基于生態條件的河源地區鷹嘴蜜桃適宜性評價

曾欽文，羅燁泓，巫燕輝，鐘東良，李思玲

（1.成都信息工程大學，四川 成都 610225；2.東源縣氣象局，廣東 東源 517500；3.韶關市氣象局，廣東 韶關 512028；4.河源市氣象局，廣東 河源 517000；5.龍川縣氣象局，廣東 龍川 517300）

鷹嘴蜜桃是嶺南“十大佳果”之一，河源有種植鷹嘴蜜桃的氣候優勢，該地區的連平縣種植的鷹嘴蜜桃有果實碩大、口感清脆、蜜味清甜等特點，是目前廣東乃至南方最好的桃類品種，2015年獲得“國家地理標志保護產品”，被廣東省農科院專家譽為“桃之極品”[1]。由于該地獨特的自然資源優勢，且特色農業能夠帶來更大的經濟效益，河源大力種植鷹嘴蜜桃，將其作為河源的特色優勢產業加以發展。但在發展特色農業的過程中，還需深入研究本區域生態特點，才能更好地利用當地的生態優勢，因地制宜的發展特色產業，形成品牌效應，促進農業經濟的高速發展。鷹嘴蜜桃產業作為河源農業經濟發展的支柱產業之一，研究其種植生態適宜性有助于進一步合理擴大河源鷹嘴蜜桃產業發展的規模，提高當地農民的收入水平，從而促進河源地區綜合經濟效益的健康發展。近年來，氣候變化對農業生產也有較大影響，開展農業生態適宜性評價有助于科學合理地利用生態資源，積極應對生態環境變化等對農業的影響，從而合理調整農業種植結構或生產布局和減輕災害損失。

當前，許多專家對農作物生態適宜性進行了大量的研究，陳小敏等[2]利用海南省氣象資料，構建橡膠割膠綜合氣候適宜度模型，分析了海南地區天然橡膠割膠適宜度空間分布特征。屈振江等[3]則基于中國大陸地區主栽的美味獼猴桃和中華獼猴桃的種植分布信息及氣象臺站數據，構建了獼猴桃潛在種植分布與氣候因子的關系模型，研究中國獼猴桃氣候適宜區空間分布特征。王丹丹等[4]在氣象因子的基礎上，結合土壤和地形因子，獲得了浙江地區的茶樹種植適宜性綜合評價得分的空間分布。莫建國等[5]基于貴州85個氣象資料和地理信息數據，應用經驗正交函數分解法和模糊聚類法，得出了貴州山區紅心獼猴桃種植氣候適宜性分布情況，且實際種植情況與氣候適宜性區劃結果基本吻合。對于鷹嘴蜜桃方面的研究，大多數從病蟲害或存儲方面進行研究，如湯梅等[6]采用低場核磁共振儀等儀器檢測和化學分析的方法，研究不同采摘期鷹嘴蜜桃果實品質及貯藏生理的變化。生態適宜性方面，秦榮顯等[7]利用連平縣氣象資料，結合實地調查觀測的鷹嘴蜜桃物候期資料及生長發育情況，從氣候基本要素等方面分析了該縣適宜鷹嘴蜜桃種植的氣候條件。目前，對于河源地區鷹嘴蜜桃種植的研究，也基本局限于連平縣作為一個區域進行分析，而更加精細化的研究基本處于空缺狀態。由于河源各地生態環境還存在一定的差異，部分區域種植的鷹嘴蜜桃出現了果形偏小、裂果等問題，這其中一個較重要的原因是種植前沒有進行系統的生態適宜性論證，導致種植區不在適宜區范圍，因而不能有預見性地采取趨利避害措施。為了合理利用河源地區生態資源，科學規劃河源地區鷹嘴蜜桃的生產和布局，避免盲目發展的不良后果，本文根據秦榮顯等[7]的研究和本地種植專家的意見，從氣候、土壤和地形3方面研究河源地區鷹嘴蜜桃種植生態適宜性評價指標，并進行精細化區劃，以期為河源地區科學發展鷹嘴蜜桃產業提供一定的參考。

