遵義市九葉青花椒氣候適宜性區劃研究

敖 芹,左 晉,謝和林,羅曉松,劉元士,譚 昊,張云秋

(1.貴州省生態氣象和衛星遙感中心，貴州 貴陽 550002；2.貴州省遵義市氣象局，貴州 遵義 563002；3.貴州省遵義市果蔬工作站，貴州 遵義 563000)

0 引言

我國花椒主產于四川、甘肅、陜西、山東、重慶等省[1]，重慶以江津九葉青花椒最出名，在江津建立了全國最大的花椒交易市場[2]。貴州花椒主要分布在貞豐，栽培歷史悠久，近兩年在遵義、望謨、黔南萬山、貴陽修文等地陸續發展。遵義市花椒主要以江津九葉青為主，占80%，其次為大紅袍。目前花椒種植面積1.370 hm2左右。遵義市以中、北亞熱帶氣候為基本特點，雨熱同季，花椒生長發育期熱、水、光資源較為豐富，適合發展花椒產業。

花椒喜溫、喜陽光，但不耐寒、不耐澇，易栽培，其生長發育、產量和品質均與氣候環境相關。但不同花椒品種對氣象條件的需求有差異，如劉麗等[3]立足于甘肅武都花椒的全生育期及植物學生長特性，確定了武都花椒生長關鍵時期和生長影響最大的主導氣象指標；廖萬祥[4]分析了重慶主要花椒栽培品種對氣象條件要求的差異,程敏等[2]對重慶市種植的不同花椒品種進行了區劃研究；陜西、四川、甘肅等地的相關學者[5-9]對大紅袍花椒生長特性及其對氣象條件需求做了相關研究,得出大紅袍花椒喜溫喜光忌濕，九葉青花椒喜熱喜光等生長特性。由于花椒投入少、見效快、經濟價值高，目前逐漸成為各地脫貧攻堅的致富產業之一，但某些地區忽略了作物不同品種生長特性對氣象條件需求的差異，未進行不同品種的引種試驗和氣候可行性論證等工作，盲目引進了不適宜當地氣候的作物品種，導致引種失敗，如遵義正安格林引種云南核桃導致落果明顯[10]；銅仁萬山引種九葉青花椒受冬季凍害明顯，產量較低。

遵義市地形復雜、立體氣候差異明顯，制作精細化的花椒氣候生態區劃對促進遵義市花椒生產健康發展具有現實意義。近年來，開展了地理信息系統(GIS)在氣候資源、氣象災害、農業氣候區劃等方面的研究應用[11-12]，本文在此基礎上對比分析了花椒優生區氣候條件，結合遵義山地氣候和GIS應用技術相關成果[13-14]，確定遵義市主要花椒品種的氣候生態區劃指標，并基于GIS和數字高程模型制作了遵義市花椒精細化氣候生態區劃，擬為遵義市科學制定花椒生產規劃提供參考依據。

1 資料與方法

1.1 數據來源

本文采用1981—2018年遵義各市縣逐日平均氣溫、年極端最低氣溫、降水量、日照時數以及同期的重慶江津月平均氣溫、年極端最低氣溫，降水量、日照時數。重慶氣候資料下載于國家氣候中心CIMISS 數據庫。

1.2 區劃因子的精細化方法

遵義山地氣溫主要受海拔高度的影響，本文采用1981—2018年遵義市13個氣象臺站年平均氣溫數據、日平均氣溫穩定通過0 ℃之積溫(℃)、日最低氣溫≤-2 ℃日數，擬合出遵義市年平均氣溫、積溫、日最低氣溫≤-2 ℃日數分別與海拔高度的關系。并采用將各臺站擬合值與實際值的殘差值，利用反距離內插法進行平面內插，最后疊加得到100 m×100 m分辨率的平均氣溫、積溫空間分布圖。年日照時數和年降水量區劃方法參考文獻[13-14]。

T=-0.004 4×H+18.847+△T

(1)

R=0.91

∑T=-1.634 9×H+6 990.7+△∑T

(2)

