柴達木盆地枸杞種植氣候資源區劃

李海鳳， 祁貴明， 郭曉寧

(青海省格爾木市氣象局，青海格爾木 816099)

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柴達木盆地枸杞種植氣候資源區劃

李海鳳， 祁貴明， 郭曉寧

(青海省格爾木市氣象局，青海格爾木 816099)

[方法]利用柴達木盆地及周邊22個氣象站氣象資料和1∶50萬地理信息資料，采用多元逐步回歸分析法建立了柴達木盆地枸杞種植氣候區劃因子與地理信息的回歸模型，利用GIS技術平臺插值運算實現了氣象資料的空間連續性分布；通過對適宜枸杞種植氣象因子分析，確定了枸杞種植氣候區劃指標閾值；運用GIS技術對柴達木枸杞種植氣候資源進行區劃。[結果]柴達木盆地枸杞種植區劃分為最適宜、適宜、可種植、不可種植4個區，該盆地31.4%的地區適宜種植枸杞，包括都蘭西北部，格爾木中北部的大格勒鄉、郭勒木德和烏圖美仁鄉，還有茫崖東北和冷湖南緣少部分地區；在適宜區有灌溉條件的地方，擴大枸杞種植面積；在可種植區可適當種植枸杞，以優化農業產業結構，但不可盲目擴大種植面積。柴達木盆地南面、北面和西北面屬高海拔山脈區，水資源缺少，不適宜種植枸杞。[結論]該研究為進一步科學地優化農業產業結構和合理布局枸杞種植提供參考依據。

氣候資源區劃；指標；GIS技術；枸杞種植；柴達木盆地

柴達木盆地總面積為24.68萬km2，平均海拔2 780 m,整個盆地擁有5.27萬hm2耕地、48.68萬hm2林地、541.39萬hm2天然草場，以及大量尚未開發利用的宜農荒地資源。盆地是典型的高原大陸性氣侯，以干旱為主。柴達木日照時數長，輻射強；冬季漫長、夏季涼爽；降水量自東南部200 mm遞減至西北部15 mm；年均氣溫均在5 ℃以下，氣溫日較差大；干燥多風、缺氧、寒冷，形成了特殊的氣侯條件。獨特的自然氣候條件，種植出的枸杞具有顆粒大、肉質肥厚飽滿、色澤艷麗、大小均勻、無碎果、無霉變、無雜質、含糖量高的特點。

近年來，許多學者對不同地區的枸杞種植進行了氣候分區[1-3]，如蘇占勝等[1]根據寧夏枸杞產量與氣象條件的關系,進行了區劃指標的小網格點推算；采用GIS技術對寧夏進行了枸杞產量的氣候區劃，并提出趨利避害合理發展枸杞生產的措施和建議。馬力文等[3]利用改進250 m×250 m的小氣候細網格訂正推算方法，推算了寧夏氣溫穩定通過10 ℃期間的熱量資源、光照資源分布；根據枸杞的指標進行了細網格區劃，從產量和品質2個方面得到了詳細分區。而青海省對柴達木枸杞氣候分區的研究較少，使得柴達木枸杞種植沒有具體的氣候分區科學依據。柴達木枸杞以國內最優質的枸杞之一聞名全國，以品質優異暢銷國內外。隨著市場經濟的發展及枸杞產品深加工工業的興起，柴達木枸杞面積不斷擴大，主產區已由原來的諾木洪區擴大到德令哈、格爾木等地區。為此，筆者利用柴達木枸杞適宜種植氣象要素和1∶50萬地理信息數據，采用多元逐步回歸分析法，運用GIS技術對枸杞種植區劃因子進行了小網格展開，并對柴達木枸杞種植氣候資源進行區劃，以期為柴達木枸杞種植的合理布局、產業基地的科學建立、最大程度地開發利用氣候資源提供參考依據。

1　資料與方法

1.1資料來源氣象數據為青海省西部地區1981～2010年22個自動站氣象觀測資料，主要氣象要素數據包括年、月平均氣溫和日照時數，以及統計得到的≥0 ℃積溫和≥5 ℃積溫。基礎地理數據資料包括青海省縣級行政邊界圖、1∶50萬青海省DEM(數字高程模型)數據，屬性數據包括青海省各縣市氣象臺站的經度、緯度、海拔高度。

