太倉市露天草莓種植的氣候區(qū)劃

唐 倩, 鐘惠平, 陳 粲, 包云軒*

(1.南京信息工程大學(xué)氣象災(zāi)害預(yù)報和評估協(xié)同創(chuàng)新中心,南京 210044；2.南京信息工程大學(xué)江蘇省農(nóng)業(yè)氣象重點實驗室,南京 210044；3.太倉市氣象局,太倉 215400)

草莓是一種屬薔薇科多年生的草本植物,因為味道可口、營養(yǎng)價值高,在水果市場上一直備受青睞[1]。近年來,中國的草莓產(chǎn)業(yè)獲得了迅猛發(fā)展,總面積和總產(chǎn)量均躍居世界第一位[2]。江蘇地處沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū), 是中國優(yōu)質(zhì)草莓主要產(chǎn)區(qū)之一[3]。蘇州太倉憑借其較為豐富的氣候資源,積極開展露天草莓的種植,如今草莓已經(jīng)成為太倉的重要經(jīng)濟(jì)作物。草莓的產(chǎn)量和品質(zhì)在不同的氣候條件下差異巨大,從而不合理的布局會造成經(jīng)濟(jì)效益的巨大差異,因此在生產(chǎn)上對露天草莓種植進(jìn)行氣候適宜性分區(qū)具有重要意義。

農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃是體現(xiàn)氣候條件與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之間相互關(guān)系的專業(yè)性區(qū)域劃分,它能夠幫助人們充分合理地利用當(dāng)?shù)氐臍夂蛸Y源,對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行合理的布局,進(jìn)一步優(yōu)化當(dāng)?shù)氐母髦贫?為引進(jìn)和推行新作物品種提供依據(jù)[4]。隨著科技的發(fā)展,中外許多學(xué)者把地理信息系統(tǒng)(geographic information system,GIS)[5]技術(shù)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃,顯著提高了區(qū)劃的精度,同時取得了很多可喜的研究成果。Irimia等[6]基于GIS分析了地形、氣候和土壤等15個參數(shù),對羅馬尼亞湖西葡萄酒產(chǎn)區(qū)葡萄栽培潛力進(jìn)行了分析,并劃分出不同的葡萄栽培區(qū)域,為葡萄栽培分區(qū)提供了必要的信息。Falasca等[7]在2014年曾以無霜期、等雨量線和生長期年平均氣溫為指標(biāo),利用GIS技術(shù)建立了阿根廷洋麻的農(nóng)業(yè)氣候和農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)劃模型,確定了阿根廷洋麻的潛在生長區(qū)域；在2017年又根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料和棕櫚樹的生物氣候要求,利用GIS技術(shù)對阿根廷棕桐樹的種植區(qū)域進(jìn)行了農(nóng)業(yè)氣候分區(qū)[8]。Aparecido等[9]利用GIS中的克里格法對各氣象站氣溫和降水進(jìn)行空間插值,從而得到了米納斯吉拉斯州紅木作物的農(nóng)業(yè)氣候分區(qū)。王棟等[10]根據(jù)氣象數(shù)據(jù)和馬鈴薯的生長需求,建立了合適的評價指標(biāo)體系,并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建綜合評價模型,運用GIS技術(shù)對云南省馬鈴薯的種植進(jìn)行了氣候適宜性區(qū)劃。He等[11]基于GIS技術(shù),采用一種面向過程的方法精確評估了中國馬鈴薯生長在時間和空間上的溫度適宜性。張波等[12]利用GIS技術(shù),根據(jù)貴州的基礎(chǔ)氣象資料,構(gòu)建了相應(yīng)的適宜度模型,并運用相對權(quán)重法完成了番茄的氣候適宜度評價。王慶莉等[13]根據(jù)蟲草的生物學(xué)特性和當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)氣候資源分布特征,確定以海拔、年平均氣溫、年平均降水量、植被、土壤為主導(dǎo)指標(biāo),地形坡度為輔助指標(biāo),基于GIS技術(shù)應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計分析法、集優(yōu)法對石渠蟲草的氣候生態(tài)適宜性及空間分布進(jìn)行了分析。

