元江县火龙果种植气候适宜性区划与气象灾害分析

韩 敏，姜希睿

(云南省元江县气象局，云南元江 653300)

火龙果的果实硕大，果肉营养丰富，清甜多汁，单果可食率85%～90%。火龙果含有一般水果少有的独特成分如花青素、白蛋白、丰富的维生素和水溶性膳食纤维等，具有较好的营养保健功效，有很高的经济价值[1-2]。同时，火龙果花的可观赏性、根茎的可食用性等特点，使火龙果的产业链可以形成良好的延伸链条。另外，火龙果耐干、耐旱、高产，是一种很好的经济作物[3-4]。

元江县有得天独厚的自然地理条件，水源丰富，无工业污染，空气环境清洁。据统计，火龙果在元江县种植已超过846.67 hm2，按照元江县政策部署，元江县拟发展为全省最大高原特色农业火龙果生产基地。元江县热坝区有发展火龙果的适宜气候条件，但元江县地形地貌复杂，因缺乏科学的种植规划，目前火龙果种植区布局不合理。基于火龙果生物学特性，笔者以元江县火龙果生长发育的气候条件为研究背景，分析元江县火龙果种植的气候适宜性，利用GIS进行气候适宜性区划，可为元江县合理种植火龙果提供依据，促进元江县水果产业的发展，有利于联动农林部门防灾减灾，提高火龙果产量、优化品质，从而带动农业产业经济的进步[5]。

1 资料与方法

1.1研究地概况元江哈尼族彝族傣族自治县位于云南省玉溪市西南部，它有着悠久的历史，有“天然温室”的美誉。元江地理坐标为101°39′～102°22′E、23°18′～23°55′N，最高海拔2 580 m，最低海拔327 m，海拔1 000 m以下待开发热区面积有1.33万hm2。境内山坝相间，立体气候特点突出，山区温凉，坝区炎热，地形地貌多样，光、热、水等主要气候要素受山川走向、植被疏密等因素影响，塑造了得天独厚的自然资源[6]。元江县干热河谷地带光照充足，雨量适中，水源好，无工业污染，大气环境清新，非常适宜火龙果的生长发育。

1.2资料来源资料主要包括2004—2016年元江县13个气象站点的气象观测资料(元江国家基准站1981—2010年的观测资料)、火龙果2013—2015年引种观察期观测资料、1∶50万的数字高程模型(DEM)。

1.3方法

1.3.1综合区划空间模型的建立。考虑到元江县的日照、湿度和降水等气候因子基本能满足火龙果的生长发育需求，即使春末初夏季节性的干旱也能通过人工干预进行调节，但温度是影响火龙果生长和品质好坏的基本因子，难以大范围人工改变。郑小琴等[7]提出的火龙果种植的农业气候规划指标，以及谷晓平等[8]对火龙果幼苗和成龄树寒害指标进行研究，发现火龙果的种植制度与平均气温高度相关，因此将年平均气温(T年)和≥10 ℃年活动积温(∑T≥10 ℃)作为火龙果种植的基本区划因子。火龙果生长期最适宜的温度为25.0～35.0 ℃，方百富等[9]研究表明，当最高平均温度为≥39.2 ℃时，由于温度过高，光照过强，植株生长缓慢，甚至停止生长，成熟期由于强烈的日光照射，对火龙果将产生灼伤；当平均温度为21.4～33.6 ℃，枝条生长迅速；当平均温度≥10.0 ℃时，枝条随着温度的升高而加快生长；当最低平均温度≤5.6 ℃时，枝条生长速度极慢，植株完全处于停止生长或休眠状态；当气温低至0 ℃时，枝条被冻伤。因此，将1月平均气温(T1)、7月平均气温(T7)和极端最高气温(Tmax)作为辅助指标，表征元江县最冷月和最热月的温度状况。考虑火龙果生理特性，得到火龙果种植的气候区划指标。

