基于GIS的元阳县芒果种植的气候适宜性区划

李艳春，谢映海,朱黎阳

(云南省红河州气象局，云南 蒙自 661199)

1 引言

芒果是热带常绿果树，喜高温，不耐寒。芒果对气候条件的适应性较广，通常年平均温度在22 ℃以上，最冷月平均温度不低于15 ℃，全年总积温达7823.2～8265.8 ℃，日平均气温≥20 ℃达230 d，日最高气温≥30 ℃达168 d，终年无霜的地方都较适宜种植。

元阳县地处云南南部，哀牢山脉南段，红河南岸，属于处低纬度高海拔地区，境内层峦叠嶂，沟壑纵横，山地连绵，无一平川。最低海拔144 m，最高海拔2939.6 m，海拔差异明显。由于地形地貌复杂多样，立体气候显著，具有“一山分四季，隔里不同天”的气候特点。行政区内13个乡镇各气象要素均有明显的差异，各乡镇平均气温在16.0～24.4 ℃之间，年降雨量850～2500 mm之间。本研究在仔细研判了前人研究成果的基础上，利用云南省 125 个气象站30年气候资料和地理信息数据，应用 GIS 技术将气候要素空间插值，模拟元阳县复杂地形下的气候要素空间分布，再依据评价指标进行元阳县芒果种植气候精细化区划，得到了一些有意义的结论，为元阳县芒果的合理种植布局提供科学依据。

2 资料来源及分析方法

2.1 资料来源

使用的气象资料为云南省1986～2015年125个地面气象站点逐日地面观测资料，包括平均气温、日照时数、降水量、最高气温、最低气温、极端最低气温、积温、年稳定通过15 ℃积温、10 ℃积温、0 ℃积温等。分析中使用1∶25万的基础地理信息数据和土地利用类型数据，主要包括元阳县乡行政边界、乡镇、村、经度、纬度、海拔高度、坡向、坡度和不同土地利用类型等。用GIS技术通过SRTM网站上提供的90 m分辨率数字高程模型(DEM)获取。

2.2 分析方法

使用云南省(1986～2015年)气象资料和元阳县地理信息数据(经纬度、海拔高度、坡向和坡度等)，按照气候学基本规则，结合相应生态背景，应用数理统计分析方法，计算不同气候要素并进行农业气候资源空间分布推算；应用多元回归+残差订正法等函数统计模型空间插值方法，使用软件ArcGis将气候要素空间插值(90 m×90 m)，综合考虑相关地理信息数据，建立空间栅格数据集。利用高分辨率的气候要素数据进行种植适宜性指标空间推算，同时考虑坡度和土地利用资料对区划分析结果进行进一步精细化分析。

3 元阳县芒果种植适宜性区划指标的确定

3.1 元阳县芒果种植气候适宜性区划指标

根据芒果生长发育特点和中国芒果种植区气候特征，充分考虑元阳县当地生产及气候特点，客观地综合多数专家经验与主观判断对大量难以采用技术方法进行定量分析的因素做出合理估算，最终确定年≥10 ℃活动积温、1月平均气温、2～4月累积日照时数3个指标作为元阳县芒果种植气候适宜性区划指标，并按照最适宜、适宜、次适宜和不适宜进行分级。元阳县茶树种植气候适宜性区划指标见表1。

表1 元阳县芒果种植气候适宜性区划指标

3.2 元阳县芒果种植地形因素适宜性指标

充分考虑元阳本地地形的影响，选取坡度、海拔高度作为元阳县芒果种植地形适宜性指标。并按照最适宜、适宜、次适宜和不适宜进行分级。芒果种植地形区划指标及分级见表2。

表2 元阳县芒果种植地形因素区划指标

3.3 元阳县芒果种植综合适宜性区划指标

各区划因子对茶叶的影响不是孤立存在的，不同气象要素因子(热量、水分、光照、灾害和土壤等)对芒果生长的重要性是不同的。利用气候和地形、土地利用3类共6个因子，并给各个因子赋予具体的系数，使用权重法和图层叠加运算得到综合适宜性区划。

4 气候区划适应性指标因子分析

4.1 年≥10 ℃积温适宜性指标的分析

元阳县芒果种植年≥10 ℃积温适宜性分析得出(图1)： 最适宜区、适宜区、次适宜区3个区域基本呈现出并列相连在一起的带状分布，主要分布在红河沿岸、沙拉托至黄茅岭一带、俄扎至黄草岭一带以及大坪中南部；其中最适宜区与适宜区面积较大，次适宜区面积最小。 不适宜区与适宜区界限比较分明，且面积较适宜种植区大。主要分布在马街、沙拉托至逢春岭、大坪一带的中南部地区，横贯整个元阳，以及元阳西南部自西向东的两条狭长地带。