從目前科研和應(yīng)用情況看來,關(guān)于利用GIS技術(shù)進(jìn)行露天草莓種植氣候區(qū)劃的相關(guān)研究還鮮有報道。因此,現(xiàn)依據(jù)太倉及周邊氣象站的基本氣象資料,分析太倉的農(nóng)業(yè)氣候資源,并根據(jù)草莓生長對氣象條件的要求以及借鑒相關(guān)研究成果,選取適宜的氣候區(qū)劃指標(biāo),利用GIS技術(shù)對太倉市露天草莓種植進(jìn)行區(qū)域劃分,為高效地利用當(dāng)?shù)貧夂蛸Y源,提高草莓經(jīng)濟(jì)效益提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

太倉市隸屬江蘇省蘇州市,下轄6個鎮(zhèn)和1個經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū),地處長江入?？谀习?經(jīng)緯度為31°20′N～31°45′N、120°58′E～121°20′E。其周邊城市的分布情況和本市的行政區(qū)劃如圖1所示。全市總面積為823 km2,市內(nèi)水域面積為157.04 km2,市內(nèi)陸地面積為665.96 km2。太倉市地勢較為平坦,以吳淞零點為基準(zhǔn)面,東部的地面高程為3.5～5.8 m,西部的地面高程2.4～3.8 m。

圖1 太倉市地理位置Fig.1 The geographical location of Taicang

1.2 資料來源

氣象數(shù)據(jù)為太倉市氣象站和周邊6個氣象站(常熟、張家港、吳中、東山、吳江、昆山)1971—2010年逐日的平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、降水量和日照時數(shù)數(shù)據(jù),太倉市的電子地理地圖由國家測繪局提供,比例尺為1∶250 000。

1.3 研究方法

1.3.1 氣象數(shù)據(jù)的處理

利用MATLAB、Excel等軟件進(jìn)行氣象數(shù)據(jù)處理,然后再利用ArcGIS軟件,根據(jù)太倉站及周邊氣象站的數(shù)據(jù)插值得到太倉市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的相關(guān)數(shù)據(jù),并進(jìn)行圖形輸出。ArcGIS中的插值方法采用普通克里金法,標(biāo)準(zhǔn)分類法選擇幾何分級法。

1.3.2 草莓對氣象條件的要求

光照條件:在開花結(jié)果期和旺盛生長期,草莓需要12～15 h的長日照,日平均日照時數(shù)至少8 h；在花芽分化期,草莓需要10～12 h的短日照。在夏季,當(dāng)光強太強時,會對草莓產(chǎn)生不利影響,其生長發(fā)育被抑制,老葉片容易受到太陽灼傷,新葉片也很難長出[14]。

溫度條件:初春當(dāng)?shù)販卦? ℃時根系便開始活動,10 ℃時形成新根。根系生長最適溫度為15～20 ℃[14]。在開花期,草莓適宜的溫度為26 ℃左右,溫度高于30 ℃時對植株有不利影響,如果此期間遇到-2 ℃的低溫,會導(dǎo)致草莓不能受精、結(jié)實[15]。在果實膨大期,草莓適宜的溫度為12～20 ℃。在果實成熟期,要求白天氣溫20～25 ℃,夜間低于10 ℃?；ㄑ糠只谶m宜溫度為15～20 ℃。休眠期適宜溫度應(yīng)小于5 ℃[16]。

水分條件:草莓根淺,葉面積大,植株的蒸騰強烈,所以其每個生育期都需要很多的水分。苗期水分供應(yīng)不足,莖、葉的發(fā)育會受到阻礙；結(jié)果期水分供應(yīng)不足,會抑制果實的發(fā)育,導(dǎo)致減產(chǎn)和品質(zhì)的降低。在花芽分化時期,一般要求土壤相對含水量為60%,果實生長和成熟期需達(dá)80%以上,其他生長期為70%左右[14-17]。

