雪峰山西側(cè)氣候資源垂直分層利用探討

吳重池, 金晨鐘

(湖南人文科技學(xué)院 農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院 湖南 婁底 417000)

雪峰山是中國(guó)地勢(shì)第二級(jí)階梯向第三級(jí)階梯傾斜的過(guò)渡區(qū)域，海拔1000-1900多米，像一把契子由西南向東北插入湖南省中部，把湖南省分為西南與東北兩部分，使雪峰山氣候隨山地海拔升高垂直變化明顯，由于山嶺重疊，地形地貌錯(cuò)綜復(fù)雜而造成，氣溫低，日照少，降水多，冷害、濕害、病害嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)低而不穩(wěn)，民諺：雪峰山高水冷氣候寒，要想吃飽飯難上難。長(zhǎng)期以來(lái)，使雪峰山區(qū)處于貧困狀態(tài)之中。為了振興山區(qū)經(jīng)濟(jì)，開發(fā)利用山區(qū)農(nóng)業(yè)氣候資源。從1984年開始，氣象部門在雪峰山不同海拔、高度建立氣象站，進(jìn)行氣象與水稻等農(nóng)作物的平行觀測(cè)試驗(yàn)研究，積累了30多年的氣象數(shù)據(jù)。現(xiàn)根據(jù)觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，作如下分析。

一、資料與方法

1984年開始在國(guó)家貧困縣溆浦、洪江的雪峰山的西側(cè)不同海拔高度171、290、500、760、1020、1405米設(shè)立氣象站進(jìn)行氣象觀測(cè)，其中，171、1405米為國(guó)家氣象站，290-1020米4個(gè)氣象站，每站配備一個(gè)助理工程師進(jìn)行氣象觀測(cè)。本文氣象資料為1984-2017年平均值。

按中國(guó)氣象局《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》方法，每天進(jìn)行觀測(cè)。積累氣象資料，關(guān)鍵時(shí)期再進(jìn)行臨時(shí)考察對(duì)比觀測(cè)，補(bǔ)充資料。

二、結(jié)果與分析

(一)雪峰西側(cè)垂直氣候變化特點(diǎn)

1. 溫度

雪峰山西側(cè)的溫度變化總趨勢(shì)是隨海拔升高而降低。根據(jù)多年氣象觀測(cè)資料計(jì)算，年平均氣溫隨海拔升高而遞減，如海拔171米的洪江年平均氣溫17.0℃，海拔1405米的平山坪年平均氣溫10.4℃，海拔高度每上升100米，年平均氣溫降低0.53℃[3]，見(jiàn)圖1。

圖1 雪峰山西坡不同海拔高度年平均氣溫

2.降水

雪峰山西側(cè)降水量總的變化趨勢(shì)，是在一定海拔高度內(nèi)(1020米以下)，降水量隨海拔上升而增加。如海拔171米的洪江年降水量1061.3mm，海拔1020米的栗子坪年降水量1736.9mm，海拔每上升100米，年降水量增加70.6mm，見(jiàn)圖2，但隨著海拔高度的再上升，1405米的平山塘年降水量?jī)H為1625.3mm，比海拔171米多563.7mm，但比海拔1020米的栗子坪又少111.6mm[3]。根據(jù)不同海拔高度降水量觀測(cè)資料應(yīng)用相關(guān)分析方法，擬合如下相關(guān)方程式：

Y年=1044.8071+0.5094H r=0.3537

式中Y為年降水量(mm)，H為海拔高度(米)。

圖2 雪峰山西坡不同海拔高度年降水量

3.日照

雪峰山西側(cè)日照時(shí)數(shù)變化很復(fù)雜，但是總趨勢(shì)是隨著海拔升高而減少。如海拔171m的洪江年日照時(shí)數(shù)1336.0h，海拔760m的產(chǎn)子坪年日照時(shí)數(shù)1017.0h，海拔每上升100米，年日照時(shí)數(shù)減少28.2h[3]。見(jiàn)圖3。