1 研究區概況

河源位于廣東省東北部，地處東江中上游（114°14′～115°36′E，23°10′～24°27′N），屬亞熱帶季風氣候，雨熱同期[8]，降水多集中在4—9月，年平均降水量介于1 680～1 960 mm，年平均日照時數介于1 600～1 850 h，年平均氣溫介于19～22 ℃。地形以山地、丘陵為主，海拔介于6～1 348 m（圖1），坡度在30°以下，山勢分別向東江、新豐江傾斜，山區土壤植被狀況好、晝夜溫差大，大部分土壤呈酸性，冬天不太冷且不長，這種環境比較適合鷹嘴蜜桃生長。其中，河源西北部的連平縣上坪鎮素有“廣東蜜桃之鄉”美譽，有華南地區最大的鷹嘴蜜桃種植基地，為全國唯一連片種植鷹嘴蜜桃面積最大的山區縣。

2 資料與方法

2.1 資料來源

圖1 廣東省河源地區高程示意圖

氣象數據來源于廣東省氣象局提供的河源地區5個國家氣象站1970—2018年的降水、氣溫、日照等逐日數據，因河源地區國家氣象站較少，難以反映其他無測站區域，為了開展更精細化的氣候區劃，本文在建立氣象因子與臺站地理信息空間關系模型時，根據氣候相似性原則[9]，選取周邊的韶關、惠州、梅州、揭陽地區19個區縣的國家氣象站資料，建立氣象因子與臺站地理信息之間的相關模型。地形高程數據來源于SRTM高程數據，并在此基礎上利用ENVI進行矢量化處理，形成分辨率為1 km×1 km的矢量數據，并提取海拔高度、坡度和坡向數據。土壤數據來源于世界土壤數據庫（HWSD）的中國土壤數據集（ftp：//westdc_28785@ftp2.westgis.ac.cn），分辨率為1 km×1 km，提取了河源區域的土壤質地和酸堿性（pH）數據。

2.2 研究方法

2.2.1評價指標選取

考慮到鷹嘴蜜桃生態適宜性評價涉及的因子指標廣，為了使評價結果能最大程度地反映本地生態適宜性的真實情況，在選取評價因子指標時，本文將盡可能選取對鷹嘴蜜桃生態環境有影響的因子指標，同時還需考慮資料獲取的難易度與指標量化等問題，此外還需考慮把綜合評價指標變為一個有機整體。本文在查閱相關文獻[7，10-14]及調查主產地連平上坪鎮鷹嘴蜜桃種植基地氣候特征和咨詢相關專家意見的基礎上，選定12個評價因子指標（表1），并把評價因子指標分為氣象指標、地形指標、土壤指標3大類。

氣象指標：氣溫是影響鷹嘴蜜桃種植區域分布與品質好壞的主因，基本決定了種植的適宜度。鷹嘴蜜桃年平均氣溫和冬季休眠期平均日最低氣溫＜7.2 ℃天數為衡量適宜度的重要因子。年平均氣溫以12～17 ℃為宜，休眠期多為冬季的12月至次年2月上旬，需特定的氣溫條件才能順利完成休眠，桃芽需在＜7.2 ℃條件下，經31 d以上才能正常萌發，如果氣溫過高，則不能完成休眠，進而出現開花不整齊或花芽枯死等現象。鷹嘴蜜桃另一個溫度敏感期在果實生長期，該期適宜溫度在25 ℃左右，＜18 ℃時果品品質變差，4—5月氣溫是果實膨大期的關鍵因子，影響產量和品質。6—7月氣溫是果實成熟期的關鍵因子，影響果實糖度和外觀品質，溫度高則含糖量也高。水分條件也是鷹嘴蜜桃生長、發育和結果的重要因子，本文結合本地實際，選取4—9月降水量作為衡量鷹嘴蜜桃種植適宜性的參考指標，期間若降水偏多，可造成空氣濕度大、病害重。6—7月為果實成熟關鍵期，若降水偏多，則易導致落果、裂果及果實糖度下降。2—7月太陽光照條件是花期至果實成熟期的關鍵因子，鷹嘴蜜桃為喜光植物，日照長度對樹枝生長、開花結果、果實發育及著色均有明顯影響。本文選取4—5月平均氣溫（t4-5）、6—7月平均氣溫（t6-7）、年平均氣溫（t年）、冬季平均日最低氣溫＜7.2 ℃天數（Dt＜7.2℃）、4—9月降水量（R4-9）、6—7月降水量（R6-7）、2—7月日照時數（K2-7）7個因子作為氣象適宜性評價指標。

地形指標：鷹嘴蜜桃一般宜在海拔高度為200～1 300 m的山地或丘陵地種植。鷹嘴蜜桃屬喜光植物，適宜在向陽的南坡、東南坡和西南坡種植，坡度一般不宜超過25°，以便于整地和減少土壤水分或養分流失。因此，選取海拔高度、坡度和坡向3個因子作為地形適宜性評價指標。

