frost damage of light， medium， heavy and serious in Guangxi province. The spatial distribution characteristics of low-temperature cold frost damage of sugar cane were analyzed through Surfer software. The results showed the higher latitude， the lighter damage of light， medium， heavy， and severe frequency， and the lower latitude， the lower frequency occurrence. According to the spatial distribution of sugar cane cold and freezing injury， Guangxi province was divided into not damage zone， mild damage zone， moderate damage zone， heavy damage zone and severe damage zone.

Key words： sugar cane; division into districts; low temperature cold frost damage; Surfer technology

廣西是國內(nèi)蔗糖業(yè)的最大生產(chǎn)基地，蔗糖業(yè)成為當(dāng)?shù)氐闹饕?jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)[1]。2016—2017年榨季廣西甘蔗種植面積達(dá)75萬hm2，甘蔗產(chǎn)量達(dá)到4 700萬t，蔗糖產(chǎn)量占全國的60%左右，甘蔗產(chǎn)業(yè)與2 000多萬人有直接關(guān)系，因此利用廣西良好的氣候條件，提高甘蔗產(chǎn)量，對(duì)增加農(nóng)民收入有著重要的意義。近年來，由于全球氣候變暖加劇，極端天氣頻發(fā)，甘蔗極端低溫寒凍害幾率增加，2008—2009、2010—2011、2017—2018年榨季廣西桂北桂中蔗區(qū)多次發(fā)生嚴(yán)重的低溫霜凍冰凍天氣，造成當(dāng)年甘蔗產(chǎn)量受損嚴(yán)重，第二年蔗種不足，導(dǎo)致廣西甘蔗產(chǎn)量以及品質(zhì)下降明顯，對(duì)廣西國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有一定的影響[2，3]，生產(chǎn)實(shí)踐證明，能否根據(jù)區(qū)域甘蔗寒凍害發(fā)生頻率及遭受寒凍害影響的程度，合理確定甘蔗植區(qū)，是有效避免或減輕災(zāi)害損失的重要前提。前人主要集中在利用GIS技術(shù)對(duì)廣西甘蔗低溫寒凍害[2]和甘蔗種植氣候的區(qū)劃進(jìn)行研究[4，5]，沒有將廣西低溫霜凍害分為輕、中、重、嚴(yán)重分別進(jìn)行空間分布的研究。Surfer軟件以其強(qiáng)大的插值功能和網(wǎng)格化處理在氣象領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用[6，7]。為了掌握廣西甘蔗種植低溫霜凍害輕、中、重、嚴(yán)重發(fā)生頻率的空間分布特征，能提出更好地防御甘蔗低溫霜凍對(duì)策，本研究根據(jù)廣西氣象減災(zāi)所研究出的甘蔗低溫寒凍害等級(jí)指標(biāo)，結(jié)合Surfer技術(shù)，利用廣西國家氣象站1961—2016年56年的日極端最低溫度，繪制出廣西甘蔗低溫凍害輕、中、重、嚴(yán)重發(fā)生頻率的等值線空間分布，對(duì)廣西甘蔗低溫凍害發(fā)生頻率進(jìn)行農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃細(xì)化的研究，為優(yōu)化廣西甘蔗產(chǎn)業(yè)布局，以及趨利避害提供科學(xué)的決策依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 甘蔗低溫寒凍害等級(jí)指標(biāo)

甘蔗低溫寒凍害等級(jí)指標(biāo)及災(zāi)損指標(biāo)參照譚宗琨等[8]的研究，將致災(zāi)等級(jí)分為4個(gè)等級(jí)，具體見表1。

1.2? 氣象數(shù)據(jù)

廣西91個(gè)市縣國家級(jí)氣象站，1961—2016年逐日極端最低溫度的氣象資料。整理廣西各市縣站點(diǎn)資料，包括各市縣氣象站站點(diǎn)位置坐標(biāo)、經(jīng)度、緯度及輕、中、重、嚴(yán)重低溫寒凍害發(fā)生的頻率Excel格式數(shù)據(jù)，以及廣西邊界地理信息。

