川西高原错季草莓种植的适宜度分析*

张旭然，王明田，杨再强, 4，徐 超，郑盛华，邹雨伽

川西高原错季草莓种植的适宜度分析*

张旭然1，王明田2,3**，杨再强1, 4，徐 超1，郑盛华3，邹雨伽5

（1. 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心，南京 210044；2. 四川省气象台，成都 610091；3. 农业农村部西南山地农业环境重点实验室，成都 610091；4. 南京信息工程大学滨江学院，无锡 214000；5. 四川省气象局农业气象中心，成都 610091）

基于1986−2015年川西高原48个气象观测站点逐日气象数据，结合草莓的生物学特性和2018年分播期试验观测结果，根据气候生态适宜度理论和模糊数学方法，建立气温、水分以及综合适宜度评价模型，对川西高原草莓生长的逐旬适宜度进行分析，确定适宜草莓生长的时间段，并分析草莓各生育期的生长适宜度，利用综合打分的方法完成草莓综合适宜种植区的区划，以探究川西高原气候条件错季大规模种植草莓的可行性。结果表明：（1）川西高原错季草莓生长气温较适宜期集中在4−10月，同期水分适宜度及综合适宜度均达到次适宜水平及以上，能够满足草莓种植的基本需求，同时也满足草莓鲜果在夏季错季上市的时令需求。（2）川西高原错季草莓的适宜种植区主要集中在凉山州的甘洛、越西、冕宁、喜德、西昌、布施、普格、宁南等地；次适宜区主要覆盖凉山州东部和中西部等海拔3000m以下地区，以及阿坝州中南部和甘孜州东部等海拔2000−5000m地区，并从中部向西侧的高海拔地区呈带状延伸；而石渠、色达、红原、若尔盖等高纬度地区和巴塘、理塘、得荣、乡城、稻城等高海拔地区则不适宜错季草莓的种植。因此，在适宜播期和覆膜等农业技术措施的补充下，川西高原大部分地区的气候条件适宜进行错季草莓的种植栽培。

错季草莓；川西高原；适宜度分析；气候适宜期

草莓（Duch.）是多年生常绿草本植物，属蔷薇科浆果类水果，草莓浆果色泽鲜红、芳香多汁、酸甜适口、营养丰富，素有“水果皇后”的美称。草莓是喜光、喜温凉气候的植物，虽能耐轻微的遮荫并具有一定的耐寒性，但其不耐严寒也不抗炎热[1]。萌芽适温在20～25℃，生长适温在15～20℃，小于10℃或大于30℃的温度都会使植株光合作用速率下降，抑制草莓植株的生长；草莓开花期温度小于0℃或大于40℃都会影响授粉受精，产生畸形果[2]；草莓结果期适温在15～20℃，最高气温不能超过35℃，温度升高会使草莓结果期缩短，甚至植株生理失调，导致死亡[3]；果实成熟期适宜温度也在20℃左右，气温的逐渐下降和上升，都会使草莓有机物的积累逐渐减少[4]。草莓在不同的发育期对水分的需求不同，花芽分化期要求水分较少；母本苗定植后需要充足的水分，以保证幼苗成活；现蕾−果实膨大期需水量较多[5]。

草莓主要的种植方式有露地栽培和设施栽培两种。最原始的种植模式就是让其在自然露天环境中自然生长成熟，这就决定了消费者只能在应季的短时期内购买到新鲜果蔬。随着消费水平的不断提高，短期的应季草莓供应愈加无法满足市场需求。随着农业技术和食品保藏技术的不断发展，反季节蔬果栽培应运而生，温室、大棚等设施的发展应用，实现了果蔬的增温增光栽培[6]。设施栽培可通过提前或延后收获来实现草莓鲜果的周年供应，以获得较高的经济收益，但是设施栽培相较露地栽培来说，草莓果实的品质和口感都较差，且设施成本较高，所以草莓产业主要仍活跃在冬春季时期，夏季的鲜果草莓市场基本空白[7]。国内不少学者针对草莓实际生产中的新品种培育[8−10]、重茬[11−12]、脱毒移种[13−14]、病虫害防治[15−17]等问题做过大量研究，但利用自然气候资源种植错季草莓，有关延迟或提前草莓收获时间的研究少有报道。

