文縣茶葉種植適宜性評價

劉海娥，馮 強，楊子凡，董 博，王世來

（1.甘肅省農(nóng)業(yè)廣播電視學校文縣分校，甘肅 文縣 746400；2.西北礦冶研究院，甘肅 白銀730900；3.甘肅省農(nóng)業(yè)科學院旱地農(nóng)業(yè)研究所，甘肅 蘭州 730070；4.甘肅農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，甘肅 蘭州 730070；5.甘肅省文縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅 文縣 746400）

隴南茶葉種植區(qū)分布在北亞熱帶濕潤與暖溫帶半濕潤氣候過渡區(qū)的文縣、康縣及武都區(qū)三角地帶，氣候溫和、空氣清新、水質(zhì)潔凈，土壤肥沃且多呈酸性，有較充足的灌溉水源和便利的灌溉條件，是建設(shè)生態(tài)茶園，發(fā)展無公害茶葉生產(chǎn)的理想?yún)^(qū)域。該區(qū)域現(xiàn)有茶園面積6 200 hm2，其中投產(chǎn)茶園2 470 hm2，年茶產(chǎn)量72萬kg，產(chǎn)值3 200萬元［1］，主要分布在康縣的陽壩、太平、托河等鄉(xiāng)（鎮(zhèn)），文縣的碧口、李子壩、中廟等鄉(xiāng)（鎮(zhèn)），以及武都區(qū)的裕河鄉(xiāng)等海拔600～1 000 m的地區(qū)，產(chǎn)茶區(qū)最高海拔1 400 m［2］。近年來，隨著我國茶葉加工業(yè)的發(fā)展和市場對茶葉需求量的增加，隴南茶區(qū)茶園面積和產(chǎn)量呈逐年增加的趨勢。

根據(jù)耕地的自然屬性對耕地種植作物進行適宜性評價，是掌握適宜種植區(qū)域、合理調(diào)整種植業(yè)結(jié)構(gòu)和充分利用耕地資源的有效途徑［3］。利用作物適宜性評價結(jié)果指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)和改善作物限制因子具有一定的準確性和可行性［4～5］。為了充分挖掘氣候資源潛力，因地制宜地發(fā)展茶葉生產(chǎn)，促進文縣種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟，我們根據(jù)茶葉對生態(tài)氣候條件、養(yǎng)分條件、立地條件要求，評價了文縣茶葉種植的適宜性。

1 數(shù)據(jù)來源

包括2007—2011年文縣統(tǒng)計年鑒、文縣經(jīng)濟與社會統(tǒng)計年鑒，文縣2010年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫（1∶50000），文縣土壤普查、耕地地力調(diào)查樣點資料（包括調(diào)查樣點經(jīng)、緯度及其土壤環(huán)境和相關(guān)理化性狀調(diào)查分析資料），文縣土壤類型分布圖（1∶50000），文縣氣象局近20 a氣象要素觀測資料，文縣數(shù)字高程模型（DEM，1∶50000）等。

2 評價方法

2.1 劃分評價單元

利用文縣《土地利用現(xiàn)狀圖》提取文縣《農(nóng)用地地塊圖》，對《農(nóng)用地地塊圖》、《土壤圖》、《行政區(qū)劃圖》疊加求交，對面積＜5 000 m2的單元與其相鄰單元進行合并，最終得到8 441個評價單元［6］。

2.2 參評因子選擇及權(quán)重確定

根據(jù)系統(tǒng)性、主導性、差異性、穩(wěn)定性、定量性和現(xiàn)實性等建立評價因子體系的原則［4］，按照茶葉生長對自然及社會經(jīng)濟條件的一般要求，采用專家經(jīng)驗法確定氣候條件、養(yǎng)分條件、立地條件3個準則層，選取≥10℃積溫、有效土層厚度、年降水量、有機質(zhì)、pH、坡向、海拔高度7個最具影響的指標作為文縣茶葉適宜性評價指標，以構(gòu)成文縣茶葉適宜性評價層次分析模型（圖1）。

