基于“3S”技術的貴州省澳洲堅果種植氣候區劃

韓樹全，范建新，王代谷，雷朝云，劉 榮，吳小波，黃 海

（貴州省亞熱帶作物研究所，貴州興義562400）

基于“3S”技術的貴州省澳洲堅果種植氣候區劃

韓樹全，范建新＊，王代谷，雷朝云，劉 榮，吳小波，黃 海

（貴州省亞熱帶作物研究所，貴州興義562400）

為促進貴州省澳洲堅果產業持續發展，在近20年試驗示范和調研基礎上，根據澳洲堅果生長發育對氣候條件、海拔高度等要素的要求，選取5個生態因子（年平均氣溫、最冷月月平均氣溫、最冷月平均最低氣溫、≥10℃活動積溫和日均溫≤0℃最長連續時數），結合貴州省各個縣市主要氣象站點20年（1995－2014年）的氣象統計資料，基于“3S”技術，明確貴州澳洲堅果的種植氣候區劃。結果表明：貴州澳洲堅果適宜種植區總面積共計99 023.13hm2，主要分布在赤水河流域、南盤江流域、北盤江流域、紅水河流域、樟江流域及都柳江流域。其中，赤水河流域適宜種植區面積為5 202.53hm2，占5.25%；南盤江流域適宜種植區面積為10 155.07hm2，占10.26%；北盤江流域適宜種植區面積為36 367.73hm2，占36.73%；紅水河流域適宜種植區面積為35 659hm2，占36.01%；樟江流域適宜種植區面積為3 421.67hm2，占3.46%；都柳江流域適宜種植區面積8 217.13hm2，占8.30%。

澳洲堅果；“3S”技術；氣候區劃；貴州

澳洲堅果（Macadamia ternifolia F.Muell.）又稱夏威夷果，是一個新興的高檔堅果樹種。澳洲堅果營養豐富，含油量達60%～79%，其中不飽和脂肪酸含量占84%，是少數幾種含有棕櫚油酸的木本植物之一［1］；還含有豐富的鈣、磷、鐵、維生素B2及人體必需的8種氨基酸等，有“干果之王”之稱［2］。澳洲堅果豐產期長達40～60a，受種植區域的限制，總產量有限，國內外市場供不應求，在貴州適宜的熱區極具發展前景。

貴州熱區屬南亞熱帶和中亞熱帶氣候［3］，干、濕季節明顯，光、水、熱資源豐富，有大量適合澳洲堅果產業發展的區域。貴州從1990年開始在望謨縣試種澳洲堅果，篩選出多個適應貴州生態氣候的品種，其產量和品質都高于全國平均水平［4］。澳洲堅果病蟲害少，經濟價值高，生態效益明顯，是貴州發展精品特色水果和治理喀斯特石漠化的良好經濟林木。但貴州澳洲堅果產業處于起步階段，適宜種植區域不明確，雖有對貴州熱區氣候情況進行調查［5］，但數據較久。因此，在對貴州生態調查的基礎上，根據貴州的氣候、地形和土地利用現狀等因素，采用3S技術對貴州省澳洲堅果種植地區進行綜合、立體氣候區劃，旨在規劃適宜發展澳洲堅果的生態區域，為貴州因地制宜發展澳洲堅果產業及農業產業調整提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 數據的來源與收集

地理信息資料由貴州省基礎地理信息數據庫提供的1∶25萬地理背景數據，主要包括貴州省行政邊界、貴州省等高線及貴州省水系等；采用2014年的ETM遙感圖像（分辨率30m）獲得土地利用類型分類，包含森林、農用地、水體、道路及城鎮等信息，再通過GPS野外調查驗證，進一步修正，得到詳細的土地利用綜合分類圖。氣象資料為貴州省各縣主要氣象站點1995－2014年的逐日氣象統計，主要包括年平均溫度、最冷月平均溫度和≥10℃活動積溫等要素。臺站信息資料從氣象臺站的觀測報表記錄中讀取，包括經度、緯度及海拔高度等數據參數。

