我国芒果种植气候适宜性区划

张明洁 张京红 张亚杰 杨静

摘要：基于我国1961—2019年的地面气候观测资料，结合现有芒果优势产区的气候条件，选取我国芒果气候可种植区和气候适宜性区划指标，将气候适宜性区划指标分为适宜、次适宜、不适宜3级，分别赋予等级值，采用层次分析法赋权重。然后，利用根据各区划指标的等级值和权重构建芒果种植气候适宜性区划指数，基于地理信息系统（GIS）技术平台进行我国芒果种植气候适宜性区划，并结合前人研究成果和我国实际芒果种植区分布情况对区划结果进行验证。可种植区主要分布在热带和亚热带季风气候区，其中，气候适宜区主要分布在全年热量充足、越冬条件佳、光热水条件配合好的海南、云南南部的澜沧江—元江流域、云南北部、四川南部的金沙江干热河谷的部分地区、广西南部、广东大部、福建中部和南部。云南和四川由于地形条件复杂，区划结果呈碎片化分布。与前人的研究成果对比，本研究的芒果种植气候适宜区有所扩大，但我国实际的芒果优势产区基本均分布在该范围内，说明区划结果是可靠和合理的。研究结果可为优化我国芒果生产的区域布局和产业结构提供参考。

关键词：芒果;气候适宜性;区划;GIS;层次分析法;芒果优势产区

中图分类号：S162.5+5  文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2022）02-0124-07

收稿日期：2021-04-14

资助项目：国家重点研发计划（编号：2019YFD1002203）;海南省重点研发计划（编号：ZDYF2019113）。

作者简介：张明洁（1987—），女，江苏徐州人，硕士，高级工程师，主要从事应用气象、灾害评估、应对气候变化等研究。E-mail：zmj_0203@163.com。

通信作者：张京红，博士，研究员，主要从事应对气候变化、应用气象等研究。E-mail：janezhjh@163.com。

芒果是世界五大热带水果之一，起源于印度与缅甸交界地区，现已广泛分布于全世界热带、亚热带地区的90多个国家和地区[1]，芒果产业已成为世界上最重要的热带作物产业之一。我国20世纪60年代开始大规模规范化种植芒果，80年代以来种植面积迅速扩大，2019年种植面积32.3万hm2，产量达278.2万t，居世界第3位[2]。目前主要分布在云南、广西、广东、海南、福建等热带、亚热带省区，包括早、中、晚熟的100多个品种。气候条件是芒果生长的基本需求，也是制约芒果产量和品质形成的重要因素。我国总体气候条件优越，但由于地域辽阔、经纬度跨度大、地形条件复杂，各地气候资源状况差异大，发展芒果生产的气候适宜程度不一，导致部分地区芒果产量和品质不高。因此，为了进一步优化芒果生产的区域布局和产业结构，促进我国芒果生产的优质高产，有必要开展芒果气候适宜性区划。

