寶雞段嘉陵江流域花椒種植適宜性評價

薛斯文，周 旗，2

（1.寶雞文理學院地理與環境學院/災害監測與機制模擬陜西省重點實驗室，陜西 寶雞 721013；2.陜西省中國特色社會主義重點研究中心（寶雞基地），陜西 寶雞 721013）

花椒為蕓香科花椒屬植物，在中國已有兩千多年的栽培歷史；花椒是中國特有的食用香辛料樹種，廣泛種植于四川、重慶、甘肅、陜西等省（市）［1，2］。花椒具有速生、早實、實用性強、易栽培、好管理等特點，是山區群眾脫貧致富奔小康的經濟樹種。同時由于花椒樹根系發達，固土能力強，也是保護水土、防止水土流失的生態樹種。花椒是集經濟效益和生態效益于一體的理想造林樹種［3-7］。近年來，隨著花椒產業的不斷發展，農戶為提高產量，化肥用量不斷增加，有機肥用量不足［8］，造成土壤養分失調、土壤酸化、土壤肥力下降的現象日益嚴重［8］。寶雞段嘉陵江位于陜西省鳳縣，東西約47 km，南北約72 km，流經鳳縣4個鄉鎮29個行政村，是以峽谷河流、河漫灘和江心洲等特征為一體的典型的秦巴中高山河流濕地［9］。流域花椒具有1 800多年的人工栽培歷史，由于獨特的自然氣候條件，所產的大紅袍花椒品質優良聞名全國，堪稱花椒之極品，被人們譽之為“鳳椒”［10］。被國家林業總局命名為中國花椒之鄉，盛產的“大紅袍”花椒通過國家氣候標志認證［11］。所以，系統構建寶雞段嘉陵江流域花椒評價指標，分析寶雞段嘉陵江流域花椒生產的主要養分條件、供水條件、地形條件以及熱量條件，可為當地及國內其他花椒產區的花椒生產和合理布局提供科學依據［10］。

1 材料與方法

1.1 研究區域概述

嘉陵江發源于陜西省寶雞市代王山的東峪河，因流經鳳縣東北嘉陵谷而得名，古稱閬水、渝水，是長江上游的支流，干流流經陜西省、甘肅省、四川省，流經的主要城市有寶雞、漢中、廣元、南充、重慶，在重慶市朝天門匯入長江［12］。全長1 199 km，流域面積159 800 km2，陜西境內干流長243.8 km，流域面積10 039 km2，其中寶雞市2 531 km2［12］。陜西寶雞段嘉陵江流域位于陜西省鳳縣，流經鳳縣4個鄉鎮29個行政村，是以峽谷河流、河漫灘和江心洲等特征為一體的典型的秦巴中高山河流濕地［12］。總體規劃分為濕地保育區、宣教展示區、生態休閑區和管理服務四大功能區［9］。整個濕地公園蜿蜒于嘉陵江兩岸，是第三批國家濕地公園試點單位和國家山地河流濕地重要代表，擁有豐富的濕地生態旅游景觀和濕地動植物資源，同時在鳳縣旅游開發的總體規劃中占有舉足輕重的特殊位置［9］。北亞熱帶和暖溫帶半干旱、半濕潤氣候區，花椒著色期長，氣溫適宜，尤其是夜間溫度較低，空氣相對濕度較小（64%～70%），有利于芳香油和麻味素的積累，不易揮發損失［13］，所以花椒品質最佳［13］。鳳縣地處秦嶺腹地，屬濕潤山地氣候［14］。年平均日照時數1 840.5 h；年平均溫度11.4℃，最熱月7月平均溫度22.7℃，最冷月1月平均溫度-1.1℃，極端最高氣溫37.3℃，極端最低氣溫-16.5℃；無霜期平均188 d，年平均降水量613.2 mm，圖1是發展花椒的適生區域（圖1）［14］。

圖1 寶雞段嘉陵江流域示意圖

1.2 數據來源

本研究運用地理空間數據云ASTER GDEM 30M分辨率數字高程數據提取流域水系，土地利用數據來源于地理國情監測云平臺［15］，土壤類型數據來源于國家地理信息公共服務平臺天地圖。

1.3 研究方法

1.3.1 建立花椒種植業適宜性評價體系 適宜性分析是指土地針對某種特定開發活動的分布，這些開發活動包括農業應用、城市化選址、作物類型布局、道路選線、重新造林的最適宜的土地等。因此，建立適宜性分析模型，首先確定具體的開發活動，其次選擇其影響因子［16］，然后評判某一地域的各個因子對這種開發活動的適應程度，以作為土地利用規劃決策的依據［17］。