R=0.93

式中，T為年平均氣溫，H為海拔高度，△T為年平均氣溫殘差值；∑T為日平均氣溫穩定通過0 ℃之積溫，△∑T為積溫殘差值。

2 結果與分析

2.1 花椒生態氣候特性

2.1.1 溫度 日平均氣溫穩定通過5 ℃，花椒芽開放，氣溫升至20 ℃時，果實普遍著色成熟，果實著色成熟期平均氣溫24～25 ℃。據試驗觀測統計：遵義一般海拔(800～900 m)種植花椒預計在3月上旬萌芽，4月上旬至中旬進入盛花期，6—7月為成熟采收期，各生育期比江津推遲20 d左右。江津年平均氣溫為18.3 ℃，赤水18.0 ℃，遵義城區15.6 ℃；并結合圖1可知：重慶江津年平均氣溫、逐旬平均氣溫同赤水相似，比遵義城區高。

圖1 重慶江津、遵義、赤水1981—2015年累年逐旬平均氣溫對比分析Fig.1 Comparative analysis of annual mean temperature in Jiangjin Zunyi and Chishui from 1981 to 2015

2.1.2 降水 花椒抗旱性強，年降雨500 mm以上且分布比較均勻的情況下基本能滿足其生長發育[4]。江津年降水量約1 000 mm，年平均相對濕度為81%，遵義各縣(市、區)平均年降雨量為1 000～1 200 mm，年平均相對濕度為78%～84%，多數年份降水量分布均勻，能滿足花椒生長發育，少數年份出現嚴重夏旱，對花椒產量影響大。

從逐月降水量看，遵義夏季降水多，其中6月降水量最多，平均為188.2 mm；冬季降水少，平均月降水量基本在30 mm以下。與江津比，除6月降水量遵義匯川比江津多35 mm外，其余各月降水量相差不足10 mm，說明遵義與重慶年降水量和月降水量分布特征基本一致，差別較小，相對濕度比較接近。

圖2 重慶江津、遵義1981—2015年累年逐月降水量對比分析Fig.2 Comparative analysis of monthly precipitation in Jiangjin and Zunyi from 1981 to 2015

2.1.3 日照 光照影響花椒樹體的生長發育、坐果量及品質優劣。年日照時數>1 200 h適宜于花椒種植，光照充足，樹體生長發育健壯，產量高，品質好；年日照時數>900 h，次適宜花椒種植，而年日照時數<900 h，光照差，樹體分枝少，枝條纖細果穗和果粒也小[10]。江津平均年日照時數為1 141 h，遵義各縣(市、區)約1 000～1 150 h，日照條件基本達到花椒生長要求。從逐月日照時數看，遵義各縣(市、區)冬季1月日照最少，為26～35 h，夏季7—8月日照最多，為167～185 h。2—9月(花椒萌芽到成熟采收期)遵義匯川日照時數略差于江津，偏少5～30 h，但冬季花椒越冬期日照時數遵義略好于江津，比江津多4～16 h。兩地月際日照時數分布特征基本一致，夏多冬少。

圖3 重慶江津、遵義1981—2015年累年逐月日照時數量對比分析Fig.3 Comparative analysis of monthly sunshine duration in Jiangjin and Zunyi from 1981 to 2015

2.2 遵義市種植江津九葉青花椒主要氣象災害分析

2.2.1 低溫凍害

①花椒低溫凍害指標

據相關文獻介紹[8-9]：花椒喜溫熱、不耐寒。能耐受40 ℃以上的高溫，氣溫<-21 ℃時，幼樹新梢會被凍死，但不同品種類型的花椒對氣象條件的需求有差異。

貞豐發展花椒已近30 a，期間未發生明顯低溫凍害；1981—2015年，貞豐日最低氣溫<0 ℃的年平均日數為2.9 d，<-2 ℃日數為0.2 d，<-4 ℃日數近0 d，其中2008年貞豐日最低氣溫<0 ℃為8 d，<-1 ℃近2 d，極端最低氣溫為-1.5 ℃，當年花椒未出現明顯凍害。

銅仁萬山2015—2016年大力發展花椒產業，成為脫貧攻堅的致富產業之一。但近兩年來出現了兩次嚴重的低溫凍害(2018年1—2月，2018年12月—2019年1月)，兩次低溫過程最低氣溫<0 ℃持續日數達15 d左右，最低氣溫<-4 ℃連續日數在6 d以上，極端最低氣溫達-7 ℃，導致“九葉青”花椒80%發生凍害，尤其是土壤貧瘠的花椒枝葉凍害嚴重，樹葉全部凋落。統計2016—2019年遵義綏陽低溫過程：2016—2017年綏陽蒲場鎮花椒凍害不明顯；2018—2019年最低氣溫<-2 ℃連續日數為4 d，極端最低氣溫達-4.1 ℃，播州三合達-4.5 ℃，綏陽蒲場花椒老枝未受凍害，幼苗嫩枝遭受凍害明顯，嚴重影響第二年花椒產量；而播州三合由于采取了防凍措施，凍害不明顯，第二年產量不受影響。