1.3.3 太倉市農(nóng)業(yè)氣候資源分析

1.3.3.1 光照資源及其特點

光照充足有利于植物光合作用,果實積累糖分多,果實品質(zhì)好[14]。太倉市1971—2010年的年平均日照時數(shù)為1 931.1 h,在一年12個月中,8月的總?cè)照諘r數(shù)最多,平均為216.5 h,2月的總?cè)照諘r數(shù)最少,平均為117.7 h；夏季的日照最多,春秋季節(jié)次之,冬季最少。全市年日照時數(shù)總體上呈南多北少的分布(圖2),年總?cè)照諘r數(shù)近40 a呈現(xiàn)下降的趨勢(圖3)。

圖2 1971—2010年太倉市年總?cè)照盏目臻g分布Fig.2 Spatial distribution of annual total sunshine in Taicang City from 1971 to 2010

圖3 1971—2010年太倉市年總?cè)照遮厔軫ig.3 Annual total sunshine trend of Taicang City from 1971 to 2010

草莓開花至花芽分化期間要求日平均日照時數(shù)不低于8 h,而太倉市這40 a期間的日平均日照時數(shù)為5.9 h,所以對于草莓的生長而言,太倉市的日照資源不是很充足,但是草莓生長季的日照時數(shù)占到了太倉市全年總?cè)照盏?2.8%,這在一定程度上彌補了日照資源的不足。從圖2可以看出,太倉南部的日照資源比北部更豐富,相對來說更適宜草莓的生長。

1.3.3.2 熱量資源及其特點

溫度是確定草莓種植區(qū)域布局的首要考慮條件。一般草莓生長的適宜溫度為18～25 ℃[14]。太倉市熱量條件比較充裕,≥0 ℃的年總活動積溫平均為5 844.8 ℃·d,全市40 a平均≥0 ℃的年總活動積溫呈南高北低分布(圖4),近40 a中≥0 ℃的年總活動積溫呈上升趨勢(圖5)。太倉市年平均氣溫為16.0 ℃,1月最冷,平均氣溫為3.6 ℃；7、8月最熱,平均氣溫為27.0 ℃。全市年平均氣溫呈南高北低分布(圖6),近40 a年平均氣溫呈上升趨勢(圖7),40 a上升了約2.0 ℃。

圖4 1971—2010年太倉市≥0 ℃年平均活動積溫空間分布Fig.4 Spatial distribution of ≥0 ℃ annual active accumulated temperature in Taicang City from 1971 to 2010

圖5 1971—2010年太倉≥0 ℃年活動積溫趨勢圖Fig.5 Trend chart of ≥0 ℃ annual active accumulated temperature in Taicang City from 1971 to 2010

圖6 1971—2010年太倉市年平均氣溫空間分布Fig.6 Spatial distribution of the annual average temperature of Taicang City from 1971 to 2010

圖7 1971—2010年太倉市年平均氣溫趨勢圖Fig.7 Annual average temperature trend chart of Taicang City from 1971 to 2010

太倉市草莓開花和結(jié)果期的平均氣溫為18.1 ℃,旺盛生長期為26.5 ℃,花芽分化期為20.6 ℃,這與草莓對溫度的要求基本一致。因此,太倉的熱量資源能夠滿足草莓的生長需求。

1.3.3.3 降水資源及其特點

草莓根淺,葉片面積大,植株蒸騰強烈,所以每個生育期都需要很多的水分用以維持植株的蒸騰作用[17]。太倉市1971—2010年期間的平均年降水量為1 042.1 mm,77.8%的年份年降水量在800 mm以上,1991年的降水最多,為1 506.8 mm,1978年的降水最少,為619.1 mm。全市多年平均降水量的特點是東南多西北少(圖8),1971—2010年期間呈上升趨勢(圖9)。

圖8 1971—2010年太倉市年降水量的空間分布Fig.8 Spatial distribution of annual precipitation in Taicang City from 1971 to 2010

