元江縣杧果種植氣候適宜性分析

摘 要 利用云南省元江縣1993—2023年氣象觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)和杧果種植產(chǎn)量、物候期資料，分析氣象要素與杧果產(chǎn)量的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上計(jì)算出杧果各物候期相應(yīng)的溫度指標(biāo)， 結(jié)合數(shù)字高程模型（DEM），采用GIS反距離權(quán)重計(jì)算分析方法，對(duì)元江縣杧果種植區(qū)進(jìn)行氣候適宜性分析。按照分析結(jié)果，將元江杧果種植區(qū)劃分為適宜、次適宜和不適宜氣候區(qū)，并制作了網(wǎng)格分析專(zhuān)題圖，有利于杧果本地化產(chǎn)業(yè)種植，為杧果種植區(qū)的合理布局和發(fā)展規(guī)劃提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞 杧果；物候期；適宜性；分布；云南省元江縣

中圖分類(lèi)號(hào)：S667.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2025.03.050

元江縣位于滇中玉溪南部，東經(jīng)101°39′～102°21′，北緯23°18′～23°54′，全縣總面積為2 858 km2，距省會(huì)昆明220 km、玉溪市區(qū)132 km。東北與石屏縣隔河相望，東南與紅河縣接壤，西部與墨江縣相連。昆—曼高速公路、楚—河經(jīng)濟(jì)干線(xiàn)、泛亞鐵路西線(xiàn)等交通要道在元江交匯，是云南“國(guó)際大通道”的重要樞紐，交通區(qū)位優(yōu)勢(shì)明顯。

元江縣年平均氣溫23.9～24.1 ℃，年平均降水量543.9 mm，終年無(wú)霜，年均日照時(shí)數(shù)2 264.1 h。元江獨(dú)特的自然地理環(huán)境和干熱河谷氣候條件特別適合杧果種植。元江是紅河谷—綠汁江熱帶產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)帶和昆玉—玉元經(jīng)濟(jì)帶的重要環(huán)節(jié)，光熱資源充足、水資源豐富、土地開(kāi)發(fā)潛力大，是玉溪市乃至云南省重要的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)特色區(qū)。杧果產(chǎn)業(yè)是元江縣傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，被納入全國(guó)杧果優(yōu)勢(shì)區(qū)域布局規(guī)劃的滇中紅河流域杧果優(yōu)勢(shì)種植區(qū)，種植歷史悠久。杧果產(chǎn)業(yè)在元江縣農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、農(nóng)產(chǎn)品品牌打造和旅游業(yè)發(fā)展方面做出了重要貢獻(xiàn)。目前已初步建立了杧果種植、加工、銷(xiāo)售和產(chǎn)品創(chuàng)新開(kāi)發(fā)全產(chǎn)業(yè)鏈，進(jìn)一步拓展了杧果產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)。

據(jù)農(nóng)業(yè)部門(mén)統(tǒng)計(jì)資料，截至2022年，元江杧果種植面積達(dá)1.6萬(wàn)hm2，占全縣水果種植面積的50%以上。近年來(lái)經(jīng)過(guò)品種結(jié)構(gòu)調(diào)整，杧果品種結(jié)構(gòu)日趨合理，目前主栽品種有臺(tái)農(nóng)1號(hào)、貴妃（金鳳凰）、三年?yáng)x等，占杧果種植面積的65%。

