基于Surfer技术的广西甘蔗低温寒冻害空间分布研究

吴炫柯 刘志平 谭宗琨

摘要：利用广西91个国家级气象观测站1961—2016年的气象资料，计算出广西甘蔗低温寒冻害轻、中、重、严重发生频率，基于Surfer技术获得广西甘蔗低温寒冻害轻、中、重、严重发生频率的空间分布特征图。纬度越高甘蔗低温寒冻害轻、中、重、严重发生频率越高，纬度越低，出现的频率越小，根据甘蔗低温寒冻害空间分布图，划分出广西无低温寒冻害区、轻度低温寒冻害区、中度低温寒冻害区、重度低温寒冻害区以及严重度低温寒冻害区。

关键词：甘蔗;区划;低温寒冻害;Surfer技术

中图分类号：S566.1;F326.12         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2019）14-0030-03

Abstract： Based on the meteorological data of 91 national meteorological observation stations in Guangxi from 1961 to 2016， calculating the frequency of low temperature cold frost damage of light， medium， heavy and serious in Guangxi province. The spatial distribution characteristics of low-temperature cold frost damage of sugar cane were analyzed through Surfer software. The results showed the higher latitude， the lighter damage of light， medium， heavy， and severe frequency， and the lower latitude， the lower frequency occurrence. According to the spatial distribution of sugar cane cold and freezing injury， Guangxi province was divided into not damage zone， mild damage zone， moderate damage zone， heavy damage zone and severe damage zone.

Key words： sugar cane; division into districts; low temperature cold frost damage; Surfer technology

广西是国内蔗糖业的最大生产基地，蔗糖业成为当地的主要经济支柱产业[1]。2016—2017年榨季广西甘蔗种植面积达75万hm2，甘蔗产量达到4 700万t，蔗糖产量占全国的60%左右，甘蔗产业与2 000多万人有直接关系，因此利用广西良好的气候条件，提高甘蔗产量，对增加农民收入有着重要的意义。近年来，由于全球气候变暖加剧，极端天气频发，甘蔗极端低温寒冻害几率增加，2008—2009、2010—2011、2017—2018年榨季广西桂北桂中蔗区多次发生严重的低温霜冻冰冻天气，造成当年甘蔗产量受损严重，第二年蔗种不足，导致广西甘蔗产量以及品质下降明显，对广西国民经济的发展有一定的影响[2，3]，生产实践证明，能否根据区域甘蔗寒冻害发生频率及遭受寒冻害影响的程度，合理确定甘蔗植区，是有效避免或减轻灾害损失的重要前提。前人主要集中在利用GIS技术对广西甘蔗低温寒冻害[2]和甘蔗种植气候的区划进行研究[4，5]，没有将广西低温霜冻害分为轻、中、重、严重分别进行空间分布的研究。Surfer软件以其强大的插值功能和网格化处理在气象领域得到广泛的应用[6，7]。为了掌握广西甘蔗种植低温霜冻害轻、中、重、严重发生频率的空间分布特征，能提出更好地防御甘蔗低温霜冻对策，本研究根据广西气象减灾所研究出的甘蔗低温寒冻害等级指标，结合Surfer技术，利用广西国家气象站1961—2016年56年的日极端最低温度，绘制出广西甘蔗低温冻害轻、中、重、严重发生频率的等值线空间分布，对广西甘蔗低温冻害发生频率进行农业气候区划细化的研究，为优化广西甘蔗产业布局，以及趋利避害提供科学的决策依据。

1  材料与方法

1.1  甘蔗低温寒冻害等级指标

甘蔗低温寒冻害等级指标及灾损指标参照谭宗琨等[8]的研究，將致灾等级分为4个等级，具体见表1。

1.2  气象数据

广西91个市县国家级气象站，1961—2016年逐日极端最低温度的气象资料。整理广西各市县站点资料，包括各市县气象站站点位置坐标、经度、纬度及轻、中、重、严重低温寒冻害发生的频率Excel格式数据，以及广西边界地理信息。

1.3  数据处理

发生频率=出现的年份/（统计年数+1），根据甘蔗致灾等级指标，分别统计广西91个市县国家级气象站1961—2016年甘蔗轻、中、重、严重低温寒冻害等级发生的频率。

