成县农业气候资源分析与区划

2020-11-23陈剑雄夏玄刘丽吴新昌李佳佘录青高宕凤臧娟贺小冬汪昕

湖北农业科学 2020年18期

陈剑雄夏玄刘丽吴新昌李佳佘录青高宕凤臧娟贺小冬汪昕

摘要：采用统计学原理和电子表格、地理信息系统技术对1981—2015年成县气象和农业气象观测资料及水文资料进行统计分析，同时辅以农业、林业和养殖业等方面的资料，分析甘肃省成县的气候资源、气候变化现状、气象灾害影响程度以及气候对种植业、养殖业的影响。用图文并茂的形式综合分析论证了成县气候资源的开发利用和气象灾害对农林业的影响及应对措施，在此基础上应用热量指标、水分指标和综合指标将成县划分为3个气候大区和2个气候亚区，即ⅠA温暖半湿润粮经作物区、ⅡBa温和湿润粮经林木区、ⅡBb温和湿润农林亚区、ⅡBc温暖温和半干旱农经区、ⅢC温凉湿润林牧区。

关键词：成县;农业气候资源;种养殖业;分析;区划

中图分类号：S162.2 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2020）18-0033-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.18.008 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Analysis and regionalization of agricultural climate resources in Cheng county

CHEN Jian-xiong1， XIA Xuan1， LIU Li2， WU Xin-chang1， LI Jia1， SHE Lu-qing1，

GAO Dang-feng1， ZANG Juan1， HE Xiao-dong1， WANG Xin1

（1.Cheng County Meteorological Bureau， Cheng County 742500，Gansu，China;2.Longnan Meteorological Bureau， Longnan 746000，Gansu，China）

Abstract： Statistical principles， spreadsheets and GIS techniques were used for statistical analysis of meteorological and agrometeorological observation data and hydrological data of Cheng county of Gansu province from 1981 to 2015. At the same time， the climate resources， climate change status， the degree of meteorological disaster and the influence of climate on planting and breeding in Cheng county of Gansu province were analyzed with the data from agriculture， forestry and breeding industry. With illustrated in the form of comprehensive analysis demonstrates the development and utilization of climate resources of Cheng county and the effect of meteorological disasters of agroforestry and countermeasures， based on the application of heat index and water index and comprehensive index will become county was divided into three climatic regions and two climatic subregions， namely ⅠA warm semi-humid zone grain economic crop areas，ⅡBa temperate humid climate grain economic forest area， ⅡBb mild and humid climate agriculture and forestry sub region， ⅡBc warm and mild semi-arid agricultural economy area， ⅢC temperature cool moist forests， pastoral areas.

Key words： Cheng county; agroclimatic resources; planting and breeding industry; analysis; regionalization

成縣地处秦巴山区西秦岭余脉地带之陇南徽成盆地西部，为典型的北亚热带边沿季风气候区（33.31°—33.34°N，105.24°—105.57°E）。境内四季分明，冬不严寒，夏不炎热，雨热同季。中东部为盆地，西部为缓坡丘陵，为主要的粮油和蔬菜及经济作物产区。南北为山区，植被良好，垂直气候差异明显，气候资源丰富，为重要的中药材、经济林果和蜂蜜花源地。由于气候适宜，野生林果和中药材品种繁多，蜜源丰富，蜜蜂放养周期长，蜂产品品质优良，是甘肃著名的植物库和蜂蜜生产基地，历来为省内外所推崇。徽成盆地因其气候适宜、物产丰富、植被良好、山川秀美，素以“陇上江南”之美名享誉省内外。

1982年成县气象站利用1961—1980年20年的气象资料和气候调查资料，进行了第一次农业气候资源分析和区划工作，主要以气候对农业种植业影响分析为主。随着气候的变化，种植业和养殖业结构均发生了明显变化。为应对气候变化和种养殖业结构调整的需求，进行了第二次农业气候资源分析整理和区划工作，并在原来以种植业为分析区划的基础上增加了林果业和养殖业及气象灾害的研究和区划，为政府调整产业结构、农林科技工作者研究和指导生产提供了科学依据[1-3]。