2　結果與分析

2.1區劃指標閾值的確定

2.1.1枸杞種植氣候因素分析。

2.1.1.1熱量條件。枸杞喜冷涼氣候，耐寒力很強[4]。當5月初氣溫達5 ℃以上時，枸杞樹春芽開始萌動，花芽開始分化；5月中、下旬氣溫≥10 ℃時開始展葉，春梢生長，≥15 ℃時生長加速。6月氣溫≥16 ℃時開始開花，17～22 ℃開花最適宜。果實生長發育要求溫度在16 ℃以上，20～25 ℃最適宜，7月果實成長期平均氣溫對枸杞果實影響較大。劉靜等[5]研究指出枸杞葉片周圍環境溫度達30 ℃、氣溫達27 ℃時是光合作用和蒸騰作用受到抑制的臨界指標。柴達木盆地平均最高氣溫在26 ℃左右，高溫對枸杞葉片的光合作用影響不大。枸杞全生育期≥5 ℃積溫最適宜為1 600 ℃·d，≥5 ℃積溫在1 600～2 500 ℃·d枸杞一般能獲得正常產量；≥5 ℃積溫在1 600 ℃·d以下時,熱量不足引起枸杞減產，所以熱量資源是對枸杞生長發育影響最大的因素。

2.1.1.2日照條件。枸杞全生育期最適日照時數為1 600h左右,在1 500～1 800h日照不是限制枸杞產量的因素,低于1 500h時全生育期日數短、積溫少,使枸杞減產；高于1 800h時,與高溫相伴,加速了夏果發育,延長了夏眠期,產量也會有所下降[3]。柴達木盆地枸杞全生育期日照時數為1 460～1 840h，年日照時數為2 900～3 350h，所以光照對柴達木盆地枸杞種植是充足的，枸杞種植區劃中可不考慮日照因子。

2.1.1.3水分條件。經測定，枸杞葉片的氣孔導度普遍低，只有春小麥的1/3[6]，因此，枸杞的耐旱能力很強，野生種在年降水量不足250mm的干旱、半干旱區仍能正常生長、開花、結實。柴達木盆地枸杞全生育期間的降水量為13.8～340.0mm，所以當地枸杞種植以灌溉為主，降水因子對枸杞生長發育影響不大,枸杞種植區劃中可排除降水因子。

2.1.2區劃指標閾值的確定。根據對柴達木盆地各氣候因素的分析，可將≥5 ℃期間的日數和積溫作為枸杞種植并有兩季收成的指標，選取≥5 ℃積溫代表枸杞全年可利用熱量資源、≥5 ℃積溫日數代表枸杞可利用生長季作為主要指標。枸杞耐寒不耐熱,溫度是柴達木枸杞分布的一個限制因子，選取7月平均氣溫作為枸杞種植的指標，7月平均氣溫代表枸杞果實形成階段熱量條件。結合柴達木盆地枸杞種植觀測資料，將柴達木盆地枸杞種植劃分為4個種植氣候區，各區具體要素區劃指標閾值如表1所示。

表1　柴達木枸杞適生種植區氣候分區指標

2.2氣候資源分布圖

2.2.1空間模型。利用青海省西部地區22個氣象站1981～2010年氣象資料,對7月平均氣溫(T)、≥5 ℃積溫(T)、≥5 ℃積溫日數(D)與緯度(φ)、經度(λ)、海拔高度(h)進行多元線性回歸，建立空間模型。由表2可知，各指標要素多元回歸方程的擬合度均在0.95以上，模型均通過了α=0.01的顯著性檢驗，表明分析模型對于樣本觀測點擬合良好。

表2　指標要素多元回歸方程

2.2.2要素分布圖。對上述所建各要素模型在ArcGIS軟件平臺上與柴達木地區經緯度、海拔高度的高程資料進行插值運算，得到空間分辨率為500 m×500 m的柴達木盆地的氣象要素資源分布圖。從圖1可以看出，7月平均氣溫最高達19 ℃左右，實測7月平均氣溫最高為18.7 ℃，根據近30年氣象觀測資料統計格爾木7月平均氣溫15～19 ℃，可見分布圖與實測值是比較相符的。柴達木盆地≥5 ℃積溫最高為2 700 ℃·d左右，分布在格爾木中北部和都蘭西北部，如實測統計資料≥5 ℃積溫格爾木為2 633 ℃·d、諾木洪為2 562 ℃·d，與分布圖數據相符。從各要素分布看出，7月平均氣溫、≥5 ℃積溫和積溫日數的分布情況相同,均是格爾木中北部、都蘭縣西北部、德令哈南部、茫崖和冷湖大部分地區≥5 ℃積溫高、積溫日數長，7月平均氣溫高；柴達木盆地東北部、南部地區是高海拔的山脈區,也是各要素的低值區。

