基于Surfer技術的廣西甘蔗低溫寒凍害空間分布研究

吳炫柯 劉志平 譚宗琨

摘要：利用廣西91個國家級氣象觀測站1961—2016年的氣象資料，計算出廣西甘蔗低溫寒凍害輕、中、重、嚴重發生頻率，基于Surfer技術獲得廣西甘蔗低溫寒凍害輕、中、重、嚴重發生頻率的空間分布特征圖。緯度越高甘蔗低溫寒凍害輕、中、重、嚴重發生頻率越高，緯度越低，出現的頻率越小，根據甘蔗低溫寒凍害空間分布圖，劃分出廣西無低溫寒凍害區、輕度低溫寒凍害區、中度低溫寒凍害區、重度低溫寒凍害區以及嚴重度低溫寒凍害區。

關鍵詞：甘蔗;區劃;低溫寒凍害;Surfer技術

中圖分類號：S566.1;F326.12? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）14-0030-03

Abstract： Based on the meteorological data of 91 national meteorological observation stations in Guangxi from 1961 to 2016， calculating the frequency of low temperature cold frost damage of light， medium， heavy and serious in Guangxi province. The spatial distribution characteristics of low-temperature cold frost damage of sugar cane were analyzed through Surfer software. The results showed the higher latitude， the lighter damage of light， medium， heavy， and severe frequency， and the lower latitude， the lower frequency occurrence. According to the spatial distribution of sugar cane cold and freezing injury， Guangxi province was divided into not damage zone， mild damage zone， moderate damage zone， heavy damage zone and severe damage zone.

Key words： sugar cane; division into districts; low temperature cold frost damage; Surfer technology

廣西是國內蔗糖業的最大生產基地，蔗糖業成為當地的主要經濟支柱產業[1]。2016—2017年榨季廣西甘蔗種植面積達75萬hm2，甘蔗產量達到4 700萬t，蔗糖產量占全國的60%左右，甘蔗產業與2 000多萬人有直接關系，因此利用廣西良好的氣候條件，提高甘蔗產量，對增加農民收入有著重要的意義。近年來，由于全球氣候變暖加劇，極端天氣頻發，甘蔗極端低溫寒凍害幾率增加，2008—2009、2010—2011、2017—2018年榨季廣西桂北桂中蔗區多次發生嚴重的低溫霜凍冰凍天氣，造成當年甘蔗產量受損嚴重，第二年蔗種不足，導致廣西甘蔗產量以及品質下降明顯，對廣西國民經濟的發展有一定的影響[2，3]，生產實踐證明，能否根據區域甘蔗寒凍害發生頻率及遭受寒凍害影響的程度，合理確定甘蔗植區，是有效避免或減輕災害損失的重要前提。前人主要集中在利用GIS技術對廣西甘蔗低溫寒凍害[2]和甘蔗種植氣候的區劃進行研究[4，5]，沒有將廣西低溫霜凍害分為輕、中、重、嚴重分別進行空間分布的研究。Surfer軟件以其強大的插值功能和網格化處理在氣象領域得到廣泛的應用[6，7]。為了掌握廣西甘蔗種植低溫霜凍害輕、中、重、嚴重發生頻率的空間分布特征，能提出更好地防御甘蔗低溫霜凍對策，本研究根據廣西氣象減災所研究出的甘蔗低溫寒凍害等級指標，結合Surfer技術，利用廣西國家氣象站1961—2016年56年的日極端最低溫度，繪制出廣西甘蔗低溫凍害輕、中、重、嚴重發生頻率的等值線空間分布，對廣西甘蔗低溫凍害發生頻率進行農業氣候區劃細化的研究，為優化廣西甘蔗產業布局，以及趨利避害提供科學的決策依據。

1? 材料與方法

1.1? 甘蔗低溫寒凍害等級指標

甘蔗低溫寒凍害等級指標及災損指標參照譚宗琨等[8]的研究，將致災等級分為4個等級，具體見表1。

1.2? 氣象數據

廣西91個市縣國家級氣象站，1961—2016年逐日極端最低溫度的氣象資料。整理廣西各市縣站點資料，包括各市縣氣象站站點位置坐標、經度、緯度及輕、中、重、嚴重低溫寒凍害發生的頻率Excel格式數據，以及廣西邊界地理信息。

1.3? 數據處理

發生頻率=出現的年份/（統計年數+1），根據甘蔗致災等級指標，分別統計廣西91個市縣國家級氣象站1961—2016年甘蔗輕、中、重、嚴重低溫寒凍害等級發生的頻率。

1.4? 繪制等值線圖

繪制等值線圖時，根據各離散站點資料，通過插值計算形成網格點資料。利用Surfer軟件中Grid功能、Kriging插值方法完成插值計算過程，繪制等值線圖。

2? 結果與分析

從圖1可以看出，廣西甘蔗低溫寒凍害輕度頻率呈現一定的分布規律，即緯度越高出現的頻率越大，緯度越低，出現的頻率越小，南部沿海以及南部局部地區為0。桂北的三江縣、龍勝、興安、灌陽一線，頻率最高達到0.99，幾乎每年都遭受到危害程度為輕度的低溫影響;南丹、環江、羅成、沙塘、鹿寨、金秀、昭平一線，發生的頻率為0.70，西林、田林、巴馬、河池、宜州、來賓、藤縣、岑溪一帶，發生的頻率為0.45，龍州、大新、天等、都安、上林、賓陽、貴港、平南、容縣、北流一線發生的頻率為0.20，東興、防城、欽州、北海一帶以及玉林、博白、陸川、邕寧、都安、馬山局部地區發生的頻率為0。