在全国有不少基于气候变化的分析和农业、林业、种养殖业等领域的气候区划成果。王连喜等[4]将GIS技术应用到区划中。刘晶淼等[5]对农业气候资源与灾害评估进行了分析和区划。姜晓清等[6]分析了气候变化对粮食生产的影响。但就甘肃省陇南而言，针对新时期气候变化所做的区划尚属空白，为服务现代农业的需要，在参考第一次农业气候区划的基础上，采用电子表格统计分析方法和GIS技术，将1981—2015年的气象和农业气象观测资料进行分析整理，同时增加了水文、种植业、养殖业等方面的研究资料，以期为农林业产业结构调整、作物和植物等新品种引种、设施农业发展、种植和养殖业发展等提供参考。

1 资料与方法

1.1 资料来源

气候资料为成县气象局1981—2015年气象观测资料、农业气象作物观测和物候观测资料，辅以同期水文资料和近年来区域气象站资料。农业方面有大蒜种植试验研究资料和养蜂业、养鱼业、其他养殖业、中药材种植、小麦引种试验研究资料;林果业有核桃种植试验研究成果资料等。

1.2 方法

采用数理统计分析方法对35年的气候资料进行分析，应用Office编制大量的表格与分析曲线图，采用地理信息技术绘制气候资源分区、农业气候资源区划、气象灾害区划、养殖业区划等。

2 结果与分析

2.1 气候资源

2.1.1 光资源年太阳总辐射量410～414.2 kJ/cm2，4—8月为偏多期，5月最多，为50.2 kJ/cm2，10月至次年2月为偏少期，12月最少，仅20.9 kJ/cm2。生理辐射量占总辐射量的50%。年最多辐射量477.15 kJ/cm2，最少350.94 kJ/cm2，年际间变幅较大。年日照时数1 612 h，日照主要集中在5—8月，日均5.3～6.0 h，冬季次之，秋季多阴雨，日照最少，日均不足3.5 h。成县太阳辐射量和日照时数除比近邻的康县偏多外，少于同纬度其他地区。光辐射和光照略少，对日光温室等设施栽培不利。由于光照主要集中在作物对光资源需求旺盛的春夏两季，多数年份能够满足作物和植物生长发育的需求，个别年份因阴雨造成作物开花授粉不足、成熟期发芽霉变等影响产量，秋季阴雨使小秋作物不能按时成熟收获，影响秋播。进入21世纪以来，秋季阴雨次数有所减少，秋季和年光照时数呈增多趋势。

2.1.2 热量资源年平均气温12.1 ℃，7月最高，为23.4 ℃，1月最低，为-0.2 ℃。极端最高气温37.4 ℃，极端最低气温-14.7 ℃。极端最高和最低气温均在作物发育临界期内，仅在个别年份出现持续高温导致作物逼熟和高山区越冬作物冻害死亡现象。成县年平均日较差10.6 ℃，4—5月最大，为13.0～13.2 ℃， 9—10月最小，为8.5 ℃左右，年极端最大日较差26 ℃，最小0.8 ℃。春季温度波动大，秋季温度变化和缓。

年平均≥0 ℃持续日数326 d，期间活动积温 4 582.6 ℃。≥10 ℃持续日数207 d，活动积温 3 930.2 ℃。一般越冬作物在0 ℃以上就开始生长发育，秋作物则需要10 ℃以上才能生长发育。积温条件满足作物生育一季有余两季不足，作物栽培为两年三熟制[7-9]。

年无霜期200～210 d，晚霜4月上旬结束，早霜10月底开始。早霜无影响，较强的晚霜冻害比较明显，强晚霜冻对作物尤其是果树冻害严重，影响面积大，有的年份会造成诸如核桃等绝收，是当地主要的气象灾害之一。一般较强晚霜冻害有8～10年一遇的周期，所以多数年份晚霜冻害只是局部性发生。

2.1.3 水資源水是植物赖以生存的先决条件，作为雨养农业地区更是如此。成县年降水量中川坝河谷区570～670 mm，西南部犀牛江沿岸易旱区仅550～600 mm，北部山区丰沛，为700～770 mm。年最多降水量1 072.1 mm，最少仅257.3 mm，均出现在南部地区犀牛江沿岸的镡坝，相差3倍有余，说明犀牛江沿岸降水量的年际间差异最大。一年中降水量主要集中在6—9月，占年总量的66.2%，冬季12月至次年2月雨雪量不足全年的3%，由于冬季植物消耗水分较少，多数年份并未形成冬季干旱。春季是一年中降水波动最大的季节，往往出现干旱时段，影响秋作物播种出苗和越冬作物生长发育。春季雨水过多的年份有利于大秋作物播种出苗和幼苗期生长发育，但越冬作物因水分供应多，长势过旺，田间密度大，通风不畅，易出现倒伏，冬小麦则易感染锈病，影响产量。因此对不同作物的发育期而言气候资源往往是此利彼害。夏秋季多数年份雨水供应较好，但春末夏初和伏期易出现干旱时段，对秋作物影响明显。6月上中旬的麦收期连阴雨使小麦发芽霉变不能及时收获导致减产，秋季连阴雨影响大秋作物不能按时收获或使玉米果穗顶端发芽霉变。干旱和秋季阴雨对核桃生育和收获也有明显影响。

