莘縣香瓜精細化農業氣候區劃

摘 要：根據莘縣1957—2020年氣溫、光照和降水等氣象資料和土壤類型等數據，運用空間自協方差最佳插值法（Kriging插值法）、層次分析法（AHP）、ArcGIS技術，評價各因子權重，確定香瓜精細農業氣候區劃分級指標，得到區劃圖。通過綜合氣候和土壤兩大因子發現，莘縣香瓜農業適宜性較好，大部分區域為最適宜區和適宜區。區劃適宜性結果整體呈現東北及中部地區偏高、西北與西南地區偏低的特點。

關鍵詞：香瓜；適宜性；精細區劃；氣候；土壤

中圖分類號：S652 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）11–0-03

莘縣位于山東省聊城市西南部，冀魯豫三省交界處，屬暖溫帶半干旱季風型大陸性氣候，四季分明，干濕季明顯，雨熱同季，年平均氣溫13.5 ℃，年平均降水量547.9 mm，年平均日照時數2 291.2 h。該縣是農業大縣、“中國蔬菜第一縣”，常年瓜菜菌播種面積6萬hm2，其中冬暖式大棚26萬座、大中小拱棚

1.27萬hm2，瓜菜菌總產360多萬t。同時，莘縣也被稱為“中國香瓜之鄉”，香瓜種面積達0.667萬hm2，形成了以燕店、河店、魏莊、俎店等鄉鎮為主的香瓜特色種植區，種植規模大，品質豐富。

莘縣香瓜一般于1月左右育苗，3、4月開花結果，全生育期在90 d左右。香瓜的品質既受遺傳特性的控制，也受土壤質地、氣候條件、栽培措施、耕作制度等環境條件的影響。同一香瓜品種在不同地區種植表現出的品質間的差異，在很大程度上主要受氣候條件變化的影響。張義豪等[1]、趙春芳等[2]、張新剛等[3]、彭窈等[4]對當地西葫蘆、冬小麥、懷山藥、火龍果種植適宜性分析及精細區劃。林忠輝等[5]、趙春雷等[6]、張明潔等[7]、馬麗等[8]介紹了區劃方法。本研究基于GIS并綜合運用氣象和土壤資料對香瓜種植進行精細區劃，為調整農業種植結構政府決策提供依據，促進當地經濟社會高質量發展。

1 資料與方法

1.1 資料來源

本研究采用的氣象數據包括幼苗期—坐瓜期（1月20日—3月20日）連陰天總日數、全生育期（1月20日—4月24日）總日照時數、全生育期（1月20日—4月24日）溫室外大風日數、幼苗期（1月20日—2月7日）溫室內低溫（氣溫≤5 ℃）日數、伸蔓期（2月7日—3月13日）溫室內低溫（氣溫≤10 ℃）日數、開花授粉期（3月5—15日）溫室內低溫（氣溫≤15 ℃）日數、全生育期（1月20日—4月24日）溫室內氣溫為25～30 ℃日數和全生育期（1月20日—4月24日）降雪量＞10 mm

日數等；土壤資料數據為山東省土壤類型、土壤質地和腐殖質厚度數據，以上數據均來源于山東省氣候中心。

1.2 研究方法

空間自協方差最佳插值法（kriging插值法），提取分辨率為100 m×100 m的柵格數據。因子標準化，根據具體情況采用極大值和極小值標準化。加權綜合評價法，將各因子對總體對象的影響程度指標集成為數值化指標。層次分析法（AHP），對復雜、模糊的問題進行決策簡化。

2 結果與分析

2.1 香瓜精細化農業氣候適宜性區劃因子選擇與權重確定

選取幼苗期—坐瓜期連陰天總日數、全生育期總日照時數、全生育期溫室外大風日數、幼苗期溫室內低溫日數、伸蔓期溫室內低溫日數、開花授粉期溫室內低溫日數、全生育期溫室內氣溫為25～30 ℃日數和全生育期降雪量＞10 mm日數8個氣候要素作為香瓜氣候適宜性區劃的因子。香瓜土壤適宜性因子主要考慮土壤質地、類型和腐殖質3個因子。

采用AHP賦予不同因子權重。計算后香瓜精細化農業氣候適宜性區劃因子權重見圖1。

2.2 莘縣香瓜氣候因子空間分布

2.2.1 香瓜幼苗期—坐瓜期連陰天總日數空間分布

連陰天是影響香瓜生長及發育的重要農業氣候災害。香瓜是喜光植物，若長時間光照不足、瓜苗光合作用弱，易出現“僵苗”現象和發生猝倒病，造成死苗。該期連陰天總日數平均值為8.3 d。高值區主要分布在莘縣西南部古云鎮一帶，最高值為9.4 d。低值區主要分布在莘縣中部及北部，最低值為7.9 d。

