基于GIS的百色澳洲堅果種植氣候適宜性分析

黃 飛，莫 蕤，陸啟丹

（百色市氣象局，廣西 百色 533000）

澳洲堅果原產于澳大利亞東南部地區(qū)，其果實富含植物精油、蛋白質、氨基酸、礦物質和維生素等物質，對身體發(fā)育和新陳代謝有促進作用，口感香濃，深受人們喜愛。澳洲堅果栽植4年便可進入初產期，8年進入盛產期，經(jīng)濟壽命50～80 a，有很大的社會經(jīng)濟效益和生態(tài)效益，是低投入高產出的經(jīng)濟樹種，因此引起世界許多國家的廣泛關注和發(fā)展，目前已在全球南北回歸線之間的二十幾個國家和地區(qū)種植和投產，但目前全球產量較低，2021年全球澳洲堅果產量約有20余萬t，僅相當于我國核桃產量的1/20，我國每年進口澳洲堅果4萬t，具有市場發(fā)展價值。該區(qū)從20世紀70年代開始引種澳洲堅果種植，經(jīng)過50 a的發(fā)展已初步形成產業(yè)規(guī)模，全區(qū)共種植澳洲堅果65萬多畝（1畝約等于667 m2），在南寧市、崇左市、來賓市和梧州市均有種植，表明澳洲堅果具有較強的環(huán)境適應性和在該區(qū)較強的可發(fā)展性。

百色市地處廣西壯族自治區(qū)西部（104°28'E～107°54'E，22°51'N～25°07'N），總面積3.63萬km2，南與越南接壤，北為云南貴州興義市，東面與南寧緊連，高原海拔100～2 468 m，從東南到西北地形傾斜度高，地形地貌差異明顯，從東南向西北既有河谷平原，又有丘陵、高原和喀斯特地貌等。百色市地處亞熱帶季風氣候區(qū)，降水量較充沛，溫潤暖和，光照充足，雨熱同季，主要降水期和高溫時段集中在4—9月份，年最冷時段為12月至次年2月，極少出現(xiàn)低于0℃的低溫且持續(xù)時間短，全年基本都是無霜期。全市森林面積4 143萬畝，林地面積居廣西第一，優(yōu)越自然條件和豐富的林地資源，為澳洲堅果發(fā)展提供了獨特的條件和基礎。

總體上來說，百色面積廣氣候條件優(yōu)越，可發(fā)展種植澳洲堅果面積大，但地形地貌復雜、局地氣候差異大，因此并不是所有的地區(qū)都適合種植澳洲堅果，有必要在種植規(guī)劃前對百色的氣候、土地地形和澳洲堅果生產特性等因素進行綜合分析，做出綜合立體氣候區(qū)劃和適宜性評價，為百色澳洲堅果產業(yè)發(fā)展規(guī)劃提供科學依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 指標的確定

溫度、降水和光照等氣象因子是影響澳洲堅果生長發(fā)育、產量及品質的主要生態(tài)條件之一。從各個生產地氣候條件分析，澳洲堅果喜濕暖、和風的環(huán)境。其生長要求年平均溫度不低于17℃，月均溫度為15～30℃，溫度在10℃以下和35℃以上生長停止，降雨量為1 000～3 000 mm，年日照時數(shù)為1 600 h以上，終年無霜或偶有輕霜。澳洲堅果花芽期在1月中旬—2月上旬，花期在2—4月，適宜溫度為17～30℃，最佳溫度是19～21℃，開花期如果連續(xù)高溫，可能影響授粉，導致開花不結果。坐果期5—6月，其適宜溫度為25～30℃，在30℃以上的日溫，比30℃以下的日溫更易造成未熟果脫落，30℃是誘導過渡落果的臨界溫度。果實成長期在7—9月，適宜的溫度是25～30℃，否則影響果仁生長、果仁率和油分積累。

澳洲堅果對水分要求全年濕潤無干旱，特別是開花和果油積累期，充足的水分才能提高其坐果率和質量產量。一般要求年降水在1 400 mm以上，開花期降雨量為120 mm以上，保持一定的相對空氣濕度以促進開花授粉。

根據(jù)澳洲堅果優(yōu)質種植生產區(qū)的氣象因子統(tǒng)計及其生長發(fā)育、產量品質等生物學特性分析，結合查閱文獻和相關研究結果等資料，澳洲堅果對年降水量、花期降水量、坐果期溫度和果實成長期溫度要求較嚴格，最終確定以坐果期（5—6月）平均日最高溫度、果實成長期（7—9月）最高溫度、冬季（12—2月）平均最低溫度、年降水量、開花期（2—4月）降水量及海拔高度6個影響澳洲堅果生長的關鍵氣候因子、地形因子為指標，對百色澳洲堅果種植生長發(fā)育進行適宜性分析，并得出該研究區(qū)適宜性等級劃分。

1.2 數(shù)據(jù)的來源與收集

收集百色市1∶250 000萬的各縣行政邊界、縣鄉(xiāng)行政點的地理信息數(shù)據(jù)和ASTER GDEM 30 M分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)。氣象資料為百色市各縣（市、區(qū)）國家氣象站點1991—2020年的逐月氣象資料，主要包括各月平均最高最低溫度、年月降水量和年日照時數(shù)等。

1.3 研究方法

利用百色12個地面氣象臺站1991—2020年氣象觀測資料及對應的經(jīng)度、緯度和海拔高度建立區(qū)劃因子的多元回歸氣象因子模型（表1），計算各點殘差值后運用克里金法對全市進行空間插值分析得到要素殘差柵格圖，把氣象要素空間模型的氣象因子分布柵格圖與殘差柵格圖進行疊加后運用內插使得所有關鍵氣象因子推算值均插值到250 m×250 m網(wǎng)格數(shù)據(jù)點上，實現(xiàn)各氣候區(qū)劃因子的空間連續(xù)分布。如式（1）所示。