川西高原为青藏高原东南缘和横断山脉的一部分，分为川西北高原和川西山地两部分，地质环境典型，季节和昼夜温差大，10℃以上积温达到1000～1500℃·d，是四川热量最低的地区；但在另一方面，川西高原丰富的光能资源在一定程度上弥补了其热量不足的缺陷[18−20]。很多文献对西甜瓜、樱桃[21]、杏鲍菇[22]、大白菜[23]等蔬果进行了高原错季种植研究，高原反季节种植技术和高效高产栽培模式也逐渐成型，但是针对高原草莓的错季种植适宜性的研究仍十分少见。理论上，利用高原夏季与平原冬春季气候相似的特点，在川西高原进行错季草莓的露地栽培或简易大棚设施栽培极具应用前景。

本研究针对川西高原的气候条件，分析在当地进行错季草莓种植的适宜性，确定适宜草莓生长的时间段，分析草莓各生育期的生长适宜度并进行适宜种植区划，以期为川西高原各地错季草莓的规模化栽培提供依据。

1 资料与方法

1.1 数据及其来源

气象数据来自四川省气象局气象信息中心提供的川西高原多年逐日气象记录数据包（1986−2015年），包括平均气温、最高气温、最低气温、日照、降水量和平均湿度共6项气象数据的逐日记录，数据提取时间为2018年，来自四川省川西高原48个气象站点（图1）。参考四川省行政区划，将川西高原的48个站点划分为甘孜州、阿坝州、凉山州3个区，取同日某区内各站气象要素的平均值为该区当日的平均气象要素值。

图1 川西高原气象站点分布

生育期数据来自四川省农业气象指标项目在松潘夏季草莓基地的分播期试验，分别在2018年4月中旬、5月中旬、6月中旬3个时间点定植草莓幼苗，观测其整个生长期内各生育期的时间和持续时长，并记录草莓植株的整体长势和果实品质及最终产量。根据分播期试验结果取各项指标最优的5月中旬批次的生育期来划分计算适宜度的各生育期，选取5中旬−6月上旬为定植萌芽期，6月中旬−7月上旬为开始生长期，从开花起，草莓开花、结果、采收交错重叠出现，所以将7月中旬−10月定为持续生长期。

1.2 适宜性评价指标的确定

温度、水分、日照条件是影响作物生长的主要气象因子。生产实践和实验中发现，川西高原各地温度、水分条件差异较大，对草莓生长的影响适宜性也各不相同，而日照条件对草莓生长的影响均为适宜水平[24−25]，所以主要针对温度、水分对川西高原种植草莓的适宜性进行分析。

根据草莓生长发育对温度的要求和响应，将温度对作物的影响确定为最高温度、最低温度2个阈值点和1个最适温度区间，用模糊子集的升、降半岭形分布对应取交集建立气温适宜度函数ST[26−32]，即

式中，t为旬平均温度（℃），TL、TH分别为草莓生长的下限、上限温度；tl、th分别为草莓生长最适温度的上限、下限值。

从水分供需平衡入手，将水分适宜度函数SW分解成土壤水分（Ssoil）[33−34]和空气相对湿度（Srh）两个部分。Ssoil是利用自然降水量的旱涝程度来评价某地区的水分供需情况（式2），而Srh是利用草莓对空气相对湿度的敏感程度来评价水分对草莓的影响（式3）。

式中，R0为某地区降水量的累积年平均值（mm），取1986−2015年的30a平均降水量；R为该地区的实际自然降水量（mm），取2018年全年各地的降水量。

式中，RH0为最适宜相对湿度（%），RH为实际空气相对湿度（%）。

因此，草莓综合适宜度S可计算为[35]

结合文献调研和对草莓温度胁迫指标的分析结果，确定各项适宜指标参数取值见表1[36−37]，分别利用式（1）和式（4）计算川西高原各地错季草莓种植的气温适宜度值、水分适宜度值，依据式（5）计算草莓的综合适宜度值。其中，旬适宜度按“错季草莓生长”适宜指标取值，将旬内所有日平均气象要素都分别代入式（1）−式（5）计算得到日适宜度值，以旬内所有日适宜度值的平均值为旬适宜度；同理，不同生育期的适宜度按各生育期的适宜指标取值，某一生育期内所有日适宜度值的平均值即为该生育期的适宜度。按以下评价标准对适宜度进行评价，适宜度值大于0.7为适宜，代表适宜草莓露地生长；0.7～0.5为次适宜，代表在辅以设施手段的条件下适宜草莓生长；小于0.5为不适宜。