1.2氣候指標的確定

澳洲堅果原產于亞熱帶雨林地區，喜溫暖、濕潤和靜風氣候［6］。溫度是影響澳洲堅果生長發育、產量及分布的主要生態因子之一。其生長要求年均溫一般在17℃以上，適宜的生長月均溫為15～30℃［7］，溫度在10℃以下和35℃以上生長停止，生長適宜的降雨量為1 000mm以上［8］，適宜的年日照時數為1 600h左右［9］。澳洲堅果生長和干物質積累最適溫度在20～25℃，日間25℃及夜間≤20℃的溫度利于誘導成花。澳洲堅果的抗逆性較強，成年果樹能忍受短時的－5.6℃左右的低溫及18d霜日的寒冷天氣［10］。基于澳洲堅果在貴州部分地區試種成功的經驗，結合其生長發育所需的生態條件的要求，選取熱量指標作為貴州澳洲堅果種植區劃的主要因子，包括年平均氣溫、最冷月平均氣溫、最冷月平均最低氣溫、≥10℃活動積溫和日均溫≤0℃最長連續時數等得澳洲堅果種植的氣候適宜性區劃指標（表1）。

表1 貴州澳洲堅果種植主要氣候區劃指標及等級量化Table 1 Main climate regionalization indexes and grade quantization of M.ternifoliacultivation in Guizhou

1.3 地形及地類限制因子

澳洲堅果產業的發展不僅受氣候環境的影響，還受海拔高度及地形坡度等因素的制約。貴州熱區多山地、河流，地貌復雜，發展澳洲堅果需要因地制宜，種植區一般要求海拔在800m以下，坡度＜25°的靜風區。在保護生態環境的條件下，可種植地域選擇耕地、灌草地及不嚴重的石漠化地區。

1.4 區劃方法

1.4.1 氣候方程的建立 貴州熱區地處低緯山區，海拔懸殊大，河谷眾多，立體小氣候差異明顯。同時受大氣環流影響，貴州熱區各地多年平均熱量指標與海拔、河谷條件等密切相關。根據收集的貴州各地基本氣象、地理資料和澳洲堅果生長發育對熱量條件的要求，結合SPSS統計軟件，采用數理統計學方法，建立氣象資源的梳理統計模擬模型，應用GIS技術進行小網格資源推算與分析［11］，篩選出顯著性最強、判定系數最高的熱量指標與海拔相關的氣象方程。對各組進行統計學處理，即可得到各組結果。

1.4.2 區劃專題圖制作 對貴州省等高線進行矢量化，利用ArcGIS生成貴州省DEM數據。結合DEM數據，由ArcGIS三維分析工具提取貴州省坡度變率和地形海拔變率的柵格圖層，分別生成貴州省海拔分級圖和貴州省坡度分級圖。采用美國陸地資源衛星的ETM遙感圖像（分辨率為30m），選用ETM＋的4、3、2波段進行標準假彩色合成，利用RS和GIS軟件，通過對遙感圖像進行配準精校正、合并和裁剪等預處理［12］，并運用去霾處理、直方圖均衡化、直方圖匹配等圖像處理手段增強圖像。以野外定點調查的數據、已有的DEM數據及貴州省植被分布圖作為背景數據進行圖像辨讀解譯分析和監督分類，在得到的分類圖上進行聚類、去除分析，再通過圖像重采樣，得到貴州省土地利用現狀圖［13］。在各專題圖上，疊加以縣為單位的行政界線，運用ArcGIS的裁剪和提取功能，得包括海拔、坡度和土地利用現狀信息在內的各區域的基礎信息。綜合基礎信息等因素利用ArcMAP對各指標進行空間分類疊加及柵格數據的邏輯運算［14］，得各組區域澳洲堅果種植的最適宜區、適宜區和次適宜區，并賦予不同的顏色，通過柵格數據合并，得到貴州省澳洲堅果種植區域。再疊加鄉鎮界、貴州省鐵路和公路交通網、貴州省水系網、經緯網和制作圖例等，制作出貴州省澳洲堅果種植氣候區劃圖。