1.3.2综合区划等级量化。在GIS技术的支持下，依据气候资源数据库中的气候数据将5个指标因子数据进行线性回归，通过克里金插值功能对数据图层进行温度的空间内插，运用栅格计算器将海平面的栅格图与数字高程模型 DEM图进行编程运算生成相应不考虑遮蔽影响的各气候因子的空间分布栅格图[10]。然后结合火龙果种植综合区划指标，利用GIS的叠加功能对综合指标进行量化分级，经过图像修缮即可得到元江县火龙果种植气候适宜性区划结果图。

2 元江县火龙果种植气候适宜性区划分析

2.1区划指标空间分布模型与空间分布

2.1.1区划指标空间分布模型。结合火龙果生长发育对气候条件的需求，并结合前人研究成果，建立火龙果种植气候适宜区划指标与元江县地理属性(DEM)的空间分布模型。元江县立体气候特点突出，气温的空间分布主要采用海拔校正法。平均气温(T年)、1月平均气温(T1)、7月平均气温(T7)、≥10 ℃活动积温(∑T≥10 ℃)、平均极端最高气温(Tmax)与海拔(H)的回归方程为：T=aH+b。

2.1.2区划指标空间分布。在GIS技术支持下，将元江县DEM数据作为输入数据，利用元江县火龙果区划指标的空间分布模型，将指标在栅格计算器中进行空间运算，分别得到各个区划指标的空间分布情况。

2.1.2.1年平均气温(T年)空间分布。从图1可看出，元江县的平均气温河谷高、高山低，坝区和半山区适中，大致为由元江河谷向两侧山区递减。东峨、曼来、甘庄、县城在干热河谷地区平均海拔在1 200 m以下，属炎热河谷，是年平均气温最高的区域，年平均气温在22.0 ℃以上。洼垤、青龙厂等地，海拔在1 200～1 500 m，年平均气温17.0～20.0 ℃，属于次炎热地区。因远、羊街、那诺、咪哩属山区，海拔在1 500～1 900 m，年平均气温在14.5～17.0 ℃，属温暖或温和地区。羊岔街以上，海拔在2 000 m以上，年平均气温在13.0～14.5 ℃，属于温凉地区。元江县平均气温分布上的特点主要是由于海拔高差悬殊造成的，其他复杂地形地貌和焚风效应也起了重要作用。

图1 元江县年平均气温(T年)空间分布(单位：℃)Fig.1 Spatial distribution of annual mean temperature( T年)in Yuanjiang County

2.1.2.21月平均气温(T1)空间分布。从图2可看出，元江县1月平均气温分布特点大致与年平均气温相似。河谷地区在12.0～17.0 ℃，冬季气温已达春季的温度水平，对火龙果的生长发育较为有利，极个别特殊年份受低温影响。河谷两边山区咪哩、因远、青龙厂、龙潭和洼在10.0～11.0 ℃，高海拔山区羊岔街、羊街和那诺也在7.0 ℃以上，冬季气温较高。

图2 元江县1月平均气温(T1)空间分布(单位：℃)Fig.2 Spatial distribution of mean temperature in January(T1)in Yuanjiang County

2.1.2.37月平均气温(T7)空间分布。从图3可看出，河谷地区平均气温在26.0 ℃以上，最高为城郊的30.2 ℃，对热带和亚热带经济作物生长发育较为有利。半山区以上平均气温在25.0 ℃以下，对火龙果种植而言热量不足。高海拔山区最热月平均气温在24.0 ℃以下，夏季高温不足，个别年份会遇到夏季低温冷害。

图3 元江县7月平均气温(T7)空间分布(单位：℃)Fig.3 Spatial distribution of mean temperature in July( T7)in Yuanjiang County

2.1.2.4≥10 ℃年活动积温(∑T≥10 ℃)空间分布。从图4可看出，≥10 ℃活动积温的分布特点大致与年平均气温相似，河谷积温较高，高山积温不足，坝区和半山区积温适中。河谷地区大于7 500 ℃·d，满足火龙果正常生长发育所需；半山区积温在7 000～6 500 ℃·d，高海拔山区如羊岔街积温在6 500 ℃·d以下，积温不足。