成县气候资源优势明显，是核桃的适宜种植区，除晚霜冻较为严重的年份外，均能获得较好收成，且量大质优，是被原国家林业局命名的“全国核桃之乡”。气候条件也有利于大蒜生长发育，所产“三蒜”享誉省内外，是当地主要的经济作物。适宜的气候条件孕育了千年药乡，南北山区中药材品种达四百余种，是名副其实的植物库。由于气候温和湿润，垂直气候差异明显，牧草生长周期长，植物和野生花卉次第开放长达数月，对发展养蜂业和畜牧业均十分有利，历来是甘肃省主要的蜜蜂放养地[10-12]。适宜的气候条件养育了这里的名山大川，植被面积占比高达60%，绿水青山成为人们旅游度假的理想胜地。

2.2 气候区划

2.2.1 区划原则 ①在气候资源分析的基础上，按照气候相似原理，着重于区划实用原则进行区分，同时考虑与邻县气候区划的相互衔接。②区划指标以大农业为对象，根据粮食作物、油料作物、蔬菜、经济林果、中药材和养殖业等对气候条件的适应要求，以及种植制度、熟制、养殖业特点等，应具有明显的现代农业特色。③根据地形、海拔高度、植被、垂直气候差异和种养殖业布局特征等，采用热量指标和水分指标相结合的二级分区法。

2.2.2 区划指标

1）热量指标。热量是决定农业气候区划的主要因子，采用≥0 ℃、≥10 ℃的年活动积温为主导指标，辅以最热月和最冷月的平均气温、无霜期、海拔高度、土壤质地、酸碱度、现有作物熟制和种养殖业分布现状，划分为温暖、温和、温凉3个区，分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示。特色产业中的大蒜、核桃、中药材和蜂、渔及畜禽的养殖则划分为最适区、适宜区、次适区、不适区，分别以1、2、3、4表示（表1）。

2）水分指标。水分是影响作物生长发育的重要因子，对养殖业同样必不可少。采用干燥度（K），辅以年降水量、湿润度、自然植被等划分为湿润、半湿润和半干旱3个区，分别用a、b、c表示（表2）。

3）综合指标。结合热量、水分、光照的分区指标，将全县划分为3个农业气候区，即温暖半湿润粮经区（一年一熟或二年三熟），代号ⅠA;温和湿润粮经林木区（二年三熟或三年四熟），代号ⅡB;温凉湿润林牧区[13，14]，代号ⅢC（表3）。

2.2.3 分区评述

1）ⅠA温暖半湿润粮经作物区。①范围：以中部盆地东西走廊区和其侧翼的浅山丘陵区为主。②气候特点：年日照时数1 551 h左右。年太阳总辐射量411.6～420 kJ/cm2。年均气温11～13 ℃，最热7月气温22.5～24.5 ℃，最冷1月气温-1～1 ℃，极端最高气温36～39 ℃，极端最低气温-16～-13 ℃。日平均气温稳定通过0 ℃初日为1月28日至2月8日，终日为12月14—30日，喜凉作物生育期300～325 d，积温4 000～4 700 （℃·d）。日均气温稳定通过10 ℃初日为3月30日至4月10日，终日为11月1—10日，喜温作物生育期190～220 d，积温3 600～4 200 （℃·d）。无霜期190～225 d。年降水量610～700 mm，冬小麦和玉米全生育期降水量分别为200～250 mm和370～420 mm。年干燥度（K）为1.0～1.3，为半湿润区。③气象灾害：主要有干旱、暴雨、晚霜冻、冰雹、麦收期连阴雨和秋季阴雨。④农业发展优势：一是该区气候温暖，热量充沛，南部犀牛江沿岸有少数柑橘和茶叶生长（越冬有风险），具有亚热带过渡气候特点。年均雨量≥600 mm，较其他地区多，处于犀牛江、东河、南河和甸河流域，地势较为平坦，土壤肥沃，坡度大多在30°以下，利于农机耕作和灌溉，是发展粮经作物、大棚果蔬、养殖业的理想之地;二是光、热、水的利用，以小麦、玉米、大豆、油菜和“三蒜”为主，辅以大棚和日光温室栽培果蔬，大力发展核桃、蚕桑和养殖业。河滩沙壤地以种植花生和红薯为主，以充分发挥热量优势。本区适宜各种果树和蔬菜生长发育，海拔较高和较为阴湿的地方适宜食用菌和中药材栽培种植。应充分利用区内江、河、湖、库丰富的水力资源优势，同时建设完善水利系统工程，解决作（植）物需水关键期的水分问题。地膜具有一定的保墒提温、节水抗旱作用，应大幅普及。

