基于GIS的貴州省黎平縣油茶氣候適宜性區劃

2011-12-22 06:42:22朱曦嶸陳貞宏

中低緯山地氣象 2011年5期

楊益，于飛，朱曦嶸，陳貞宏

(1.貴州省普定縣氣象局，貴州普定 562100;2.貴州省山地環境氣候研究所，貴州貴陽 550002;3.貴州省冊亨縣氣象局，貴州冊亨 552200;4.貴州省安順市氣象局，貴州安順 561000)

楊益1，于飛2，朱曦嶸3，陳貞宏4

利用貴州省黔東南州黎平縣及黔東南州轄區內其余15個氣象觀測站1961—2000年氣候資料，根據氣候資源的小網格分析方法，建立黎平縣油茶種植氣候區劃因子與地理信息的空間分析模型，以GIS為技術支撐，劃分了黎平縣油茶種植的最適宜、適宜、次適宜和不適宜氣候區。區劃結果表明：油茶種植適宜區和最適宜區占該縣國土面積的53.8%，不適宜區僅占13.9%。區劃結果對于該縣油茶種植發展詳細規劃有重要參考意義。

油茶;氣候區劃;GIS;貴州黎平

1 引言

茶油是我國的特產，被專家贊譽為“益壽油”、“國寶級特色資源”。聯合國糧農組織已將茶油作為重點推廣的健康型高級食用植物油，市場前景十分廣闊。2010年，黎平縣油茶林總面積為0.95萬hm2，涉及17個鄉鎮，被列為國家油茶發展重點縣，該縣氣候、海拔、土壤等條件均適合油茶生長，據該縣規劃，至2025年，全縣將發展油茶5.3萬 hm3。其中新建高產油茶基地4.5萬 hm3，更新改造和撫育油茶林0.8萬hm3。力爭新造和低改撫育油茶林年均畝產油達到30 kg以上，年茶油產量在2.4萬噸以上，將實現茶油產值達16.9億元以上，形成全國知名的油茶良種和侗鄉茶油精品品牌。

國內外對油茶進行了很多研究，在地理區劃方面，主要是針對其自然分布區域和海拔的研究［1-2］;在氣候資料方面［3-5］，從影響油茶生長的熱量、水分和光照等因子出發，分析氣候條件得出油茶適宜性種植區劃;也有一些研究［6-8］，應用 GIS技術對玉米、甘蔗、枸杞的種植進行氣候區劃。本研究基于GIS 技術［9］及氣候資源的小網格分析方法［10］，以100m×100m柵格數據為評價單元，綜合分析氣候條件，并對黎平縣油茶適宜種植區進行氣候區劃細化研究，為油茶種植的合理布局提供科學依據。

2 資料

氣象資料采用貴州省黔東南州16個縣市1961—2000年40 a氣象觀測資料，其中包括逐月氣溫、降水以及各縣經度、緯度和海拔高度等數據，地理信息數據主要應用黔東南州黎平縣100 m×100 m高程圖，以上資料均來源于貴州省氣象局。

3 區劃方法

3.1 區劃因子的選擇及適宜性指標的確定

油茶是典型的亞熱帶木本油料作物，對氣候條件的適應性很強，喜溫暖濕潤的氣候，是改造紅壤的主要樹種，其生長發育過程分為新梢、花芽、開花、結果、根系再生長5個部分。油茶樹對土壤的適應性也很強，但對氣候條件要求較高。油茶喜溫暖，怕寒冷，要求年平均氣溫18～21℃，花期平均為12～13℃，突然的低溫或晚霜會造成落花、落果。要求有較充足的陽光(年日照時數要求1 500 h以上)，否則只長枝葉，結果少，含油量低。要求水分充足，年降雨量一般在1 000 mm以上，但花期連續降雨，會影響授粉。在相同的土壤、品種及栽培條件下，油茶含油率及其品質與氣候生態因子有密切關系。余優森等研究表明［11］：影響普通油茶含油率高低的關鍵生育期及其氣象因子，是果實迅速膨大生長期和油脂轉化積累期(7—9月)，尤其是9月的氣溫、降水等因子的影響最密切;油茶的油脂迅速轉化積累期氣溫和降水量是影響含油率高低的主要氣象因子，在氣溫相對較低(尤其是夜溫較低)，雨水充足的生態條件下，有利于油脂的轉化積累，提高含油率和品質。因此本文建立了油茶氣候適宜性指標(見表1)。

表1 油茶適宜種植的評價要素及指標

3.2 油茶適宜種植區的空間分析模型的建立

3.2.1 地理信息數據的編輯與處理應用黎平縣100 m×100 m高程圖，在地理信息系統ArcGIS9.3平臺下，進行數據的導入、投影、配準等圖層處理，最終生成黎平全縣的海拔高度、經度和緯度的柵格圖層。

3.2.2 區劃指標小網格推算模型的建立氣候資源由于緯度、海陸分布、地形地貌以及下墊面性質的影響存在著明顯的空間差異。黎平縣已建成兩要素區域自動觀測站，轄區內25個鄉鎮均有1個自動觀測站，然而自動觀測資料不到2 a，并不能代表氣候資料，若僅靠黎平縣1個站的氣候資料只能反映該站附近區域內的氣候概況，不能代表整個縣的氣候情況。為了客觀反映黎平縣全縣適宜油茶種植的氣候要素值，有必要通過建立整個黔東南州(包括16個縣市)山地氣候的空間分析模型，以此來推算氣候區劃指標在無測站地區的分布狀況，區劃因子與地理因子的關系模型可表示為［12］：

Y=f(φ，λ，h) (1)

式中Y為氣候區劃因子(如年平均氣溫、年平均降水等);φ、λ、h分別表示經度、緯度、海拔高度。

應用黔東南州16個縣市1961—2000年40 a氣象觀測資料，統計分析得出年平均氣溫、降水量，7—9月平均氣溫、降水量以及9月平均氣溫、降水量，根據多元回歸分析方法［7］，求出6個區劃指標的氣候學方程(見表2)。

從表2看出，各方程的復相關系數在0.5705～0.9867之間，從回歸效果來看，降雨量方程不如溫度方程好，但都通過了α=0.01的顯著性檢驗［7］，表明方程回歸效果較好，利用它可進行區劃指標的小網格推算。

3.3 油茶種植氣候區劃專題圖的制作

在地理信息系統ArcGIS9.3平臺中，根據生成的柵格圖層，利用表2中的空間推算模型，分別推算出年平均氣溫、降水量，7—9月平均氣溫、降水量以及9月平均氣溫、降水量柵格圖層數據，根據表1油茶適宜性區劃指標，將上述6個柵格圖層數據，按照最適宜、適宜、次適宜、不適宜的標準同化(此處同化采用ArcGIS9.3中的重分類Reclassify方法而得)成一定的數值［7］(如最適宜區范圍內的數值統一同化為20，適宜區為15，次適宜區為10，不適宜區為5)，最后將6個同化后的區劃指標的柵格圖層進行矩陣加法運算，獲得一個總分值，再按照總分值的大小根據ArcGIS9.3自然斷點分級法［13］來劃分黎平縣油茶種植的最適宜、適宜、次適宜和不適宜氣候區，見圖1所示。