2 結果與分析

2.1 可種植區域的確定

根據貴州熱區及河流的分布及澳洲堅果生長發育對生態條件的要求，將貴州種植澳洲堅果的可能區域分為9組：即赤水河流域（赤水市、習水縣等）、南盤江流域（興義市、興仁縣等）、北盤江流域（晴隆縣、貞豐縣、望謨縣等）、紅水河流域（平塘縣、羅甸縣等）、樟江流域（獨山縣、荔波縣）、都柳江流域（榕江縣、從江縣等）、清水江流域（錦屏縣）、氵舞陽河流域（鎮遠縣等）、烏江流域（德江縣等）。由最冷月月平均氣溫、≥10℃年積溫、≥10℃積溫持續天數、日均氣溫≤0℃最長連續時數分別和海拔高度回歸得出氣候適應性推算模型（表2～6）。結合地形及地類限制因子等指標，確定貴州適合種植澳洲堅果的地區主要分布在赤水市、習水縣、興義市、興仁縣、安龍縣、冊亨縣、晴隆縣、貞豐縣、關嶺縣、鎮寧縣、紫云縣、望謨縣、羅甸縣、平塘縣、荔波縣、榕江縣、從江縣及黎平縣共18個市縣，涉及赤水河流域、南盤江流域、北盤江流域、紅水河流域、樟江流域和都柳江流域。

表2 主要流域年平均氣溫推算模型Table 2 Prediction model of mean annual temperature in main Basins

表3 主要流域最冷月月平均氣溫推算模型Table 3 Prediction model of monthly mean temperature in the coldest month in main basins

表4 主要流域≥10℃年積溫推算模型Table 4 Prediction model of≥10℃annual accumulated temperature in main basins

表5 主要流域≥10℃積溫持續天數推算模型Table 5 Prediction model of continuous days with≥10℃annual accumulated temperature in main basins

表6 主要流域日均氣溫≤0℃最長連續時數推算模型Table 6 Prediction model of the longest continuous hours with≤0℃daily mean temperature in main basin

2.2 區劃結果

根據區劃結果（圖示），貴州澳洲堅果適宜種植區總面積共計99 023.13hm2，主要分布在赤水河流域、南盤江流域、北盤江流域、紅水河流域、樟江流域及都柳江流域。其中，赤水河流域適宜種植區面積為5 202.53hm2，占5.25%；南盤江流域適宜種植區面積為10 155.07hm2，占10.26%；北盤江流域適宜種植區面積為36 367.73hm2，占36.73%；紅水河流域適宜種植區面積為35 659hm2，占36.01%；樟江流域適宜種植區面積為3 421.67hm2，占3.46%；都柳江流域適宜種植區面積8 217.13hm2，占8.30%。

圖示 貴州省澳洲堅果種植氣候區劃Fig. Climate Regionalization of M.ternifolia Cultivation in Guizhou

優勢種植區：澳洲堅果優勢種植區面積為87 384.33hm2，占適宜區總面積的88.25%，主要分布在南盤江流域（興義市的三江口鎮、則戎鄉、南盤江鎮、滄江鄉、泥凼鎮等；興仁縣的馬馬崖鎮、波陽鎮、百德鎮等；安龍縣萬峰湖鎮、棲鳳街道等；冊亨縣的丫他鎮、八渡鎮、冗渡鎮、雙江鎮、坡妹鎮、巖架鎮、巧馬鎮、者樓鎮等）、北盤江流域（晴隆縣的光照鎮、大田鎮、花貢鎮、長流鄉、馬場鄉等；鎮寧縣的六馬鄉、打幫鄉、簡嘎鄉、良田鄉、沙子鄉等；關嶺縣的上關鎮、崗烏鎮、斷橋鎮、新浦鎮、板貴鄉、白水鎮、花江鎮等；貞豐縣的北盤江鎮、沙坪鄉、白層鎮、魯容鄉、魯貢鎮、者相鎮等；望謨縣的樂元鎮、昂武鎮、桑郎鎮、油邁鄉、王母街道、石屯鎮、蔗鄉鎮等）、紅水河流域（平塘縣的甲茶鎮、通州鎮等；羅甸縣的龍坪鎮、逢亭鎮、茂井鎮、紅水河鎮、沫陽鎮等；紫云縣的火花鄉等）及赤水河流域（赤水市的復興鎮、文化辦、大同鎮、長沙鎮等；習水縣的土城鎮等）。

