尋甸縣春馬鈴薯精細化農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃

黃初龍　耿瓊　董思平　胡衛(wèi)芬　鄧祥　曾麗莎

摘 要：馬鈴薯是尋甸縣農(nóng)村，特別是高寒冷涼貧困地區(qū)農(nóng)民口糧、經(jīng)濟收入和畜牧飼料的主要來源，也是尋甸縣重要的糧食經(jīng)濟作物之一。尋甸馬鈴薯種植以春馬鈴薯為主，種植面積2萬hm2，年產(chǎn)值達4.6億元?！秾さ榛刈逡妥遄灾慰h鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃（2018—2022年）》將馬鈴薯產(chǎn)業(yè)列為鄉(xiāng)村振興中需要壯大的特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，做好尋甸縣春馬鈴薯的氣候區(qū)劃工作對助力鄉(xiāng)村振興和鞏固脫貧攻堅成效具有重要意義。根據(jù)春馬鈴薯的生長發(fā)育特點以及對氣象條件的要求，結(jié)合尋甸當?shù)貧夂蛱卣骷按厚R鈴薯生產(chǎn)實際，選取7—8月平均氣溫和8月降水量2個因子作為尋甸縣春馬鈴薯種植氣候適宜性區(qū)劃因子，并按照最適宜、適宜、次適宜和不適宜進行分級。結(jié)果顯示：尋甸縣春馬鈴薯種植最適宜區(qū)面積最大，其次為適宜區(qū)、次適宜區(qū)，不適宜區(qū)有較小面積的分布，結(jié)論符合當前種植實際。

關(guān)鍵詞：春馬鈴薯;農(nóng)業(yè);氣候區(qū)劃;尋甸縣

中圖分類號：S162.2

文獻標識碼：A

尋甸地處云南省東北部，距昆明主城區(qū)90km、曲靖市80km、昆明長水國際機場70km，屬昆明主城、曲靖市、長水國際機場經(jīng)濟圈，緊鄰云南滇中新區(qū)，交通區(qū)位優(yōu)越。境內(nèi)渝昆（嵩待）高速、杭瑞（昆曲）高速、213國道、320國道、轎子山旅游專線組成了強有力的南北向交通干道;嵩待高速（渝昆高速）、昆曲高速（杭瑞高速）在尋甸境內(nèi)共有6個綜合立交樞紐和出口。境內(nèi)土地寬廣、土壤深厚，可利用的土地資源居滇中地區(qū)第2，人均耕地居昆明市第1;水資源豐富，可利用的水資源居昆明市第2;氣候條件較好，冬無嚴寒，夏無酷暑;擁有富足的草場資源;鄉(xiāng)村勞動力資源居昆明市第1，農(nóng)業(yè)資源優(yōu)勢突出，具有發(fā)展農(nóng)業(yè)得天獨厚的條件。尋甸是昆明北部5縣乃至云南省農(nóng)業(yè)大縣，是首批云南省高原特色農(nóng)業(yè)示范縣、昆曲綠色經(jīng)濟示范帶縣區(qū)之一，是昆明市的糧食主產(chǎn)區(qū)，云南省的畜牧基地縣。

尋甸地形地貌多樣，自然風(fēng)光秀麗，氣候四季溫潤，物產(chǎn)豐富，水資源富足;有牛欄江、普渡河、小江3大水系，20余條河流和天然湖泊清水海;土地資源、草場資源、森林資源、礦產(chǎn)資源等富集;空氣清新，水無污染，土壤干凈，自然生態(tài)環(huán)境優(yōu)越。

近年來，尋甸種薯生產(chǎn)區(qū)域主要在海拔超過2400m的高寒山區(qū)，以六哨、功山、甸沙、鳳合等鄉(xiāng)鎮(zhèn)為代表;菜用型商品薯生產(chǎn)區(qū)域在海拔低的河谷地區(qū)，以仁德、塘子、河口、倘甸、鳳合、七星、羊街等鄉(xiāng)鎮(zhèn)為代表，年生產(chǎn)供應(yīng)反季鮮銷馬鈴薯4萬t;加工型商品薯生產(chǎn)區(qū)域以六哨、甸沙、功山、倘甸等鄉(xiāng)鎮(zhèn)為代表，年生產(chǎn)供應(yīng)薯片加工型原料4萬t。