圖1 "莘縣香瓜精細化農業氣候適宜性區劃因子及權重分配

2.2.2 香瓜生育期日照時數空間分布

香瓜種植對光照要求較高，正常生長發育期間要求有10 h/d以上的日照。日照時間短會導致香瓜植株長勢減弱，果實生長緩慢、含糖量降低。莘縣香瓜全生育期總日照時數平均值為568.9 h，最大值為577.9 h，最小值為553.8 h。莘縣香瓜生育期日照時數空間分布整體表現為北高南低，東北部最高。

2.2.3 香瓜生育期溫室外大風日數空間分布

持續大風對設施農業破壞性極大，如防御不當，可能導致棚膜被劃破，降低或破壞大棚設施保溫性能，從而使香瓜遭受強風、低溫等災害，對生產影響極大。莘縣香瓜全生育期室外大風日數平均值為3.6 d，最高值為5.1 d，最低值為2.6 d。莘縣香瓜全生育期室外大風日數呈現明顯空間區域性差異，空間分布整體上表現為中部地區最高。

2.2.4 香瓜幼苗期溫室內低溫日數空間分布

香瓜種植對溫度要求比較高，當溫度低于5 ℃時，幼苗易發生凍害。莘縣香瓜幼苗期溫室內低溫日數空間分布不均勻，空間差異較明顯，整體從北向南逐漸減小，在靠近城鎮一帶存在相對高值區。莘縣香瓜幼苗期溫室內低溫日數平均值為0.4 d。高值區主要分布在莘縣東北部王奉鎮、大王寨鎮和魏莊鎮等地區，最高值為0.6 d。低值區主要分布在莘縣南部古云鎮和大張家鎮等地區，最低值為0.3 d。全縣香瓜幼苗期溫室內低溫日數高值與低值之差為0.1 d，相差較小。

2.2.5 香瓜伸蔓期溫室內低溫日數空間分布

伸蔓期是香瓜重要的生長期，香瓜的莖葉生長速度加快，對溫度要求也更高，在此期間，若氣溫≤10 ℃，

將嚴重影響香瓜授粉，降低開花結實率。莘縣香瓜伸蔓期室內低溫日數具有明顯的空間趨勢分布特征，整體從北向南逐漸減少。高值區主要分布在莘縣北部王奉鎮、大王寨鎮、魏莊鎮、河店鎮和燕店鎮等地區，最高值為36.4 d。全縣伸蔓期室內低溫日數高值與低值之差為0.7 d。

2.2.6 香瓜開花授粉期溫室內低溫日數空間分布

開花授粉期是影響香瓜開花結果的關鍵時期，對產出香瓜的質量有重要影響，氣溫低于15 ℃則會影響香瓜授粉活動，降低開花結果率。莘縣開花授粉期室內低溫日數平均值為4.3 d。高值區主要分布在莘縣中部及北部大部分地區，最高值為4.4 d。低值區主要分布在莘縣南部古云和大張家鎮等地區。全縣開花授粉期室內低溫日數最高值與最低值差為0.5 d。

2.2.7 全生育期溫室內氣溫為25～30 ℃日數空間分布

香瓜最佳的生長溫度為25～30 ℃，溫度過高時，香瓜生殖生長會受到干擾與破壞，即使出現短時間高溫，也會導致落花落果或果實不發育。莘縣香瓜全生育期溫室內氣溫為25～30 ℃日數空間分布整體空間差異性不明顯，整體表現為西南向北部減少。全縣全生育期溫室內氣溫為25～30 ℃日數高值與低值之差為0.6 d。

2.2.8 全生育期降雪量＞10 mm日數空間分布

香瓜種植戶需要“搶頭瓜”保證香瓜價格，這導致香瓜種植時間較其他大多數作物更為提前，降雪量越少對大棚種植香瓜的影響越小。莘縣香瓜全生育期降雪量＞10 mm日數空間分布具有明顯空間區域性差異，整體表現為南部向東北地區逐漸增加，在西北部存在相對低值區。全生育期降雪量＞10 mm日數最高值為0.07 d，主要分布在莘縣東北部地區。最低值為0.04 d，主要分布在莘縣西南部地區。

2.3 莘縣香瓜氣候適宜性區劃結果

將影響香瓜生長發育的關鍵氣候因子進行累加，將氣候因子標準化后乘以對應權重，進行空間疊加得到最終氣候適宜性區劃結果。從分級圖（圖略）可以看出，莘縣香瓜種植適宜區分布較廣，全縣大部分地區均適宜種植香瓜。最適宜區分布在河店鎮、燕店鎮、莘亭街道辦事處、東魯街道辦事處、燕塔街道辦事處和莘州街道辦事處；適宜區分布范圍較廣，王奉鎮、大王寨鎮、張魯回族鎮、俎店鎮及董杜莊鎮十八里鋪西部等地區均為適宜區；次適宜區分布在莘縣南部的古云鎮、大張家鎮、觀城鎮、櫻桃園鎮、王莊集鎮、柿子園鎮、古城鎮、朝城鎮、張寨鎮、妹冢鎮和徐莊鎮。