图4 元江县≥10 ℃活动积温(∑T≥10 ℃)空间分布(单位：℃·d)Fig.4 Spatial distribution of active accumulated temperature over 10 ℃ (∑T≥10 ℃)in Yuanjiang County

2.1.2.5平均极端最高气温(Tmax)空间分布。元江的干热河谷气候明显，夏季炎热，高温天气频繁，极端高温天气突出。从图5可看出，元江县河谷地区历年平均极端高温为39.0～41.0 ℃，极端高温出现在干季末雨季的5—6月初，有记录以来极端最高气温为43.1 ℃，大于40.0 ℃的高温日数最多，为18 d。甘庄和东峨在36.0～37.0 ℃，相较低河谷地区有所缓和。海拔1 000 m以上极端高温低于33.0 ℃，最低的为羊岔街高寒山区25.0 ℃左右。

图5 元江县平均极端最高(Tmax)气温空间分布(单位：℃)Fig.5 Spatial distribution of mean extreme maximum temperature(Tmax)in Yuanjiang County

2.2综合分级区划

2.2.1综合区划等级量化标准。结合火龙果生长发育对气候条件的需求，以及前人研究成果，确定元江县火龙果种植综合区划指标等级量化标准，见表1。

2.2.2综合区划结果。按区划指标结合GIS数据分析得到元江县火龙果种植气候区划(图6)。将火龙果种植适宜性划分为最适宜区、适宜区、次适宜区和不适宜区。

2.2.2.1最适宜区。元江县火龙果种植最适宜区分布在元江河谷、山谷周边海拔在500～800 m的平坝或坡地，包括曼来镇、甘庄街道、红河街道、澧江街道、龙潭乡和洼垤乡部分地区，该区的大部分地势相对平缓，热量资源丰富，整个地区都适合种植火龙果。火龙果能表现优良品种的固有特性，果树长势好，果实品质好，浓甜芳香，果汁丰富。冬季几乎无冻害，开花坐果期高温日灼较小，可露天种植，是火龙果经济种植的优产区。但是火龙果生育期开花易受夜雨影响，特别是大风、强降水天气。

表1 元江县火龙果种植气候区划指标

图6 元江县火龙果种植气候适宜性区划Fig.6 Climate suitability zoning of pitaya planting in Yuanjiang County

2.2.2.2适宜区。元江县火龙果种植适宜区分布分为两部分，其一为沿元江河谷河流沿岸低海拔地区，该地区热量资源很丰富，但初夏易出现高温干旱，果子易被“高温逼熟”，包括曼来镇、甘庄街道、红河街道、澧江街道部分地区；其二为海拔在800～900 m的坡地，包括龙潭乡和洼垤乡部分地区，热量资源也比较丰富，这些地区基本无冻害，越冬气象条件比较好，可以满足元江县火龙果生长发育，正常年份与最适宜区类似，果实品质上等。适宜区可建设火龙果种植基地，不过栽种在坡地的火龙果越冬期要注意保暖措施的建立，栽种在低海拔地区要注意夏季防高温措施。

2.2.2.3次适宜区。元江县火龙果种植次适宜区处于海拔900～1 000 m的坡地，该地区处于山区，坡度较大，热量条件明显劣于适宜区和最适宜区，海拔越高越严重。该地热量资源并不理想，越冬季节会受低温影响，特别是对新生长的枝条影响最大，严重时会有少数植株死亡。正常年份的生长发育与适宜区基本相似，但果实成熟晚，收获期短，糖分低，品质不及适宜区。次适宜区可以进行小面积种植，应选择地势较为平缓的且较温暖的小气候环境，冬季应该做好防寒措施。