圖9 1971—2010年太倉市年總降水量趨勢圖Fig.9 Trend chart of total annual precipitation in Taicang City from 1971 to 2010

4月上旬—8月底是草莓的重要生長時期,該時段太倉的降水量為606 mm,為年降水量的58.2%,有足夠的水分保證草莓的生長。

綜上所述,太倉市的熱量資源和降水資源均比較豐富,近40 a均呈上升趨勢。這為太倉市擴(kuò)大草莓的種植面積,提高草莓產(chǎn)量和品質(zhì)提供了可能。但是太倉市的光照資源不是很充足,近40 a呈下降趨勢,這對草莓的生長不利。不過,草莓生長季的日照時數(shù)占到了太倉市全年總?cè)照盏慕^大部分,這在一定程度上彌補了日照資源的不足。總體來看,太倉市的氣候條件能夠滿足草莓的生長需求,且南部地區(qū)的資源比北部地區(qū)更豐富。

1.3.4 區(qū)劃方法

借鑒相關(guān)的草莓區(qū)劃研究成果[18],同時考慮草莓生長對氣象條件的需求以及太倉的農(nóng)業(yè)氣候資源,選取草莓各生育期的氣象因子(日照時數(shù)、降水量、氣溫日較差、日平均溫度)和主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害(低溫霜凍、高溫?zé)岷Α追鄄?、灰霉?為區(qū)劃指標(biāo),并對各指標(biāo)(表1、表2)分等級賦值[19-20],不適宜、一般適宜、最適宜分別賦值0、1、2。最后將每個地區(qū)的賦值加和,并利用ArcGIS中標(biāo)準(zhǔn)分類法的幾何分級法,將草莓種植的適宜性結(jié)果分為3類:不適宜、一般適宜、最適宜。

表1 露天草莓各生育期的氣象因子區(qū)劃指標(biāo)Table 1 Meteorological factor zoning indicators for each growing period of open-air strawberries

表2 草莓主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的區(qū)劃指標(biāo)Table 2 Zoning indicators for major agricultural meteorological disasters related to strawberries

2 結(jié)果與分析

2.1 草莓生育期的氣象因子分析

2.1.1 開始生長期

太倉市的日照時數(shù)、降水量、日平均氣溫均呈

南多北少的分布[圖10(a)～圖10(c)],日較差呈西大東小的分布[圖10(d)]。草莓在開始生長期,對日照無特別需求,日較差的影響也較小,但要有足夠的水分。由圖10(b)可知,此時太倉市的降水量為104.8～115.7 mm,約占年降水的11%,整個市的降水條件均能滿足草莓的需求。該期間,草莓根系開始活動的溫度為2～5 ℃,從[圖10(c)]可見,太倉市日平均氣溫為8.18～8.38 ℃,達(dá)到了草莓根系開始活動的需求溫度。根據(jù)圖10,計算該時期太倉市各鎮(zhèn)(區(qū))的區(qū)劃得分(表3)。從表3中可知,雙鳳鎮(zhèn)、城廂鎮(zhèn)、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的分?jǐn)?shù)較高,是草莓該時期的最適宜生長區(qū)；璜涇鎮(zhèn)得分最低,相對來說不適宜草莓的生長；浮橋鎮(zhèn)、沙溪鎮(zhèn)、瀏河鎮(zhèn)的得分中等,是草莓生長的一般適宜區(qū)。

表3 開始生長期太倉市各鎮(zhèn)(區(qū))的區(qū)劃得分Table 3 Division scores of various towns (districts) in Taicang City during the beginning of the growth period

圖10 開始生長期氣象因子的空間分布Fig.10 The spatial distribution of the zoning factors during the beginning of the growth period