图1 元阳县芒果种植≥10℃积温适宜性

图2 元阳县芒果种植1月平均气温适宜性

4.2 最冷月(1月)平均气温适宜性指标的分析

元阳县芒果种植最冷月(1月)平均气温适宜性指标的分析得出(图2)： 最适宜区、适宜区、次适宜区3个区域基本呈现出并列相连在一起的带状分布，占据了元阳县的大部分地区，主要分布在红河沿岸的大片地区、沙拉托至黄茅岭一带、俄扎至黄草岭一带、大坪大部；其中最适宜区面积最大，适宜区面积最小，南沙全境均在最适宜区内。不适宜区分布较少，主要分布在新街至大坪一带的南部、马街与牛角寨的西部、元阳西南边境小部分地区以及大坪东北部。

4.3 2～4月累积日照时数适宜性指标的分析

元阳县2～4月累积日照时数适宜性分析得出(图3)：各个区域分布均比较破碎，总体而言，西部适宜区较多，东部不适宜区分布较多。最适宜区在沙拉托、俄扎分布最多。适宜区在沙拉托、俄扎、牛角寨分布最多。次适宜区分布较广、面积较大，在元阳中北部分布较多。不适宜区在新街、嘎娘、小新街、大坪分布较多。

图3 元阳县芒果种植2～4月累积日照时数适宜性

图4 元阳县芒果种植海拔高度适宜性

5 地形因素适宜性因子分析

5.1 海拔高度适宜性指标的分析

元阳县芒果种植海拔高度适宜性分布为(图4)： 最适宜区、适宜区、次适宜区3个区域基本呈现出并列相连在一起的带状分布，主要分布在红河沿岸、沙拉托至黄茅岭一带、俄扎至黄草岭一带以及大坪中南部；其中最适宜区面积最大。不适宜区与适宜区界限比较分明，且面积较适宜种植区大，占据了元阳县的大部分地区。主要分布在马街、沙拉托至逢春岭、大坪一带的中南部地区，横贯整个元阳，以及元阳西南部自西向东的两条地带。

5.2 坡度适宜性指标的分析

由于元阳县地形较复杂，坡度分布也不均匀，坡度适宜性区域的分布图也比较破碎(图略)，总体来说，西南部不适宜区分布较多，北部适宜区分布较多。最适宜区、适宜区面积较大的区域主要在南沙、新街、牛角寨、沙拉托、上新城南部。次适宜区分布最广、面积最大，主要分布在元阳北部。不适宜区主要分布在黄草岭、俄扎、黄茅岭、嘎娘以及大坪。

6 元阳县芒果种植综合适宜性模型的分析

根据芒果种植适宜性区划指标，并使用权重法充分考虑气候条件、地形因素及土地利用类型等多项因子，并给各个因子赋予具体的系数，使用权重法和图层叠加运算得到综合适宜性区划。可将元阳县芒果种植区域划分为最适宜区，适宜区，次适宜区、不适宜区以及非农用地5个区域(图5)。

最适宜区分布最少，主要集中在南沙镇，在黄茅岭、俄扎至黄草岭一带、大坪、马街也有少量分布。适宜区在3个适宜种植区中分布范围最广、面积最大，主要分布在马街至上新城一带的中北部、沙拉托至黄茅岭一带、俄扎至黄草岭一带、大坪中南部。次适宜区主要在适宜区外围有部分分布，在西部地区较多，有大面积分布。 不适宜区主要分布在马街至小新街一带的中南部地区，以及西南部的部分地区。

7 讨论

(1)本研究直观地将元阳县芒果种植区域划分为最适宜区，适宜区，次适宜区、不适宜区以及非农用地5个区域，可操作性较强，为元阳县芒果的合理种植布局提供科学依据。

图5 元阳县芒果种植综合适宜性区划

(2)随着科学技术的发展，土壤、良种和种植技术可以通过人工调节来满足生产需要，但气候条件却难以进行大规模的的控制和改造。因此，根据气候条件选择适宜的种植地，是促进芒果高产、稳产的途径之一。

(3)在利用气象资料建立空间气候模型时，元阳县气象资料站点密度还太稀疏，不能够较好模拟山地气候特征，由于数据精度和分辨率的限制，本研究的评价结果也有待于进一步详细验证。