表1 草莓不同生育期温度界限（T）和适宜空气相对湿度（RH0）指标

1.3 数据分析

利用Matlab 2015b软件处理川西高原48个气象站点，1986−2015年30a的逐日气温、降水量和相对湿度数据，计算得出多年平均每旬草莓生长的气温适宜度、水分适宜度及其综合适宜度。在计算要素的旬平均值时，以1−10日为上旬，11−20日为中旬，20−30日为下旬。某站点要素的旬平均值用该旬内多日要素的平均值表示。

利用ArcGIS软件绘制不同生育期内各适宜度指标的空间分布，利用栅格运算对不同生育期内综合适宜度的栅格图层进行叠加运算打分，重新分级后形成适宜区、次适宜区和不适宜区的错季草莓综合气候适宜性区划图。

2 结果与分析

2.1 川西高原种植草莓的气温和水分适宜度分析

2.1.1 气温适宜度

由图2可知，草莓在川西高原生长的气温适宜度全年表现为“先增高后降低”。甘孜州、阿坝州气温适宜度分别从4月下旬、3月下旬开始，直至10月中旬，均在次适宜水平以上，其中凉山州夏季由于高温影响，气温适宜度有所下降，但全年均大于0.6，在次适宜范围。表明川西高原从春季到秋季大部分时间气温条件均适合草莓生长。其中，夏季6−8月气温适宜度最高，均达到0.8以上。由此可见，川西高原4−10月的气温条件均较适宜草莓的生长，能够满足一季错季草莓的种植，其中6−8月是最适宜的黄金时期。

2.1.2 水分适宜度

由图3可知，甘孜州与阿坝州的水分情况相似，冬春季降水稀少，空气干燥湿度低，4月下旬−10月中下旬草莓生长水分适宜度均能达到“次适宜”的水平；但适宜水分期较短且分散，仅7月下旬、8月上旬、9月下旬和10月上旬的水分适宜度大于0.8。而凉山州6、7月暴雨频发的气候特点不利于草莓的生长，水分适宜度下降幅度很大，这使凉山州的水分适宜期大幅缩短，仅4月上旬−6月上旬、9月上旬−10月中旬的水分适宜度达到0.5以上，水分适宜度达到0.8的最适宜期仅有5月下旬。总之，在错季草莓的生长期间（4月中下旬−10月中旬），川西高原各地的水分条件基本能够满足草莓生长期间的水分需求，种植过程中可根据各地不同降水情况进行适当补水和排水调控，即可弥补局地降水影响。

图2 川西高原草莓生长逐旬气温适宜度（ST）

注：数据为1986−2015年30a平均值。E-代表上旬。下同。

Note: The data is the 30-year average from 1986 to 2015. E- is the first ten-day of a month. The same as below.

图3 川西高原草莓生长逐旬水分适宜度（SW）

2.1.3 综合适宜度

由图4可以看出，川西高原草莓全年生长逐旬综合适宜度变化整体表现为夏季为谷的“小双峰”，这一曲线特征与图3中水分适宜度的变化相似。10月下旬−翌年4月中旬，气温偏低、降雨偏少的气候条件不适宜草莓的生长，综合适宜度持续偏低；进入春季后，气温回升，雨水渐盈，综合适宜度也逐步增加；夏季较高的温度弥补了部分雨水过多对适宜度的影响。综合适宜度大于0.7的适宜期主要集中在5月、7月下旬−8月下旬和9月下旬−10月上旬，其中阿坝州的总适宜期长达10旬以上。总体来看，川西高原4月中旬−10月中旬的草莓生长气候适宜度均在0.5以上，达到“次适宜”的水平，适合种植错季草莓。

图4 川西高原草莓生长逐旬综合适宜度(S)

2.2 错季草莓各生育期的适宜性区划

2.2.1 定植萌芽期

草莓冻根在定植期的适宜温度在20～25℃，根系的生长活动温度以15～20℃为宜。从图5a可以看出，在凉山州、阿坝州南部和甘孜州南部边缘沿线地区，5月中旬−6月上旬的气温条件十分适宜定植期草莓的萌芽和后续生长发育，这部分地区海拔大多在3500m以下。而石渠—色达—阿坝—红原—若尔盖北部一线地区或因地势较高，或因纬度较高，开春后气温回升缓慢，从图中也可以看出，这部分地区在这一时段并不适宜草莓的定植萌芽。其余地区在该时期的气温适宜度均大于0.5，达到了“次适宜”的水平。整体来看，定植期的气温适宜度由东南向西北不断降低，这一变化趋势与川西高原气温随纬度、海拔变化的特征相适应，在其余两个生育期的气温适宜性分析中也能得出相似的结果。

