崇左市澳洲堅果種植氣候適宜性區(qū)劃研究

范 路，覃藝舒，劉 芳

（1.龍州縣氣象局，廣西 崇左 532400；2.柳州市氣象局，廣西 柳州 545001；3.河池市氣象局，廣西 河池 547000）

澳洲堅果又稱夏威夷果，原產(chǎn)于澳大利亞，屬亞熱帶特色果樹［1］。澳洲堅果營養(yǎng)豐富，含油量達(dá)70%～80%，且大部分為單一不飽和脂肪酸，還含有蛋白、礦物、維生素和煙酸等多種營養(yǎng)物質(zhì)，備受市場青睞［2］。杜堯東［3］、班秀文［4］、馮源［5］、岳海［6］、陸超忠［7］等對澳洲堅果生長特征的研究表明，澳洲堅果喜歡溫暖濕潤氣候，年降雨量在1 000 mm 以上適宜澳洲堅果生長；在適宜的溫度范圍內(nèi)，澳洲堅果產(chǎn)量與其生長的氣溫成正相關(guān)，其中，在日平均溫度10～15 ℃開始生長，在20～25 ℃時果仁生長發(fā)育速度加快，果仁量較高，日平均氣溫達(dá)25.0 ℃左右時，果仁的油分積累速度最快，而日平均氣溫在10 ℃以下和35 ℃以上均會造成果仁生理活動受到抑制，超過38 ℃時停止光合作用；在冬季，無霜凍且小于17 ℃的低溫可促進(jìn)澳洲堅果產(chǎn)生更多花序；澳洲堅果其開花至成熟過程中對水分需求較高，尤其果油積累期不能缺少，否則會嚴(yán)重影響堅果質(zhì)量；果實膨大期對水分的需求也較高，水分不足會減緩膨果速度，水分過多又會使堅果開裂。

我國澳洲堅果主要種植在云南、貴州、廣西、廣東和福建等地。截至2022 年，崇左市種植澳洲堅果面積達(dá)2.4×104hm2，占廣西澳洲堅果種植總面積的40%以上，已成為廣西第一大堅果種植區(qū)。但部分地區(qū)為追求效益而盲目擴(kuò)大澳洲堅果種植區(qū)域，致使部分澳洲堅果種植在氣候不適宜區(qū)，影響品質(zhì)和產(chǎn)量。因此，開展崇左市澳洲堅果種植氣候適宜性區(qū)劃研究，對各地科學(xué)規(guī)劃和合理優(yōu)化澳洲堅果種植布局具有重要意義。近年來，地理信息系統(tǒng)（GIS）結(jié)合空間和氣候數(shù)據(jù)，可以更精準(zhǔn)地確定作物種植區(qū)的適宜性地域分布［8］。吳健杰［9］、葉瑜［10］、黃帆［11］等利用GIS 進(jìn)行精細(xì)化農(nóng)業(yè)區(qū)劃，并引入經(jīng)緯度和海拔高度等地理因子，最終得到精確直觀的農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃分布；劉聰?shù)龋?2］根據(jù)柑橘不同發(fā)育期的氣候適宜度函數(shù)，分析南方地區(qū)種植柑橘近60 a 來的氣候適宜性變化特征。國內(nèi)諸多專家學(xué)者開展了澳洲堅果氣候適宜性及其區(qū)劃方面的研究。劉曉等［13］認(rèn)為，澳洲堅果的適宜性區(qū)劃應(yīng)考慮當(dāng)?shù)貧夂驐l件能否滿足其生長發(fā)育要求，以及是否頻繁發(fā)生自然災(zāi)害；陳顯國等［14］通過澳洲堅果的生長、抗逆、開花結(jié)果等特性及產(chǎn)量和品質(zhì)等性狀來分析澳洲堅果在桂中地區(qū)的種植適宜性，鄧曉璐等［15］將華安縣近50 a 的氣候條件與澳洲堅果原產(chǎn)地適宜種植的氣候條件進(jìn)行對比分析；韓樹全等［16］根據(jù)澳洲堅果的生長特性選取年平均氣溫、最冷月平均氣溫、最低氣溫平均值、積溫和日平均氣溫作為區(qū)劃因子，基于“3S”技術(shù)提出區(qū)劃方法；覃杰鳳［17］研究證實，崇左市種植澳洲堅果具有氣候資源優(yōu)勢、土地資源優(yōu)勢和區(qū)域優(yōu)勢。李元會等［18］研究發(fā)現(xiàn)，降水量、氣溫、土壤、風(fēng)和光照是影響西藏墨脫地區(qū)種植澳洲堅果的主要因素；王偉等［19］采用MaxEnt 生態(tài)軟件對澳洲堅果的潛在適宜生長區(qū)域進(jìn)行預(yù)測，劃分澳洲堅果適宜生長區(qū)域分布情況和地理分布格局等。目前，采用GIS 進(jìn)行崇左市澳洲堅果種植氣候適宜性精細(xì)化區(qū)劃的研究未見報道。因此，本文采用崇左市及周邊地區(qū)共20 個國家氣象觀測站1991—2020 年氣象資料，根據(jù)澳洲堅果的生長特性及前人的研究結(jié)果，確定氣候區(qū)劃指標(biāo)，運用回歸分析法建立氣候適宜性區(qū)劃指標(biāo)模型，采用GIS 技術(shù)進(jìn)行區(qū)劃，分析澳洲堅果在不同氣候條件下的種植適宜性，為崇左市科學(xué)規(guī)劃和合理優(yōu)化澳洲堅果種植布局提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