土壤指標：鷹嘴蜜桃適宜在偏酸性土壤種植，土壤pH值在4.5～7.5均可種植，但以4.9～5.2為宜，鹽堿地易發生缺鐵現象，土壤以深厚肥沃、土質疏松和排水良好的砂壤土或壤土為宜。因此，選取土壤質地、土壤酸堿性（pH）2個因子作為鷹嘴蜜桃適宜性評價的土壤因子。

2.2.2評價因子等級確定與量化

本文在對相關文獻分析和咨詢當地鷹嘴蜜桃種植專家意見的基礎上，結合鷹嘴蜜桃主產區連平縣的氣候特征，將影響鷹嘴蜜桃種植的區劃因子指標閾值確定為4個等級，并進行量化分級處理，即最適宜（4）、適宜（3）、次適宜（2）和不適宜（1），其指標值劃分如表1所示。

2.2.3區劃指標小網格推算模型建立

本文需推算無氣象站區域的氣象因子指標，因經緯度、海拔高度等地理因素與氣象因子之間有很好的相關關系[15-16]，由于河源地區國家氣象站點比較稀疏，不能精確地反映出較高空間分辨率的氣象要素特征，本文采用河源及周邊地區共24個國家氣象站的數據，把7個氣象因子作為因變量，以氣象站的地理數據作為自變量，采用數理分析方法，建立7個氣象因子指標的空間推算方程，方程表達式為：

式中，X為區劃指標，λ 為經度，φ 為緯度，h為海拔高度（m），ε 為殘差項，表示實際觀測值和模型推算值的差。

本文需建立的氣象因子推算模型共涉及到3個地形因子，因此，在進行多元線性回歸建模前，有必要先對各因子間的多重共線性進行檢驗[17]。本文通過構建各自變量間的相關系數矩陣（表2），對共線性作初步的判斷，當任意兩個因子之間相關系數的絕對值＞0.9時，則表明變量在后期建模過程中，可能存在共線性問題。通過分析表明，任意兩個因子間的相關系數的絕對值均＜0.9，初步判定3個因子間不存在共線性。本文還通過SPSS19對各因子使用容忍度（TOL）和VIF兩種方法進行共線性檢驗，當TOL≤0.1或VIF≥10時，則認為自變量間存在嚴重共線性。通過檢驗表明，所有因子的TOL＞0.1且接近1，VIF＜10，表明建模的3個地形因子可以作為因變量的解釋變量。

表1 河源地區鷹嘴蜜桃綜合區劃指標及其等級

表2 河源地區各影響因子的共線性診斷

因此，本文利用SPSS19數理分析軟件中的多元回歸分析方法，建立7個氣象因子空間推算模型，各氣象區劃指標的小網格空間推算方程見表3。對推算模型方程組顯著性檢驗表明，氣象因子空間推算模型方程組均通過了α=0.01的顯著性檢驗。

表3 河源地區氣象因子空間推算模型

2.2.4區劃指標權重確定

因氣象、土壤和地形3大類指標適宜性的影響程度不同，本文還需根據公式（2）構造鷹嘴蜜桃綜合區劃指標的判斷矩陣，從而構造層次單排序和層次總排序，并進行一致性檢驗[18-19]。

為了得到客觀的研究結果，本文應用層次分析法[20-24]，把河源地區鷹嘴蜜桃種植綜合區劃作為目標層，影響目標層的氣象指標、地形指標、土壤指標作為準則層，把影響準則層中各因子指標作為指標層，構造河源地區鷹嘴蜜桃種植適宜性評價層次模型，從而得到鷹嘴蜜桃種植適宜性評價各因子指標影響權重（表4）。

式中，Z為判斷矩陣，aij為ki與kj對目標層的影響之比，ki和kj表示各因子對目標層的影響程度。

表4 河源地區鷹嘴蜜桃綜合評價指標評價權重

為了判斷各區劃因子指標權重的合理性，還需進行判斷矩陣一次性比率（CR）檢驗，當CR＜0.1時，即認為判斷矩陣滿足一致性檢驗，表明分配的權數是合理的。本文利用yaAHP軟件分別對區劃因子指標構成的單排序判斷矩陣和總排序判斷矩陣進行一致性檢驗，經檢驗表明，每個單排序矩陣均通過了一致性檢驗，因此，在這基礎上再進行總排序的一致性檢驗，檢驗表明總排序判斷矩陣的CR=0.051 6＜0.1，說明構造的判斷矩陣滿足一致性檢驗，因此表3中的各區劃因子指標權重分配是合理的。

