GIS在果樹生態適應性區劃的應用概述

王達菲 王璽 李敏生 孫慧英 李亮

摘?要：本文簡單介紹了GIS在果樹生態適應性區劃研究中的應用現狀，找出存在的問題并提出適當合理的解決辦法，為今后的果樹生態適應性區劃研究提供理論參考和依據。

關鍵詞：GIS;果樹;生態適應性;區劃

文章編號：2096-8108（2020）06-0079-03??中圖分類號：S66??文獻標識碼：A

Overview of Application on Ecological Adaptation of Fruit Tree

WANG Dafei， WANG Xi， LI Minsheng， SUN Huiying， LI Liang

（Pomology Institute， Shanxi Agricultural University， Taiyuan 030031， China）

Abstract：The application status of GIS on the study of regional planning of ecological adaptation of fruit tree were introduced. By finding out existing problems and putting forward reasonable solutions， theoretical reference and basis for regional planning of ecological adaptation of fruit tree for the future were provided.

Keywords：Geographic Information System; fruit tree; ecological adaptation;regional planning

1?GIS的概念及特點

GIS（geographic information system），全稱地理信息系統，是一種采集、存儲、分析、管理、顯示、應用數據的計算機系統，是分析和處理海量地理數據的通用技術，是集計算機科學、地理學、測繪遙感學、環境科學、城市科學、空間科學、信息科學和管理科學為一體的新興邊緣學科[1，2]。GIS用于地理數據采集時，以地理空間數據庫為基礎，采用地理模型分析方法，通過獲取數據進行豐富、補充，使得GIS數據庫中的數據變得連貫、完整、全面。也可用于數據轉換，原始數據入庫之后發生轉化進行合理性修正，可有效篩選無效數據，使整個數據庫的數據合理化、更富有邏輯，提供多種空間的、動態的地理信息，為地理研究及地理決策服務[3]。

2?GIS在果樹生態適應性區劃分析的應用

果樹的生態適應性，主要包括果樹對氣候、土壤和地形的適應性。GIS在國外果樹生態適應性區劃的研究已十分成熟廣泛，我國也逐步開始將GIS應用于研究果樹生態適應性區劃。研究范圍涉及到原產中國各地及從國外引種馴化的果樹樹種。研究方向除了果樹的適生區規劃，還包括某些品種與生態適應性相關的環境變異、對某地區域化的自然災害發生進行預測、對長期研究過程中可能發生的動態變化特征進行研究等。這些研究的方向更加動態化、全面化、立體化，研究的結果也更具有參考價值。

2.1?GIS在果樹用地規劃的應用

果樹用地規劃，需要對預栽果樹的適生條件加以研究，并對規劃地的生態特征進行分析。根據規劃地滿足預栽果樹適生條件的程度、社會因素和相關政策進行區域等級劃分，達到因地制宜、合理規劃、提質增產的目的。

在整個果樹用地規劃過程中，GIS的作用主要為：1）對處理數據進行空間插值，得到柵格圖層數據;2）對柵格圖層進行矩陣加權運算，生成多因素的完整果樹生態適應性區劃示意圖。

梁軼[4]等通過分析中陽木棗對黃土高原氣候的適應性、黃土高原中陽木棗在典型豐產年和受災年的氣象條件，選擇年平均氣溫、≥10 ℃積溫、年降水量、脆熟采收期降水量和花期降水量5個因子為區劃指標，建立黃土高原丘陵區中陽木棗的氣候適應性評價體系;再使用GIS技術，完成研究區域內各評價指標的精細空間小網格模擬推算，結合地形柵格數據層進行疊加分析，為黃土高原丘陵區中陽木棗的生產提供用地規劃和評價。

秦公偉[5]等選擇海拔、坡度、年均降水量、年均氣溫、≥10 ℃積溫、≥0 ℃積溫、土壤類型、土壤質地、植被覆蓋指數、土壤侵蝕程度等10個指標，綜合應用線性加權求和法、判斷矩陣法、GIS空間分析法和聚類分析法對陜南地區進行評價劃分，得分最高的為陜南地區藍莓潛在適生區，為產業管理部門提供了科學種植意見和規劃方法。

2.2?GIS在果樹性狀環境變異研究的應用

果樹的目標性狀除了受多基因控制、可通過遺傳育種手段改良之外，還受不同環境因素顯著影響，適宜的種植環境可以大大提升果樹的品質和產量。因此，研究果樹目標性狀對環境因子的變異響應機制十分必要。

研究果樹性狀的環境變異，需要從不同的環境中取樣，通過公式分析出變異的規律，篩選引起變異的關鍵環境因子，建立綜合區劃評估模型。GIS的作用主要為：1）對環境數據進行預處理，得到柵格數據;2）用空間分析模塊進行計算，得到柵格單元環境適宜性評價指數;3）運用空間分析模塊制圖，計算不同環境種植地的分布面積。

王少雄[6]在全國山杏分布地采集了75個具有代表性的地理種源樣本，并收集這些樣本對應種源地的環境因子，分析引起山杏種實性狀、油脂含量、脂肪酸組成、生物柴油特征值變異的9個關鍵環境因子：1月均溫、7月均溫、≥10℃積溫、年均溫、年降水量、海拔、坡度、坡向、土壤pH值，闡明其影響規律，構建評價模型。利用GIS技術對所有數據進行投影轉換和重采樣預處理，得到統一坐標的柵格數據;利用GIS技術對選取的9個因子的柵格屬性運用RECLASSIFY命令重新劃分因子適應性等級，生成各因子精細化空間適宜分布圖;最后運用GIS空間分析模塊，生成不同生長環境的面積分布圖，并與我國土地邊際圖疊加，確定我國山杏的發展潛力。

