寧夏賀蘭山東麓葡萄種植的地理要素分析

姬 霖 蒲永峰 魏 剛 張 宙 連 恒

(自然資源部第二地形測量隊 陜西西安 710054)

近年來，賀蘭山東麓葡萄產業(yè)是寧夏農業(yè)發(fā)展的特色優(yōu)勢產業(yè)，其種植區(qū)已成為我國規(guī)模最大的釀酒葡萄集中連片產區(qū)。當前關于寧夏葡萄種植的研究，大多集中在土壤條件[1-3]、降水條件分析[4]和產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀評估[5-8]等方面，缺少基于地理要素的綜合性研究，特別是缺乏對寧夏賀蘭山東麓葡萄種植區(qū)多年時空變化特征的分析，難以全方位掌握寧夏葡萄種植區(qū)變化情況。

自2016年起，地理國情監(jiān)測已轉入常態(tài)化，其數(shù)據信息豐富，既可為政府管理決策、企業(yè)生產運營、人民群眾生活提供數(shù)據基礎和決策依據[9]，還可在農業(yè)和旅游業(yè)等研究領域推廣應用。自然資源部自成立以來，明確要求推進綜合分析，加強對地理國情信息的深度挖掘，融合社會經濟和人文等信息，揭示資源、生態(tài)、環(huán)境、人口、經濟和社會等要素在地理空間和時間上的相互作用、相互影響，形成高質量的專題報告，服務于政府決策和管理。

目前，我國基于地理國情監(jiān)測數(shù)據的葡萄產業(yè)相關研究較少，地理國情監(jiān)測數(shù)據的應用領域急需進一步拓展。本文基于2016—2020年地理國情監(jiān)測數(shù)據，提取寧夏賀蘭山東麓葡萄種植范圍及其周邊水系和道路交通條件信息，并結合DEM、氣象和土壤數(shù)據，綜合分析寧夏賀蘭山東麓葡萄種植區(qū)的地理要素特征，從總體上把握寧夏葡萄產業(yè)的自然和社會經濟影響因子，促進地理國情監(jiān)測數(shù)據的推廣應用，最終助力寧夏葡萄產業(yè)發(fā)展。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據來源

1.1 研究區(qū)概況

寧夏地處我國西北地區(qū)，西面、北面至東面分別被騰格里沙漠、烏蘭布和沙漠和毛烏素沙地圍繞，南面與黃土高原相連。地形南北狹長，地勢南高北低，西部高差較大，東部起伏較緩。寧夏北部的寧夏平原是引黃灌區(qū)，黃河自中衛(wèi)入境，向東北斜貫于平原之上，順地勢流經石嘴山出境。寧夏平原地勢平坦，土層深厚，水資源豐富，有利于農作物的種植和農業(yè)發(fā)展。

1.2 數(shù)據來源

本研究分別對寧夏2016年、2017年、2018年、2019年和2020年地理國情監(jiān)測數(shù)據進行處理，提取種植屬性為“藤本果園”的圖斑，再結合對應年份的外業(yè)調查實證照片，獲得寧夏各年份的葡萄種植圖斑，最終統(tǒng)計出寧夏各年份葡萄種植區(qū)域范圍信息。

本文使用的道路交通和水系河湖數(shù)據分別來自于2020年地理國情監(jiān)測數(shù)據中的道路要素和水域要素；使用的DEM高程數(shù)據分辨率為90 m，數(shù)據來源于資源環(huán)境科學與數(shù)據中心(http://www.resdc.cn/)；使用的逐月氣象數(shù)據，時間范圍為2000—2020年，數(shù)據來源于中國氣象數(shù)據網(https://data.cma.cn/)；使用的土壤數(shù)據來源于聯(lián)合國糧農組織(Food and Agriculture Organization of the United Nations，F(xiàn)AO)和維也納國際應用系統(tǒng)研究所(International Institute for Applied Systems Analysis，IIASA)構建的世界和諧土壤數(shù)據庫(Harmonized World Soil Database，HWSD)，數(shù)據空間分辨率為1 km。

