莘縣香瓜精細(xì)化農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃

摘 要：根據(jù)莘縣1957—2020年氣溫、光照和降水等氣象資料和土壤類(lèi)型等數(shù)據(jù)，運(yùn)用空間自協(xié)方差最佳插值法（Kriging插值法）、層次分析法（AHP）、ArcGIS技術(shù)，評(píng)價(jià)各因子權(quán)重，確定香瓜精細(xì)農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃分級(jí)指標(biāo)，得到區(qū)劃圖。通過(guò)綜合氣候和土壤兩大因子發(fā)現(xiàn)，莘縣香瓜農(nóng)業(yè)適宜性較好，大部分區(qū)域?yàn)樽钸m宜區(qū)和適宜區(qū)。區(qū)劃適宜性結(jié)果整體呈現(xiàn)東北及中部地區(qū)偏高、西北與西南地區(qū)偏低的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：香瓜；適宜性；精細(xì)區(qū)劃；氣候；土壤

中圖分類(lèi)號(hào)：S652 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）11–0-03

莘縣位于山東省聊城市西南部，冀魯豫三省交界處，屬暖溫帶半干旱季風(fēng)型大陸性氣候，四季分明，干濕季明顯，雨熱同季，年平均氣溫13.5 ℃，年平均降水量547.9 mm，年平均日照時(shí)數(shù)2 291.2 h。該縣是農(nóng)業(yè)大縣、“中國(guó)蔬菜第一縣”，常年瓜菜菌播種面積6萬(wàn)hm2，其中冬暖式大棚26萬(wàn)座、大中小拱棚

1.27萬(wàn)hm2，瓜菜菌總產(chǎn)360多萬(wàn)t。同時(shí)，莘縣也被稱(chēng)為“中國(guó)香瓜之鄉(xiāng)”，香瓜種面積達(dá)0.667萬(wàn)hm2，形成了以燕店、河店、魏莊、俎店等鄉(xiāng)鎮(zhèn)為主的香瓜特色種植區(qū)，種植規(guī)模大，品質(zhì)豐富。

莘縣香瓜一般于1月左右育苗，3、4月開(kāi)花結(jié)果，全生育期在90 d左右。香瓜的品質(zhì)既受遺傳特性的控制，也受土壤質(zhì)地、氣候條件、栽培措施、耕作制度等環(huán)境條件的影響。同一香瓜品種在不同地區(qū)種植表現(xiàn)出的品質(zhì)間的差異，在很大程度上主要受氣候條件變化的影響。張義豪等[1]、趙春芳等[2]、張新剛等[3]、彭窈等[4]對(duì)當(dāng)?shù)匚骱J、冬小麥、懷山藥、火龍果種植適宜性分析及精細(xì)區(qū)劃。林忠輝等[5]、趙春雷等[6]、張明潔等[7]、馬麗等[8]介紹了區(qū)劃方法。本研究基于GIS并綜合運(yùn)用氣象和土壤資料對(duì)香瓜種植進(jìn)行精細(xì)區(qū)劃，為調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)政府決策提供依據(jù)，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展。

1 資料與方法

1.1 資料來(lái)源

本研究采用的氣象數(shù)據(jù)包括幼苗期—坐瓜期（1月20日—3月20日）連陰天總?cè)諗?shù)、全生育期（1月20日—4月24日）總?cè)照諘r(shí)數(shù)、全生育期（1月20日—4月24日）溫室外大風(fēng)日數(shù)、幼苗期（1月20日—2月7日）溫室內(nèi)低溫（氣溫≤5 ℃）日數(shù)、伸蔓期（2月7日—3月13日）溫室內(nèi)低溫（氣溫≤10 ℃）日數(shù)、開(kāi)花授粉期（3月5—15日）溫室內(nèi)低溫（氣溫≤15 ℃）日數(shù)、全生育期（1月20日—4月24日）溫室內(nèi)氣溫為25～30 ℃日數(shù)和全生育期（1月20日—4月24日）降雪量＞10 mm

日數(shù)等；土壤資料數(shù)據(jù)為山東省土壤類(lèi)型、土壤質(zhì)地和腐殖質(zhì)厚度數(shù)據(jù)，以上數(shù)據(jù)均來(lái)源于山東省氣候中心。