1.4  绘制等值线图

绘制等值线图时，根据各离散站点资料，通过插值计算形成网格点资料。利用Surfer软件中Grid功能、Kriging插值方法完成插值计算过程，绘制等值线图。

2  结果与分析

从图1可以看出，广西甘蔗低温寒冻害轻度频率呈现一定的分布规律，即纬度越高出现的频率越大，纬度越低，出现的频率越小，南部沿海以及南部局部地区为0。桂北的三江县、龙胜、兴安、灌阳一线，频率最高达到0.99，几乎每年都遭受到危害程度为轻度的低温影响;南丹、环江、罗成、沙塘、鹿寨、金秀、昭平一线，发生的频率为0.70，西林、田林、巴马、河池、宜州、来宾、藤县、岑溪一带，发生的频率为0.45，龙州、大新、天等、都安、上林、宾阳、贵港、平南、容县、北流一线发生的频率为0.20，东兴、防城、钦州、北海一带以及玉林、博白、陆川、邕宁、都安、马山局部地区发生的频率为0。

从图2可以看出，广西甘蔗低温寒冻害中度频率分布规律与轻度发生频率相似，纬度越高出现的频率越大，纬度越低，出现的频率越小。北部的资源、兴安、灌阳一线，频率最高达到0.95;天峨、环江、宜州、柳城、鹿寨、象州、昭平一线，发生的频率为0.45;德保、田林、巴马、河池、忻城、来宾、武宣、平南、岑溪一带，发生的频率为0.20;南部沿海地区，东兴、防城、钦州、合浦发生的频率为0;百色、田东、田阳、都安、马山、桂平、玉林、北流、陆川、博白、崇左、宁明、横县、灵山局部地区发生的频率也为0。

从图3可以看出，广西甘蔗低溫寒冻害重度频率分布规律与轻度、中度频率相似，纬度越高出现的频率越大，纬度越低，出现的频率越小。南丹、融安、永福、临桂、灵川、富川一线，发生的频率为0.45;隆林、田林、凌云、凤山、天峨、环江、罗城、融水、柳城、柳州、鹿寨、象州、平南、昭平、荔浦、平乐一线，发生的频率为0.20;此线以南甘蔗种植区，发生的频率低于0.20，东兴、防城、钦州、合浦发生的频率为0;百色、田东、田阳、都安、马山、忻城、隆安、桂平、玉林、北流、陆川、博白局部地区发生的频率也为0。

从图4可以看出，广西甘蔗低温寒冻害严重度频率分布规律如下：纬度越高出现的频率越大，纬度越低，出现的频率越小。广西北部的资源、兴安、灌阳以及中部的金秀出现低温中心;三江、龙胜、兴安一线，发生的频率为0.45;隆林、凌云、天峨、环江、融安、临桂、永福、鹿寨、象州、平南、蒙山、荔浦、阳朔、恭城、钟山、贺州一线，发生的频率为0.20;此线以南发生频率低于0.20，其中龙州、宁明、崇左、扶绥、平果、马山、都安、河池一线以东，忻城、上林、宾阳、武宣、桂平、平南一线以南，平南、北流、陆川以西，发生的频率为0。

3  小结与讨论

无低温寒冻害区：轻、中、重、严重均没有受害的地区有东兴、防城、钦州、合浦，以及北海沿海地区，该区域冬季气候温暖，越冬气象条件较好，冬季无低温寒冻害，甘蔗生长期较长，光温水条件非常利于甘蔗生长和发育，容易获得高产和高糖分。该地区为了充分利用其良好的光温水条件，甘蔗可以适当提前播种，冬种甘蔗期生育期长，能够获得高产。

轻度低温寒冻害区：只发生过轻度低温频率地区，没有发生中度低温寒冻害地区，包括广西西部的百色、田东、田阳;广西北部都安、马山一带;广西东部的平南、桂平、玉林、北流、博白、陆川一带;广西南部的宁明、崇左、上思南部、灵山等地区。该地区冬季气候比较温暖，冻害较轻，甘蔗生长期较长，甘蔗越冬气象条件较好，对甘蔗生产较为有利。