參評因子權(quán)重的確定采用層次分析模型進行。將7個評價指標通過建立層次結(jié)構(gòu)、構(gòu)造判斷矩陣、層次單元排序及其一致性檢驗、層次總排序及其一致性檢驗，得出各因子的組合權(quán)重。由層次分析結(jié)果（表1）可以看出，各評價因子對茶葉生產(chǎn)適宜性的影響程度從大到小依次為：海拔高度、pH、坡向、有機質(zhì)、年降水量、有效土層厚度、≥10℃積溫。

表1 文縣茶葉適宜性評價各因素的組合權(quán)重結(jié)果①

2.3 評價因子屬性數(shù)據(jù)庫建立

利用文縣各氣象站點地理空間位置（緯度、經(jīng)度）及其觀測數(shù)據(jù)，建立文縣≥10℃積溫、年降水量數(shù)據(jù)庫。采用反距離權(quán)重插值模型對氣候要素數(shù)據(jù)進行模擬面空間處理，建立文縣≥10℃積溫、年降水量柵格空間數(shù)據(jù)庫。利用文縣DEM模型，借助GIS相關(guān)模塊自動生成文縣坡度、坡向、海拔高度等地形因子柵格空間及其屬性數(shù)據(jù)庫。利用文縣土壤普查、耕地地力土壤調(diào)查樣點資料和DEM模型，建立耕地土壤調(diào)查樣點及其相關(guān)屬性數(shù)據(jù)庫。采用克里格插值法生成耕地耕層有機質(zhì)、有效磷、速效鉀柵格數(shù)據(jù)庫；利用ArcGIS軟件相關(guān)模塊進行區(qū)域統(tǒng)計，作為評價單元賦值相關(guān)因子的屬性數(shù)據(jù)。

2.4 茶葉生產(chǎn)耕地地力適宜性評價

通過建立文縣茶葉生產(chǎn)適宜性評價的層次分析模型和隸屬函數(shù)模型，關(guān)聯(lián)文縣耕地資源管理單元的屬性數(shù)據(jù)，借助縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)，對文縣縣域內(nèi)所有耕地進行茶葉適宜性評價，采用累積曲線分級法劃分茶葉適宜性評價等級。

利用指數(shù)法將參評因子的隸屬度值進行加權(quán)組合，得到每個評價單元的綜合評價分值（IFI）。IFI值計算方法采用參數(shù)法，具體表達如下：

式中IFI為作物適宜性指數(shù)，xi為耕地自然屬性（參評因素），bi為該屬性對作物適宜性的貢獻率。

圖1 文縣茶葉適宜性評價層次分析模型結(jié)構(gòu)

圖2 文縣茶葉適宜性評價結(jié)果

IFI值是作物適宜性指數(shù)，反映全部因子綜合作用下對評價作物適宜性的影響程度，其大小決定了作物適宜性等級的高低。考慮到部分評價結(jié)果可能與實際情況不符，將第1輪評價結(jié)果返回當?shù)貙＜遥诋數(shù)貙＜业闹笇拢?jīng)過不斷調(diào)試，設(shè)置各等級起始分值，確定將文縣茶葉適宜性評價定為4個等級。等級分值確定后，系統(tǒng)依據(jù)評分生成不同等級的適宜性評價結(jié)果（圖2）。

3 結(jié)果分析

由圖3可知，文縣縣域內(nèi)適宜種植茶葉的面積為4 461.90 hm2，占全縣總耕地面積的15.17%，不適宜種植的面積為34 946.14 hm2。

由圖2、表2可知，文縣高度適宜種茶區(qū)主要分布在耕地地力評價等級為1～5級區(qū)域，涉及碧口鎮(zhèn)、丹堡鄉(xiāng)、范壩鄉(xiāng)、玉壘鄉(xiāng)、中廟鄉(xiāng)的2 836.16 hm2耕地，占全縣總耕地面積的10.07%。該區(qū)域土壤多為酸性砂壤土，海拔600～800 m，氣溫高、濕度大，高溫熱害、低溫凍害輕，年均氣溫16.5～17.0℃，年降水量9 00～1 000 mm，≥10℃積溫4 500～5 000℃，氣溫≥10℃初日至15℃終日持續(xù)日數(shù)200～210 d，極端最低氣溫高于-8℃，多年平均高于-5℃，日照長、輻射強度大，溫度日差較大，有利于作物干物質(zhì)的積累，最適宜茶葉生長。