綜上得出：冬季氣溫在0 ℃以上，花椒不受凍害；最低氣溫-2 ℃以上，花椒凍害不明顯，基本能保證安全越冬；當最低氣溫<-2 ℃持續5 d以上且極端最低氣溫達到-4 ℃，花椒易受凍害；當氣溫達<-4 ℃持續5 d以上且極端最低氣溫達-6 ℃，凍害明顯。

②遵義市種植“江津九葉青”花椒凍害風險區劃

統計遵義14個縣(市、區)國家氣象站1981—2018年最低氣溫≤-2 ℃大于5 d以上、最低氣溫≤-4 ℃大于5 d以上、最低氣溫≤-6 ℃大于2 d以上的年份，結果表明(表1)：近38 a以來，習水出現最低氣溫≤-2 ℃大于5 d以上的年份占53%，即種植“九葉青”花椒有一半的年份易受低溫凍害；最低氣溫≤-4 ℃大于5 d以上的年份占8%，即10 a一遇遭受低溫凍害明顯；中部(播州、匯川)和東南部(鳳岡、湄潭)縣(市、區)出現最低氣溫≤-2 ℃大于5 d以上的年份占比30%～40%左右，最低氣溫≤-4 ℃大于5 d以上的年份占比3%；即在遵義市南部和東南部800 m以上地區，西部(仁懷)和中部桐梓、北部(正安、道真、務川)海拔在1 000 m以上地區種植花椒，受低溫凍害風險占30%～40%左右。赤水與重慶江津氣候最相似，出現最低氣溫≤-2 ℃的年份為0，即種植花椒不受低溫凍害影響。綜上所述：建議在遵義市中部和東南部600 m以下地區，西部(仁懷)和中部桐梓和北部(正安、道真、務川)海拔在800 m以下地區種植花椒，受低溫凍害風險相對較小。

表1 1981—2018年江津和遵義市各縣(市、區)出現日最低氣溫<-2 ℃為5 d以上的概率(%)Tab.1 Probability of daily lowest temperature <-2 ℃ over 5 days in Jiangjin and Zunyi from 1981 to 2018

圖4 1981—2018年遵義市日最低氣溫<-2 ℃為5 d以上的概率(%)分布圖Fig.4 Probability Distribution Map of daily lowest temperature <- 2 ℃ over 5 days in Zunyi from 1981 to 2018

2.2.2 干旱 近63 a，遵義市有6 a出現區域性干旱:1979、1990、2006、2009、2011、2013年。其中以夏旱發生頻率最高，全市區域性夏旱有16 a，達25%，即每4 a中就有可能出現一次全市性的夏旱[15]。夏季大旱通常出現在7—8月份，以北部(道真、正安、務川)、東部(湄潭、鳳岡、余慶)最多；赤水、習水、桐梓、仁懷等西部地區最少。

2.3 遵義市花椒精細化氣候生態區劃

2.3.1 區劃指標 目前遵義市發展的花椒品種主要為“江津九葉青”，占種植面積的80%，“江津九葉青”屬喜熱型品種，其次是“大紅袍”，占10%左右，“大紅袍”屬喜溫喜涼樹種。根據不同花椒品種對氣象條件的需求，結合遵義市的氣候特點，并與重慶江津氣候條件進行對比分析，得出：遵義各縣(市、區)年降水量和日照時數差別不明顯，且與重慶江津差別不大，基本滿足“江津九葉青”需求。發展“江津九葉青”主要受熱量條件限制。根據近幾年遵義市種植九葉青花椒情況調研，參考相關文獻[2]的研究成果及花椒生長所需的氣候特性，并咨詢本地專家和種植戶，確定了遵義市發展江津九葉青花椒需要的主要氣象指標，選取年平均氣溫、日平均氣溫穩定通過0 ℃之積溫、出現日最低氣溫<-2 ℃為5 d以上的概率、年極端最低氣溫為主要區劃指標，年日照時數作為輔助指標，見表2。而文獻[2]中指出，花椒抗旱性強，年降雨500 mm以上且分布比較均勻的情況下基本能滿足其生長發育，江津年降水量約1 000 mm，貴州貞豐年降雨量為1 318 mm，以上兩地種植九葉青花椒產量高、品質優，遵義各地平均年降雨量為1 000～1 200 mm，均在花椒最適宜種植范圍內。當年日照時數小于900 h，不適宜發展花椒，重慶江津平均年日照時數為1 141 h[8]，遵義各地年日照時數為1 000～1 150 h，日照條件能滿足花椒生長需求。因此指標不予考慮年降雨量和年日照時數為區劃因子。