2）ⅡBa温和湿润粮经林木区。①范围：除城关外，包括其他16个乡镇分布于半山、丘陵海拔 1 300～1 500 m的地区，为粮油主产区。②气候特点：太阳年总辐射量411.6～420 kJ/cm2，年均气温 9～11 ℃，最热7月气温21～22 ℃，最冷1月气温 -3～-1 ℃，极端最高气温34～37 ℃，最低气温-22～ -19 ℃，冬冷夏不热。日均气温稳定通过0 ℃初日为2月10—20日，终日为12月10—16日。喜凉作物生育期280～300 d，≥0 ℃积温3 600～4 000 （℃·d）。日均气温稳定通过10 ℃初日为4月10—15日，终日为10月25日至11月5日，喜温作物生育期180～200 d，≥10 ℃积温3 200～3 600 （℃·d），无霜期180～190 d。年降水量650～750 mm，K为0.7～1.0，属湿润区。光热水资源较充足。③气象灾害：干旱、晚霜冻、暴雨、冰雹、大风、芽麦雨和秋季低温阴雨。④农业发展优势：气候温和，热量条件比ⅠA区略差但比其湿润，是小麦、玉米、大豆、油菜以及荞麦等粮食及杂粮作物的适宜生长区。可以达到两年三熟或三年四熟，且产量较高。考虑到热量资源，冬小麦应以冬性和半冬性品种为宜，麦茬点种大豆或复种荞麦，玉米以中晚熟品种覆膜种植为宜。因气候湿润，土地广阔，适宜发展核桃、蚕桑、中药材、油用牡丹、养殖业和乡村旅游業。还有一些沼泽地可栽植芦苇、藤条、线柳，发展编织业。

3）ⅡBb温和湿润农林亚区。①范围：散布在1 500～1 700 m的半山区，气候阴湿，农林交错。受热量条件限制，该区以洋芋和荞麦等小杂粮种植为宜，夏秋一年一熟。②气候特点：山高湿润多云雾，光照和太阳辐射比1 500 m以下地区少，年均气温8～9 ℃，最热7月气温20～21 ℃，最冷1月气温-4～ -2 ℃，极端最高和极端最低气温分别为33～34 ℃和-23～-21 ℃。日均气温稳定通过0 ℃初日为2月15—25日，终日为11月30日至12月6日。喜凉作物生育期270～290 d，积温3 200～3 600 （℃·d）。稳定通过10 ℃初日为4月15—25日，终日为10月10—20日，喜温作物生育期160～180 d，积温2 800～3 200 （℃·d），无霜期170～180 d。年降水量≥700 mm。K<1.0，为湿润区。夏季不热，秋季多阴雨且降温快，光热不足，早熟玉米能成熟，冬性小麦生长良好，是洋芋、荞麦等喜凉作物的适生区[5，15，16]。③气象灾害：晚霜冻、低温阴雨、暴雨和冰雹。④农业发展优势：适宜土豆、荞麦等喜凉作物生长发育。以林木、食用菌、中药材、牧业和冷水鱼养殖为发展方向。