一般種植區：一般種植區面積為11 638.8hm2，占適宜區面積的11.75%，主要分布在樟江河流域（荔波縣的朝陽鎮、瑤山鄉、玉屏街道辦、黎明關鄉等）和都柳江流域（榕江縣的古州鎮、忠誠鎮、八開鄉等；從江縣的下江鎮、丙妹鎮、西山鎮、貫洞鎮、斗里鄉、谷坪鄉等）。

3 結論與討論

選取年平均氣溫、最冷月月平均氣溫、最冷月平均最低氣溫、≥10℃活動積溫、≥10℃積溫持續天數和日均氣溫≤0℃最長連續時數等作為區劃指標，既顧及到澳洲堅果生長發育對熱量的要求，又考慮到越冬的氣候條件，區劃指標選擇較全面，能為貴州省澳洲堅果產業規劃和發展提供基礎數據。由區劃得出貴州澳洲堅果適宜種植區總面積共計99 023.13 hm2，其中優勢種植區面積為87 384.33hm2，占適宜區總面積的88.25%，主要分布在南、北盤江、紅水河及赤水河流域；一般種植區面積為11 638.8 hm2，占適宜區面積的11.75%，主要分布在樟江河及都柳江流域。

貴州熱區面積大，在中低河谷和低海拔地區雨、熱充足，基本無凍害和霜害，是發展澳洲堅果產業的理想區域。貴州山地石漠化現象較嚴重，在發展澳洲堅果時除充分利用適宜的農田、灌草地以外，還可以適度的在石漠化地區推廣種植。利用澳洲堅果耐貧瘠、耐干旱和固土保水能力強的特點，即增加農民收入，推廣澳洲堅果產業，又防止水土流失，治理石漠化。

采用3S技術，應用回歸曲線模型分析，在基于氣候因子的基礎上，綜合考慮海拔和土地利用分類信息等相關要素，保證了制定的區劃中適栽區域土地的可開發利用性，更貼近實際，便于實際操作。但由于局部立體小氣候的影響及該區劃中所收集的站點數量的限制，由氣象方程推算出來的氣象要素值與實測值之間仍存在一定差距，且澳洲堅果生長發育所需的土壤理化性質等因素并未列入到區劃中，區劃的準確性有待進一步提高。各地在應用綜合區劃時應因地制宜，根據當地的實際情況進行修正。

［1］莫善文.世界澳洲堅果業之現狀與前景［J］.云南熱作科技，1999，22（2）：26－30.

［2］李家興，范建新，王代谷，等.貴州南亞熱區澳洲堅果品種結果性狀表現［J］.江西農業學報，2015，27（2）：45－48.

［3］賀熙勇，倪書邦.世界澳洲堅果種質資源與育種概況［J］.中國南方果樹，2008，37（2）：34－38.

［4］吳俊銘，谷曉平，徐丹丹.論貴州農業氣候資源優勢及其利用［J］.貴州氣象，2005，29（3）：3－5.

［5］陳 娟，康為民，鄭小波，等.基于GIS在貴州果樹氣候區劃中的應用［J］.貴州農業科學，2007，35（4）：24－26.

［6］Duxbury D.Lipid scientists shake healthy macadamia nut tree［J］.Food Processing，1995，54（6）：83.