表1 百色市澳洲堅果氣候區(qū)劃的空間分析模型

式中：F為氣象要素；i、j、h分別為氣象臺站經(jīng)度、緯度和海拔高度；ε為殘差項。

T1為冬季平均最高氣溫，T2為坐果期最高氣溫，T3為果實生長期的最高氣溫，R為年降水量，花期降水量各地均符合，因此未建立空間模型。

采用GIS重分類將空間連續(xù)分布氣候區(qū)劃因子進行分類，坐果期（5—6月）平均日最高溫度25～30℃、果實成長期（7—9月）最高溫度25～30℃、冬季（12—2月）平均最高溫度高于10℃、年降水量1 400 mm、開花期降水量120 mm及海拔高度小于1 200 m這6個區(qū)劃因子區(qū)域劃分為適宜等級，其余劃歸為不適宜等級，并對各等級賦予不同的數(shù)值。運用ArcGIS軟件進行柵格圖層間運算，對空間上每一個點的各氣候區(qū)劃因子的值逐一疊乘，因此得出每個點上的總分值，以對應相應的若干區(qū)劃適宜因子和不適宜因子，以總得分劃分將全部因子都適宜劃分為適宜區(qū)，1個因子不適宜其余因子適宜為次適宜區(qū)，2個以上不適宜因子為不適宜區(qū)。

2 結果與分析

利用GIS技術對多個氣候適宜區(qū)劃因子柵格數(shù)據(jù)進行乘積疊加、重分類等處理，得出百色市澳洲堅果種植氣候適宜性精細化區(qū)劃分布圖（圖1）。

圖1 百色市澳洲堅果種植精細化區(qū)劃分布圖

（1）適宜區(qū)。氣候最適宜區(qū)主要分布在靖西市全域、德?？h大部、右江區(qū)東北和西南部、田陽區(qū)東北和西南部、凌云縣大部等丘陵地區(qū)，總面積約0.84萬km2，占全市面積23%。該地區(qū)降水量豐富，年均降水量超過1400 mm，冬季最高溫度高于15℃，澳洲堅果在坐果時期和成長時期，各月平均最高溫度不超過30℃，海拔大多低于1 200 m，雨熱充足，越冬條件好，能為澳洲堅果成仁積油所需提供良好氣象條件，是符合澳洲堅果大規(guī)模生產的優(yōu)勢地區(qū)。

（2）次適宜區(qū)。氣候次適宜區(qū)主要分布在凌云、樂業(yè)、田林、隆林、西林和平果市部分地區(qū)，總面積約0.93萬km2，占全市面積26%。該地區(qū)雨量充沛，光照充足，但由于地處在云貴高原邊緣，常受西南低壓天氣系統(tǒng)的影響，坐果階段經(jīng)常受階段性高溫天氣影響，可能造成落花落果現(xiàn)象。

（3）不適宜區(qū)。不適合種植區(qū)域主要分布在右江河谷地區(qū)、北部地區(qū)和那坡縣部分地區(qū)，總面積約1.8萬km2，占全市面積51%。右江河谷年降水量較南北山區(qū)低，蒸發(fā)量大，容易造成干旱災害，加上在坐果和生長階段，高溫天氣頻發(fā)，對澳洲堅果坐果、產量和品質均造成重要影響；在北部地區(qū)由于有岑王老山和金鐘山山脈，那坡縣靠近云貴高原，海拔高度較高，氣溫偏低，常發(fā)生冰凍、霜凍等氣象災害，越冬條件差，嚴重影響澳洲堅果的生產發(fā)育，種植氣候條件較差。

3 結論與討論

3.1 結論

降水量、氣溫和海拔高度是影響澳洲堅果種植的主要因素，特別是年降水量、花期降水量、越冬期平均最高氣溫、坐果時期平均最高溫度、成長期平均最高溫度及海拔對發(fā)育生長有關鍵影響，選其作為澳洲堅果種植區(qū)劃指標，考慮了澳洲堅果生長發(fā)育對水熱、越冬的氣候條件和生產關鍵時段對氣象條件需求，區(qū)劃指標較全面、科學，結果與王偉基于MaxEnt生態(tài)軟件劃分澳洲堅果的潛在地理適生區(qū)劃分析相似，能為百色市澳洲堅果產業(yè)布局和生產提供科學數(shù)據(jù)。根據(jù)區(qū)劃結果，百色種植澳洲堅果種植優(yōu)勢種植區(qū)、次優(yōu)種植區(qū)面積較大，土地資源優(yōu)勢和氣候優(yōu)勢明顯，可大力發(fā)展澳洲堅果種植產業(yè)。

3.2 討論

本次區(qū)劃采用的臺站氣象數(shù)據(jù)較少，加上百色地形復雜，局地氣候明顯，經(jīng)過插值后與各地實測值之間會存在一定差距，不能完成真實反映各點氣象要素。在區(qū)劃中未加入土壤理化性質因素和土地利用現(xiàn)狀等資料，因此可適用發(fā)展種植區(qū)域將大幅少于計算面積。在現(xiàn)實種植中，人類工程將明顯改變自然氣候條件，許多不利氣候條件可以趨向作物生產所需環(huán)境，各地在種植發(fā)展中時應綜合考慮人力工程因素，發(fā)揮科技力量做到趨利避害。