1.2 研究方法

空間自協(xié)方差最佳插值法（kriging插值法），提取分辨率為100 m×100 m的柵格數(shù)據(jù)。因子標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)具體情況采用極大值和極小值標(biāo)準(zhǔn)化。加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法，將各因子對(duì)總體對(duì)象的影響程度指標(biāo)集成為數(shù)值化指標(biāo)。層次分析法（AHP），對(duì)復(fù)雜、模糊的問(wèn)題進(jìn)行決策簡(jiǎn)化。

2 結(jié)果與分析

2.1 香瓜精細(xì)化農(nóng)業(yè)氣候適宜性區(qū)劃因子選擇與權(quán)重確定

選取幼苗期—坐瓜期連陰天總?cè)諗?shù)、全生育期總?cè)照諘r(shí)數(shù)、全生育期溫室外大風(fēng)日數(shù)、幼苗期溫室內(nèi)低溫日數(shù)、伸蔓期溫室內(nèi)低溫日數(shù)、開(kāi)花授粉期溫室內(nèi)低溫日數(shù)、全生育期溫室內(nèi)氣溫為25～30 ℃日數(shù)和全生育期降雪量＞10 mm日數(shù)8個(gè)氣候要素作為香瓜氣候適宜性區(qū)劃的因子。香瓜土壤適宜性因子主要考慮土壤質(zhì)地、類(lèi)型和腐殖質(zhì)3個(gè)因子。

采用AHP賦予不同因子權(quán)重。計(jì)算后香瓜精細(xì)化農(nóng)業(yè)氣候適宜性區(qū)劃因子權(quán)重見(jiàn)圖1。

2.2 莘縣香瓜氣候因子空間分布

2.2.1 香瓜幼苗期—坐瓜期連陰天總?cè)諗?shù)空間分布

連陰天是影響香瓜生長(zhǎng)及發(fā)育的重要農(nóng)業(yè)氣候?yàn)?zāi)害。香瓜是喜光植物，若長(zhǎng)時(shí)間光照不足、瓜苗光合作用弱，易出現(xiàn)“僵苗”現(xiàn)象和發(fā)生猝倒病，造成死苗。該期連陰天總?cè)諗?shù)平均值為8.3 d。高值區(qū)主要分布在莘縣西南部古云鎮(zhèn)一帶，最高值為9.4 d。低值區(qū)主要分布在莘縣中部及北部，最低值為7.9 d。

圖1 "莘縣香瓜精細(xì)化農(nóng)業(yè)氣候適宜性區(qū)劃因子及權(quán)重分配

2.2.2 香瓜生育期日照時(shí)數(shù)空間分布

香瓜種植對(duì)光照要求較高，正常生長(zhǎng)發(fā)育期間要求有10 h/d以上的日照。日照時(shí)間短會(huì)導(dǎo)致香瓜植株長(zhǎng)勢(shì)減弱，果實(shí)生長(zhǎng)緩慢、含糖量降低。莘縣香瓜全生育期總?cè)照諘r(shí)數(shù)平均值為568.9 h，最大值為577.9 h，最小值為553.8 h。莘縣香瓜生育期日照時(shí)數(shù)空間分布整體表現(xiàn)為北高南低，東北部最高。

2.2.3 香瓜生育期溫室外大風(fēng)日數(shù)空間分布

持續(xù)大風(fēng)對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)破壞性極大，如防御不當(dāng)，可能導(dǎo)致棚膜被劃破，降低或破壞大棚設(shè)施保溫性能，從而使香瓜遭受強(qiáng)風(fēng)、低溫等災(zāi)害，對(duì)生產(chǎn)影響極大。莘縣香瓜全生育期室外大風(fēng)日數(shù)平均值為3.6 d，最高值為5.1 d，最低值為2.6 d。莘縣香瓜全生育期室外大風(fēng)日數(shù)呈現(xiàn)明顯空間區(qū)域性差異，空間分布整體上表現(xiàn)為中部地區(qū)最高。

