济南市长清区茶树种植适宜性农业区划

2016-05-30史春彦张前东张晓平欧阳秋明刘鹏郑敏

山东农业科学 2016年10期

史春彦张前东张晓平欧阳秋明刘鹏郑敏

摘要：利用茶树生育期所需的气象条件，选择气候因子、地形因子和土壤因子中的10个要素作为影响种植区茶树生长的主要因子，采用层次分析法（AHP）赋予不同权重，并进行空间分布分析，运用地理信息系统（GIS）平台对长清茶树种植实现基于90 m×90 m格网的适宜性农业区划。结果显示：整体茶树种植适宜性较好，分布具有明显的空间差异性，呈现出由东南向西北递减的趋势。最适宜区分布不集中，主要分布在南部山区；适宜区主要分布在最适宜区周围及西北部地区；一般适宜区在孝里镇和归德镇有面积不大的零散分布。利用当地茶树种植气候适宜性分析定位，实现精细化评价，对科学指导长清区茶树种植规划具有一定应用价值。

关键词：长清；茶树种植；适宜性；农业区划

中图分类号：S571.104.7文献标识号：A文章编号：1001-4942（2016）10-0081-05

长清区位于济南市西南部，东依泰山，西滨黄河，其地理坐标为东经116°30′38″～117°4′14″，北纬36°14′37″～36°41′50″。长清地处泰山西北山麓至黄河之间，形成了东南高、西北低的倾斜地势，海拔在29.4～988.6 m之间，由东南向西北依次是山区、丘陵、山前平原和黄河洼区，有“八山一洼一平原”之称。长清区属温带大陆性半湿润季风气候，冬季寒冷少雨雪，夏季炎热多雨，春季升温较快，秋季天高气爽，与同纬度的内陆相比，具有气候温和、温差较小、雨水丰沛、光照充足、无霜期长的特点[1]。长清是全国纬度最高的产茶区之一，从20世纪80年代起开始恢复茶树的栽培种植，经过长期技术改造和品种改良形成了独具特色的长清茶。目前，茶园种植基地覆盖5个乡镇（办事处）32个行政村，种植面积达400 hm2。按照长清区政府的整体规划，2017年全区茶园面积将超过600 hm2，茶叶总产量500 t，建成以马套、坡里庄为核心的万亩国家级茶叶标准园。本研究通过分析长清区影响茶树生长的气候因子、土壤因子和地形因子，采用层次分析法（AHP）赋予不同权重，并进行空间分布分析和分级指标的确定，利用GIS技术构建起长清区茶树精细化农业综合区划，提高茶树种植区划精度，旨在为合理种植提供重要参考依据。

1资料与方法

1.1资料来源

研究所用气候资料（1981-2010）来源于长清区气象局，土壤资料数据来源于长清区国土资源局，地形数据来自CGIAR-CSI提供的SRTM全球高程数据，综合区划所用土地类型栅格数据来源于中国国家数据中心。

1.2区划方法

本研究中季节的划分按3-5月为春季、6-8月为夏季、9-11月为秋季、12月-翌年2月为冬季。

气象因子均采用普通Kriging插值法。Kriging插值法是以变异函数理论和结构分析为基础，在有限区域内对区域化变量进行无偏差最优估计的一种方法[2]，即通过对已知样本点赋权重来求得未知样点值。其表达式为：

Z（x0）=∑ni=1λiZ（xi）

式中，Z（x0）为未知样点值，Z（xi）为未知样点周围的已知样点值，λi为第i个已知样本点对未知样点的权重，n为已知样点的个数。

采用Kriging插值法可以由山东省各市县的气象观测资料获取长清区分辨率定为90 m×90 m的栅格图。

区划方法采用层次分析法[3]，通过将复杂问题分解为若干层次和若干因素，在各因素之间进行简单的比较和计算，便可以得出不同方案重要性程度的权重，为最佳方案的选择提供依据。区划路线如图1。

2结果与分析

2.1影响茶树种植的气候条件

在自然生长条件下，茶树全年有3次生长和休止，即：越冬芽萌发到第一次生长（春梢，3月下旬-5月上旬），第一次休止：第二次生长（夏梢，6月上旬-7月上旬），第二次休止；第三次生长（秋梢，7月中旬-10月上旬），冬季休眠[4]。茶树的生长对气候、地貌、土壤等条件有一定要求[5]：3月下旬气温达到8℃以后，从茶树芽膨大到停止生长的220天内要求≥10℃积温在4 000℃以上。日平均气温≥10℃茶芽开始萌动，茶树生长过程要求年平均气温在13℃以上，极端最低气温>-10℃，最高气温<35℃。南方茶树种植地区年平均降水量一般介于1 000～1 400 mm，一般在茶树生长期中，平均月降水量有100 mm就能满足茶叶生长的需要[6]。日照百分率处于40%～50%，干燥度越低越好，相对湿度80%～90%，比较适宜茶树生长。海拔高度为30～1 000 m的山坡地，坡度不宜过高也不易过低，茶区不可位于坡顶和坡底，土壤呈酸性或微酸性。