已有很多学者开展了作物气候适宜性区划研究[3-11]，针对芒果种植的气候适宜性，不同学者通过数理统计、试验观测等方法和手段，分析了当地芒果生产与气候条件的关系[12-22];或针对芒果生产关键生育期所需的气候条件[23-24]、芒果种植的气象灾害等进行了分析探讨[25-28]。关于芒果气候适宜性区划，黄海平等选取芒果关键期气象因子，采用贝叶斯准则判断了广西各地芒果的气候生态适应程度[29];吴小波等以贵州省为研究区，运用地理信息系统（GIS）和遥感（RS）软件，综合考虑气候和地形因子，完成了芒果气候适宜性区划[30];杨凯等以福建省为研究区域，收集芒果寒害灾情样本，确定芒果寒害致灾因子，構建芒果寒害评价气候指标，完成了芒果寒害种植气候风险区划[31];刘锦銮选用年极端最低气温、3月和4月气温、雨量、日照等因子，采用模糊聚类法对广东省芒果生产进行了农业气候区划[32]。上述成果为当地芒果的种植、引种育种、防灾减灾和产业布局规划等提供了科学参考，但区划范围分散在个别市县或省区，未能从全国范围内对芒果的气候适宜性进行全面详细的分析，研究成果在其他地区的适用性有待考证。且在区划过程中气候数据未更新，不能反映气候变化对芒果气候适宜性的影响。在区划指标上，仅有个别研究考虑了海拔、坡度等地形因子的影响。本研究结合对我国现有芒果优势产区的气候条件分析、芒果种植实地调查资料等，综合考虑芒果种植所需的气候条件，筛选我国芒果种植气候适宜性区划的指标，应用数理统计、逐步分区相结合的方法，基于GIS技术开展我国芒果种植气候适宜性评价和区划，并与已有研究成果、我国芒果生产实际进行对比，摸清我国芒果种植的气候适宜性分布，为充分挖掘适宜芒果种植的气候资源优势、促进我国芒果产业发展规划和芒果种植的区域布局提供科学依据。

1 资料与方法

1.1 资料来源与处理

所用资料包括气象资料、地理信息数据、芒果种植信息等。气象资料包括我国大陆（不包括台湾省）2412个国家基本气象站1961—2019年逐日气象资料（1961年以后建站的，资料长度自建站至2019年），要素包括气温、降水量、日照时数、风速等，来源于中国气象局，对个别缺测的数据采用该日前后相邻两日的均值代替。基础地理信息数据采用国家基础地理信息中心提供的1 ∶100万行政区划边界。芒果种植信息包括我国现有芒果优势产区分布、部分市县的芒果种植面积和产量等，来源于中国农垦经济发展中心（农业农村部南亚热带作物中心）、统计年鉴、各省农业相关部门和文献查阅。我国现有芒果优势产区主要分布在广西右江河谷、海南南部—西南部、四川—云南金沙江干热河谷流域、云南怒江—澜沧江流域、云南红河流域、广东雷州半岛、贵州西南部、福建闽南地区[2]的61个市县的部分乡镇。

1.2 试验方法

1.2.1 区划指标的选取和分级

1.2.1.1 可种植区指标 芒果是热带常绿果树，喜高温，不耐寒[33]，当遇到0～5 ℃低温时，芒果树叶梢会受到伤害;气温<0 ℃时还会对枝条和树干造成损害[32]，当极端最低气温<-2.5 ℃时芒果树的嫩枝条和部分树干严重受害[14];当极端最低气温在-5 ℃时，幼龄结果树的主干会被冻死[16]。可见，芒果能否种植取决于越冬条件[29]。研究过程中采用表征低温强度和持续时间的年极端最低气温、最冷月平均气温作为芒果可种植区的区划指标。对我国现有芒果优势产区的气候条件（已剔除个别距离芒果园较远、海拔高度较高的不能代表当地芒果园气候条件的站点）进行统计分析（表1），取优势产区年极端最低气温和最冷月平均气温的最小值作为可种植区的区划指标值。

1.2.1.2 气候适宜性指标 热量条件是影响芒果生存和经济生产最重要的因子之一，不仅制约芒果种植的分布区域，还直接影响芒果栽培适宜程度，关系芒果产业的成败[30]。从起源和分布来看，芒果可分为热带型品种和亚热带型品种，温度适应范围相当广。在高温条件下生长结果良好，最适生长温度为25～30 ℃，低于20 ℃生长缓慢，低于10 ℃生长停止，一般认为，年平均气温在21 ℃以上，终年无霜的地方比较适宜芒果生产[34]。芒果树是深根系果树，耐湿、耐旱能力均较强[17]，在年降水量为 250～2 500 mm的地区[16]均能正常生长，最理想的条件是降雨季节性分布明显，尤其在花芽分化期、开花期和果实生长期降雨较少。但严重的土壤干旱会抑制营养生长，妨碍有机营养的产生和积累，间接地影响花芽分化和果实生长发育[35]，因此也需适量降雨。芒果是喜光果树，植株生长及良好的产量和优异的品质都要求充足的光照。充足的光照下芒果树结果多，含糖量高，外观美，光照是芒果高产优势的条件之一[34]。芒果生长量大，生长速度快，商业果园极易封行，树冠郁闭，降低有效光合面积;光照不足也影响果实光合产物的积累，降低产量和品质[1]。