2.2.4 香瓜幼苗期溫室內(nèi)低溫日數(shù)空間分布

香瓜種植對(duì)溫度要求比較高，當(dāng)溫度低于5 ℃時(shí)，幼苗易發(fā)生凍害。莘縣香瓜幼苗期溫室內(nèi)低溫日數(shù)空間分布不均勻，空間差異較明顯，整體從北向南逐漸減小，在靠近城鎮(zhèn)一帶存在相對(duì)高值區(qū)。莘縣香瓜幼苗期溫室內(nèi)低溫日數(shù)平均值為0.4 d。高值區(qū)主要分布在莘縣東北部王奉鎮(zhèn)、大王寨鎮(zhèn)和魏莊鎮(zhèn)等地區(qū)，最高值為0.6 d。低值區(qū)主要分布在莘縣南部古云鎮(zhèn)和大張家鎮(zhèn)等地區(qū)，最低值為0.3 d。全縣香瓜幼苗期溫室內(nèi)低溫日數(shù)高值與低值之差為0.1 d，相差較小。

2.2.5 香瓜伸蔓期溫室內(nèi)低溫日數(shù)空間分布

伸蔓期是香瓜重要的生長(zhǎng)期，香瓜的莖葉生長(zhǎng)速度加快，對(duì)溫度要求也更高，在此期間，若氣溫≤10 ℃，

將嚴(yán)重影響香瓜授粉，降低開(kāi)花結(jié)實(shí)率。莘縣香瓜伸蔓期室內(nèi)低溫日數(shù)具有明顯的空間趨勢(shì)分布特征，整體從北向南逐漸減少。高值區(qū)主要分布在莘縣北部王奉鎮(zhèn)、大王寨鎮(zhèn)、魏莊鎮(zhèn)、河店鎮(zhèn)和燕店鎮(zhèn)等地區(qū)，最高值為36.4 d。全縣伸蔓期室內(nèi)低溫日數(shù)高值與低值之差為0.7 d。

2.2.6 香瓜開(kāi)花授粉期溫室內(nèi)低溫日數(shù)空間分布

開(kāi)花授粉期是影響香瓜開(kāi)花結(jié)果的關(guān)鍵時(shí)期，對(duì)產(chǎn)出香瓜的質(zhì)量有重要影響，氣溫低于15 ℃則會(huì)影響香瓜授粉活動(dòng)，降低開(kāi)花結(jié)果率。莘縣開(kāi)花授粉期室內(nèi)低溫日數(shù)平均值為4.3 d。高值區(qū)主要分布在莘縣中部及北部大部分地區(qū)，最高值為4.4 d。低值區(qū)主要分布在莘縣南部古云和大張家鎮(zhèn)等地區(qū)。全縣開(kāi)花授粉期室內(nèi)低溫日數(shù)最高值與最低值差為0.5 d。

2.2.7 全生育期溫室內(nèi)氣溫為25～30 ℃日數(shù)空間分布

香瓜最佳的生長(zhǎng)溫度為25～30 ℃，溫度過(guò)高時(shí)，香瓜生殖生長(zhǎng)會(huì)受到干擾與破壞，即使出現(xiàn)短時(shí)間高溫，也會(huì)導(dǎo)致落花落果或果實(shí)不發(fā)育。莘縣香瓜全生育期溫室內(nèi)氣溫為25～30 ℃日數(shù)空間分布整體空間差異性不明顯，整體表現(xiàn)為西南向北部減少。全縣全生育期溫室內(nèi)氣溫為25～30 ℃日數(shù)高值與低值之差為0.6 d。

2.2.8 全生育期降雪量＞10 mm日數(shù)空間分布

香瓜種植戶需要“搶頭瓜”保證香瓜價(jià)格，這導(dǎo)致香瓜種植時(shí)間較其他大多數(shù)作物更為提前，降雪量越少對(duì)大棚種植香瓜的影響越小。莘縣香瓜全生育期降雪量＞10 mm日數(shù)空間分布具有明顯空間區(qū)域性差異，整體表現(xiàn)為南部向東北地區(qū)逐漸增加，在西北部存在相對(duì)低值區(qū)。全生育期降雪量＞10 mm日數(shù)最高值為0.07 d，主要分布在莘縣東北部地區(qū)。最低值為0.04 d，主要分布在莘縣西南部地區(qū)。