2.2.5綜合評價方法

本文采用綜合指數的加權求和法[25]，其核心思路為通過分析不同區劃因子指標的影響程度差異，再賦值給相應區劃因子的權重，最后將區劃因子的權重與評價值之間的乘積累加，作為量化指標進行分級。其評價模型為：

式中：ui為綜合評價得分，pj為第j個區劃因子的權重，Xij為評價單元i在區劃因子j上的評價值，n為單元數，m為區劃因子指標。

3 區劃結果與分區評述

本文基于GIS技術軟件，將12個區劃因子指標的適宜性等級按照公式（3）進行疊加計算，從而得到鷹嘴蜜桃種植適宜性綜合評價值ui，并結合河源地區鷹嘴蜜桃種植的實地調查結果和征求專家意見，把綜合評價值ui以滿足鷹嘴蜜桃生態適宜種植的界限為依據，最終確定4個等級：ui＜1為不適宜、1≤ui＜2為次適宜、2≤ui＜3為適宜、ui≥3為最適宜，并據此制作河源地區鷹嘴蜜桃種植生態適宜性區劃圖（圖2），最后計算綜合區劃圖中不同區劃等級的面積及其所占比例（表3）。

圖2 河源地區鷹嘴蜜桃種植綜合區劃

表5 河源地區鷹嘴蜜桃種植各適宜性等級面積及占總區劃面積百分比

3.1 最適宜區

由圖2和表5可知，河源地區鷹嘴蜜桃種植最適宜區主要位于河源地區北部的連平縣除西南角與東南角外的大部、和平縣的西部和東北部、龍川縣的北部和中東部，以及河源市地區中部和東部的零散區域，面積有4 424 km2，約占區劃面積的28%。該區域氣溫適宜，年平均氣溫為16～19 ℃，冬季平均日最低氣溫＜7.2 ℃天數介于40～60 d，完全能滿足鷹嘴蜜桃順利完成休眠。因休眠期花芽在-18 ℃的情況下才受凍害，經統計發現，近49 a河源地區極端最低氣溫均在-10 ℃以上，完全能夠安全越冬。4—5月平均氣溫在20～21 ℃，6—7月平均氣溫在23～26 ℃，溫度較高，能夠使鷹嘴蜜桃果實糖度、外觀和品質更好。降水適宜且分布均勻，其中4—9月降水量介于800～950 mm，生長關鍵期降水量充沛，對鷹嘴蜜桃長勢和高產有利。6—7月果實成熟期，降水量介于280～400 mm，對提高蜜桃品質及采摘上市十分有利。海拔介于500～1 300 m，大部分土壤為砂質土或砂質壤土，土壤pH值呈弱酸性。綜合分析可知，該區域大部分指標符合種植優質鷹嘴蜜桃，特別是冬季日最低溫天數能夠很好的滿足鷹嘴蜜桃的休眠要求，在這種生態環境下，正常年景能獲得優質高產。連平縣東北部的上坪鎮有華南地區最大的鷹嘴蜜桃種植基地，就位于該最適宜區劃內，該基地產業主導地位突出，可以充分利用區域適宜的氣候、土壤和地形等環境條件，重點扶持鷹嘴蜜桃產業化發展，并利用特定地域資源優勢，做強鷹嘴蜜桃特色產業。但需考慮建設蓄水設施，以備發生春季干旱時，能保證有水灌溉，提高鷹嘴蜜桃結果率。

3.2 適宜區

鷹嘴蜜桃種植適宜區面積有5 261 km2，該區域面積最大，約占區劃面積的33.3%，主要分布在河源地區北部的連平縣除西南角、東南角及最適宜區外的零散區域、和平縣中部、龍川縣中部和北部及南部的零散區域，此外，還有河源地區中部和東部的零散區域。該區域大部分海拔在300～1 200 mm，土壤pH值介于4.5～5.5，4—9月降水量介于900～1 300 mm，6—7月降水量介于300～550 mm，年平均氣溫介于15～19 ℃，4—5月平均氣溫介于20～22 ℃，6—7月平均氣溫介于23～26 ℃，冬季平均日最低氣溫＜7.2 ℃天數介于35～55 d，能夠滿足鷹嘴蜜桃完成休眠，該區域內氣溫適宜度大部分較適宜，但中南部地區的年平均氣溫相對偏高以及中和東部區域內汛期降水較充沛，特別是6—7月降水偏多，易導致落果和裂果。