4）ⅡBc温暖温和半干旱农经区。①范围：包括镡河、黄陈、索池、苏元等乡镇靠近犀牛江沿岸的地方，纸坊、沙坝及小川等乡镇的部分地区。区内垂直落差较大，海拔在750～1 500 m，河谷地区气候温暖，高山气候温和。土地面积较大，但植被较差，土壤对水分的涵养性不足，为西部易旱区。②气候特点：该区从700多米的犀牛江沿岸的河谷地带分布到1 000多米的中高山区。年降水量500～600 mm，年均气温8.5～13.5 ℃，最热7月气温30～39 ℃，最冷1月气温-23～-12 ℃。年日照时数≥1 600 h，日照最丰富。年蒸发量≥1 000 mm，约是年降水量的2倍，为蒸发最大的地区。≥0 ℃积温3 600～4 700 （℃·d），≥10 ℃积温3 200～4 200 （℃·d）。K为1.5～2.0，为半干旱区。无霜期180～230 d。由于地表植被和土壤对水分的涵养性差，降水量偏少，蒸发量大，每年均有不同程度的干旱发生，尤以春旱和伏旱为甚，小麦常易出现高温逼熟现象，小秋作物无法及时播种。由于垂直气候差异大，喜热作物和喜凉作物的生长周期均较长。③气象和地质灾害：干旱、暴雨、冰雹和泥石流滑坡等。④农业发展优势：犀牛江沿岸光热资源丰富，适宜种植蔬菜、花生、生姜、番薯、魔芋以及干鲜果等，以设施栽培为主，发展反季节蔬菜和草莓、圣女果等时鲜水果。该区也是渔牧业发展的理想地区。海拔较高的地方应发挥土地资源优势，以小麦和大豆或油菜轮作为主，高山区适宜土豆、荞麦等喜凉作物种植，减少玉米种植面积。核桃属耐旱植物，可大面积栽植，但需做好防晚霜工作。

5）ⅢC温凉湿润林牧区。①范围：该区位于海拔1 700 m以上的南北山区，以森林、荒山、草坡为主。②气候特点：光照、辐射、积温、无霜期最少，气温最低，年均气温4～8 ℃，最热7月气温16～20 ℃，最冷1月气温-7～-4 ℃，极端最低气温<-23 ℃，年降水量>720 mm。冬季漫长寒冷，夏季短暂凉爽，是理想的旅游观光和避暑胜地。≥0 ℃积温<3 200 （℃·d），≥10 ℃积温<2 800 （℃·d）。K为0.70～0.99，为湿润区。无霜期<170 d。③气象灾害：低温阴雨、寡照、霜冻，偶有大风。④农业发展优势：宜林牧、中药材繁衍种植、坚果和食用菌栽培及冷水鱼养殖。境内山高坡陡，植被良好，森林资源丰富，是天然氧吧和水源涵养地，适宜发展林下经济和散养鸡（野鸡）、猪（野猪）、牛、羊等。境内名山多佛教圣地，是发展旅游业和避暑观光的好地方。野生中药材的采挖应做好生物多样性保护。矿山开发应注意植被和水源保护[6，17]。

3 小结与讨论

通过对气候资源的综合分析，按照热量指标、水分指标和综合指标的要求，将成县划分为3个农业气候区和2个亚区。

温暖半湿润粮经作物区主要分布在河谷地带和浅山丘陵区，气候优势明显，宜粮油作物和经济作物种植，以及果蔬栽培、设施农业开发。灾害有晚霜冻、干旱、暴雨和阴雨。

温和湿润粮经林木区主要分布在南北山区的中山区和西部地区一部分，宜林宜牧，气候有利于粮油作物、小杂粮、中药材、坚果种植，以及食用菌栽培，宜发展旅游业。灾害有晚霜冻、干旱、暴洪、冰雹和阴雨。

温凉湿润林牧区主要分布在海拔较高的山区，宜发展小杂粮、中药材、林业和林下经济、蜂业、牧业。灾害有晚霜冻、暴雨、寒潮大风、阴雨、冻害。

气候区划有一定的局限性和相对性，对农业结构调整、作物布局、引种和农林科技人员参考有实际意义，具体到生产中还要结合气候预测和气候差异灵活应用。气候区划应随技术进步、气候资料积累和气候变化不断完善补充，以适应现代农业科技的需求[18-20]。

参考文献：

[1] 王远皓，王春乙，张雪芬.作物低温冷害指标及风险评估研究进展[J].气象科技，2008，36（3）：310-317.

[2] 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）：252-255，259.

[3] 刘伟昌，张雪芬，余卫东，等.水稻高温热害风险评估方法研究[J].气象与环境科学，2009，32（1）：33-38.

[4] 王连喜，李欣，陈怀亮，等.GIS技术在中国农业气候区划中的应用进展[J].中国农学通报，2010，26（14）：361-364.

[5] 刘晶淼，丁裕国，张文宗，等.农业气候资源与灾害评估及其区划研究[M].北京：气象出版社，2012.