從圖2可以看出，廣西甘蔗低溫寒凍害中度頻率分布規律與輕度發生頻率相似，緯度越高出現的頻率越大，緯度越低，出現的頻率越小。北部的資源、興安、灌陽一線，頻率最高達到0.95;天峨、環江、宜州、柳城、鹿寨、象州、昭平一線，發生的頻率為0.45;德保、田林、巴馬、河池、忻城、來賓、武宣、平南、岑溪一帶，發生的頻率為0.20;南部沿海地區，東興、防城、欽州、合浦發生的頻率為0;百色、田東、田陽、都安、馬山、桂平、玉林、北流、陸川、博白、崇左、寧明、橫縣、靈山局部地區發生的頻率也為0。

從圖3可以看出，廣西甘蔗低溫寒凍害重度頻率分布規律與輕度、中度頻率相似，緯度越高出現的頻率越大，緯度越低，出現的頻率越小。南丹、融安、永福、臨桂、靈川、富川一線，發生的頻率為0.45;隆林、田林、凌云、鳳山、天峨、環江、羅城、融水、柳城、柳州、鹿寨、象州、平南、昭平、荔浦、平樂一線，發生的頻率為0.20;此線以南甘蔗種植區，發生的頻率低于0.20，東興、防城、欽州、合浦發生的頻率為0;百色、田東、田陽、都安、馬山、忻城、隆安、桂平、玉林、北流、陸川、博白局部地區發生的頻率也為0。

從圖4可以看出，廣西甘蔗低溫寒凍害嚴重度頻率分布規律如下：緯度越高出現的頻率越大，緯度越低，出現的頻率越小。廣西北部的資源、興安、灌陽以及中部的金秀出現低溫中心;三江、龍勝、興安一線，發生的頻率為0.45;隆林、凌云、天峨、環江、融安、臨桂、永福、鹿寨、象州、平南、蒙山、荔浦、陽朔、恭城、鐘山、賀州一線，發生的頻率為0.20;此線以南發生頻率低于0.20，其中龍州、寧明、崇左、扶綏、平果、馬山、都安、河池一線以東，忻城、上林、賓陽、武宣、桂平、平南一線以南，平南、北流、陸川以西，發生的頻率為0。

3? 小結與討論

無低溫寒凍害區：輕、中、重、嚴重均沒有受害的地區有東興、防城、欽州、合浦，以及北海沿海地區，該區域冬季氣候溫暖，越冬氣象條件較好，冬季無低溫寒凍害，甘蔗生長期較長，光溫水條件非常利于甘蔗生長和發育，容易獲得高產和高糖分。該地區為了充分利用其良好的光溫水條件，甘蔗可以適當提前播種，冬種甘蔗期生育期長，能夠獲得高產。

輕度低溫寒凍害區：只發生過輕度低溫頻率地區，沒有發生中度低溫寒凍害地區，包括廣西西部的百色、田東、田陽;廣西北部都安、馬山一帶;廣西東部的平南、桂平、玉林、北流、博白、陸川一帶;廣西南部的寧明、崇左、上思南部、靈山等地區。該地區冬季氣候比較溫暖，凍害較輕，甘蔗生長期較長，甘蔗越冬氣象條件較好，對甘蔗生產較為有利。

中度低溫寒凍害區：中度低溫寒凍害發生頻率為0.20一線以南地區，除了無低溫霜凍區和輕度低溫霜凍區外，包括德保、田林、巴馬、河池、忻城、來賓、武宣、平南、岑溪一帶，該地區發生重度低溫寒凍害的頻率約0.10，嚴重低溫寒凍害的頻率較低。該地區熱量條件中等，能滿足甘蔗生長基本需要， 大約10年發生一次重度霜凍，因此該地區應選擇耐寒性強、宿根性強、產量高的甘蔗品種。

重度低溫寒凍害區：重度低溫寒凍害發生頻率為0.20～0.45，包括隆林、田林、凌云、鳳山、天峨、環江、羅城、融水、柳城、柳州、鹿寨、象州、平南、昭平、荔浦、平樂一線以北，南丹、融安、永福、臨桂、靈川、富川一線以南的地區。該地區熱量條件較差，冬季寒凍害較重，且頻率較高，應該選擇耐寒性較強的、早熟高糖品種，適當利用地膜覆蓋技術提早栽培，提早收獲，盡量在12月中下旬低溫和霜凍來臨之前收獲。

嚴重低溫寒凍害區：嚴重低溫寒凍害發生頻率為0.45，南丹、融安、永福、臨桂、靈川、富川一線以北的地區。該地區熱量不足，極易發生嚴重低溫寒凍害，造成甘蔗直接凍死，甘蔗蔗莖變褐變黑，并且有酸味或腐臭味，甘蔗無法榨糖，次年宿根蔗不能萌芽和出苗，為不適宜種植甘蔗區。

從廣西甘蔗低溫寒凍害輕、中、重、嚴重頻率分布可以看出，廣西甘蔗低溫寒凍害發生頻率呈緯向分布規律，即沿海及桂南地區無論是輕度、中度，不是重度低溫霜凍寒害頻率，均較低，越往北低溫霜凍發生的頻率越高，對于中度和重度低溫寒凍害區，盡量不種植新臺糖22號、臺優等不耐寒的甘蔗品種，應替換成耐寒性高的高產高糖品種，如桂糖28號、桂糖29號、湖光1號、臺糖88-9、云蔗99-601等[9]，在栽培方面，推廣應用防寒抗凍栽培技術，如對甘蔗地采取深耕深松、地膜覆蓋、蔗葉覆蓋還田、增施暖性肥料等措施，提高甘蔗防寒保暖作用[10]，提高甘蔗抗寒性。

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