1.3? 數(shù)據(jù)處理

發(fā)生頻率=出現(xiàn)的年份/（統(tǒng)計(jì)年數(shù)+1），根據(jù)甘蔗致災(zāi)等級(jí)指標(biāo)，分別統(tǒng)計(jì)廣西91個(gè)市縣國家級(jí)氣象站1961—2016年甘蔗輕、中、重、嚴(yán)重低溫寒凍害等級(jí)發(fā)生的頻率。

1.4? 繪制等值線圖

繪制等值線圖時(shí)，根據(jù)各離散站點(diǎn)資料，通過插值計(jì)算形成網(wǎng)格點(diǎn)資料。利用Surfer軟件中Grid功能、Kriging插值方法完成插值計(jì)算過程，繪制等值線圖。

2? 結(jié)果與分析

從圖1可以看出，廣西甘蔗低溫寒凍害輕度頻率呈現(xiàn)一定的分布規(guī)律，即緯度越高出現(xiàn)的頻率越大，緯度越低，出現(xiàn)的頻率越小，南部沿海以及南部局部地區(qū)為0。桂北的三江縣、龍勝、興安、灌陽一線，頻率最高達(dá)到0.99，幾乎每年都遭受到危害程度為輕度的低溫影響;南丹、環(huán)江、羅成、沙塘、鹿寨、金秀、昭平一線，發(fā)生的頻率為0.70，西林、田林、巴馬、河池、宜州、來賓、藤縣、岑溪一帶，發(fā)生的頻率為0.45，龍州、大新、天等、都安、上林、賓陽、貴港、平南、容縣、北流一線發(fā)生的頻率為0.20，東興、防城、欽州、北海一帶以及玉林、博白、陸川、邕寧、都安、馬山局部地區(qū)發(fā)生的頻率為0。

從圖2可以看出，廣西甘蔗低溫寒凍害中度頻率分布規(guī)律與輕度發(fā)生頻率相似，緯度越高出現(xiàn)的頻率越大，緯度越低，出現(xiàn)的頻率越小。北部的資源、興安、灌陽一線，頻率最高達(dá)到0.95;天峨、環(huán)江、宜州、柳城、鹿寨、象州、昭平一線，發(fā)生的頻率為0.45;德保、田林、巴馬、河池、忻城、來賓、武宣、平南、岑溪一帶，發(fā)生的頻率為0.20;南部沿海地區(qū)，東興、防城、欽州、合浦發(fā)生的頻率為0;百色、田東、田陽、都安、馬山、桂平、玉林、北流、陸川、博白、崇左、寧明、橫縣、靈山局部地區(qū)發(fā)生的頻率也為0。

從圖3可以看出，廣西甘蔗低溫寒凍害重度頻率分布規(guī)律與輕度、中度頻率相似，緯度越高出現(xiàn)的頻率越大，緯度越低，出現(xiàn)的頻率越小。南丹、融安、永福、臨桂、靈川、富川一線，發(fā)生的頻率為0.45;隆林、田林、凌云、鳳山、天峨、環(huán)江、羅城、融水、柳城、柳州、鹿寨、象州、平南、昭平、荔浦、平樂一線，發(fā)生的頻率為0.20;此線以南甘蔗種植區(qū)，發(fā)生的頻率低于0.20，東興、防城、欽州、合浦發(fā)生的頻率為0;百色、田東、田陽、都安、馬山、忻城、隆安、桂平、玉林、北流、陸川、博白局部地區(qū)發(fā)生的頻率也為0。

從圖4可以看出，廣西甘蔗低溫寒凍害嚴(yán)重度頻率分布規(guī)律如下：緯度越高出現(xiàn)的頻率越大，緯度越低，出現(xiàn)的頻率越小。廣西北部的資源、興安、灌陽以及中部的金秀出現(xiàn)低溫中心;三江、龍勝、興安一線，發(fā)生的頻率為0.45;隆林、凌云、天峨、環(huán)江、融安、臨桂、永福、鹿寨、象州、平南、蒙山、荔浦、陽朔、恭城、鐘山、賀州一線，發(fā)生的頻率為0.20;此線以南發(fā)生頻率低于0.20，其中龍州、寧明、崇左、扶綏、平果、馬山、都安、河池一線以東，忻城、上林、賓陽、武宣、桂平、平南一線以南，平南、北流、陸川以西，發(fā)生的頻率為0。