长清区极端最低气温一般出现在冬季12月-翌年2月，历年平均出现天数为0.5天，极端最高气温≥35℃常出现在6～8月，历年平均出现天数为9.8天。日平均气温稳定通过10℃的起止时间为4月1日-11月4日，共计218天，期间的积温为4 747.1℃，降水量为605.3 mm，基本满足茶树生育期生长的需要。

因此，本研究选择年平均气温、生育期日平均相对湿度、生育期降水量、低温冷害危险系数、生育期平均日照时数、生育期≥10℃积温、干燥度、海拔高度、坡度、土壤腐殖质厚度作为茶树区划因子。

2.2区划因子的选择与权重确定

根据茶树生育期各阶段所需气象条件不同，选择影响茶树生长的10个要素作为茶树种植区的影响因子，采用层次分析法（AHP）赋予不同权重，具体因子的选取及权重分配见表1。

2.3各农业因子的空间分布及分级

2.3.1年平均气温空间分布特征在茶树生长期（4-10月），茶区温度过高抑制茶树生长，温度过低易发生冷害或冻害[7]，都不利于茶树生长。年平均气温在长清区的空间分布呈现出由西北向东南递减的趋势。东北部的崮云湖街道办事处最高，平安街道办事处、文昌街道办事处、归德镇、孝里镇、双泉乡、马山镇、五峰山街道办事处和张夏镇的西北部次之，而东部边缘的万德镇以及张夏镇大部分地区、五峰山街道办事处和马山镇东南的小部分地区较低。

2.3.2相对湿度空间分布特征茶树对相对湿度的要求较高，相对湿度为70%以上基本满足茶叶生产，80%～90%最适宜茶树生长[8]。长清区相对湿度大体呈现出由南向北递减的趋势，相对湿度最高为69.41%，最低为66.95%，相差不大。相对湿度较高区域分布在双泉乡、孝里镇、马山镇，相对湿度较低区域分布在北部的乡镇。

2.3.3生育期降水量空间分布特征降水是茶园水分的主要来源。降雨量过多，强度过大，易引起水土流失，影响茶叶生长，且生长出的茶叶茶味淡薄[9]。雨量过少，茶树生长受抑制，芽叶生长缓慢，叶形变小，叶质粗老而硬，影响产量和品质。长清区生育期降水空间分布总体呈现由东南向西北递减的趋势，东部边缘的万德镇以及张夏镇大部分地区、五峰山街道办事处和马山镇东南的小部分地区最高。西部的平安街道办事处、文昌街道办事处、归德镇、孝里镇、崮云湖街道办事处、双泉乡以及五峰山街道办事处、马山镇和张夏镇的西北部分地区较低。全区生育期降水量最高值693.4 mm，最低值562.1 mm。

2.3.4低温冷害系数空间分布特征低温会使茶树受害，但品种不同，茶树对低温的适应能力会有所不同，一般中、小叶品种茶树可适应的低温为-15～-10℃[10]。长清区低温冷害系数大致呈现由东向西减少的趋势，其中万德镇东北部、张夏镇东部低温冷害系数最高，茶树种植适应性稍低，西部大部分地区低温冷害系数较低，孝里镇、归德镇、文昌街道办事处、平安街道办事处等地茶树种植适应性最低，崮云湖街道办事处、五峰山街道办事处、马山镇、双泉乡以及张夏镇西部和万德镇西部适应性稍高。

2.3.5生育期平均日照时数空间分布特征生育期平均日照时数会影响到茶树生长，蓝紫光利于营养物质的积累[11]。长清区地处山东省中部，水汽由东面的洋面登陆，常常形成雾天，因此日照时间越长漫反射辐射量越大，对茶树种植越有利。长清区生育期平均日照时数呈由北部向南部逐步递减的趋势。全区生育期平均日照时数最高值为6.5 h，最低值为6.4 h，相差不大。

2.3.6生育期≥10℃积温空间分布特征生育期积温对茶树有很大影响[12]，茶树芽自膨大到停止生长的220天内要求≥10℃积温在4 000℃以上，有效积温越大生长期越长，越利于茶树种植。长清区茶树生育期≥10℃积温空间分布不均衡，整体呈现出由西北向东南递减的趋势，北部偏东地区最高，其次为西南部，东南地区较低。积温较高的地区主要包括：崮云湖街道办事处、平安街道办事处、文昌街道办事处、归德镇、孝里镇、双泉乡以及五峰山街道办事处、马山镇和张夏镇的大部分地区。