综合上述分析，选择年极端最低气温、最冷月平均气温作为可种植区区划指标，选择年平均气温、年≥10 ℃积温、越冬期（12月至次年2月）平均气温、年降水量、年日照時数作为芒果气候适宜性区划指标，结合芒果种植对气候条件的要求以及现有芒果优势产区气候条件的统计分析（表1），建立芒果种植气候适宜性区划指标体系（表2）。

1.2.2 区划方法 本研究采用数理统计和逐步分区相结合的方法，在充分考虑芒果种植对气候条件的要求和对我国芒果优势产区气候因子进行统计分析的基础上，首先，选取最冷月平均气温、年极端最低气温作为可种植区的区划指标，划分出我国芒果的可种植区和不可种植区。然后，在可种植区开展芒果气候适宜性区划，选择年平均气温、年 ≥10 ℃积温、越冬期平均气温、年降水量、年日照时数等作为芒果气候适宜性区划的区划指标，将各指标分为适宜、次适宜、不适宜3级，开展芒果单因子适宜性区划，并对各区划指标的适宜区、次适宜区、不适宜区分别赋值为3、2、1。同时，根据咨询气象、农业等领域的相关专家，根据专家打分结果，采用层次分析法对区划指标年平均气温、年≥10 ℃积温、越冬期平均气温、年降水量、年日照时数分别赋予权重值0.2、0.1、0.1、0.3、0.3。最后，利用各个指标的等级值和权重值，加权求和得到气候适宜性区划指数[公式（1）]，进行芒果气候适宜性评价和区划。

y=∑5i=1z×wi。（1）

式中：y为芒果气候适宜性区划指数;z为等级值，适宜区为3，次适宜区为2，不适宜区为1;w为对应区划指标的权重;i=1，2，3，4，5。

2 结果与分析

2.1 可种植区

我国芒果的可种植区（图1）分布在海南、云南大部、广西、广东、福建中部和南部、四川南部和东部、重庆西南部、贵州南部。该区域位于热带季风气候和亚热带季风气候区。冬温夏热，降雨季节分布明显，夏季最多，冬季最少。热量资源丰富，最冷月平均气温大于5.6 ℃，年极端最低气温大于 -3.4 ℃，年平均气温介于15～27 ℃之间，年≥10 ℃积温为4 600～9 800 ℃。芒果树可以安全越冬。

2.2 气候适宜性区划结果

2.2.1 单因子适宜性 从年平均气温分布状况（图2-a）看，海南、广西中部和南部、广东大部、福建南部、云南南部的部分地区为最适宜区;云南除西北部和东北部的部分地区以外的地区、四川南部和东部、重庆西南部、广西北部和西部、贵州南部、广东北部、福建中部为次适宜区;云南西北部的零星区域为不适宜区。从年≥10 ℃积温的分布（图2-b）看，云南南部和西南部、广西北部的适宜区域有所扩大，其他的与年平均气温分布类似。从越冬期平均气温分布（图2-c）看，云南南部、广西中部和南部、广东大部、福建南部、海南为适宜区;除四川中部、云南西北部、贵州东南部的零星区域为不适宜区外，其他地区均为次适宜区。从年降水量分布（图2-d）看，云南南部和西南部、广西大部、贵州南部、海南、广东、福建均为适宜区;云南中部和北部、广西东北部、四川、重庆为次适宜区。从年日照时数分布（图2-e）看，云南大部、海南、广东雷州半岛和东部沿海、福建沿海、四川南部为适宜区;云南西北部的部分地区和东南部、广西、贵州南部、广东除雷州半岛和南部沿海地区外的地区、福建大部、四川东北部为次适宜区;云南北部的部分地区、四川东南部、重庆西南部、贵州南部和北部的零星区域为不适宜区。