3? 小結(jié)與討論

無低溫寒凍害區(qū)：輕、中、重、嚴(yán)重均沒有受害的地區(qū)有東興、防城、欽州、合浦，以及北海沿海地區(qū)，該區(qū)域冬季氣候溫暖，越冬氣象條件較好，冬季無低溫寒凍害，甘蔗生長期較長，光溫水條件非常利于甘蔗生長和發(fā)育，容易獲得高產(chǎn)和高糖分。該地區(qū)為了充分利用其良好的光溫水條件，甘蔗可以適當(dāng)提前播種，冬種甘蔗期生育期長，能夠獲得高產(chǎn)。

輕度低溫寒凍害區(qū)：只發(fā)生過輕度低溫頻率地區(qū)，沒有發(fā)生中度低溫寒凍害地區(qū)，包括廣西西部的百色、田東、田陽;廣西北部都安、馬山一帶;廣西東部的平南、桂平、玉林、北流、博白、陸川一帶;廣西南部的寧明、崇左、上思南部、靈山等地區(qū)。該地區(qū)冬季氣候比較溫暖，凍害較輕，甘蔗生長期較長，甘蔗越冬氣象條件較好，對(duì)甘蔗生產(chǎn)較為有利。

中度低溫寒凍害區(qū)：中度低溫寒凍害發(fā)生頻率為0.20一線以南地區(qū)，除了無低溫霜凍區(qū)和輕度低溫霜凍區(qū)外，包括德保、田林、巴馬、河池、忻城、來賓、武宣、平南、岑溪一帶，該地區(qū)發(fā)生重度低溫寒凍害的頻率約0.10，嚴(yán)重低溫寒凍害的頻率較低。該地區(qū)熱量條件中等，能滿足甘蔗生長基本需要， 大約10年發(fā)生一次重度霜凍，因此該地區(qū)應(yīng)選擇耐寒性強(qiáng)、宿根性強(qiáng)、產(chǎn)量高的甘蔗品種。

重度低溫寒凍害區(qū)：重度低溫寒凍害發(fā)生頻率為0.20～0.45，包括隆林、田林、凌云、鳳山、天峨、環(huán)江、羅城、融水、柳城、柳州、鹿寨、象州、平南、昭平、荔浦、平樂一線以北，南丹、融安、永福、臨桂、靈川、富川一線以南的地區(qū)。該地區(qū)熱量條件較差，冬季寒凍害較重，且頻率較高，應(yīng)該選擇耐寒性較強(qiáng)的、早熟高糖品種，適當(dāng)利用地膜覆蓋技術(shù)提早栽培，提早收獲，盡量在12月中下旬低溫和霜凍來臨之前收獲。

嚴(yán)重低溫寒凍害區(qū)：嚴(yán)重低溫寒凍害發(fā)生頻率為0.45，南丹、融安、永福、臨桂、靈川、富川一線以北的地區(qū)。該地區(qū)熱量不足，極易發(fā)生嚴(yán)重低溫寒凍害，造成甘蔗直接凍死，甘蔗蔗莖變褐變黑，并且有酸味或腐臭味，甘蔗無法榨糖，次年宿根蔗不能萌芽和出苗，為不適宜種植甘蔗區(qū)。

從廣西甘蔗低溫寒凍害輕、中、重、嚴(yán)重頻率分布可以看出，廣西甘蔗低溫寒凍害發(fā)生頻率呈緯向分布規(guī)律，即沿海及桂南地區(qū)無論是輕度、中度，不是重度低溫霜凍寒害頻率，均較低，越往北低溫霜凍發(fā)生的頻率越高，對(duì)于中度和重度低溫寒凍害區(qū)，盡量不種植新臺(tái)糖22號(hào)、臺(tái)優(yōu)等不耐寒的甘蔗品種，應(yīng)替換成耐寒性高的高產(chǎn)高糖品種，如桂糖28號(hào)、桂糖29號(hào)、湖光1號(hào)、臺(tái)糖88-9、云蔗99-601等[9]，在栽培方面，推廣應(yīng)用防寒抗凍栽培技術(shù)，如對(duì)甘蔗地采取深耕深松、地膜覆蓋、蔗葉覆蓋還田、增施暖性肥料等措施，提高甘蔗防寒保暖作用[10]，提高甘蔗抗寒性。

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