2.2.2.4不适宜区。元江县火龙果种植不适宜区主要分布在因远镇、咪哩乡、那诺乡、羊街乡、洼垤乡、龙潭乡、曼来镇的海拔1 000 m以上的山区，该地区地势不平，热量资源少。由于低温对火龙果的影响，越冬期受冻害影响，严重影响了火龙果的生长，不适宜种植火龙果，不宜作为经济作物栽培。

3 元江县火龙果种植气象灾害分析

3.1高温热害火龙果生长最适宜的温度25.0～35.0 ℃，元江县每年4—5月份炎热少雨，极端高温天气频繁，高温热害期间，火龙果花穗和枝蔓易干枯缩水萎蔫，花苞提前脱落，坐果率低，果实也会因此个头偏小，果实鳞片枯萎，从而造成减产。在自然高温条件下，正常需要35 d左右成熟的火龙果可能会提前5～10 d被自然“催熟”，在个头很小时就不得不被采摘，否则易开裂腐烂。因此，持续高温不降雨时，应及时通过滴灌或喷灌的方式补充水分，一般隔2～4 d植株表现出明显的缺水症状时就应及时补水[11]。

3.2渍害火龙果耐涝性差，如果根部长期积水，会引起根腐病，造成根系死亡。元江县5—11月份是火龙果的开花坐果期，也是元江雨季，这时期如果下雨频繁，田间水分过多，会导致根系缺氧，影响植株生长发育，诱发病害，降低坐果率。因此，在此期间，要密切监测天气状况，做好防洪防涝措施，挖好排水沟，防止田间渍水，使根系具有良好的透气和条件。如果遇到连绵阴雨天气，降水时间长，空气湿度大，在阴潮天气下火龙果的枝条特别容易感染病菌。元江县的降雨时段多为夜间，如果正值火龙果开花期，对开花授粉极其不利。

3.3低温冻害火龙果耐寒性很差，对低温敏感，气温持续低于5.0 ℃可导致火龙果冻害，幼芽、嫩枝甚至部分成老枝被冻伤或死亡。元江县虽然热量丰富，冬季气候温和，但冬季在南下的强冷空气影响下，少数年份气温也会低于5.0 ℃，但出现频率低、持续时间较短，而且受害多为幼芽、嫩枝冻伤或冻死，对火龙果的安全越冬威胁较小，不过受过冻害的火龙果枝条由于内部组织坏死，整个植株抗病性和免疫力下降。在低温来临前需要在植株上铺盖稻草或在田间燃烧柴禾形成烟幕保护火龙果，并及时修剪冻伤枝条[12]。

3.4大风大风天气会破坏设施农业，火龙果枝条易被刮断，果实刮伤，果实卖相差。大风常伴随强降水，造成洪涝或洪渍灾害。元江县春季和夏季容易出现大风、冰雹、暴雨等强对流天气，因此，修建的火龙果棚架一定要牢固可靠，还可以用废旧报纸或牛皮纸袋套袋，防止果实被大风刮伤，提高商品价值。

4 小结与讨论

该研究利用对火龙果生长发育影响较大的气候因子：年平均气温、1月平均气温、7月平均气温、≥10 ℃活动积温和平均极端最高气温建立火龙果区划指标，对元江县气候区划指标进行空间精细推算，借助 GIS 技术，得出火龙果种植气候适宜性区划图。火龙果区划结果能更好地应用于实际，为元江县农业推广和科学规划火龙果的种植提供参考。目前高温热害在火龙果种植区划方面考虑较少，该研究成果有利于火龙果产业区域发展。

在区划研究中，基于GIS的气候资源空间推算模型仅考虑了海拔，而没有考虑坡向、坡度等微观地理因子的影响。

该研究根据近3年对火龙果的持续观测，认为元江县火龙果种植具有以下特点：火龙果耐热不耐寒，但夏季遇高温干燥天气，仍需做好降温散热及灌溉措施；火龙果耐旱不耐涝，多雨天气时火龙果植株根部长期积水，影响其生长发育。