2.2.2 综合适宜性 根据建立的气候适宜性指数，指数大于2.3为气候适宜区，2.0～2.3为次适宜区，小于2.0为不适宜区。另外，从海平面至海拔 1 200 m 的地区都能栽培芒果，在海拔1 200～1 700 m 具有特殊小气候的地区也有栽培[1]，而海拔高于1 700 m地区关于芒果栽培的报道鲜见，因此，将海拔高于1 700 m的地区作为不适宜区。由此得到芒果种植气候适宜性区划图（图3）。

适宜区包括海南岛全部;云南南部的澜沧江、元江流域的隆川、瑞丽、龙陵、保山、施甸、六库、永德、镇康、耿马、西蒙、澜沧、勐海、景洪、景谷、勐腊、江城、墨江、思茅、石屏、建水、开远、蒙自等市县的全部或部分地区，云南北部华坪、永仁、元谋、禄丰、宾川、东川等市县的部分地区;四川南部攀枝花、盐边、仁和、米易、德昌、会理、宁南、盐源、巧家等市县的部分地区;广西南部、广东大部、福建中部和南部。该区域最冷月平均气温为9.2～23.7 ℃，平均值达到 13.4 ℃，年极端最低气温为-2.8～18.9 ℃，平均值为2.9 ℃，年平均气温为16.8～27.1 ℃，平均值为 21.6 ℃，年≥10 ℃积温在6 000 ℃以上，年降水量为620.0～2 768.6 mm，年日照时数为1 377.2～2 838.1 h，越冬条件佳，全年热量充足，日照时间长，雨量适宜，光热水条件配合好，十分适宜芒果生长，可大面积发展芒果种植业。

次适宜区包括云南西部的福贡、云龙、永平、大理、巍山，中部的楚雄、双柏、禄丰、富民、安宁、呈贡、宜良、易门、晋宁、澄江、石林、玉溪、峨山、华宁、弥勒、泸西，云南东南部的罗平、丘北、广南、砚山、富宁、西畴、栗坡、马关、屏边;广西西林、凌云、凤山、东兰、宜州、柳江、金秀、蒙山、昭平、贺州一线及其以北地区，西南部的那坡、靖西、德保;廣东西北部的连山、连州、乳源、乐昌、南雄、始兴;福建的连城、永安、三明、沙县、顺昌、尤溪、大田、福鼎、霞浦的部分区域。该区域最冷月平均气温为6.5～16.8 ℃，平均值为9.5 ℃，越冬期平均气温为7.7～17 ℃，平均值为10.3 ℃，年平均气温为15.2～24 ℃，平均值为18.8 ℃，年≥10 ℃积温在5 000 ℃以上，年降水量为788～2 054 mm，平均值为 1 415 mm，年日照时数为1 150.9～2 335.2 h，平均值为1 589 h，该区域芒果越冬条件次于适宜区，但其他热量和光照条件虽然也略次于适宜区，但仍然能够满足芒果生长需要，可选种抗寒性强的品种，调节花期时间，减少芒果花期低温寒害造成的损失，是发展芒果种植业的次适宜区。

不适宜区包括云南西北部的零星区域、云南东北部、四川东部、重庆西南部、贵州东部的部分地区。该区域最冷月平均气温为4.8～13.7 ℃，平均值为7.8 ℃，年极端最低气温为-3.3～4.7 ℃，平均值为-0.8 ℃，越冬期平均气温为5.5～14.0 ℃，平均值为8.6 ℃，年平均气温在14.4 ℃以上，年日照时数平均值为1 475 h，且部分地区海拔较高，芒果安全越冬条件差，虽可种植芒果，但产量和品质难以保证，为芒果种植的不适宜区。