圖3 雪峰山西坡不同海拔高度年日照時(shí)數(shù)

4. 大霧

雪峰山西側(cè)的大霧日數(shù)隨著海拔高度的升高而增加，如海拔171米的洪江，年大霧日數(shù)37.2天，海拔1405米的雪峰山頂平山塘年大霧日數(shù)254.4天，海拔高度每上升100米，年大霧日數(shù)增加17.7天[3](見(jiàn)圖4)，根據(jù)不同海拔高度的大霧觀測(cè)資料擬合相關(guān)方程式如下：

Y=10.7742+0.1117H r=0.9854

式中Y為年大霧日數(shù)(天)，H為海拔高度(m)

圖4 雪峰山西坡不同海拔高度年大霧日數(shù)

(二)因高因地制宜，垂直分層利用農(nóng)業(yè)氣候資源的建議

根據(jù)高山垂直氣象觀測(cè)與不同海拔高度及短期氣象考察資料綜合如下，見(jiàn)表1。

表1 雪峰山西側(cè)丘崗山地垂直農(nóng)業(yè)氣候狀況[3]

對(duì)雪峰山西側(cè)不同海拔高度的山地垂直農(nóng)業(yè)氣候資源保護(hù)與利用可分為五個(gè)層次。

第一層，海拔高度300米以下，為沿江河兩岸的階地及山間盆地，多為河流堆積，沉積第四紀(jì)的礫石層及粘土粉砂層而形成的沙壤土及山間盆地坡積土。土壤肥沃，氣候溫暖，年平均氣溫16.2-17.0℃，年極端最高氣溫39.0℃左右，年極端最低氣溫-5.0℃左右，年≥10.0℃活動(dòng)積溫5100-5400℃，無(wú)霜期280天左右，年降水量1200mm左右，年日照時(shí)數(shù)1350-1400小時(shí)[3]。光、熱、水條件能滿足一年兩熟雙季稻生育需要，是本區(qū)糧食作物雙季稻高產(chǎn)的主產(chǎn)區(qū)。

第二層，海拔300-500米，為丘陵崗地及山間盆地。氣候溫和，年平均氣溫15.5-16.5℃，年≥10.0℃活動(dòng)積溫4800-5100℃，年極端最高氣溫35.0-37.0℃，年極端最低氣溫-5.0—-8.0℃，無(wú)霜期270-280天，年降水量1200-1300mm。年日照時(shí)數(shù)1350-1430小時(shí)[3]，開闊向陽(yáng)的沿河階地及山間盆地，光、熱、水條件可滿足雙季稻生育需要。但在窄谷深溝及隘谷、峽谷等山體遮蔽嚴(yán)重的地方，光熱條件難以滿足雙季稻高產(chǎn)豐收的需要，因而本區(qū)是單、雙季水稻的混作區(qū)，水田冬季可種植油菜，是水稻油菜的主產(chǎn)區(qū)。旱土以玉米、紅薯、大豆以及辣椒、茄子、豆角、西瓜、南瓜等蔬菜作物為主。丘陵低山地區(qū)土壤為黃紅壤，土層較深厚，適宜于油茶、油桐、楠竹、梨、桃、楊梅、李果樹及茶葉生長(zhǎng)，是油茶、油桐的生產(chǎn)基地[2]。

第三層海拔500-800米，為低山區(qū)，土壤為山地黃紅壤與山地黃壤，年平均氣溫14.0-15.5℃，保證率80%以上的年10℃以上活動(dòng)積溫4000-4500℃，年極端最高氣溫340-35.0℃，年極端最低氣溫-5.5—-10.0℃，年降水量1300-1450mm，年日照時(shí)數(shù)1020-1430小時(shí)，無(wú)霜期250-260天[3]，熱量條件只能滿足一季稻安全高產(chǎn)的需要，是雜交水稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的主產(chǎn)區(qū)，旱地以玉米、紅薯為主，山地是發(fā)展杉木、松、檫等用材林的黃金地段。