2.3?GIS在果樹區域化自然災害預測的應用

自然災害對果樹的產量和品質有巨大的影響。使用GIS對災害區劃因子數據進行處理、對可能遭受的自然災害繪制風險區劃專題圖，預測種植地自然災害的發生，適時做好防護措施;也可據此調整種植區域，預防或減少損失。

李敬源[7]等對蒼梧各縣進行低溫冷害分析，篩選影響該地砂糖桔生產的4個低溫冷害區劃關鍵氣候因子：年極端最低氣溫、1-3月日平均氣溫、1-3月日平均氣溫≤12 ℃持續天數、≤8 ℃的積寒量。利用GIS對經過歸一化和加權綜合評價法處理的4個因子進行不同風險區域劃分，繪制蒼梧縣砂糖桔低溫冷害風險區劃專題圖。并分別對各低溫冷害風險區域進行了具體評述，提出相應預防辦法和保護措施，包括加強低溫冷害預報、合理選擇品種、搞好種植園基本建設、采取現代人工智能和生物防治技術等。

2.4?GIS在果樹區劃動態變化特征研究的應用

適宜區并不是一成不變的，長期研究的適宜區分界線會發生變化，氣候變化直接影響種植地果樹的產量和品質。研究果樹區劃的動態變化特征，適時調整種植方案，使區域規劃過程更加嚴謹。

馬麗娜[8]以1981年、2001年為界，將1961-2010年的時間序列分為3個時段，對比分析了這3個時段我國龍眼適宜區南北界線的地理位移、演變特征和影響因素。利用GIS對溫度數據進行柵格計算，進行氣候傾向率的檢驗，對溫度指標進行多元線性回歸和檢驗，采用空間分析方法，建立溫度適宜性模型。并利用GIS獲取溫度要素的空間分布圖、經緯度圖層、殘差圖層，對中國南部龍眼等溫線的時空變動和適宜區的南北界線發生的動態變化進行了分析。

3?存在問題及解決方案

有關GIS在果樹生態適應性的研究，主要還存在以下問題。

第一，在與GIS相關的果樹生態適應性區劃研究中，對于相應指標的確定還不夠科學、系統、合理。由于氣象站建設沒有實現長年系統網絡化，數據庫的數據也有缺失，總存在必要數據不全不準確的問題。相關的經費、人力和時間投入還遠遠不夠，需要引起足夠重視。

第二，對指標因子的篩選過于粗略，考慮的指標大多為最常見的靜態因子，基本很少考慮到自然災害對生態適應性的潛在影響，也經常忽略一些影響力較小的因子，但這些因子很可能在一些地區的生態適應性中起著非常重要的作用。

第三，很多研究僅僅局限于自然因素，而不去考慮具體的社會因素，如交通便利性、與政策的對接、種植地密集程度、人口密度等等，使得相關的研究停留在了理論層面，無法指導實際的生產。

針對存在的問題，提出以下解決辦法。

第一，豐富數據來源渠道。除了查閱相關官方數據庫，還應結合實地調研，使用GPS儀獲取樣點最真實的數據，對數據進行修正和補足。無法獲取的數據，不要隨便找其他數據代替，而應該利用Google Earth等網站進行重新定位，并盡可能落實到鄉鎮行政單位。對于極個別站點某些日期或連續一段時間無觀測值的情況，可采用附近時間或站點的數據回歸補插[7]。最關鍵的是加強相關測量基地的建設，定期維護保養，這需要更多相關領域科技工作者的努力和相關政策資金的大力支持，真正做到實現果樹產業現代化、精細化、系統化。

第二，不要輕易刪去自認為不重要的數據和指標，要多查閱相關國內外研究，全方位考慮各種因素對果樹生態適應性的影響。可能研究的工作量會變大，但不能輕易地降低研究的準確性。

第三，要緊密與實踐相結合，了解GIS在其他領域的優秀應用并加以學習。了解當地與果樹生態適應性相關的政策，并結合城鄉居民對果樹的市場需求，進行合理范圍內的調整。如建立相關保護設施、建立觀光采摘園，改善當地土壤環境、地形環境、小氣候環境等，真正地做到因地制宜。

參考文獻

[1]陳述彭，魯學軍，周成虎.地理信息系統導論[M].北京：科學出版社，2000.

[2]饒衛民，章家恩，肖紅生，等.地理信息系統（GIS）在農業上的應用現狀概述[J].云南地理環境研究，2004，16（2）：13-17.

[3]王永杰，高?駿，周振紅.基于GIS的環境分析評價[J].華北水利水電學院學報，2004，25（2）：63-65.

[4]梁?軼，景?紅，屈振江，等.黃土高原丘陵區中陽木棗精細化氣候適宜性區劃[J].中國農學通報，2016，32（10）：132-138.

[5]秦公偉，張?靜，王艷龍，等.基于GIS的陜南藍莓潛在適生區域研究[J].甘肅農業大學學報，2018，10（5）：109-117.

[6]王少雄.山杏種實形狀與油脂特性的地理變異及其適宜性評價[D].內蒙古：內蒙古農業大學，2018.

[7]李敬源，鐘曉云，葉?瑜，等.蒼梧縣砂糖桔低溫冷害風險區劃[J].氣象研究與應用，2014，35（1）：63-66.

[8]馬麗娜.基于DEM插值的中國南部龍眼溫度適宜區南北界線變動研究[D].廣東：廣州大學，2013.