2.4 莘縣香瓜土壤適宜性區劃

2.4.1 莘縣土壤類型空間分布

不同土壤類型的肥力迥異，一般土層深厚、肥力較高，富含氮、磷、鉀等常量元素和硼、鋅、鉬、銅等微量元素的土壤更有利于農作物的生長發育。土壤的質密性、保水性越好，肥力越好，養分越充足，沉積時間越長對香瓜生長發育越有利。莘縣土壤類型空間分布主要有風沙土、潮土和鹽堿土3大類，其中較適宜于農田和園地種植的潮土分布范圍最廣；風沙土則主要分布在莘縣的西北部的王奉鎮一帶，在西南部的大張家鎮也有少量分布；鹽堿土則在莘縣東部的莘州街道辦事處、十八里鋪鎮和徐莊鎮少量分布。

2.4.2 莘縣土壤質地空間分布

土壤質地一般分為黏土、壤土和砂土3類，不同土壤質地對農作物生長有一定的影響。香瓜適宜生長在結構良好、養分充足、保水力強、通氣性良好的土壤中。土壤的結構越好，養分越充足，保水力越強對香瓜生長發育越有利。適宜香瓜生長的壤土在莘縣全縣廣泛分布。砂質黏壤土、砂壤土、壤質砂土及砂土在莘縣西北部的王奉、大王寨、魏莊、張魯回族鎮西部及董杜莊鎮西部連片分布，在其他地區呈點狀分布。黏土、粉砂質黏壤土及粉壤土則在全縣零星分布。

2.4.3 莘縣土壤腐殖質厚度空間分布

莘縣土壤腐殖質平均厚度為8.7 cm，總體趨勢東北部及中部地區高于西北部地區，腐殖質層15 cm以上的優質土相對較少，主要分布于東北部河店鎮、東魯街道辦事處以及中部的俎店鎮、妹冢鎮，總面積為156.6 km2。全縣大多數地區腐殖質層厚度在15 cm以下，其中土壤腐殖質厚度為5～10 cm的地區面積最大；土壤腐殖質厚度為10～15 cm的地區主要分布在古城鎮、柿子園鎮、燕塔街道辦事處、莘州街道辦事處，以及十八里鋪鎮的北部；而莘縣西部王奉鎮、大王寨鎮，以及南部的大張家鎮、徐莊鎮等地腐殖質層厚度最薄，在5 cm以下。

2.5 莘縣香瓜土壤適宜性區劃結果

莘縣土壤適宜性區劃結果是所有土壤因子的綜合，是所有土壤因子標準化并乘以對應權重后的和。將各土壤因子進行空間疊加，得到莘縣香瓜土壤適宜性區劃結果。莘縣土壤適宜性區劃結果（圖略）顯示，最適宜區及適宜區在莘縣廣泛分布，總面積為1 219.4 km2；

次適宜區主要分布在莘縣西北部王奉鎮、大王寨鎮與張魯回族鎮的交界處，以及東部的十八里鋪鎮南部。

2.6 莘縣香瓜精細化農業區劃結果

將氣候適宜性區劃結果和土壤適宜性區劃結果標準化后進行空間疊加，得到莘縣香瓜精細化農業區劃綜合結果。莘縣香瓜精細化農業氣候適宜性區劃結果空間分布圖（圖略）中所用的分級方法為自然分級法，此方法可以更好地劃分各級指標的區間。

綜合氣候、土壤兩大因子可以看出，莘縣香瓜農業適宜性較好，大部分區域為最適宜區和適宜區。區劃結果整體呈現出東北及中部地區偏高、西北與西南地區偏低的特點。最適宜區主要分布在莘縣中北部河店、俎店、張魯回族鎮與董杜莊鎮交界處、燕塔街道辦事處、東魯街道辦事處等地；適宜區在全縣各鄉鎮均有分布，次適宜區主要分布在莘縣西北部王奉鎮及大王寨鎮、莘縣西南部的大張家鎮，以及王莊集鎮南部、莘縣東部的十八里鋪鎮南部及古城鎮中部。

3 結論

通過綜合分析莘縣香瓜精細化農業氣候和土壤適宜性區劃，得出莘縣大部分地區適宜種植香瓜，且整體適宜性較好。氣候適宜性方面，莘縣中北部地區因光照充足、大風日數少、低溫日數少且溫度適宜，是香瓜種植的最適宜區。土壤適宜性方面，莘縣潮土分布廣泛且肥力較高，土壤結構良好、養分充足，為香瓜生長提供了良好條件。綜合氣候與土壤兩大因子，莘縣香瓜精細化農業適宜性區劃結果顯示，最適宜區集中在中北部及中部地區，適宜區廣泛分布于全縣各鄉鎮，次適宜區則主要分布在西北部、西南部和東部的部分區域。

參考文獻

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