2 葡萄種植的地理要素分析

2.1 葡萄種植的時空分布特征

本研究通過提取2016—2020年寧夏地理國情監(jiān)測數(shù)據，得到了寧夏2016—2020年葡萄種植分布情況。研究結果表明，在空間上，葡萄種植基本集中在賀蘭山東麓的寧夏平原，尤以銀川市永寧縣和西夏區(qū)面積最多，還有少量集中在平原南部吳忠市紅寺堡區(qū)。同時，對寧夏DEM數(shù)據和葡萄種植集中分布范圍信息進行分析的結果表明，賀蘭山東麓葡萄多集中種植在海拔1 000～1 200 m地區(qū)，少數(shù)種植在海拔1 200～1 400 m地區(qū)。

另外，根據DEM數(shù)據中的寧夏地形條件相似性，以及對基于2020年地理國情監(jiān)測數(shù)據提取的河流水系分布特征的分析發(fā)現(xiàn)，寧夏賀蘭山東麓葡萄種植區(qū)域以北和以東區(qū)域都有適宜發(fā)展葡萄產業(yè)的大面積土地。在時間變化特征方面，2016—2020年，寧夏賀蘭山東麓葡萄種植面積變化不顯著，整體呈略微增加趨勢。

2.2 葡萄生長的自然地理要素分布特征

2.2.1 葡萄生長的土壤條件分析

為了分析適宜葡萄生長的土壤條件，本文基于HWSD數(shù)據集分析了寧夏土壤類型分布情況。結果表明，賀蘭山東麓葡萄種植區(qū)的土壤主要為薄層鈣積土，還有少量的石灰性沖擊土和過渡性砂性土。根據HWSD數(shù)據集展示的寧夏賀蘭山東麓各類土壤類型屬性值(見表1)可知，這3類土壤砂含量均在30%以上，砂性土砂含量更是高達89%。這類土壤均屬于適宜葡萄生長的類型，土壤特性為表層貧瘠，但通透性好，深層氮、磷、鉀、銅、鐵、鎂、鈣及微量元素含量高[10]，有利于葡萄作物的生長。

表1 寧夏賀蘭山東麓主要土壤類型屬性單位:%Tab.1 Attributes of Main Soil Types at the Eastern Foot of Helan Mountain in Ningxia Province 土質類型礫石含量沙含量淤泥含量黏土含量 有機碳含量碳酸鹽或石灰含量薄層鈣積土74138210.4612石灰性沖積土153448180.611.7過渡性砂性土289650.50堆墊人為土102950211.129.3

寧夏平原葡萄集中種植區(qū)外其他區(qū)域以堆墊人為土為主。堆墊人為土的礫石含量較低(10%)，有機碳含量相對其他土壤偏高(1.12%)，可促進土壤微生物繁殖以及作物葉片的光合作用，使礦物質營養(yǎng)能以有機配位零電價進入植株，對提高葡萄產量和品質有重要影響。由此可知，寧夏平原地區(qū)的土壤因素為未來賀蘭山東麓葡萄種植的“北擴東進”提供了良好條件。

2.2.2 葡萄生長的氣候條件分析

為了分析葡萄種植分布的氣候條件，本文選取賀蘭山東麓葡萄種植區(qū)附近的國家級氣象臺站——銀川站為分析對象，并選取了該站2000—2020年逐月降水量、平均相對濕度、平均最高溫、平均最低溫、平均溫差、日照時數(shù)和平均風速等指標，研究寧夏葡萄產區(qū)的氣象特征。寧夏銀川站2000—2020年氣象要素變化如圖1所示。

圖1 寧夏銀川站2000—2020年氣象要素變化Fig.1 Changes of Meteorological Elements at Yinchuan Station from 2000 to 2020

圖1展示了銀川站2000—2020年各氣象要素變化特征。其中，圖1(a)為降水量與平均相對濕度年際變化，圖1(b)為降水量與平均相對濕度年際變化多年逐月平均變化，圖1(c)為平均最高溫、平均最低溫和平均溫差年際變化，圖1(d)為平均最高溫、平均最低溫和平均溫差年際變化多年逐月平均變化，圖1(e)為日照時數(shù)和平均風速年際變化，圖1(f)為日照時數(shù)和平均風速多年逐月平均變化。