2.3.7干燥度空间分布特征茶树对温度和水分要求较高，空气中水汽含量越高越利于茶树种植[13]，因此干燥度越小越利于茶树种植。长清区干燥度分布呈现由西向东逐步减少的趋势，总体相差不大，其中西部的平安街道办事处、文昌街道办事处、归德镇、孝里镇为干燥度高值区。

2.3.8土壤因子空间分布及分级长清区土壤腐殖质厚度空间差异较大，但各乡镇间腐殖质厚度相差较小，介于0～20 cm之间[14]。各级土壤腐殖质厚度面积及所占比例如表2所示。

2.3.9海拔高度空间分布及分级长清区属鲁中丘陵，总的地势西低东高，向西北倾斜，西部主要是平原，中部和东部地区山地、丘陵相间分布。最高点在万德镇境内，海拔978 m。山地占总面积的15.0%，丘陵占46.7%，平原占38.3%。按照长清区海拔高度的实际情况及对茶树生长发育的影响，将海拔高度分级并赋予分值（见表3）。

2.3.10坡度空间分布及分级按照长清区坡度的实际情况及对茶树生长发育的影响，将坡度分级并赋予分值（见表4）。丘陵、平原占了全区的绝大部分区域，坡度在10°以上的区域分布在长清区的东部及南部，10°以下坡度主要分布在西部和北部地区。

2.4长清区茶树适宜性综合农业区划图

为了使区划更加精确，综合以上各因子，进一步考虑长清区河流及土地利用类型[15]，即将河流及草地、林地、城镇、裸地等排除，得到长清区茶树适宜性综合农业区划（见图2）。

长清区茶树种植适宜性分布具有明显的空间差异性，总体呈现由东南向西北递减的趋势，茶树种植最适宜、适宜区所占面积较大，整体适宜性较好。

最适宜区分布并不集中，主要分布区包括万德镇、张夏镇、马山镇、归德镇、孝里镇、双泉乡。适宜区主要分布在最适宜区周围及西北部的大部分地区，包括平安街道办事处、文昌街道办事处、归德镇、孝里镇、崮云湖街道办事处、五峰山街道办事处、马山镇、双泉乡。一般适宜区在孝里镇和归德镇均有分布，但面积并不大。

3结论与建议

3.1在重点分析气候因子基础上，兼顾了地形因子和土壤因子对茶树生长的影响，区划要素的选择和权重分配精准全面。采用层次分析法，利用格网化方案，使农业区划结果精确到90 m×90 m的栅格图上，得出了长清茶树种植精细化的适宜性农业区划。

3.2通过对长清区茶园种植基地的实地调查及同当地农业部门的座谈与反馈意见来看，一致认为该农业区划是合理的，能精准反映茶树生长的局地性差异，对科学规划茶树种植具有一定应用价值。

3.3长清区1-4月易发生冬季冻害和春季倒春寒，茶园应选择抗寒能力强的小叶种，冬季安装新型“下卧式”大棚或扣小拱棚，并采取在茶园上风向营造防风林、林间铺草等措施给茶树保温，减轻低温对茶树的危害。长清区大部分茶树种植区易发生春旱和伏旱，需大力发展灌溉设施建设，适时补充水分以满足茶树生长需求，同时采取培肥、地面覆膜保墒等措施给茶树保湿、保肥，抑制水分蒸发，缓解茶园旱情。

3.4气温是影响茶叶品质的重要气候因子，与南方茶区相比，长清地区活动积温偏小，稳定通过≥10℃的起止时间偏短，形成了长清茶开采较迟、采摘期限较短、茶业单产低及茶业品质高的特点。因此，长清茶叶生产应利用气候资源优势，开发中高端产品，培育名优品牌，以高附加值的优势抵消产量低的不足。

参考文献：

[1]

王新.山东四季的划分及气候变化特点[C]//第26届中国气象学会年会气候变化分会场论文集，2009：979-987.

[2]郑永骏，金之雁.对偶Kriging插值方法在气象资料分析中的应用[J].应用气象学报，2008，19（2）：201-208.

[3]程乾生.层次分析法AHP和属性层次模型ANM[J].系统工程理论与实践，1997（11）：25-28.

[4]王镇恒.茶树生态学[M].第一版.北京：中国农业出版社，1999：100-118.

[5]庄晚芳，莫强，刘祖生，等.茶树栽培学[M].北京：中国农业出版社，1995.

[6]张玮玮，申双和，刘敏，等.湖北省茶树种植气候区划[J].气象科技，2011，31（2）：153-159.

[7]梁轶，柏秦凤，李星敏，等.基于GIS的陕南茶树气候生态适宜性区划[J].中国农学通报，2011，27（13）：79-85.

[8]刘梅.贵州省开阳县茶树生长的气候条件分析[J].农业与技术，2015，35（13）：145-146.

[9]王恒明，吴凌志，周茂山.栗茶间作对北方茶树生长及绿茶产量品质的影响[J].中国农业气象，2005，26（2）：139-141.