崇左市地處廣西西南部，位于北回歸線以南，地理位置介于106°33′～108°6′E，21°36′～23°22′N 之間，境內(nèi)丘陵起伏，地貌復(fù)雜，屬南亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，年降水量1 137.7～1 433.0 mm，年日照時數(shù)1 469.0～1 688.5 h，年均氣溫20.8～23.0 ℃，無霜期在330 d 以上，極端最高氣溫和極端最低氣溫分別為41.7 ℃和0.0 ℃。

1.2 資料來源

崇左市及周邊地區(qū)20 個國家氣象觀測站1991—2020 年的氣溫、降水量和日照時數(shù)等資料來自廣西壯族自治區(qū)氣象信息中心，1∶25 萬崇左市地理背景數(shù)據(jù)和90 m×90 m 分辨率的高程數(shù)據(jù)（DEM）來自國家基礎(chǔ)地理信息中心。

1.3 研究方法

1.3.1 區(qū)劃指標(biāo)確定

根據(jù)澳洲堅果的生長特性及崇左市本地的實際種植經(jīng)驗，分析各氣候因子在澳洲堅果氣候區(qū)劃中的貢獻(xiàn)大小，結(jié)合相關(guān)澳洲堅果種植方面文獻(xiàn)的研究結(jié)果，得到澳洲堅果的氣候區(qū)劃指標(biāo)。最終確定將年平均氣溫、年降水量、最冷月平均氣溫、日平均氣溫≥10 ℃年積溫共4 個氣象要素作為區(qū)劃的主要影響因子。溫度、降水和日照等氣候條件對作物生長發(fā)育的影響最直接［20］，因崇左市的日照時數(shù)均在最適宜范圍內(nèi)，故不將日照時數(shù)作為區(qū)劃指標(biāo)，由此得到崇左市澳洲堅果種植氣候區(qū)劃指標(biāo)（表1）。并按分級區(qū)間對年平均氣溫、年降水量、最冷月平均氣溫和日平均氣溫≥10 ℃年積溫進(jìn)行適宜性區(qū)劃。

表1 崇左市澳洲堅果種植氣候區(qū)劃指標(biāo)

1.3.2 氣候區(qū)劃指標(biāo)模型建立

采用多元回歸方法，將崇左市及周邊地區(qū)20 個國家氣象觀測站的氣象資料及對應(yīng)站點的經(jīng)度、緯度和海拔高度等地理因子作為自變量，將年平均氣溫、年降水量、最冷月平均氣溫、日平均氣溫≥10℃的年積溫4 個區(qū)劃指標(biāo)分別作為因變量（Y），建立氣候區(qū)劃因子與地理因子的關(guān)系模型，模型表達(dá)式及相關(guān)統(tǒng)計參數(shù)見表2。模型的相關(guān)系數(shù)在0.630～0.905，通過信度顯著性檢驗（α=0.01），可見各模型具有較好的統(tǒng)計學(xué)意義。