由圖1(a)和圖1(b)可知，銀川站多年平均降水量為302.02 mm，主要集中在夏秋葡萄生長季(4—10月)。另外，本研究利用2020年地理國情監(jiān)測數(shù)據提取了寧夏水系河流信息，發(fā)現(xiàn)寧夏平原地區(qū)河流和水渠較多，為賀蘭山東麓葡萄生長提供了所需水源。葡萄生長季的平均溫差要求為13.6℃，由圖1(c)和圖1(d)可知，銀川站多年平均溫差為13.92℃，為葡萄糖分和色素的積累提供了有利條件。葡萄生長季的平均月日照時數(shù)要求為250 h，由圖1(e)和圖1(f)可知，銀川站多年平均日照時數(shù)為2 793.38 h，充足的光照有利于葡萄植株的發(fā)育、開花和結果。銀川站的平均風速雖有明顯減少的趨勢，但葡萄生長季的平均風速變化相對平穩(wěn)，為葡萄生長提供了平穩(wěn)的氣候環(huán)境。綜上分析，寧夏賀蘭山東麓葡萄種植區(qū)的氣候條件適宜葡萄的生長。

2.3 影響葡萄生長的其他要素分析

葡萄生長除受到各類自然條件的影響外，還與道路交通條件有密切關系，特別是寧夏葡萄酒產業(yè)的發(fā)展，離不開良好的道路交通條件。

本研究利用2020年寧夏地理國情監(jiān)測數(shù)據提取了寧夏道路交通信息，發(fā)現(xiàn)賀蘭山東麓葡萄種植區(qū)所在的寧夏平原各級道路和鐵路密布，便于葡萄、葡萄酒的運輸和銷售以及產業(yè)的推廣，為寧夏賀蘭山東麓葡萄種植區(qū)的發(fā)展提供了便利的交通條件。

3 討 論

劉效義等[11]通過水熱系數(shù)理論將我國釀酒葡萄栽培地劃分為5個生態(tài)區(qū)，其中寧夏平原為我國葡萄種植的最佳生態(tài)區(qū)。本文從地形、水系分布、土壤狀況、氣候條件和交通運輸條件等方面對寧夏賀蘭山東麓葡萄種植區(qū)進行了分析，進一步證明了寧夏平原是適宜葡萄生長的優(yōu)質區(qū)域。另外，本文還綜合分析了地形特征、水系分布狀況和土壤條件等，發(fā)現(xiàn)寧夏賀蘭山東麓葡萄種植區(qū)未來可繼續(xù)向北和向東擴展。寧夏葡萄產業(yè)發(fā)展前景廣闊。

本文使用的葡萄種植分布范圍、水系和道路交通數(shù)據均來自于地理國情監(jiān)測數(shù)據。近年來，地理國情監(jiān)測數(shù)據越來越多地應用于國家社會經濟發(fā)展和生態(tài)文明建設中[12]，尤其在農業(yè)領域得到了很好的應用[9]，為區(qū)域農業(yè)發(fā)展布局提供數(shù)據支撐，推動了我國農業(yè)科學的發(fā)展。

本文以地理國情監(jiān)測數(shù)據為支撐，提取與葡萄種植密切相關的水域要素、道路要素和藤本果園等數(shù)據信息，同時融合DEM、氣象和土壤數(shù)據，多維度、全方位地分析了寧夏賀蘭山東麓葡萄種植地理要素情況，判斷出未來賀蘭山東麓葡萄種植區(qū)可繼續(xù)向北和向東擴展，為當?shù)仄咸旬a業(yè)發(fā)展提供科學參考。本文在一定程度上擴展了地理國情監(jiān)測數(shù)據應用范圍，提高了地理國情監(jiān)測數(shù)據的應用價值。

4 結 語

本文基于多期寧夏地理國情監(jiān)測數(shù)據，提取出寧夏葡萄種植區(qū)的范圍，分析了2016—2020年寧夏葡萄種植的時空變化。結果表明，寧夏賀蘭山東麓葡萄種植主要集中在寧夏平原，種植面積總體呈略微增加趨勢。另外，寧夏葡萄種植區(qū)的地形條件、水系分布、土壤類型和屬性、各相關氣候因子的變化情況以及道路交通狀況都為賀蘭山東麓成為葡萄主產區(qū)提供了優(yōu)勢條件，有利于寧夏葡萄產業(yè)的發(fā)展。綜合分析多種地理要素發(fā)現(xiàn)，未來寧夏賀蘭山東麓葡萄種植區(qū)可向北和向東擴展，發(fā)展前景廣闊。同時，本研究也進一步拓展了地理國情監(jiān)測數(shù)據的應用范圍，證明了地理國情監(jiān)測數(shù)據深度探索研究的價值。本研究是地理國情監(jiān)測成果應用的一次探索，其研究成果可為當?shù)卣l(fā)展葡萄產業(yè)提供數(shù)據和理論支撐。