定植萌芽期内，草莓冻根对水分的要求一般空气湿度在60%～70%，土壤湿度在60%左右较适宜。从图5b可以看出，色达—甘孜—炉霍—丹巴—康定—九龙—木里一线以西地区在这段时期的环境仍十分干燥，水分适宜度均小于0.5，不能满足草莓萌芽的水分要求；以东大部分地区能够达到“次适宜”的水分条件。

2.2.2 开始生长期

定植后的草莓冻根随着解冻不断复苏伸展，逐渐开始生长，这一时期草莓的生长适温范围较定植萌芽期更加宽泛，加之气温的不断回升，这一时期的适宜区明显扩大，对比图5a与图6a可以发现，甘孜州草莓开始生长期的适宜区与次适宜区的分界线较定植萌芽期北移约3个纬度。北部沿线地区的气温不适宜性也有不同程度的下降，其中阿坝县由不适宜区变为了次适宜区。除极个别地区，川西高原大部分地区这一时期的气温条件适宜开始生长期草莓的生长。

从图6b可以看出，随着雨水日渐充沛，空气湿度上升，草莓生长对水分的要求也逐步被满足。凉山州的东西两侧和甘孜州中部大部分地区的水分适宜度均能达到“适宜”水平以上，除个别站点仍无法满足草莓基本的水分要求，其余地区的水分适宜度都能达到0.5以上。同时从得荣、汶川等不适宜区较小的辐射范围也可看出其不适宜程度并不大。

2.2.3 持续生长期

从7月中旬开花起，草莓开花、结果、成熟交错重叠出现，果实采收期一直持续至10月底，这一段时期草莓的生长需消耗大量水分和养分，适宜空气湿度（60%～70%）、较高的温度和长日照都有利于优质果的品质形成。从图7a可以看出，这一段时段内气温适宜度分区与定植萌芽期相似，凉山州、阿坝州南部和甘孜州南部边缘沿线地区的气温适宜度依旧保持在0.8以上，次适宜区范围扩大，阿坝县由不适宜区变为次适宜区。

由图7b可见，在草莓持续生长期内，除去阿坝州东南部和甘孜州西部几个零散地区水分条件不适宜外，其它地区均能满足草莓这一阶段生长的基本水分要求，但研究区内并无水分条件适宜度能达到“适宜”的区域。

图5 川西高原错季草莓定植萌芽期气温适宜性（a）和水分适宜性（b）区划结果

图6 川西高原错季草莓开始生长期气温适宜性（a）和水分适宜性（b）区划结果

2.3 川西高原错季草莓种植适宜性区划

综合错季草莓3个生育期气温、水分综合适宜度，利用选择集优法进行综合气候适宜性区划。先将3个生育期的综合适宜度区划图栅格化，将不适宜区赋值0，次适宜区赋值0.5，适宜区赋值1，利用ArcGIS的栅格运算将各生育期适宜度区划图进行栅格相乘的叠加运算，再对所得栅格图进行重新分类处理，0值栅格划为“不适宜区”、“0～1”值栅格（0<栅格值<1）划为“次适宜区”、1值栅格划为“适宜区”，得出川西高原错季草莓综合气候适宜性区划如图8。由图可见，适宜错季草莓露地种植的地区全部集中在凉山州；相对于不适宜区呈分散片状分布，次适宜区则相对成片，除凉山州其余地区外还覆盖阿坝州中南部和甘孜州东部，并从中部向西呈带状延伸。其中适宜区占地约5.01%，次适宜区66.82%，不适宜区28.17%。

图8 川西高原错季草莓综合气候适宜性区划结果

3 结论与讨论

3.1 结论

（1）川西高原错季草莓的适宜种植区主要集中在凉山州的甘洛、越西、冕宁、喜德、西昌、布施、普格、宁南等地；次适宜区主要覆盖凉山州东部和中西部等海拔在3000m以下地区，以及阿坝州中南部和甘孜州东部等海拔2000−5000m地区，并从中部向西边的高海拔地区呈带状延伸；而石渠、色达、红原、若尔盖等高纬度地区和巴塘、理塘、得荣、乡城、稻城等高海拔地区则不适宜错季草莓的种植。

（2）川西高原错季草莓的适宜区主要集中在凉山州，但是其盛夏的高温气候仍易使草莓生长遭受热害影响，同时期常伴有暴雨洪涝，较长时间的降水还会影响草莓果实的形成，降低果实品质。次适宜区气温和水分条件基本都能满足草莓的基本生长要求，在适宜播期和覆膜等农业技术的补充下，可以考虑利用简易大棚设施进行局部的温室小气候调节，使当地的环境条件更加适宜草莓的规模化栽培；同时，但仍需注意大棚内的湿度和温度控制。