2.3 莘縣香瓜氣候適宜性區(qū)劃結(jié)果

將影響香瓜生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵氣候因子進(jìn)行累加，將氣候因子標(biāo)準(zhǔn)化后乘以對(duì)應(yīng)權(quán)重，進(jìn)行空間疊加得到最終氣候適宜性區(qū)劃結(jié)果。從分級(jí)圖（圖略）可以看出，莘縣香瓜種植適宜區(qū)分布較廣，全縣大部分地區(qū)均適宜種植香瓜。最適宜區(qū)分布在河店鎮(zhèn)、燕店鎮(zhèn)、莘亭街道辦事處、東魯街道辦事處、燕塔街道辦事處和莘州街道辦事處；適宜區(qū)分布范圍較廣，王奉鎮(zhèn)、大王寨鎮(zhèn)、張魯回族鎮(zhèn)、俎店鎮(zhèn)及董杜莊鎮(zhèn)十八里鋪西部等地區(qū)均為適宜區(qū)；次適宜區(qū)分布在莘縣南部的古云鎮(zhèn)、大張家鎮(zhèn)、觀城鎮(zhèn)、櫻桃園鎮(zhèn)、王莊集鎮(zhèn)、柿子園鎮(zhèn)、古城鎮(zhèn)、朝城鎮(zhèn)、張寨鎮(zhèn)、妹冢鎮(zhèn)和徐莊鎮(zhèn)。

2.4 莘縣香瓜土壤適宜性區(qū)劃

2.4.1 莘縣土壤類(lèi)型空間分布

不同土壤類(lèi)型的肥力迥異，一般土層深厚、肥力較高，富含氮、磷、鉀等常量元素和硼、鋅、鉬、銅等微量元素的土壤更有利于農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育。土壤的質(zhì)密性、保水性越好，肥力越好，養(yǎng)分越充足，沉積時(shí)間越長(zhǎng)對(duì)香瓜生長(zhǎng)發(fā)育越有利。莘縣土壤類(lèi)型空間分布主要有風(fēng)沙土、潮土和鹽堿土3大類(lèi)，其中較適宜于農(nóng)田和園地種植的潮土分布范圍最廣；風(fēng)沙土則主要分布在莘縣的西北部的王奉鎮(zhèn)一帶，在西南部的大張家鎮(zhèn)也有少量分布；鹽堿土則在莘縣東部的莘州街道辦事處、十八里鋪鎮(zhèn)和徐莊鎮(zhèn)少量分布。

2.4.2 莘縣土壤質(zhì)地空間分布

土壤質(zhì)地一般分為黏土、壤土和砂土3類(lèi)，不同土壤質(zhì)地對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)有一定的影響。香瓜適宜生長(zhǎng)在結(jié)構(gòu)良好、養(yǎng)分充足、保水力強(qiáng)、通氣性良好的土壤中。土壤的結(jié)構(gòu)越好，養(yǎng)分越充足，保水力越強(qiáng)對(duì)香瓜生長(zhǎng)發(fā)育越有利。適宜香瓜生長(zhǎng)的壤土在莘縣全縣廣泛分布。砂質(zhì)黏壤土、砂壤土、壤質(zhì)砂土及砂土在莘縣西北部的王奉、大王寨、魏莊、張魯回族鎮(zhèn)西部及董杜莊鎮(zhèn)西部連片分布，在其他地區(qū)呈點(diǎn)狀分布。黏土、粉砂質(zhì)黏壤土及粉壤土則在全縣零星分布。