1 資料收集

本文所有的地理數(shù)據(jù)為中國氣象局下發(fā)的1∶25萬基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，根據(jù)需要進行數(shù)據(jù)整理，并提取了尋甸縣的行政邊界、城區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村駐地、河流水系、數(shù)字高程（DEM）、坡向和坡度等數(shù)據(jù);矢量數(shù)據(jù)格式為Shp，柵格數(shù)據(jù)格式為ESRI GRID;地理投影系統(tǒng)采用WGS_1984_UTM_ZONE 47N。歷年逐月平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫和降水量等氣象資料使用尋甸國家氣象觀測站數(shù)據(jù)。

2 技術(shù)方法

基于GIS技術(shù)，利用基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、氣象觀測數(shù)據(jù)、春馬鈴薯生長生理指標等資料開展春馬鈴薯種植氣候適宜性區(qū)劃工作。技術(shù)路線見圖1。

3 數(shù)據(jù)處理

3.1 氣溫的推算

氣溫是表示熱量特征的重要指標之一，是自然區(qū)劃和計算農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力的重要參數(shù)，是熱量條件分析的基礎(chǔ)。復(fù)雜地形下影響山地溫度分布的因素較多，包括宏觀地理條件（經(jīng)度、緯度、大水體、山脈走向、以及宏觀氣候背景等）、測站海拔高度、地形因素（坡度、坡向、地平遮蔽度等）、下墊面性質(zhì)（土壤類型、植被狀況等）以及大氣狀況（水汽、氣溶膠含量、大氣環(huán)流等）。局地條件下，海拔高度和地形因素對氣溫的影響相當明顯。

復(fù)雜地形下的月平均氣溫推算流程：利用尋甸縣及周邊地面氣象站的氣溫值和短期氣候考察氣溫訂正值，建立月平均氣溫與氣象觀測站經(jīng)、緯度和海拔高度的統(tǒng)計模型，推算出1—12月的氣溫空間分布數(shù)據(jù)。月平均氣溫模型如下：

式中，T為氣象站觀測的月平均氣溫值;λ和φ分別為氣象站所處位置的經(jīng)度和緯度;h為海拔高度（m）;a、b、c、d為回歸系數(shù)，其中海拔高度是影響氣溫的主要因子。運用GIS中的柵格計算工具計算逐月氣溫空間分布，逐月累加平均后得到尋甸縣實際的年氣溫空間分布圖，見圖2。

尋甸縣各地年平均氣溫分布特征為河谷地區(qū)高、山區(qū)低，大部地區(qū)年平均氣溫在11～15℃;高值區(qū)年平均氣溫在13℃以上，分布在海拔高度較低的河谷地區(qū)，主要在蟒蛇河、洗馬河、四甲河、響水河、摩洛河、牛欄江等河流周邊;低值區(qū)年平均氣溫在13℃以下，主要分布在中西部的山區(qū)。

3.2 日照時數(shù)的推算

復(fù)雜地形下的月日照時數(shù)推算流程：采用半球視域算法，依次計算出基于DEM數(shù)據(jù)的1—12月的地理可照時數(shù)，再建立實際可照時數(shù)與地理可照時數(shù)的估算方法進行估算，推算出實際日照時數(shù)空間分布數(shù)據(jù)。

實際日照時數(shù)與云量分布、天空狀況、地形因子等有關(guān)，但天空狀況和云量尚不能數(shù)字化。本項目中因研究區(qū)域較小，各地云量分布、天空狀況差異較小，故實際日照時數(shù)利用尋甸縣及周邊地面氣象站經(jīng)內(nèi)插的日照百分率與地理可照時數(shù)之積進行估算，見圖3。

尋甸縣各地年日照時數(shù)主要受下墊面特征以及季節(jié)變化等條件的影響。尋甸縣大部地區(qū)年日照時數(shù)在1400～2000h;低值區(qū)年日照時數(shù)在1600h以下，主要分布在四甲河、響水河、牛欄江等河流的部分河谷地區(qū);其余大部地區(qū)年日照時數(shù)在1600h以上。