適宜種植區(qū)在文縣耕地地力評價等級1～5級中均有分布，涉及堡子壩鄉(xiāng)、碧口鎮(zhèn)、丹堡鄉(xiāng)、范壩鄉(xiāng)、玉壘鄉(xiāng)、中廟鄉(xiāng)、城關(guān)鎮(zhèn)、尖山鄉(xiāng)、口頭壩鄉(xiāng)、劉家坪鄉(xiāng)、尚德鎮(zhèn)，總面積777.71 hm2，僅占全縣總耕地面積的2.22%。該區(qū)域土壤多為沙土，海拔800～900 m，冬暖夏涼，年均氣溫15.5～16.7℃，年降水量800～1 000 mm，≥10℃積溫4 000～4 500℃，≥10℃初日至15℃終日持續(xù)日數(shù)180～200 d，極端氣溫最低-11～-8℃，多年平均高于-6～-5℃。該區(qū)氣溫溫和，但地處半山溝而陰雨天多，全年陰雨天達145～175 d，云霧繚繞，光照柔和，多漫射光，有利于茶葉干物質(zhì)積累。

勉強適宜種植區(qū)在文縣耕地地力評價等級1～5級中均有分布，涉及堡子壩鄉(xiāng)、碧口鎮(zhèn)、丹堡鄉(xiāng)、范壩鄉(xiāng)、玉壘鄉(xiāng)、中廟鄉(xiāng)、城關(guān)鎮(zhèn)、尖山鄉(xiāng)、口頭壩鄉(xiāng)、劉家坪鄉(xiāng)、尚德鎮(zhèn)的848.03 hm2耕地，僅占全縣總耕地面積的2.88%。該區(qū)域除少部分有灌溉條件外，大部分為半干旱淺山區(qū)，但溫度、光照較充足，土層較厚，耕作水平較好。海拔900～1 100 m，年均氣溫14.5～15.6℃，年降水量700～900 mm，≥10℃積溫3 500～4 000℃。山大溝深，茶葉栽培條件差，以生產(chǎn)自銷綠茶為主，不宜再擴大茶園面積。

表2 文縣茶葉生產(chǎn)適宜性評價等級面積及其占鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地總面積比例

不適宜種植區(qū)在文縣耕地地力評價等級1～5級中均有分布，涉及全縣所有鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）的34 946.14 hm2耕地，占全縣總耕地面積的84.83%，該區(qū)域茶葉越冬困難，產(chǎn)量低、品質(zhì)差，應以發(fā)展經(jīng)濟林為主。

4 小結(jié)與討論

1）利用文縣縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)，選取文縣茶葉種植的7個關(guān)鍵指標，應用特爾非法將文縣茶葉適宜性布局分為高度適宜、適宜、勉強適宜、不適宜4個等級。其中高度適宜、適宜、勉強適宜區(qū)有耕地面積為4 461.90 hm2，占全縣總耕地面積的15.17%，主要分布在碧口鎮(zhèn)、范壩鄉(xiāng)、中廟鄉(xiāng)；不適宜種植區(qū)涉及全縣19個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）的34 946.14 hm2耕地，占全縣總耕地面積的84.83%。

2）此次評價過程引入了氣候因素，同時考慮到了影響耕地質(zhì)量的土壤因素、地形狀況等因子，采用GIS技術(shù)進行了綜合評價，結(jié)果更接近于實際。

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