3.3 次適宜區

次適宜區主要分布在連平縣的西南角和東南角、和平縣的南部、龍川縣的中東部，以及河源地區的東北部和紫金縣中東部的分散區域，該區域面積為3 508 km2，約占區劃面積的22.2%，該區域海拔大部分為150～400 m，土壤pH值為4.5～6.0，2—7月日照時數介于500～650 h，4—9月降水量介于1 000～1 300 mm，年平均氣溫介于17～20 ℃，冬季平均日最低氣溫＜7.2 ℃天數介于20～40 d，大部分區域能夠滿足鷹嘴蜜桃完成休眠，4—5月平均氣溫介于21～22 ℃，6—7月平均氣溫介于24～27 ℃。但部分區域年平均氣溫偏高，中南部地區冬季平均日最低氣溫＜7.2 ℃天數部分介于20～31 d，不利于鷹嘴蜜桃正常休眠的低溫需求，易導致翌春萌芽晚，開花不齊，產量降低，且4—9月和6—7月降水多，易導致桃樹病害重及落果或裂果等。因此，本區域內不宜盲目大規模種植，但近年來，隨著種植技術的提高，建議通過移植、嫁接、更新等技術完善該區域的鷹嘴蜜桃種植，并做好相應的排水設施，促進種植區域由“次適宜”向“適宜”或“最適宜”逐步轉化。

3.4 不適宜區

鷹嘴蜜桃不適宜區域面積有2 607 km2，約占區劃面積的16.5%，占比最小，主要分布在河源地區中東部、龍川縣西南部、紫金縣西南部區域。該區域大部分海拔在200 m以下的低山或丘陵地區，年平均氣溫偏高，介于22～23 ℃，冬季平均日最低氣溫＜7.2℃天數基本在20 d以下，不能滿足鷹嘴蜜桃冬季休眠時對低溫日數的要求，且該區域降水偏多，尤其4—9月降水量多在1 300 mm以上，漬澇危害和病害嚴重，6—7月降水量也明顯偏多，介于600～700 mm，特別容易造成落果、裂果及果實糖度下降，土壤質地大部分為黏土或壤質黏土，土壤pH值介于6.5～7.9。因此，該區域不宜發展種植鷹嘴蜜桃產業。

4 結論與討論

4.1 結論

本文利用GIS技術，充分考慮了氣候、土壤和地形三方面因子，并采用層次分析法和加權指數求和等方法，對河源地區鷹嘴蜜桃種植適宜性進行了綜合評價，得出以下主要結論：

（1）河源地區鷹嘴蜜桃種植的最適宜、適宜、次適宜和不適宜區面積分別為4 424、5 261、3 508和2 607 km2，各占區劃面積的28%、33.3%、22.2%和16.5%。適宜和最適宜區主要集中在河源地區北部大部地區以及中東部的零散區域，不適宜區主要分布在河源地區中東部、龍川縣西南部、紫金縣西南部區域。

（2）河源地區鷹嘴蜜桃適宜區以上種植面積地域較廣，可充分挖掘河源地區鷹嘴蜜桃種植資源潛力，并結合本地自然環境特征選擇優良品種，在最適宜區內適度擴大種植面積，打造河源地區的優勢農業品牌。

4.2 討論

（1）鷹嘴蜜桃種植還受人為因素和社會因素等影響，本文關于鷹嘴蜜桃適宜性評價指標的選取主要是從自然生態因素角度出發，忽略了其他因素的影響，有待于進一步研究。

（2）區劃結果表明，龍川縣中北部、和平縣大部和紫金縣東北部屬于鷹嘴蜜桃種植生態適宜區或最適宜區，但實地考察發現，該地區鷹嘴蜜桃種植面積較少。和平縣、龍川縣中北部與連平縣均位于河源地區北部，環境條件較相似，和平縣、龍川縣中北部種植面積較少的原因可能與當地種植習慣及政府主導的農業政策有關。和平縣主要以獼猴桃為農業主產業，尤其在近年不斷地擴大種植規模，并建立了獼猴桃種植產業園，龍川縣中北部則以油茶產業為當地主導產業。

（3）本文關于鷹嘴蜜桃適宜性評價的結果主要是基于評價區的綜合得分，忽略了一些地區可能存在的特殊環境條件。實際生產中，應在參考綜合評價結果的基礎上，根據具體地區，排查特殊因素對鷹嘴蜜桃生長的影響，避免因限制性指標不滿足鷹嘴蜜桃生長要求，從而導致生產上的經濟損失。