表2 崇左市澳洲堅果種植氣候區(qū)劃指標(biāo)模型

1.3.3 氣候區(qū)劃圖制作

利用GIS 技術(shù)將區(qū)劃因子對應(yīng)的線性回歸方程進(jìn)行柵格計算器運算后繪制出4 張90 m×90 m 分辨率的數(shù)據(jù)細(xì)網(wǎng)格分布圖。通過反距離加權(quán)插值法對線性回歸方程中的殘差值ε 進(jìn)行插值，得到4 張90 m×90 m 分辨率的殘差柵格圖。將4 張細(xì)網(wǎng)格數(shù)據(jù)柵格圖與4 張殘差柵格圖進(jìn)行疊加運算得到殘差訂正結(jié)果，按照區(qū)劃指標(biāo)進(jìn)行分類可得到4 張區(qū)劃因子的適宜度分布圖。根據(jù)專家打分法對適宜度分布圖進(jìn)行打分（表3），處于區(qū)劃指標(biāo)最適宜區(qū)范圍的打35 或15 分，適宜區(qū)打30 或12 分，次適宜區(qū)打25分或8 分，不適宜區(qū)打20 分或4 分。將適宜度分布圖進(jìn)行柵格疊加、數(shù)據(jù)歸一化、矩陣加法運算等處理，即可根據(jù)專家打分結(jié)果進(jìn)行分類，總分在（84，100］范圍為最適宜區(qū)，總分在（66，84］范圍為適宜區(qū)，總分在（44，66］范圍為次適宜區(qū)，當(dāng)總分≤44分時劃分為不適宜區(qū)，最終確定4 個適宜性區(qū)域，并賦予不同顏色，疊加以縣為單位的行政邊界、名稱、圖例、指北標(biāo)志和比例尺等，制作崇左市澳洲堅果種植氣候區(qū)劃圖。

表3 專家打分標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度適宜性分析

（1）年平均溫度

崇左市年平均氣溫在16.6～23.5 ℃間，根據(jù)區(qū)劃指標(biāo)（表1），年平均氣溫19.5～23.5 ℃區(qū)域是澳洲堅果種植的最適宜區(qū)，該區(qū)域熱量充足，有利于澳洲堅果的油分積累，果仁質(zhì)量較高。崇左市大部分地區(qū)的年平均溫度都處于澳洲堅果種植的最適宜區(qū)。而年平均氣溫16.6～18.4 ℃區(qū)域是澳洲堅果種植的次適宜區(qū)和不適宜區(qū)，該區(qū)域分布較少，僅位于天等縣中西部零散區(qū)域和寧明縣南部小片區(qū)域。

（2）最冷月平均氣溫

崇左市最冷月平均氣溫在2.8～10.4 ℃間，根據(jù)區(qū)劃指標(biāo)（表1），最冷月平均氣溫為9.0～10.4 ℃最有利于澳洲堅果的花序生長，故該區(qū)域劃定為澳洲堅果的最適宜種植區(qū)，該區(qū)域主要分布在龍州縣、憑祥市、大新縣南部、寧明縣北部、江州區(qū)和扶綏縣。當(dāng)最冷月平均氣溫小于5.0 ℃時，澳洲堅果花穗的現(xiàn)蕾期甚至整個花期嚴(yán)重推遲，澳洲堅果樹的枝葉在低溫環(huán)境下存在被凍傷的風(fēng)險，故氣溫小于5.0 ℃區(qū)域為澳洲堅果的不適宜種植區(qū)，僅分布在天等縣中南部及寧明縣南部零散區(qū)域。

（3）日均氣溫≥10 ℃的年積溫

崇左市日平均氣溫≥10 ℃的年積溫在4 480～8 465 ℃，根據(jù)區(qū)劃指標(biāo)（表1），澳洲堅果生長發(fā)育所需要日平均氣溫≥10 ℃的年積溫應(yīng)滿足6 000～8 500℃，當(dāng)日平均氣溫≥10 ℃的年積溫在7 000～8 465 ℃時，澳洲堅果的糖分積累最快，故崇左市大部區(qū)域均處于澳洲堅果種植的最適宜區(qū)，主要分布于龍州縣、憑祥市、江州區(qū)、扶綏縣及大新縣。當(dāng)日平均氣溫≥10 ℃的年積溫小于6 000 ℃時，澳洲堅果的果實飽滿度降低且含油率也會下降，故天等縣中南部及寧明縣南部等區(qū)域為澳洲堅果種植的不適宜區(qū)。

2.2 降水適宜性分析

崇左市年降水量在1 000 mm 以上，故崇左市處于澳洲堅果種植適宜區(qū)。其中，寧明縣南部及天等縣大部的年降水量在1 500 mm 以上，降水充沛，參考區(qū)劃指標(biāo)（表1），該區(qū)域是澳洲堅果種植的最適宜區(qū)。