同時(shí)此區(qū)域云多、霧多、濕度大、有利于茶葉優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，也適宜于魔芋、竹筍的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，也是山地大蒜、生姜、辣椒等土特產(chǎn)的主產(chǎn)區(qū)[1]。

第四層，中山區(qū)海拔800-1400米，年平均氣溫14.0-11.0℃，≥10.0℃活動(dòng)積溫3000-4000℃，無(wú)霜期220-250天，年降水量1450-1700mm，年日照時(shí)數(shù)1050-1250小時(shí)，平均相對(duì)濕度81%左右[3]，氣候溫涼，夏天無(wú)35.0℃以上高溫炎熱天氣，氣候具有天然涼棚效應(yīng)[4]，也是炎熱夏季消炎避暑的大涼棚。水田以一季雜交稻早中熟品種為宜，1000米以下適宜秈型雜交稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，山地是發(fā)展度夏反季蔬菜和高山云霧茶、金銀花、杜仲、黃柏、天麻等中藥材的良好場(chǎng)所[5]。800-1000米為針闊林混交區(qū)。如華山松、金錢松、柳杉、甜櫧栲、鵝掌揪、銀木荷、黃稠、多脈青岡、光皮樺等樹木的適生區(qū)域。

第五層，中山山頂：山地矮林、草旬層，海拔1400-1900米，年平均氣溫低于10.0℃，≥10.0℃活動(dòng)積溫在3000℃以下，年極端最低氣溫小于-15.0℃，年冰凍日數(shù)60天以上，年日照時(shí)數(shù)小于1200小時(shí)，無(wú)霜期在200天以下，年平均風(fēng)速在5.0米/秒左右，年大風(fēng)日數(shù)在30天以上[3]。風(fēng)速大、氣溫低、濕度大，氣候條件惡劣，生態(tài)環(huán)境脆弱，水土流失嚴(yán)重。以封山育草、封山育林、保護(hù)生態(tài)環(huán)境為主，保護(hù)青山綠水，只有青山常在，綠水才能常流。中山頂部云霧多，氣象景觀變化萬(wàn)千，有利于發(fā)展山地生態(tài)旅游。

三、結(jié)論

雪峰山西側(cè)氣候垂直差異明顯，自下而上可分為五層。分層利用雪峰山垂直氣候資源，因高制宜，發(fā)展特色農(nóng)業(yè)，發(fā)揮山地氣候資源利用的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益最合理化，300米以下氣候溫?zé)?，是雙季稻主栽區(qū)，300-500米氣候溫暖，為油茶主栽區(qū)，500-800米氣候溫和，為杉木等速生豐產(chǎn)用材林最適宜黃金地段，800-1200米為金銀花等中藥材最適宜區(qū)，1300米以上的山頂多大風(fēng)冰凍，以封山育林、育草、保持水土為主。

利用山地氣候涼棚效應(yīng)，發(fā)展山地觀光旅游業(yè)。據(jù)研究，800米以上夏季無(wú)酷暑天氣，7月平均氣溫在24.4-20.0℃，好似春天一樣涼爽，最適宜消炎避暑，冬季有冰凍和雪花，是觀賞冰雪景觀的極好場(chǎng)所。因而，充分利用海拔800米以上的夏季氣候涼棚效應(yīng)，大力發(fā)展山地觀光旅游業(yè)[5]，是振興山區(qū)經(jīng)濟(jì)、使山區(qū)脫貧致富奔小康的一顆灼灼升起的新星。

四、討論

運(yùn)用農(nóng)業(yè)氣候相似原理，引種北方溫帶水果在北亞熱帶海拔高度區(qū)域地帶種植，可獲優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，以增加山區(qū)農(nóng)產(chǎn)品花色品種。利用山地立體氣候特點(diǎn)，建立山地反季節(jié)蔬菜基地和雜交水稻、油菜、辣椒制種基地，既可優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，又可增加農(nóng)民收入。