2.4.3 莘縣土壤腐殖質(zhì)厚度空間分布

莘縣土壤腐殖質(zhì)平均厚度為8.7 cm，總體趨勢(shì)東北部及中部地區(qū)高于西北部地區(qū)，腐殖質(zhì)層15 cm以上的優(yōu)質(zhì)土相對(duì)較少，主要分布于東北部河店鎮(zhèn)、東魯街道辦事處以及中部的俎店鎮(zhèn)、妹冢鎮(zhèn)，總面積為156.6 km2。全縣大多數(shù)地區(qū)腐殖質(zhì)層厚度在15 cm以下，其中土壤腐殖質(zhì)厚度為5～10 cm的地區(qū)面積最大；土壤腐殖質(zhì)厚度為10～15 cm的地區(qū)主要分布在古城鎮(zhèn)、柿子園鎮(zhèn)、燕塔街道辦事處、莘州街道辦事處，以及十八里鋪鎮(zhèn)的北部；而莘縣西部王奉鎮(zhèn)、大王寨鎮(zhèn)，以及南部的大張家鎮(zhèn)、徐莊鎮(zhèn)等地腐殖質(zhì)層厚度最薄，在5 cm以下。

2.5 莘縣香瓜土壤適宜性區(qū)劃結(jié)果

莘縣土壤適宜性區(qū)劃結(jié)果是所有土壤因子的綜合，是所有土壤因子標(biāo)準(zhǔn)化并乘以對(duì)應(yīng)權(quán)重后的和。將各土壤因子進(jìn)行空間疊加，得到莘縣香瓜土壤適宜性區(qū)劃結(jié)果。莘縣土壤適宜性區(qū)劃結(jié)果（圖略）顯示，最適宜區(qū)及適宜區(qū)在莘縣廣泛分布，總面積為1 219.4 km2；

次適宜區(qū)主要分布在莘縣西北部王奉鎮(zhèn)、大王寨鎮(zhèn)與張魯回族鎮(zhèn)的交界處，以及東部的十八里鋪鎮(zhèn)南部。

2.6 莘縣香瓜精細(xì)化農(nóng)業(yè)區(qū)劃結(jié)果

將氣候適宜性區(qū)劃結(jié)果和土壤適宜性區(qū)劃結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)化后進(jìn)行空間疊加，得到莘縣香瓜精細(xì)化農(nóng)業(yè)區(qū)劃綜合結(jié)果。莘縣香瓜精細(xì)化農(nóng)業(yè)氣候適宜性區(qū)劃結(jié)果空間分布圖（圖略）中所用的分級(jí)方法為自然分級(jí)法，此方法可以更好地劃分各級(jí)指標(biāo)的區(qū)間。

綜合氣候、土壤兩大因子可以看出，莘縣香瓜農(nóng)業(yè)適宜性較好，大部分區(qū)域?yàn)樽钸m宜區(qū)和適宜區(qū)。區(qū)劃結(jié)果整體呈現(xiàn)出東北及中部地區(qū)偏高、西北與西南地區(qū)偏低的特點(diǎn)。最適宜區(qū)主要分布在莘縣中北部河店、俎店、張魯回族鎮(zhèn)與董杜莊鎮(zhèn)交界處、燕塔街道辦事處、東魯街道辦事處等地；適宜區(qū)在全縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有分布，次適宜區(qū)主要分布在莘縣西北部王奉鎮(zhèn)及大王寨鎮(zhèn)、莘縣西南部的大張家鎮(zhèn)，以及王莊集鎮(zhèn)南部、莘縣東部的十八里鋪鎮(zhèn)南部及古城鎮(zhèn)中部。

3 結(jié)論

通過(guò)綜合分析莘縣香瓜精細(xì)化農(nóng)業(yè)氣候和土壤適宜性區(qū)劃，得出莘縣大部分地區(qū)適宜種植香瓜，且整體適宜性較好。氣候適宜性方面，莘縣中北部地區(qū)因光照充足、大風(fēng)日數(shù)少、低溫日數(shù)少且溫度適宜，是香瓜種植的最適宜區(qū)。土壤適宜性方面，莘縣潮土分布廣泛且肥力較高，土壤結(jié)構(gòu)良好、養(yǎng)分充足，為香瓜生長(zhǎng)提供了良好條件。綜合氣候與土壤兩大因子，莘縣香瓜精細(xì)化農(nóng)業(yè)適宜性區(qū)劃結(jié)果顯示，最適宜區(qū)集中在中北部及中部地區(qū)，適宜區(qū)廣泛分布于全縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)，次適宜區(qū)則主要分布在西北部、西南部和東部的部分區(qū)域。

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