2.1.2 開花和結(jié)果期

從圖11中可以看出,在開花和結(jié)果期,太倉市的總?cè)照諘r數(shù)呈南多北少的分布[圖11(a)],降水呈南部和東部多而北部少的格局,平均氣溫呈東南高西北低分布[圖11(b)、[圖11(c)],日較差呈東南小西北大的分布[圖11(d)]。在此期間,草莓生長需要充足的日照和水分,因此太倉南部的條件更為優(yōu)越。該時期草莓適宜的溫度范圍為12～20 ℃,不利氣象條件是晚霜凍。從圖11(c)中可以看出,整個太倉市的平均氣溫范圍為18.32～18.39 ℃,且地區(qū)之間的溫度差異很小,所以整個太倉市的溫度都比較適宜草莓的生長。日較差大有利于植物積累更多的干物質(zhì),作物的品質(zhì)會更好,所以太倉北部的日較差條件更有利于草莓的生長。根據(jù)表4,璜涇鎮(zhèn)、浮橋鎮(zhèn)、沙溪鎮(zhèn)在該時期最不適宜草莓發(fā)育,瀏河鎮(zhèn)、雙鳳鎮(zhèn)、城廂鎮(zhèn)、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)則是草莓生長的一般適宜區(qū)。

表4 開花和結(jié)果期太倉市各鎮(zhèn)(區(qū))的區(qū)劃得分Table 4 Division scores of various towns (districts) in Taicang City during flowering and fruiting

圖11 開花和結(jié)果期區(qū)劃因子的空間分布Fig.11 The spatial distribution of the zoning factors during flowering and fruiting

2.1.3 旺盛生長期

從圖12(a)中可以看出,在旺盛生長期,太倉市的日照時數(shù)呈南多北少的分布,南部地區(qū)的日照條件更適宜草莓的生長。在此期間草莓也需要充足的水分,太倉市的中心區(qū)域降水量明顯比四周更豐沛[圖12(b)],所以中心區(qū)域的降水資源更適合草莓的旺盛生長。此時,植株生長的最適溫度為15～25 ℃,不利的氣象條件是大于30 ℃的高溫。根據(jù)圖12(c),太倉市的溫度呈南高北低,且均大于25 ℃小于30 ℃,所以太倉各地的溫度均滿足草莓生長發(fā)育的要求,相對來說,北部的溫度更接近適宜溫度,更有利于草莓的生長。太倉市的日較差呈北大南小的分布,整個城市不同地區(qū)之間的的平均日較差最大僅相差0.15 ℃,地區(qū)之間的差距較小[圖12(d)]。在這個時期,璜涇鎮(zhèn)是草莓生長的不適宜區(qū),雙鳳鎮(zhèn)是草莓生長的一般適宜區(qū),沙溪鎮(zhèn)、浮橋鎮(zhèn)、瀏河鎮(zhèn)、城廂鎮(zhèn)、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)是草莓生長的最適宜區(qū)(表5)。

圖12 旺盛生長期區(qū)劃因子的空間分布Fig.12 The spatial distribution of the zoning factors during the prosperous growth period

表5 旺盛生長期太倉市各鎮(zhèn)(區(qū))的區(qū)劃得分Table 5 Division scores of various towns (districts) in Taicang City during the prosperous growth period

2.1.4 花芽分化期

在花芽分化期,草莓每天適宜的日照時數(shù)為10～12 h,不利氣象條件為大于12 h的長日照。從圖13(a)中可以看出,太倉市該時期的總?cè)照諘r數(shù)呈南多北少的分布,且均未達(dá)到長日照的條件,但相對來說南部的日照資源更豐富。該時期,草莓對水分的要求不高。根據(jù)圖13(b),太倉市的降水量為152.0～162.0 mm,約占年總降水量的15%,所以整個太倉市的水分條件均可以滿足草莓的生長需求。此時草莓的適宜溫度為15～20 ℃,從圖13(c)可以看出,各地氣溫均略大于20 ℃,但相對來說,璜涇鎮(zhèn)、沙溪鎮(zhèn)和浮橋鎮(zhèn)北部的溫度更接近適宜溫度,更有利于草莓的花芽分化。由圖13(d)可以看出,太倉市的日較差是中心及南部大,其他地區(qū)較小,但是地區(qū)之間的差距較小。由表6中可知,璜涇鎮(zhèn)的氣候條件不適宜草莓的花芽分化,浮橋鎮(zhèn)、瀏河鎮(zhèn)是草莓發(fā)育的一般適宜區(qū),沙溪鎮(zhèn)、雙鳳鎮(zhèn)、城廂鎮(zhèn)、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的氣候條件最適宜草莓的花芽分化。