目前，已有學(xué)者就杧果生物學(xué)特性、品質(zhì)、物候期、杧果產(chǎn)量與氣候要素的關(guān)系進(jìn)行了研究。潘麗等研究了氣候因子對(duì)杧果生產(chǎn)的影響[1]；黃艷明提出光照、土壤等條件對(duì)杧果產(chǎn)量的影響較大[2]；張椿林等探究低溫對(duì)杧果花序的影響，得出溫度低于-2 ℃會(huì)使杧果花序枯萎死亡，且著果率顯著降低[3]；章勇等分析了不同海拔對(duì)杧果農(nóng)藝性狀和果實(shí)的影響，得出海拔802.0 m的杧果綜合農(nóng)藝性狀、果實(shí)品質(zhì)優(yōu)于海拔386.0、979.1 m的杧果[4]；李繼梅通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)試驗(yàn)，認(rèn)為杧果種植對(duì)于土壤要求并不高，但地下水位低于3 m的微酸砂壤土最利于杧果生產(chǎn)，且海拔低于600 m的地區(qū)均適合種植杧果[5]；楊玉皎等就杧果生物學(xué)特性進(jìn)行了分析[6]；周昆華等在研究杧果種植氣候和環(huán)境類(lèi)型的基礎(chǔ)上，提出了“山地杧果”的概念[7]。氣候條件是影響經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素，隨著3S及空間運(yùn)算技術(shù)的發(fā)展，很多地方為提高經(jīng)濟(jì)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，積極開(kāi)展了當(dāng)?shù)靥厣魑锓N植的氣候適宜性分析研究和區(qū)劃［8-10］，并在農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃工作中引入了精細(xì)化地理信息系統(tǒng)和空間計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)和手段。以往的研究在分析杧果生物學(xué)特性、自然地理環(huán)境、氣候要素與杧果產(chǎn)量品質(zhì)的關(guān)系等方面比較多，但在杧果種植氣候適宜性分析方面研究較少。筆者前期對(duì)杧果生長(zhǎng)期溫度指標(biāo)及低溫災(zāi)害監(jiān)測(cè)進(jìn)行了初步研究，通過(guò)對(duì)杧果產(chǎn)量與氣象要素的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)， 溫度與杧果產(chǎn)量的相關(guān)性最大，也是影響杧果產(chǎn)量和品質(zhì)以及區(qū)域分布的主要因素。使用農(nóng)業(yè)部門(mén)杧果生長(zhǎng)物候期、產(chǎn)量數(shù)據(jù)及氣象要素觀(guān)測(cè)資料，引入空間計(jì)算技術(shù)并疊加數(shù)字高程模型（DEM），對(duì)元江杧果種植區(qū)進(jìn)行氣候適宜性分析，旨在為充分利用當(dāng)?shù)鬲?dú)特的氣候資源、提高杧果產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、合理規(guī)劃與布局杧果種植區(qū)提供參考依據(jù)。

1" 資料與方法

1.1" 資料

本次研究采用的資料：元江國(guó)家基準(zhǔn)氣候站1993—2023年氣象觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)（氣溫、降水、濕度、日照）；元江境內(nèi)鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道32個(gè)氣象觀(guān)測(cè)站2000—2023年觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)（氣溫、降水、濕度、日照）；元江縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局1993—2023年?yáng)x果物候期、產(chǎn)量等資料；國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心30 m分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)（DEM）等。元江縣域內(nèi)氣象觀(guān)測(cè)站點(diǎn)分布情況見(jiàn)圖1。

1.2" 方法

1.2.1" 相關(guān)分析法

相關(guān)分析是一種統(tǒng)計(jì)方法，用于研究?jī)蓚€(gè)或多個(gè)變量之間是否存在某種統(tǒng)計(jì)上的聯(lián)系，這種聯(lián)系可以是正相關(guān)、負(fù)相關(guān)或者無(wú)相關(guān)。相關(guān)分析可以幫助理解變量之間的關(guān)系；相關(guān)系數(shù)是衡量?jī)蓚€(gè)變量之間線(xiàn)性關(guān)系強(qiáng)度和方向的指標(biāo)，最常用的相關(guān)系數(shù)是皮爾遜相關(guān)系數(shù)，其值范圍在-1～1，接近1或-1的值表示強(qiáng)相關(guān)，而接近0的值表示弱相關(guān)或無(wú)相關(guān)。通常需要對(duì)相關(guān)系數(shù)的顯著性進(jìn)行檢驗(yàn)，以排除相關(guān)性?xún)H僅是由隨機(jī)變化引起的。使用相關(guān)分析法分析杧果生產(chǎn)與氣象要素的關(guān)系。

1.2.2" 杧果氣象產(chǎn)量分離

作物產(chǎn)量通常由趨勢(shì)產(chǎn)量、氣象產(chǎn)量和隨機(jī)產(chǎn)量組成。隨機(jī)產(chǎn)量可忽略不計(jì)，采用5年滑動(dòng)平均值法[11]分離出杧果單產(chǎn)趨勢(shì)產(chǎn)量，進(jìn)而得到杧果實(shí)際氣象產(chǎn)量。