表2 遵義市九葉青花椒氣候適應性生態區劃指標Tab.2 Zoning indices climatic ecological zoning of Zanthoxylum Bungeanum in Zunyi

圖5 遵義市花椒精細化氣候生態區劃圖Fig.5 Precision zoning map of climate and ecology of Sichuan Pepper in Zunyi

2.3.2 區劃結果

①九葉青花椒適宜栽培區：該區主要分布在遵義市西部仁懷海拔1 000 m以下區域；赤水、桐梓、北部(正安、道真、務川)海拔在800 m以下地區種植區域；余慶部分鄉鎮海拔在600 m以下區域；年均溫在15～16 ℃ 之間，>0 ℃的積溫大于5 500 ℃，年極端最低氣溫>-4 ℃，冬季遭受低溫凍害風險<25%，氣候適宜種植“江津九葉青”等喜熱型花椒品種，需做好冬季低溫防凍措施。特別在西部赤水、仁懷等低熱河谷海拔在600 m以下，年平均氣溫>16 ℃，>0 ℃的積溫大于6 000 ℃，年極端最低氣溫>-2 ℃，受低溫風險概率<5%；光照充足，為全市最多區；降水資源豐富，是夏伏旱少發區，氣候最適宜種植“江津九葉青”等喜熱型花椒品種。

②九葉青花椒次適宜栽培區：該區主要分布在遵義市中部(遵義、播州、綏陽)和東南部(湄潭、鳳岡、余慶)等海拔為600～900 m地區，北部(桐梓、正安、道真、務川)海拔在900～1 000 m地區，區內年平均氣溫在14～15 ℃ 之間，>0 ℃的積溫在5 500～5 000 ℃之間，年極端最低氣溫>-6 ℃，種植九葉青花椒冬季遭受低溫凍害風險增大，在25%～40%之間，是喜熱型花椒品種的次適宜栽培區，需加強冬季低溫防凍管理措施，減少或避免凍害，促進花椒高產優產。

③九葉青花椒不適宜區：該區主要分布在習水、大婁山脈等海拔在1 000 m以上的區域，區內年平均氣溫在10～14 ℃ 之間，>0 ℃的積溫在5 000～4 000 ℃之間，年極端最低氣溫>-10 ℃，種植九葉青花椒冬季遭受低溫凍害風險較大，在50%以上，不適宜喜熱型花椒品種種植。建議該區可試驗引種喜涼型花椒品種如大紅袍、大紅椒。年極端最低氣溫>-18 ℃，大紅袍不受凍害。該區域熱量條件與陜西韓城、四川大紅袍優生區熱量條件(>0 ℃積溫和平均氣溫)相似，種植大紅袍不遭受低溫凍害，但遵義全市日照時數不足、相對濕度過大可能會影響大紅袍高產優質形成，建議先試驗引種。

3 結論與討論

①本文根據不同品種的花椒對氣候生態條件要求的差異，分析了遵義與九葉青花椒優生區(重慶江津)氣候條件的異同，結合近幾年九葉青花椒在貴州發展情況及部分地區遭受冬季凍害明顯的案例，得出九葉青凍害指標，確定影響遵義市花椒區域分布差異的主要氣候限制因子和氣候生態區劃指標，并利用GIS和DEM對遵義市種植九葉青花椒進行氣候生態精細化區劃，可為遵義市科學制定花椒生產規劃提供參考依據。

②本文主要從氣候角度對九葉青花椒進行了種植區劃，但花椒產量和品質不僅受氣候條件的影響，還受土壤條件、栽培管理技術水平等因素的影響。因此，各地要根據區劃結果制定相應的栽培技術和冬季防凍措施，提高椒農栽培管理技術水平，促進花椒高產優產。