圖13 花芽分化期區(qū)劃因子的空間分布Fig.13 The spatial distribution of the zoning factors during flower bud differentiation

表6 花芽分化期太倉市各鎮(zhèn)(區(qū))的區(qū)劃得分Table 6 Division scores of various towns (districts) in Taicang City during flower bud differentiation

2.1.5 休眠期

在草莓休眠期,不利氣象條件是長日照。由圖14(a)可知,此時太倉市的日照時數(shù)均未達(dá)到長日照條件,且均能滿足草莓的休眠需求。從圖14(b)可知,此時太倉市的降水量呈南多北少的分布,但此時草莓對水分的要求較低,各地降水條件均適宜草莓的休眠。休眠期適宜溫度是5 ℃以下,不利氣象條件是高溫。從圖14(c)可知,太倉的溫度均高于5 ℃,總體呈現(xiàn)南高北低的分布,但相對來說,北部的溫度更接近適宜溫度,更有利于草莓的休眠。此時,日較差的影響相對較小,根據(jù)圖14(d)可得,日較差呈中心及南部大、其他地區(qū)小的分布。根據(jù)表7,整個太倉市均比較適宜草莓的休眠。

表7 休眠期太倉市各鎮(zhèn)(區(qū))的區(qū)劃得分Table 7 Division scores of various towns (districts) in Taicang City during dormancy

圖14 休眠期區(qū)劃因子的空間分布Fig.14 The spatial distribution of the zoning factors during dormancy

2.2 主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害分析

2.2.1 低溫霜凍

草莓喜溫又耐寒,但耐寒有限。草莓在開花期,最不耐低溫,若長時間遭遇霜凍,雌蕊無法受精,影響果實形成。霜凍是氣溫陡降到0 ℃以下,使植物遭受凍害甚至死亡的氣象災(zāi)害[21]。

以各站點12月—次年5月氣溫<0 ℃的天數(shù)占該期間總天數(shù)的比例作為當(dāng)?shù)氐蜏厮獌龅陌l(fā)生概率(表8),太倉市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的插值結(jié)果如圖15所示。從圖15中可知,璜涇鎮(zhèn)北部發(fā)生低溫凍害的概率最大,沙溪鎮(zhèn)和浮橋鎮(zhèn)的發(fā)生概率為中等,沙溪鎮(zhèn)、浮橋鎮(zhèn)以南的地區(qū)的概率最低。如此分布的原因是太倉市溫度的空間分布呈南高北低,所以北部地區(qū)發(fā)生低溫的概率大于南部地區(qū)。該時期是草莓休眠、生長和開花結(jié)果時期,低溫霜凍天氣不能滿足草莓生長所需的溫度,阻礙雌蕊受精,影響產(chǎn)量,所以沙溪鎮(zhèn)、浮橋鎮(zhèn)以南地區(qū)更適合草莓的生長。

表8 太倉及周邊氣象站低溫霜凍的發(fā)生概率Table 8 Occurrence probability of low temperature frost at Taicang and surrounding meteorological stations

圖15 太倉市草莓低溫霜凍的發(fā)生概率分布Fig.15 Occurrence probability distribution of strawberry low temperature frost in Taicang City

2.2.2 高溫?zé)岷?/p>

夏季高溫干燥,光照強度大,草莓的生長會受到限制,新葉難長出,老葉易發(fā)生灼燒。6—9月是草莓的旺盛生長期,該時期草莓生長的不利條件是大于30 ℃的高溫[14]。