2.3 区划结果验证

2.3.1 与已有研究成果对比 黄海平等的研究表明，广西芒果种植的最适宜区包括百色、田阳、田东、崇左、龙州、宁明、凭祥、钦州、合浦、北海、方程、东兴等12个市县[29]。吴小波等的研究表明，贵州芒果的优势种植区主要分布在南盘江、北盘江和红水河低热河谷地带，包括兴义、安龙、册亨、兴仁、贞丰、关岭、镇宁、望谟、罗甸、平塘等10个市县的部分乡镇[30]。杨凯等基于寒害过程开展的福建芒果种植区划结果表明，福建沿海地区是芒果引种风险最低的区域，适宜进行芒果的引种扩种，越向北向西，寒害风险越大，芒果难以安全越冬或产量和品质难以保证，不适宜进行芒果的引种扩种[31]。本研究的结果与以上研究的结论基本一致，本研究的适宜区范围有所扩大。

2.3.2 与实际芒果种植情况对比 目前我国芒果的优质产区（图3）除了广西西北部的西林，贵州南部的兴义、安龙、册亨、望谟、贞丰、罗甸、关岭、镇宁分布在区划结果的次适宜区外，其余均分布在芒果种植的气候适宜区。

3 结论与讨论

3.1 结论

结合我国芒果生产的实际，从芒果生长安全越冬和影响其产量、品质的气候条件出发，在对我国现有芒果优势产区气候条件进行分析的基础上，选取最冷月平均气温、年极端最低气温作为芒果可种植区的区划指标，划分出我国芒果的可种植区，在此基础上选取年平均气温、年≥10 ℃积温、越冬期平均气温、年降水量、年日照时数作为芒果气候适宜性的区划指标，同时考虑海拔高度的影响，基于GIS的空间分析开展我国芒果气候适宜性的评估和区划。

（1）我国芒果的可种植区位于热带季风气候和亚热带季风气候区，分布在海南、云南大部、广西、广东、福建中部和南部、四川南部和东部、重庆西南部、贵州南部。

（2）适宜区包括海南，广西中部和南部，广东除粤北外的大部分地区，福建西部和南部沿海区域，云南南部怒江、澜沧江、怒江和南盘江流域的部分地区以及云南北部、四川南部的金沙江干热河谷流域的部分地区。次适宜区包括云南东部、广西西南部和北部、贵州南部、广东北部、福建中部的部分地区，以及重庆西部和北部的部分地区。不适宜区包括云南中部和北部的大部分地区、四川南部的部分地区、四川东部、重庆西部和贵州南部的部分地区。

3.2 讨论

通过对比分析发现，本研究的芒果气候适宜性区范围较已有研究结果的适宜区范围有所扩大，但我国现有的芒果优势产区基本均分布在此范围内，说明区划结果是可靠和合理的，可为优化我国芒果种植的区域布局和产业发展规划提供科学参考。

区划指标的选择是芒果气候适宜性区划的关键。在区划过程中，由于我国种植芒果品种较多，在区划过程中未能收集到各地足够的芒果发育期观测资料，因此在选择区划指标时，没有精细到芒果花期、果实发育期等关键生育期所需要的气候条件。区划指标的权重是根据专家打分结果利用层次分析法计算所得，具有一定的主观性。此外，芒果栽培还受到当地土壤条件、种植技术、上市时间等因素的影响，因此导致部分区划结果与实际存在一定的差异。在今后的研究中，随着资料收集的不断完善，需要区分出各地芒果的发育期时间，并分析各发育期芒果生长所需的气候条件，进一步完善区划指标和指标界限值的划分，提高区划结果的精度和合理性。

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