3.3 降水量的推算

降水量是水資源評價的重要依據(jù)之一，也是水文、生態(tài)和氣象學(xué)研究中的一個重要因素。然而，由于人力財力等多種因素的限制，氣象觀測站網(wǎng)的建設(shè)和布局往往是有限的，現(xiàn)有的氣象觀測數(shù)據(jù)不能滿足人們對氣象要素在時空分布上的精確度要求，所以根據(jù)臺站的數(shù)據(jù)來計算整個區(qū)域的降水信息就涉及到數(shù)據(jù)插值的問題。目前，在眾多氣象要素空間插值方法中，有反映空間幾何距離權(quán)重計算的方法，如最近距離法、逆距離加權(quán)法等;有反映一系列空間數(shù)據(jù)相互統(tǒng)計關(guān)系計算的方法，如趨勢面法、多元回歸法等。克里格插值法由于能提供最佳的線性無偏估計，在空間統(tǒng)計方法中得到了廣泛的應(yīng)用，但這些方法不能很好地反映地形地貌對氣象要素的影響。

為了最大程度地利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)來提取降水信息，準確反映降水的分布以及對特定區(qū)域的水資源進行總體評估，將日常業(yè)務(wù)與時間和空間分布的要求以及降水數(shù)據(jù)的準確性，改進DAYMET和PRISM模型并進行綜合，得到一種滿足業(yè)務(wù)要求的方法：在一個固定上限半徑的信息圓（可自動收縮）內(nèi)，對于圓內(nèi)任一需要插值的網(wǎng)格點，選擇與其距離最近且影響最大的N個觀測站作為信息源，改進距離加權(quán)方法，對降水量和高程進行回歸建模，同時考慮測站方位的影響，最后對降水空間進行插值。

對于任一欲插值的網(wǎng)格點J，搜索與其距離最近、影響最大的N個（一般取15）測站作為信息來源，以海拔、經(jīng)緯度、方位因子等作為環(huán)境參數(shù)。根據(jù)觀測站點的海拔與降水量觀測值采取線性回歸方法，建立海拔與降水量之間的回歸方程，同時引入距離、方位權(quán)重，依托地理信息系統(tǒng)技術(shù)（GIS）、移動開窗技術(shù)集成來實現(xiàn)并完成降水的空間插值。

3.3.1 權(quán)重函數(shù)

距離權(quán)重的計算，在信息圓搜索距離確定的情形下，測點與插值點間的距離對插值點估算值的影響，給出權(quán)重取值與距離的關(guān)系式：

尋甸縣大部地區(qū)年降水量超過1000mm，其中降水量超過1200mm的地區(qū)主要分布在金源鄉(xiāng)東部、功山鎮(zhèn)西部和北部邊緣、甸沙鄉(xiāng)東北部、鳳儀鎮(zhèn)局部、六哨鄉(xiāng)西部局部和東部邊緣。其余年降水量低于1000mm的分布在金源鄉(xiāng)西北部、倘甸鎮(zhèn)北部、柯渡鎮(zhèn)等地區(qū)。

4 氣候適宜性區(qū)劃指標

馬鈴薯原產(chǎn)于南美高山地帶，喜冷涼氣候，怕霜凍，不耐高溫，是全球第4大重要糧食作物。生長期間以晝夜平均溫度18～21℃為最適。溫度對馬鈴薯各個器官的生長發(fā)育和產(chǎn)量形成有很大的作用，關(guān)系到安排播種期、決定種植密度和安排田間管理措施等。

本文選取7—8月平均氣溫和8月降水量2個因子作為尋甸縣春馬鈴薯種植氣候適宜性區(qū)劃因子，并按照最適宜、適宜、次適宜和不適宜進行分級。春馬鈴薯種植農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃指標及分級見表1。

4.1 7—8月平均氣溫計算

尋甸縣春馬鈴薯氣候適宜性的熱量指標主要采用7—8月平均氣溫進行評價，平均氣溫不僅決定了春馬鈴薯的種植，而且是春馬鈴薯品質(zhì)的重要影響的因素之一。尋甸縣7—8月平均氣溫高值區(qū)主要分布在海拔高度較低的河谷地區(qū)，7—8月平均氣溫在19℃以上，低值區(qū)主要分布在中西部海拔高度較高的山區(qū)，7—8月平均氣溫在16℃以下，其余地區(qū)在16～19℃。

4.2 8月降水量

尋甸縣春馬鈴薯氣候適宜性評價的水分指標采用8月降水量進行評價。尋甸縣8月降水量的主要分布特征是中南部地區(qū)降水多、西北地區(qū)降水少;8月降水量在220mm以上的高值區(qū)主要分布在六哨鄉(xiāng)南部、柯渡鎮(zhèn)東部、先鋒鎮(zhèn)北部和東南部邊緣、仁德鎮(zhèn)西部局部、功山鎮(zhèn)東南部局部等地區(qū)，8月降水量在160mm以下的低值區(qū)主要分布在聯(lián)合鄉(xiāng)、鳳儀鎮(zhèn)北部、倘甸鎮(zhèn)中北部、金源鄉(xiāng)中西部等地區(qū)，其余地區(qū)降水量在160～220mm。