圖1　柴達木地區7月平均氣溫(a)、≥5 ℃積溫(b)和≥5 ℃積溫日數(c)分布Fig.1　Distribution of average temperature in July (a), ≥5 ℃ accumulated temperature(b), and number of days with ≥5 ℃ accumulated temperature(c) in Qaidam Basin

2.3枸杞種植氣候資源區劃根據枸杞種植區劃閾值，在ArcGIS軟件平臺上進行計算分析，制作出柴達木枸杞種植氣候資源區劃圖(圖2)，將柴達木盆地枸杞種植劃分為最適宜、適宜、可種植和不可種植4個區。

2.3.1最適宜種植區。包括都蘭西北部的宗加鎮，格爾木中北部的大格勒鄉、郭勒木德和烏圖美仁鄉，茫崖東北和冷湖南緣少部分地區。該種植區≥5 ℃日數為180 d以上，≥5 ℃積溫為2 500 ℃·d以上,7月平均氣溫為18 ℃以上，保證了枸杞兩季成熟對熱量和溫度的需求。≥5 ℃期間的降水量為30～100 mm、日照時數1600～1800 h，光照充足，降水量少，利于枸杞曬干,霉菌少。該地區占柴達木地區總面積的16.3%。

2.3.2適宜種植區。包括都蘭南中部香日德鎮、格爾木中西部少部分地區、德令哈柯魯柯鎮部分地區、冷湖和茫崖中部等地。該種植區≥5 ℃日數為160～180 d，≥5 ℃積溫為2 000～2 500 ℃·d，7月平均氣溫為16～18 ℃,該區的熱量資源比最適宜區少，但秋季溫度也能保證枸杞秋季成熟期的需求。≥5 ℃期間的降水量20～140 mm、日照時數1 500～1 900 h，降水量少,光照充足,但枸杞種植面積小,產量也較最適宜區低。氣候條件適合枸杞生長，可作為枸杞種植的推廣區域。該地區占柴達木地區總面積的15.1%。

2.3.3可種植區。包括格爾木、茫崖、大柴旦中部和德令哈、烏蘭的少部分地區，≥5 ℃日數為140～160 d，≥5 ℃積溫為1 600～2 200 ℃·d, 7月平均氣溫為14～16 ℃，該區域的部分熱量條件遜于前兩區；≥5 ℃期間日照時數1 500～1 700 h，茫崖、大柴旦的降水量在30 mm左右，都蘭、德令哈降水達200 mm左右，部分地區也能保證枸杞秋季成熟期的生長，但產量和面積遠低于前兩區。該地區占柴達木地區總面積的5.4%。不適合作為枸杞大面積種植推廣的區域。

2.3.4不可種植區。柴達木盆地南面是昆侖山脈，北面是祁連山脈，西北是阿爾金山脈，東為日月山，為封閉的內陸盆地。柴達木盆地南面、北面和西北面屬高海拔山脈區，水資源缺少，該種植區海拔較高、年平均氣溫低，≥5 ℃日數低于140 d，≥5 ℃積溫為1 600 ℃·d以下,地理和氣候條件均不利于枸杞生長。該地區占柴達木地區總面積的63.2%。

圖2　柴達木盆地枸杞種植氣候區劃Fig.2　Climate regionalization of L. barbarum L. planting in Qaidam Basin

3　結論

(1)建立了柴達木盆地枸杞種植氣候區劃因子與地理信息的回歸模型，用GIS技術平臺插值運算實現了氣象資料的空間連續性分布；通過對適宜枸杞種植氣象因子分析，確定了枸杞種植氣候區劃指標閾值；依托GIS技術將柴達木盆地枸杞種植劃分為最適宜、適宜、可種植和不可種植區。區劃圖更為精確、直觀明了，更好地滿足政府、相關部門及農民對枸杞生產的實際需求。

