基于GIS的泉州農業氣候生產潛力估算

葉曉春，葉曉冰，高 習

（1.福建省南安市氣象局；2.福建省永春縣氣象局）

泉州市地處福建省東南部，是福建省三大中心城市之一，依山面海，境內山巒起伏，丘陵、河谷、盆地錯落其間，地勢西北高東南低。全市土地面積11 015平方公里，山地1 000多畝，山地、丘陵占土地總面積的五分之四，俗稱“八山一水一分田”；泉州屬亞熱帶海洋性季風氣候，年平均氣溫19.5℃～21℃，終年溫暖滋潤，四季如春。

氣候生產潛力是指在一定的光、溫、水資源條件下，其他的環境因素（二氧化碳、養分等）和作物群體因素處于最適宜狀態，作物利用當地的光、溫、水資源的潛在生產力[1]。氣候生產潛力的大小能夠反映當地光、溫資源的配合效果。利用GIS空間分析技術，對泉州市農業氣候生產潛力進行估算，以期為泉州市農業生產提供一定的參考意義。

近年來，國內外對氣候生產潛力的研究已經取得不少成果，并建立了一些比較成熟的模型，如根據植物生產量與氣溫、降水相關而建立的Miami模型[2]、表征農作物光溫生產力的Wagenigen模型[3]和農業生態區域AEZ模型[4]、通過蒸散量模擬植物生產量的Thornthwaite Memorial模型[56]等，為氣候生產潛力的研究提供了重要的理論基礎。為便于比較，這里采用能夠反映在自然狀態下，水熱組合狀況對農業生產影響的Miami模型、Thornth-waite Memorial模型，進行泉州地區的農業氣候生產潛力估算。

1 資料和方法

1.1 資料的選取

選取泉州市歷史資料較為完整的7個自動氣象站點（分別為德化、九仙山、永春、安溪、南安、崇武和晉江）1984～2013年的逐月和逐年平均氣溫、降水資料，計算各站點30年平均氣溫和年平均降水量。

采用的空間數據為泉州市行政區劃圖。地圖比例為1‥880 000。

1.2 氣候生產潛力估算模型

為了全面反映溫度、降水、蒸散量與農業生產潛力之間的關系，本文先后采用Miami模型和Thornthwaite Memorial模型計算研究區域的生產潛力。

Miami模型為：

其中T為年平均溫度（℃），R為年降水量（mm），e=2.7183，WT、WR分別為由年平均氣溫、年降水量決定的生產潛力，即干物質產量（kg·hm-2·a-1）。

Thornthwaite Memorial模型為：

其中WV為由蒸散量決定的氣候生產潛力（kg·hm-2·a-1），V是年平均實際蒸散量，用下式計算：

其中R為年平均降水量（mm），L為年平均最大蒸散量（mm），L是年平均溫度T的函數，L與T之間存在如下關系：

2 結果與分析

2.1 溫度估算的氣候生產潛力

圖1 泉州市近30年平均氣溫空間分布

圖2 泉州市近30年溫度氣候生產潛力分布

由圖1、圖2分析得，由溫度估算的氣候生產潛力空間分布特征與年平均氣溫的分布特征相似。溫度估算的氣候生產潛力全市平均值21 703.68kg·hm-2·a-1，以南安、安溪最高，為23 159.65～23 222.28kg·hm-2·a-1，崇武、晉江、永春次之，22 444.03～22 840.42 kg·hm-2·a-1，德化地處北部山區，年平均氣溫最低，特別是高海拔山區九仙山，年氣候生產潛力只有16 378.95kg·hm-2·a-1，遠遠低于全市平均水平。溫度氣候生產潛力中部山區最高，北部高海拔山區最低，沿海次之。

2.2 降水估算的氣候生產潛力

圖3 泉州市近30年平均降水量空間分布

圖4 泉州市近3降水氣候生產潛力分布

由圖3、圖4分析得，由降水估算泉州市氣候生產潛力空間分布特征與年降水量呈相反的分布特征，年平均降水量越大的地區，氣候生產潛力值越低。泉州市年平均氣候生產潛力46 989.09kg·hm-2·a-1，以崇武、晉江等沿海區域最高，達到51 636.555～57 829.58 kg·hm-2·a-1，南安、安溪次之，德化、永春最低，德化只有42 707.06kg·hm-2·a-1。降水量氣候生產潛力分布特征為：沿海區域最高，中部山區次之，北部高海拔山區最低。

2.3 蒸散量估算的氣候生產潛力

圖5 泉州市近30年蒸散量氣候生產潛力分布

由圖5分析得，由蒸散量估算的氣候生產潛力分布特征較為復雜，與降水和氣溫分布特征沒有直接的相關性。泉州市氣候生產潛力平均值為32 926.23kg·hm-2·a-1，以崇武、晉江最高，其中崇武達到38 653.02kg·hm-2·a-1，南安、安溪、永春次之，德化最低，特別是九仙山，只有30 236.86 kg·hm-2·a-1。蒸散量氣候生產潛力分布特征為：沿海區域最高，中部山區次之，北部高海拔山區最低。

3 小結

通過分析泉州各縣市近30年氣候生產潛力分布特征，得出以下結論：

（1）由溫度估算的氣候生產潛力值最低，只有16 300～23 200kg·hm-2·a-1，年平均氣溫值越高，溫度氣候生產潛力值越高。泉州地區溫度氣候生產潛力分布特征為中部山區最高，北部高海拔山區最低，沿海次之。

（2）由降水量估算的氣候生產潛力值最高，達到了42 000～58 000kg·hm-2·a-1，年降水量越大，氣候生產潛力值越低。降水量氣候生產潛力分布特征為：沿海區域最高，中部山區次之，北部高海拔山區最低。

（3）由蒸散量估算的氣候生產潛力值介于溫度氣候生產潛力和降水氣候生產潛力之間，為30 000～390 000kg·hm-2·a-1之間，蒸散量氣候生產潛力分布特征與降水量氣候生產潛力分布特征相似。

本文對氣候生產潛力的研究采用的資料只有7個自動氣象站點，樣本數較少，泉州市各縣市地形較為復雜，今后的研究中考慮增加鄉鎮自動氣象站點，以更好的體現各縣市的氣候生產潛力分布特征。

[1]鄧綏林.地學辭典[M].石家莊：河北教育出版社，1992.

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