以各站點6—9月溫度≥30 ℃的天數(shù)占該期間總天數(shù)的比例作為當(dāng)?shù)馗邷責(zé)岷Φ陌l(fā)生概率(表9),太倉市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的插值結(jié)果如圖16所示。從圖16中可知,璜涇鎮(zhèn)、沙溪鎮(zhèn)和浮橋鎮(zhèn)北部發(fā)生高溫?zé)岷Φ母怕首钚?南部的城廂鎮(zhèn)、瀏河鎮(zhèn)、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)南部的發(fā)生概率最大,其他地區(qū)的概率為中等。如此分布也是由于太倉市溫度的空間分布呈南高北低,所以南部地區(qū)發(fā)生高溫的概率大于北部地區(qū)。所以,在夏季,璜涇鎮(zhèn)、沙溪鎮(zhèn)和浮橋鎮(zhèn)北部發(fā)生高溫?zé)岷Φ母怕首钚?最有利于草莓的生長。

圖16 太倉市草莓高溫?zé)岷Φ陌l(fā)生概率分布Fig.16 Occurrence probability distribution of strawberry high temperature heat damage in Taicang City

表9 太倉及周邊氣象站高溫?zé)岷Φ陌l(fā)生概率Table 9 Occurrence probability of high temperature heat damage at Taicang and surrounding meteorological stations

2.2.3 天氣因素滋生的草莓病害

在草莓的整個生育期間,白粉病都可能發(fā)生,當(dāng)溫度在15～25 ℃時容易發(fā)生病害[22]。太倉處于長江中下游平原,該地區(qū)白粉病的高發(fā)期是2月下旬—5月上旬和10下旬—12月。灰霉病也是常見的草莓病害,當(dāng)溫度在20～25 ℃時容易發(fā)生病害[23],發(fā)病盛期為3—4月。

以2—5月、10—12月溫度為15～25 ℃的天數(shù)占總天數(shù)的比例作為白粉病的發(fā)生概率,以3—4月溫度為20～25 ℃的天數(shù)占總天數(shù)的比例作為灰霉病的發(fā)生概率(表10),太倉市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的插值結(jié)果如圖17、圖18所示。從圖17可知,璜涇鎮(zhèn)發(fā)生白粉病的概率最低,沙溪鎮(zhèn)和浮橋鎮(zhèn)的發(fā)生概率中等,其他地區(qū)均很高。從圖18可知,太倉市灰霉病的發(fā)生概率普遍比較低,璜涇鎮(zhèn)、沙溪鎮(zhèn)、浮橋鎮(zhèn)西部的發(fā)生概率最低,其他地區(qū)為中等。

表10 太倉及周邊氣象站白粉病、灰霉病的發(fā)生概率Table 10 Occurrence probability of powdery mildew and gray mold at Taicang and surrounding meteorological stations

圖17 太倉市草莓白粉病的發(fā)生概率分布Fig.17 Occurrence probability distribution of strawberry powdery mildew in Taicang City

圖18 太倉市草莓灰霉病的發(fā)生概率分布Fig.18 Occurrence probability distribution of strawberry gray mold in Taicang City

2.3 太倉市草莓種植氣候區(qū)劃

最后將每個地區(qū)的賦值進(jìn)行加和(表11),并利用ArcGIS軟件進(jìn)行空間插值,選擇幾何分級法進(jìn)行分類,最終得到露天草莓種植的氣候區(qū)劃圖,如圖19所示。從圖19中可以看出,璜涇鎮(zhèn)和浮橋鎮(zhèn)北部地區(qū)不適宜種植草莓,沙溪鎮(zhèn)中部、浮橋鎮(zhèn)南部、瀏河鎮(zhèn)中部和西部地區(qū)是草莓種植的一般適宜區(qū),而經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、城廂鎮(zhèn)、雙鳳鎮(zhèn)、沙溪鎮(zhèn)南部是草莓種植的最適宜區(qū)。

圖19 太倉市草莓種植的氣候區(qū)劃分布Fig.19 Distribution of climate zones for strawberry planting in Taicang City

表11 太倉市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)(區(qū))草莓種植的區(qū)劃最終得分Table 11 The final scores of the strawberry planting in each town (district) of Taicang City