5 尋甸縣春馬鈴薯氣候適宜性區(qū)劃結(jié)果

5.1 7—8月平均氣溫適宜性

從7—8月平均氣溫的指標來看，尋甸縣大部地區(qū)均可種植春馬鈴薯，聯(lián)合鄉(xiāng)北部邊緣、金源鄉(xiāng)東部邊緣等少部分地區(qū)不能種植春馬鈴薯。春馬鈴薯可種植區(qū)中最適宜區(qū)面積最大，主要分布在蟒蛇河、洗馬河等河流周邊海拔高度較低的河谷地區(qū);適宜區(qū)主要分布在河谷地區(qū)和海拔較高山區(qū)之間的半山區(qū)地區(qū);次適宜區(qū)分布在中西部海拔高度較高的山區(qū)。

5.2 8月降水適宜性

從8月降水量的指標來看，尋甸縣大部地區(qū)均可種植春馬鈴薯，六哨鄉(xiāng)南部與先鋒鎮(zhèn)交界的少部分地區(qū)不能種植春馬鈴薯。春馬鈴薯可種植區(qū)以最適宜區(qū)為主，主要分布在8月降水量較適中的地區(qū);其次為適宜區(qū)，主要分布在尋甸縣西北部、六哨鄉(xiāng)及其以南的部分地區(qū)、中東部的部分地區(qū);次適宜區(qū)分布在六哨鄉(xiāng)和先鋒鎮(zhèn)交界的地區(qū)、仁德鎮(zhèn)西南部局部地區(qū)。

5.3 尋甸縣春馬鈴薯種植氣候適宜性

利用春馬鈴薯氣候區(qū)劃指標以及基本氣候要素空間柵格數(shù)據(jù)，對尋甸縣春馬鈴薯種植氣候適宜性進行評價，制作出尋甸縣春馬鈴薯種植氣候適宜性區(qū)劃圖，見圖10。

從尋甸縣春馬鈴薯種植氣候適宜性區(qū)劃分布圖來看，尋甸縣春馬鈴薯種植最適宜區(qū)面積最大，其次為適宜區(qū)、次適宜區(qū)，不適宜區(qū)有較小面積的分布。

5.3.1 最適宜區(qū) 主要分布在四甲河、響水河、摩洛河、牛欄江等河流周邊海拔高度較低的河谷地區(qū)。此區(qū)域7—8月平均氣溫最適宜、8月降水量最適宜或適宜。該區(qū)域春馬鈴薯生長季內(nèi)水分和熱量條件均適宜，利于春馬鈴薯的生長發(fā)育，春馬鈴薯品質(zhì)好、產(chǎn)量高。

5.3.2 適宜區(qū) 主要分布在尋甸縣各河谷地區(qū)和海拔較高山區(qū)之間的半山區(qū)地區(qū)。此區(qū)域7—8月平均氣溫適宜、8月降水量最適宜或適宜。該區(qū)域春馬鈴薯生長季內(nèi)水熱條件適宜，利于春馬鈴薯的生長發(fā)育，春馬鈴薯品質(zhì)好、產(chǎn)量較高。

5.3.3 次適宜區(qū) 主要分布在聯(lián)合鄉(xiāng)西北部、金源鄉(xiāng)東部、功山鎮(zhèn)西部和北部邊緣、甸沙鄉(xiāng)東北部、六哨鄉(xiāng)西北部和東南部、仁德鎮(zhèn)西部局部等海拔高度較高的山區(qū)。此區(qū)域7—8月平均氣溫較適宜、8月降水量大部地區(qū)最適宜或適宜、局部地區(qū)較適宜。該區(qū)域春馬鈴薯生長季內(nèi)水熱條件總體為較適宜，春馬鈴薯品質(zhì)較好。

5.3.4 不適宜區(qū) 分布在聯(lián)合鄉(xiāng)北部邊緣、金源鄉(xiāng)東部邊緣、六哨鄉(xiāng)南部與先鋒鎮(zhèn)交界的局部地區(qū)。此區(qū)域7—8月平均氣溫和8月降水量均不適宜。該區(qū)域氣象條件不適宜春馬鈴薯正常生長。

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（責(zé)任編輯 李媛媛）