(2)柴達木盆地31.4%的地區適宜種植枸杞，包括都蘭西北部，格爾木中北部的大格勒鄉、郭勒木德和烏圖美仁鄉，茫崖東北和冷湖南緣少部分地區；柴達木盆地南面、北面和西北面屬高海拔山脈區，水資源缺少，不適宜種植枸杞。針對目前柴達木盆地枸杞廣泛種植的現狀，應向中西部擴大種植面積，但西北部水資源缺乏，所以擴種要先考慮當地的水資源是否能滿足灌溉要求。在充分合理利用氣候資源的基礎上，最大限度地提高枸杞的產量和質量。

(3)枸杞對土壤的適應性很強，沙壤土、輕壤土、中壤土或粘土上均可以生長。枸杞的耐鹽能力較強，一般在含鹽量<0.2%的土壤上生長良好，且能夠獲得高產。甚至在含鹽量達0.5%～1.0%的輕鹽土上也能生長。在此次研究中未考慮土壤因素，僅對枸杞種植氣象因子進行了研究，因此，在實際枸杞種植當中還應當考慮到如土壤等其他因素。

[1] 蘇占勝,秦其明，陳曉光，等.GIS 技術在寧夏枸杞氣候區劃中的應用[J].資源科學, 2006，28(6):57-63.

[2] 喻樹龍,王健，任水蓮，等.新疆枸杞種植的氣候分區[J].中國農業氣象, 2005,26(3): 205-207.

[3] 馬力文,葉殿秀,曹寧,等.寧夏枸杞氣候區劃[J].氣象科學,2009, 29(4): 546-551.

[4] 王倬,吳玉萍.共和盆地防沙治沙枸杞種植的氣象條件分析[J].安徽農業科學,2015(28):169-172.

[5] 劉靜,王連喜，馬力文，等.枸杞的生理因子與外環境氣象因子的日變化規律研究[J].干旱地區農業研究, 2003, 21(1):77-82.

[6] 趙新居.對新疆枸杞農業資源產業化發展的思考[J].新疆大學學報(社會科學版),2001,29(4):11-15.

Climate Regionalization ofLyciumbarbarumL. Planting in Qaidam Basin of Qinghai Province

LI Hai-feng, QI Gui-ming, GUO Xiao-ning

(Golmud Meteorological Bureau, Golmud, Qinghai 816099)

[Objective] To study the climate regionalization ofLyciumbarbarumL. planting in Qaidam Basin of Qinghai Province. [Method] Based on meteorological data from 22 meteorological stations around and in Qaidam basin of Qinghai Province as well as 1∶500 000 geographic information data, the regression model of climate zoning factors and geographic information forL.barbarumL. planting in Qaidam Basin was established by multiple regression analysis, and the continuous spatial distribution of meteorological data was realized by interpolation operation based on GIS technology. Afterwards, meteorological factors suitable for planting ofL.barbarumL. were analyzed to determine the thresholds of climate zoning indicators ofL.barbarumL. planting. Finally, the climate regionalization ofL.barbarumL. planting in Qaidam Basin was conducted by using GIS technology. [Result] The planting areas ofL.barbarumL. in Qaidam Basin was divided into most suitable, suitable, planting and non-growing areas. In the basin, 31.4% of the areas were suitable for the growth ofL.barbarumL., including the northwest of Dulan County, Dagele Town, Guolemude Town, and Wurumeiren Town in the middle and north of Golmud, and some areas in the northeast of Mangya Town and the south of Lenghu Town. In the suitable areas with irrigation conditions, the planting area ofL.barbarumL. should be increased;L.barbarumL. can be planted suitably in the planting areas to optimize agricultural industry structure. In mountainous areas in the south, north and northwest of Qaidam Basin, there existed shortage of water resources, so these areas were not suitable for plantingL.barbarumL. [Conclusion] The study can provide scientific references for the optimization of agricultural industry structure and reasonable distribution ofL.barbarumL. planting in Qaidam Basin.

Climate regionalization; Index; GIS technology;LyciumbarbarumL. planting; Qaidam Basin

李海鳳(1975- )，女，青海西寧人，工程師，從事氣象服務工作。

2016-05-03

S 162

A

0517-6611(2016)19-201-03