3 結(jié)論

利用太倉氣象站及周邊6個常規(guī)氣象站1971—2010年氣溫、降水和日照等基礎(chǔ)氣象資料,根據(jù)露天草莓對氣象條件的要求,并考慮太倉市的農(nóng)業(yè)氣候資源,選取草莓各生育期的氣象因子(日照時數(shù)、降水量、氣溫日較差、日平均溫度)和主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害(低溫霜凍、高溫?zé)岷?、白粉病、灰霉?為區(qū)劃指標(biāo),運用ArcGIS軟件進(jìn)行普通克里金空間插值和幾何分級,對太倉市露天草莓種植區(qū)劃進(jìn)行了研究,最后得到以下結(jié)論。

(1)太倉市農(nóng)業(yè)氣候資源的主要特點是:以總?cè)照諘r數(shù)為表征的光照資源近40 a雖呈下降趨勢,但基本能滿足草莓生長的需求；以日平均氣溫≥0 ℃的活動積溫為表征的熱量資源比較豐富,能較好地滿足草莓生長的需求,且近40 a呈上升趨勢；以年降水量為表征的降水資源對草莓生長有足夠的供應(yīng),且近40 a也呈上升趨勢；整個太倉市均是南部地區(qū)的農(nóng)業(yè)氣候資源比北部地區(qū)更好。總體來看,太倉市的氣候條件能夠滿足草莓的生長需求。

(2)影響太倉市露天草莓生長的主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害有冬春季的低溫霜凍、夏季的高溫?zé)岷?、春秋季的白粉病和春季的灰霉病。除了低溫霜凍的發(fā)生概率是北部地區(qū)高于南部地區(qū)外,其他災(zāi)害的發(fā)生概率均是南部地區(qū)高于北部地區(qū)。

(3)太倉市草莓種植的氣候區(qū)劃結(jié)果表明,璜涇鎮(zhèn)和浮橋鎮(zhèn)北部地區(qū)是草莓種植的不適宜區(qū),沙溪鎮(zhèn)中部、浮橋鎮(zhèn)南部、瀏河鎮(zhèn)中部和西部地區(qū)是草莓種植的一般適宜區(qū),而經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、城廂鎮(zhèn)、雙鳳鎮(zhèn)、沙溪鎮(zhèn)南部是草莓種植的最適宜區(qū)。

研究結(jié)果可以為太倉市露天草莓種植布局的調(diào)整和產(chǎn)品品質(zhì)的提升提供一定的氣象依據(jù)。根據(jù)區(qū)劃結(jié)果,建議太倉市將露天草莓種植區(qū)集中在經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、城廂鎮(zhèn)、雙鳳鎮(zhèn)和沙溪鎮(zhèn)南部,并且可以種植一些對氣象條件較為嚴(yán)格的高品質(zhì)草莓品種；在太倉市其他地區(qū),可以選擇種植抗病性、抗寒性、抗熱性較好的草莓品種。

目前的農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃研究中,多將日平均氣溫、最低/最高氣溫、年平均氣溫、≥10 ℃活動積溫、年降水量等[7-10,24-25]氣象因子納入?yún)^(qū)劃指標(biāo),鮮少有將農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害因素也納入氣候區(qū)劃指標(biāo),而本文基于GIS技術(shù)的空間分析功能,不僅分析了氣象因子對草莓生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的影響,還考慮了農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害對草莓種植的影響,這樣可以更充分地利用氣象信息,更突出災(zāi)害對作物生長的影響,得出更加精確詳細(xì)的區(qū)劃結(jié)果。

本文的氣候區(qū)劃只考慮了氣象因素,但在實際生產(chǎn)中,不同地區(qū)草莓的生長發(fā)育還與草莓品種、土壤、生物環(huán)境、栽培技術(shù)等其他因素有關(guān)。因此,在以后的工作中,會考慮結(jié)合其他影響露天草莓生長的因子,開展更準(zhǔn)確的多因子影響的露天草莓區(qū)劃研究。