1）評價對象。花椒種植用地的土地適宜性評價，通過評價將研究區分為不同的適宜性等級：S1（非常適宜）、S2（適宜）、S3（一般）和N（不適宜）。

2）評價方法。采用基于GIS的土地質量評價法，即將花椒作物生長有關主導生態條件與土地質量相比照，從而評定土地的適宜性等級。

3）評價過程。①調查評價對象的生態條件。花椒是蕓香科花椒屬落葉小喬木，高可達7 m；莖干上著刺，枝有短刺，當年生枝被短柔毛［18］。適宜溫暖濕潤及土層深厚肥沃壤土、沙壤土，萌蘗性強，耐寒，耐旱，喜陽光，抗病能力強，隱芽壽命長，故耐強修剪。不耐澇，短期積水可致死亡［19］。②確定評價對象的影響因素和因子。根據將花椒作物生長有關的生態條件與土地質量相比照［16］，除了溫度可以通過季節調節外，其他因子如圖2所示。

1.3.2 建立花椒種植適宜性評價體系 和表1對應的空間數據，可以用圖2所示的操作過程，生成基于柵格單元的供水條件等級數據R1，同理，可以生成供養條件等級數據R2［16］、熱量條件等級數據R3和土壤侵蝕等級數據R4。計算各因素的權重和貢獻函數值［20］。由于每個影響因素或土地質量Q對評價對象的貢獻大小和適宜程度不同，因此不同因素有不同的權重W，不同級別的因素對評價對象的貢獻函數值P也不同。

圖2 花椒作物生長有關的影響因素

表1 各影響因子及屬性分級

將不同土地質量數據R的等級切換為表2中的指標值，通過下式計算出柵格單元的評價分值。

表2 各影響因子分級評分 （單位：分）

1.3.3 技術路線 如圖3所示，首先運用ArcGIS分別做出水源地分數圖、侵蝕分數圖、供養分數圖和供熱分數圖，最后利用公式（1）將各柵格圖像合并得到適宜性評價。

圖3 適宜性評價技術路線

2 結果與分析

2.1 各影響因素等級劃分

本研究對影響寶雞段嘉陵江流域花椒種植的供水、供養、熱量以及土壤侵蝕分數進行重分類，進而將影響因素分為1～6或1～5個等級，分別是低、較低、中、較高、高以及很高或低、較低、中、較高、高。

2.2 各影響因子等級區劃結果

對寶雞段嘉陵江水系進行100、200、300、400、500 m緩沖區分析，再依據表1進行供水等級劃分，發現離嘉陵江越近，花椒的供水等級越高（圖4）。至于供養等級，嘉陵江流域的東南以及西南地區多壤土供養能力較強（圖5）。就侵蝕等級而言，沿江兩岸的侵蝕等級都較低（圖6）。至于熱量等級分布，嘉陵江流域的熱量等級在西北和東南地區較高（圖7）。

圖4 寶雞段嘉陵江流域供水等級

圖5 寶雞段嘉陵江流域供養等級

圖7 寶雞段嘉陵江流域熱量等級

2.3 花椒種植適宜性區劃結果

由圖8可知，寶雞段嘉陵江流域旱地分布較為分散，適宜種植花椒的地區較少，且都在東南和正南地區；大部分旱地不適宜種植花椒。其中有1.508 km2旱地不適宜種植花椒，約占21.4%；一般適宜地有1.975 km2，約占旱地總面積的37.9%；適宜的地區僅有2.684 km2，約占27.9%；而非常適宜的旱地面積也較少，為0.909 km2，約占12.8%。

圖8 寶雞段嘉陵江花椒種植適宜性評價

3 小結

大多數學者對嘉陵江源區的研究僅停留在植被覆蓋度變化特征［21］、植物資源特征［22］、風景區建設［23］、水文環境［24］以及水中污染物［25］等方面，很少有學者對該地區土地適宜性進行評價；至于嘉陵江源區鳳縣花椒的種植主要對氣候條件［11］、產業發展［26］、土壤微量元素［27］、病蟲害防治［28］以及地形條件［29］等研究較多，而對花椒種植適宜性研究較少，因而本研究在內容上具有一定的創新性。但本研究運用坡向是否朝向地形平坦地區來簡單代替花椒種植的熱量條件精確性還需要加以改進。

花椒適宜種植的面積占流域面積的比例達40.04%，且都集中在東南和正南地區，這與張國楨等［29］得出的結論較為一致，因此，本研究具有一定的實際意義，可以較好地指導流域花椒種植。

結合上述討論，可得知寶雞段嘉陵江流域花椒種植的適宜性較低，且都分布在東南和南部地區。未來對寶雞市嘉陵江流域花椒種植進行規劃時需要加強對東南和南部地區的化肥施用管理。花椒種植的過程中需要對花椒產量進行評估，具體還有待深入研究。