1.2.3" 高分辨率氣候要素空間分布模擬

氣象要素?cái)?shù)據(jù)是多種地學(xué)模型和氣候?qū)W的基礎(chǔ)，氣象觀(guān)測(cè)站點(diǎn)是獲得準(zhǔn)確的氣候要素?cái)?shù)據(jù)的直接途徑。研究區(qū)內(nèi)現(xiàn)有氣象觀(guān)測(cè)站點(diǎn)32個(gè)，主要分布于各鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道核心區(qū)域，在空間及距離上還不能完全滿(mǎn)足提供氣象要素觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的需求，特別是在山區(qū)，由于通訊、地形等條件限制，氣象觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的獲取還存在空白區(qū)域。在實(shí)際研究中，由于成本、資源等條件限制，不可能對(duì)全部未知區(qū)域加以測(cè)量，更多只能得到有限數(shù)量的采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)。因此，可以考慮選取合適的空間采樣點(diǎn)，利用一定數(shù)學(xué)模型，依據(jù)已知采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)研究區(qū)域所有位置的未知屬性信息加以預(yù)測(cè)，即氣象要素?cái)?shù)據(jù)空間插值?？臻g插值即是一種將離散點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為連續(xù)數(shù)據(jù)曲面的常用方法，常用的空間插值方法有：反距離加權(quán)插值、克里格插值、樣條函數(shù)插值、多項(xiàng)式插值、梯度距離反比插值和趨勢(shì)面插值等[12-18]。各種空間插值方法應(yīng)用在不同的研究領(lǐng)域有不同的優(yōu)缺點(diǎn)。此次選擇反距離加權(quán)法進(jìn)行插值計(jì)算。反距離加權(quán)法通過(guò)各已知點(diǎn)自身實(shí)際數(shù)值及待插點(diǎn)的權(quán)重實(shí)現(xiàn)插值，公式如下：

ωi=[d-pi0i=1nd-pi0] （1）

W（x0，y0）=[i=1nωi×Z（xi，yi）] （2）

（1）式中，ωi為第i個(gè)已知點(diǎn)對(duì)待插點(diǎn)（x0，y0 ）的權(quán)重，di0為二者間距離，n為已知點(diǎn)個(gè)數(shù)，p為冪參數(shù)；（2）式中，W（x0，y0 ）為待插點(diǎn)（x0，y0）的插值，Z（xi，yi ）為第i個(gè)已知點(diǎn)對(duì)應(yīng)屬性數(shù)值。取初始p=2，并依據(jù)插值效果適當(dāng)對(duì)其加以調(diào)整。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 杧果生產(chǎn)與氣象要素的關(guān)系

杧果產(chǎn)量選擇貴妃和三年?yáng)x，氣象要素?cái)?shù)據(jù)以杧果種植面積較大的澧江、甘莊街道、曼來(lái)鎮(zhèn)12月至次年6月的觀(guān)測(cè)資料為主。用杧果生產(chǎn)產(chǎn)量數(shù)據(jù)和同步氣象要素觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)（氣溫、濕度、降水、日照），按年取得滑動(dòng)平均值，并進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換，用SPSS軟件進(jìn)行相關(guān)性分析，分析結(jié)果見(jiàn)表1、表2。

由表1可以看出，無(wú)論是澧江、甘莊，還是曼來(lái)，貴妃杧產(chǎn)量與空氣溫度、日照總體呈正相關(guān)關(guān)系，且溫度相關(guān)系數(shù)通過(guò)了0.01顯著性水平檢驗(yàn)；貴妃杧產(chǎn)量與空氣相對(duì)濕度、降水總體呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)沒(méi)有通過(guò)0.05顯著性水平檢驗(yàn)。因此，影響貴妃杧產(chǎn)量的氣象因子主要是空氣溫度和日照，且空氣溫度與杧果產(chǎn)量的相關(guān)性更明顯。

由表2可以看出，無(wú)論是澧江、甘莊，還是曼來(lái)，三年?yáng)x產(chǎn)量與空氣溫度、日照總體呈正相關(guān)關(guān)系，且溫度相關(guān)系數(shù)通過(guò)了0.01顯著性水平檢驗(yàn)；三年?yáng)x產(chǎn)量與空氣相對(duì)濕度、降水總體呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)沒(méi)有通過(guò)0.05顯著性水平檢驗(yàn)。因此，影響三年?yáng)x產(chǎn)量的氣象因子主要是空氣溫度和日照，且空氣溫度與三年?yáng)x產(chǎn)量的相關(guān)性更明顯。