［7］莫 蕤，韋 芳，蘇春芹，等.右江河谷引種澳洲堅果的農業氣候條件分析及種植措施［J］.現代農業科技，2008（18）：118－119.

［8］陸超忠，肖邦森，孫光明，等.澳洲堅果優質高效栽培技術［M］.北京：中國農業出版社，2000.

［9］王文林，陸超忠，曾 輝，等.我國澳洲堅果的研究及發展［J］.中國熱帶農業，2008（3）：24－25.

［10］岳 海，李國華，李國偉，等.澳洲堅果不同品種耐寒特性的研究［J］.園藝學報，2010，37（1）：31－38.

［11］王連喜，陳懷亮，李 琪，等.農業氣候區劃方法研究進展［J］.中國農業氣象，2010，31（2）：277－281.

［12］楊 昕，湯國安，鄧鳳東，等.遙感數字圖像處理實驗教程［M］.北京：科學出版社，2010：21.

［13］王 旭，向青云，譚 偉，等.基于RS與GIS的貴州省火龍果種植氣候區劃［J］.貴州農業科學，2011，39 （3）：229－233.

［14］湯國安，楊 昕.地理信息系統空間分析實驗教程［M］.北京：科學出版社，2007：25.

（責任編輯：聶克艷）

Climate Regionalization of Macadamia ternifolia Cultivation Based on“3S”Technology in Guizhou

HAN Shuquan，FAN Jianxin＊，WANG Daigu，LEI Chaoyun，LIU Rong，WU Xiaobo，HUANG Hai
（Guizhou Institute of Subtropical Crops，Guizhou Xingyi，562400，China）

The climate regionalization of M.ternifoliacultivation is definited by 5ecological factors of annual mean temperature，monthly mean temperature in the coldest month，minimum monthly mean temperature in the coldest month，active accumulated temperature with≥10℃and the longest continuous hours of daily mean temperature with≤0℃according to the demand of climate condition and altitude for growth and development of M.ternifolia and the meterological statistic data from main meterological stations of different counties and cities（1995－2014）based on“3S”technology and the basis of demonstration and survey for 20years to promote sustainable development of M.ternifoliaindustry in Guizhou.Results：Total suitable area for M.ternifoliacultivation is 99 023.13hm2，which mainly located in Chishui River Basin，Nanpan River Basin，Beipan River Basin，Hongshui River Basin，Zhang River Basin and Duliu River Basin.The suitable area of M.ternifoliacultivation in Chishui River Basin，Nanpan River Basin，Beipan River Basin，Hongshui River Basin，Zhang River Basin and Duliu River Basin is 5 202.53hm2，10 155.07hm2，36 367.73hm2，35 659hm2，3 421.67hm2and 8 217.13hm2and accounts for 5.25%，10.26%，36.73%，36.01%，3.46%and 8.30%in total suitable area of M.ternifolia cultivation in Guizhou respectively.

Macadamia ternifolia；“3S”technology；Climatic regionalization；Guizhou

S601.9

A

1001－3601（2016）08－0363－0157－05

2016－01－24；2016－08－06修回

貴州省農業攻關項目“貴州熱區澳洲堅果栽培關鍵技術研究與示范”［黔科合NY（2013）3039］；貴州省農業科學院項目“澳洲堅果種質資源引進、評價及利用”［黔農科院院專項（2013）021］；貴州省農業科學院項目“南北盤江低熱河谷芒果和澳洲堅果中晚熟品種選育及推廣應用”［黔農科院自主創新科研專項字（2014）001］；貴州省科研機構服務企業行動計劃“貴州特色熱帶果樹產業化開發科技支撐行動”［黔科合服企（2015）4002］

韓樹全（1986－），男，研究實習員，碩士，從事果樹生物技術研究。E－mail：hanshuquan＠163.com

＊通訊作者：范建新（1981－），男，副研究員，從事果樹栽培與育種研究。E－mail：fanjianxin＠vip.qq.com