中度低温寒冻害区：中度低温寒冻害发生频率为0.20一线以南地区，除了无低温霜冻区和轻度低温霜冻区外，包括德保、田林、巴马、河池、忻城、来宾、武宣、平南、岑溪一带，该地区发生重度低温寒冻害的频率约0.10，严重低温寒冻害的频率较低。该地区热量条件中等，能满足甘蔗生长基本需要， 大约10年发生一次重度霜冻，因此该地区应选择耐寒性强、宿根性强、产量高的甘蔗品种。

重度低温寒冻害区：重度低温寒冻害发生频率为0.20～0.45，包括隆林、田林、凌云、凤山、天峨、环江、罗城、融水、柳城、柳州、鹿寨、象州、平南、昭平、荔浦、平乐一线以北，南丹、融安、永福、临桂、灵川、富川一线以南的地区。该地区热量条件较差，冬季寒冻害较重，且频率较高，应该选择耐寒性较强的、早熟高糖品种，适当利用地膜覆盖技术提早栽培，提早收获，尽量在12月中下旬低温和霜冻来临之前收获。

严重低温寒冻害区：严重低温寒冻害发生频率为0.45，南丹、融安、永福、临桂、灵川、富川一线以北的地区。该地区热量不足，极易发生严重低温寒冻害，造成甘蔗直接冻死，甘蔗蔗茎变褐变黑，并且有酸味或腐臭味，甘蔗无法榨糖，次年宿根蔗不能萌芽和出苗，为不适宜种植甘蔗区。

从广西甘蔗低温寒冻害轻、中、重、严重频率分布可以看出，广西甘蔗低温寒冻害发生频率呈纬向分布规律，即沿海及桂南地区无论是轻度、中度，不是重度低温霜冻寒害频率，均较低，越往北低温霜冻发生的频率越高，对于中度和重度低温寒冻害区，尽量不种植新台糖22号、台优等不耐寒的甘蔗品种，应替换成耐寒性高的高产高糖品种，如桂糖28号、桂糖29号、湖光1号、台糖88-9、云蔗99-601等[9]，在栽培方面，推广应用防寒抗冻栽培技术，如对甘蔗地采取深耕深松、地膜覆盖、蔗叶覆盖还田、增施暖性肥料等措施，提高甘蔗防寒保暖作用[10]，提高甘蔗抗寒性。

参考文献：

[1] 赵  映，肖宏儒，许立明，等.广西甘蔗机械化种植发展现状新趋势及对策[J].江苏农业科学，2016，44（11）：383-387.

[2] 何  燕，谭宗琨，李  政，等.基于GIS的广西甘蔗低温冻害区划研究[J].西南大学学报（自然科学版），2007，29（9）：81-85.

[3] 李素丽，史晓朋，李志刚，等.持续自然降温对不同甘蔗品种形态及生理指标的影响[J].江苏农业科学，2017，45（20）：98-103.

[4] 苏永秀，李  政，孙  涵.基于GIS的广西甘蔗种植气候区划[J].中国农业气象，2006，27（3）：252-255.

[5] 王雪丽，钱慧慧，陈雨琪，等.基于GIS的广西甘蔗生产潜力评价[J].湖北农业科学，2014，53（19）：4614-4619.

[6] 王美丁，马见青，樊金生.基于surfer软件的数据网格化方法探析[J].工程地球物理学报，2017，14（6）：694-700.

[7] 毕庆生，李  波，顿文涛，等.Surfer软件在三角形组合喷灌均匀度计算中的应用[J].节水灌溉，2018，1（2）：113-116，121.

[8] 谭宗琨，黄城华，孟翠丽，等.甘蔗寒冻害等级指标及灾损指标的初步研究[J].中国农学通报，2014，30（28）：169-181.

[9] 陈超君，韦汉文，吴建明，等.引进甘蔗品种抗寒性评价[J].南方农业学报，2012，43（6）：744-748.

[10] 李杨瑞，方锋学，吴建明，等.2010/2011榨季广西甘蔗生产冻害调查及防御对策[J].南方农业学报，2011，42（1）：37-42.