3.2 讨论

错季草莓充分利用了川西高原独特、自然的气候优势、地理优势，从而转变为经济上的优势，填补了市场上夏季鲜食优质草莓的空白。但本研究仅考虑了气温和水分这两个气象因子对适宜区划的限制，并未结合与错季草莓生产现实相关的其它气象要素、气象灾害频次、病虫害、地理因子、人文要素等进行综合分析，同时对草莓全生育期对气象要素的配置要求还不够细，今后针对川西高原错季草莓要形成更加全面的气候适宜性指标，其精细化区划还需进一步深入。另外，由于草莓在各个生育期对温度、水分等条件的要求各不相同，后期花、果、采收期循环交替，具体分析起来十分复杂。本研究仅就一个播期的错季草莓，将其分为3个生育期进行气候适宜性分析研究，其中有些细节问题很难体现出来。诸如，甘孜州中部地区在4月−5月下旬气温回暖速度慢，对应定植期的气温适宜度很低，但在实际种植中，这种程度的低温对草莓的根系萌发并无影响，甚至有促长作用；另一方面，由于持续生长期的划分时间范围太广，可能存在适宜的时间段被次适宜、不适宜时段同化，使整体适宜度评价降低。今后将进一步针对川西高原气候的多样性进行不同播期错季草莓的种植适宜性分布的细致化研究，为川西高原长期供应错季草莓的高效种植模式提供气候依据，并科学指导精细化设施调控。

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Climate Suitability of Unseasonal Strawberry Planting in the Western Sichuan Plateau

ZHANG Xu-ran1, WANG Ming-tian2, 3, YANG Zai-qiang1,4，XU Chao1, ZHENG Sheng-hua3, ZOU Yu-jia5

(1. Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters, Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044, China; 2. Sichuan Meteorological Observatory, Chengdu 610091; 3. Key Laboratory of AgriculturalEnvironment in Southwest Mountain Areas, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Chengdu 610091; 4.Binjiang College, Nanjing University of Information Science and Technology, Wuxi 214000; 5. Agricultural Meteorological Center, Sichuan Meteorological Bureau, Chengdu 610091)

In order to study whether the climatic conditions in the Western Sichuan Plateau are suitable for large-scale strawberry planting in summer, daily meteorological data of 48 meteorological observation stations in the Western Sichuan Plateau, from 1986 to 2015, were used to establish temperature, water and comprehensive suitability evaluation model to analyze the suitability of strawberry growth in the Western Sichuan Plateau, with eco-fitness theory and fuzzy mathematics methods, and considering the biological characteristics of strawberries. After determining the suitable period for the growth of strawberries, the growth suitability of each growth periods was further analyzed, and the final suitability zoning of unseasonal strawberry was determined by comprehensive classification and scoring method. The results showed that, the period whose temperature condition was modestly suitable for strawberries growing in the Western Sichuan Plateau was concentrated from April to October. And, the water suitability and comprehensive suitability of the same period also reached the sub-optimal level or above, which could meet the basic needs of strawberry planting and ensure that strawberry fruit can be marketed in summer. In terms of zoning, the comprehensive suitable planting areas of unseasonal strawberry in the Western Sichuan Plateau were mainly concentrated in the central part of Liang’shan Prefecture; the secondary suitable area covered a wide area, covering the eastern and mid-western part of Liang’shan Prefecture, and the mid-southern parts of A’ba Prefecture and the eastern part of Gan’zi Prefecture, which further extended from the center to the west. Supplemented by agricultural techniques such as suitable sowing date and film mulching, the climatic conditions of most parts in the Western Sichuan Plateau were suitable for the cultivation of unseasonal strawberry.

Unseasonal strawberry; Western Sichuan Plateau; Suitability analysis; Climate suitability period

10.3969/j.issn.1000-6362.2021.02.002

张旭然,王明田,杨再强,等.川西高原错季草莓种植的适宜度分析[J].中国农业气象,2021,42(2):102-111

2020−07−25

国家重点研发计划（2019YFD1002202）；四川省农业气象指标体系研究及应用（省重实验室2018−重点−05）；农业农村部西南山区农业环境重点实验室开放项目（AESMA-OPP-2019006）；高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室科技发展基金项目（省重点实验室2018-青年-30）

王明田，研究员，从事农业气象研究，E-mail：wangmt0514@163.com

张旭然，E-mail：1139093612@qq.com