2.2" 杧果發(fā)育期溫度指標(biāo)的計(jì)算

從以上貴妃杧和三年?yáng)x產(chǎn)量與氣象要素的關(guān)系分析得出，氣溫是影響杧果產(chǎn)量的主要?dú)庀笠蜃印８鶕?jù)農(nóng)業(yè)部門(mén)提供的杧果種植相關(guān)資料，本次選擇種植歷史悠久、面積較大的三年?yáng)x為例，用農(nóng)業(yè)部門(mén)提供的杧果發(fā)育期計(jì)算平均發(fā)育期，再結(jié)合杧果主要種植區(qū)實(shí)際田間觀(guān)測(cè)值訂正平均發(fā)育期；從杧果實(shí)際產(chǎn)量中分離出單產(chǎn)趨勢(shì)產(chǎn)量，進(jìn)而得到杧果單產(chǎn)氣象產(chǎn)量；根據(jù)氣象產(chǎn)量將對(duì)應(yīng)的氣候年景劃分為豐年、平年、歉年，分別統(tǒng)計(jì)出豐年、平年、歉年?yáng)x果各發(fā)育期的日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫。杧果各物候期的最適溫度上、下限分別用豐年同期溫度統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)確定；杧果各物候期的生長(zhǎng)適宜上、下限分別用平年同期溫度統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)確定；杧果各物候期的受害、死亡溫度分別用歉年同期溫度統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)確定。最終各物候期溫度指標(biāo)見(jiàn)表3。

2.3" 杧果氣候適宜性指標(biāo)分析

通過(guò)對(duì)杧果生產(chǎn)觀(guān)測(cè)資料與氣象要素的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，溫度是影響杧果生長(zhǎng)的主要?dú)庀笠蜃?，決定杧果的生存與分布。根據(jù)農(nóng)業(yè)部門(mén)杧果生產(chǎn)田間觀(guān)測(cè)資料，初花期和末花期是杧果發(fā)育期中兩個(gè)重要階段，也是決定杧果產(chǎn)量和品質(zhì)的主要生長(zhǎng)時(shí)期。以初花期和末花期為例進(jìn)行氣候適宜性指標(biāo)的制訂，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行元江杧果種植氣候適宜性分析。在杧果初花期和末花期溫度指標(biāo)的基礎(chǔ)上，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，將元江杧果種植區(qū)劃分為適宜、次適宜和不適宜氣候區(qū)，具體指標(biāo)見(jiàn)表4。

2.4" 杧果種植精細(xì)化氣候適宜性分析

按照杧果初花期和末花期分別整理32個(gè)氣象觀(guān)測(cè)站點(diǎn)溫度觀(guān)測(cè)資料，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使用ArcGIS空間分析功能進(jìn)行反距離權(quán)重插值運(yùn)算，結(jié)合研究區(qū)DEM數(shù)字高程模型進(jìn)行空間疊加計(jì)算，對(duì)結(jié)果進(jìn)行小地形訂正后，得到元江杧果種植氣候適宜性分布網(wǎng)格圖（見(jiàn)圖2）。

從杧果種植氣候適宜性分析結(jié)果可以看出：1）元江杧果種植適宜區(qū)主要集中在元江河（紅河流域）周邊的澧江、甘莊街道及曼來(lái)鎮(zhèn)的低熱河谷區(qū)，分布面積約1.2萬(wàn)hm2；2）次適宜區(qū)位于澧江、甘莊街道、曼來(lái)鎮(zhèn)海拔較高地段，以及龍?zhí)?、洼垤、咪哩鄉(xiāng)的少部分區(qū)域，分布面積約4 000 hm2；3）元江縣域內(nèi)杧果適宜種植區(qū)占縣域面積比例較小，杧果適宜種植區(qū)和次適宜種植區(qū)面積占元江水果種植面積的52%左右。

3" 討論

通過(guò)杧果生產(chǎn)與氣象要素的相關(guān)分析得出，溫度是影響杧果生長(zhǎng)的主要?dú)夂蛞蜃?。分析杧果生長(zhǎng)各物候期溫度指標(biāo)，使用反距離權(quán)重插值方法，結(jié)合下墊面地形因子進(jìn)行空間模擬計(jì)算，較合理地分析了元江杧果適宜、次適宜和不適宜種植區(qū)，結(jié)果與實(shí)際較一致。

在分析指標(biāo)的選取上，氣象要素只考慮了相關(guān)性較高的溫度這個(gè)主要因子，杧果品種選擇了資料較全的貴妃杧和三年?yáng)x，因此分析結(jié)果有一定的局限性。今后將逐步分析更多的氣候要素（如降水、日照等）對(duì)杧果生產(chǎn)的影響，針對(duì)不同的杧果品種，建立復(fù)合型空間計(jì)算指標(biāo)系統(tǒng)，對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化和完善，使其更加符合生產(chǎn)實(shí)際。

杧果適宜種植區(qū)也存在遭受低溫、干旱等氣象災(zāi)害影響的可能。因此，實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施應(yīng)對(duì)不利氣候事件造成的危害，做到科學(xué)種植。

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（責(zé)任編輯：易" 婧）

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（42061038）。

作者簡(jiǎn)介：王寶（1972—），碩士，高級(jí)工程師，主要從事應(yīng)用氣象研究。E-mail：18108776501@163.com。