2.3 氣候適宜性綜合分析

（1）適宜區(qū)面積

從圖1 可看出，崇左市澳洲堅果種植氣候適宜性總體上呈現(xiàn)中部丘陵平原適宜度高、南北兩側(cè)高海拔地區(qū)及山地丘陵地區(qū)適宜度相對較低的分布特點。根據(jù)區(qū)劃統(tǒng)計結(jié)果顯示，氣候最適宜區(qū)分布最多，約占全市面積的85.0%，其次是適宜區(qū)，約占全市面積的12.0%，而次適宜區(qū)和不適宜區(qū)分布較少，僅占全市面積的3.0%。

圖1 崇左市澳洲堅果種植氣候適宜性區(qū)劃圖

（2）氣候最適宜區(qū)

主要分布在龍州縣、憑祥市、江州區(qū)、扶綏縣、天等縣縣域附近區(qū)域、寧明縣及大新縣大部分區(qū)域，是崇左市種植澳洲堅果的最佳區(qū)域，非常有利于澳洲堅果生長發(fā)育，可在此區(qū)域進(jìn)行大面積種植。

（3）氣候適宜區(qū)

主要分布在天等縣大部區(qū)域、寧明縣中部及南部、大新縣東北部、龍州縣西南部及北部小片區(qū)域、憑祥市中南部及東北部、江州區(qū)及扶綏縣北部小片區(qū)域。這些地區(qū)的氣候條件也能滿足澳洲堅果生長發(fā)育。經(jīng)實地調(diào)研，該區(qū)域發(fā)展澳洲堅果種植時間相對較晚，可作為后續(xù)發(fā)展澳洲堅果種植的主要區(qū)域。

（4）氣候次適宜區(qū)和不適宜區(qū)

集中分布在天等縣西南部的凹帽塔至牛頭嶺一帶及寧明縣桐棉鎮(zhèn)板棉村至枯楠村米康屯一帶，零散分布在天等縣北部、寧明縣中南部、大新縣東北部、龍州縣西南部、扶綏縣及江州區(qū)北部。該區(qū)域降水量雖較充沛，但熱量條件不夠充足，對澳洲堅果的產(chǎn)量和品質(zhì)影響較大，應(yīng)減少或不種植澳洲堅果。

經(jīng)專家驗證和實地考察，崇左市澳洲堅果種植的氣候適宜性區(qū)劃與實際情況大致相符，但憑祥市的實際種植面積明顯少于氣候區(qū)劃，主要是因為憑祥市城鎮(zhèn)化水平較高且當(dāng)?shù)匾愿收岙a(chǎn)業(yè)為主，在一定程度上制約了澳洲堅果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而天等縣地形地貌以低山丘陵為主，交通不夠便利且礦產(chǎn)資源的大力開發(fā)也導(dǎo)致澳洲堅果產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對緩慢。

3 結(jié)論與討論

本研究以崇左市年平均氣溫、年降水量、最冷月平均氣溫、日平均氣溫≥10 ℃的年積溫等作為澳洲堅果種植氣候區(qū)劃因子，建立氣候區(qū)劃因子與經(jīng)度、緯度、海拔高度等地理因子的關(guān)系模型，采用GIS 技術(shù)對崇左市澳洲堅果種植進(jìn)行區(qū)劃，結(jié)論如下:

（1）崇左市澳洲堅果種植的氣候最適宜區(qū)分布最多，約占全市面積的85.0%，其次是適宜區(qū)，約占全市面積的12.0%，而次適宜區(qū)和不適宜區(qū)分布較少，僅占全市面積的3.0%。

（2）氣候最適宜區(qū)主要分布在龍州縣、憑祥市、江州區(qū)、扶綏縣、天等縣縣域附近區(qū)域、寧明縣及大新縣大部分區(qū)域。氣候適宜區(qū)主要分布在天等縣大部區(qū)域、寧明縣中部及南部、大新縣東北部、龍州縣西南部及北部小片區(qū)域、憑祥市中南部及東北部、江州區(qū)及扶綏縣北部小片區(qū)域。氣候次適宜區(qū)和不適宜區(qū)集中分布在天等縣西南部的凹帽塔至牛頭嶺一帶及寧明縣桐棉鎮(zhèn)板棉村至枯楠村米康屯一帶，零散分布在天等縣北部、寧明縣中南部、大新縣東北部、龍州縣西南部、扶綏縣及江州區(qū)北部。

本研究僅考慮年氣溫、年降水等要素對澳洲堅果種植適宜性的影響，未考慮澳洲堅果生長發(fā)育關(guān)鍵期如花期、坐果期、成熟期對氣溫、降水等氣象條件的需求，因此，今后進(jìn)行氣候適宜性區(qū)劃分析時應(yīng)增加澳洲堅果不同發(fā)育時期的氣象要素指標(biāo)。