基于GIS的贵阳地区美味猕猴桃种植气候适应性区划

仲伟敏，张学彬，唐冬梅*，杨敬婷，李宗参，秦 杰

(1.贵州省果树科学研究所，贵州 贵阳 550006；2.清镇市气象局，贵州 清镇 551400；3.贵州省环境科学研究设计院，贵州 贵阳 550081；4.乌当区气象局，贵州 贵阳 550018；5.贵阳市气象局，贵州 贵阳 550001)

0 引言

【研究意义】贵州是我国猕猴桃属植物资源的西南核心分布区，因昼夜温差大、紫外光线强、雨量充沛，气候条件非常利于树体生长和果实发育，是猕猴桃的最适宜种植区[1]。贵州省猕猴桃科研和产业发展始于20世纪70年代末，经历了“发展、萧条、再发展”的过程，当下猕猴桃产业已成为贵州省精品水果的重要组成部分，至2020年全省猕猴桃栽培面积达4.54万hm2，投产面积2.541万hm2，总产量30万t，猕猴桃面积和产量位居全国前列。贵阳地区是贵州省猕猴桃产业的主要产区，98%以上的种植户栽植美味猕猴桃品种即贵长品种，栽培面积超过1.7万hm2，少部分零星种植猕猴桃其他品种[2]。贵阳市地处黔中山原丘陵中部，地形地貌和气候条件境内差异较大。贵阳地区地貌属于以山地、丘陵为主的盆地地区，平均海拔1 100 m左右，海拔跨度较大(506～1 762 m)，地形地貌复杂，气候条件特殊。因此，科学合理地利用当地农业气候资源，对贵阳猕猴桃种植进行适应性区划指导生产具有重要意义。【前人研究进展】相关领域专家学者对猕猴桃气候适应性区划作了大量研究[3-9]，填补了当地猕猴桃区划空缺，对当地猕猴桃生产布局有较好指导作用；但多关注的是猕猴桃对水热资源的生理需求，未综合考虑品质和产量形成的其他主要气候因子。【研究切入点】随着美味猕猴桃贵长品种种植面积不断扩大且陆续进入丰产期，不少果农和企业因盲目引种扩种，其生态气候适应性的空间差异化特征愈发明显，由于品种、生产技术、当地气候资源未能协调统一，致使产业生产成本投入高，经济效益低。【拟解决的关键问题】根据贵阳地区气候特点，引种前预测分析美味猕猴桃在目标地的适生性，选取影响猕猴桃品质和产量的主要气候因子，采用GIS技术对贵阳美味猕猴桃种植适应性进行区划，以避免品种结构单一化及产业频繁遭受灾害性气候导致重大损失等问题，引导品种形成区域化布局，为贵阳地区猕猴桃生产及品种结构调整提供科学依据。

1 资料与方法

1.1 研究区概况

贵阳市地处长江与珠江分水岭地带，位于106°07′～107°17′E，26°11′～27°22′N，幅员面积8 034 km2。地貌以山地、丘陵为主，总地西南高、东北低，苗岭横延，海拔跨度较大。贵阳地区属于亚热带湿润温和气候，冬无严寒夏无酷暑，降水充沛，无霜期长，山地气候明显。

1.2 资料来源

气候数据来自于贵阳市气象局，2000—2020年贵阳地区208个气象自动站数据，包括逐旬气温、逐月气温、累年气温、降水、相对湿度、日照等数据。利用1︰250 000的比例尺，提取贵阳的纬度、经度和海拔高度等地理数据。

1.3 气候区划指标选择与适宜性分区

1.3.1 指标选择 参考国内有关文献研究结果[6-13]，分析贵阳地区猕猴桃主产区气候条件；为达到美味猕猴桃优质、高产目的，将贵阳地区主要的气候特征与对应时期要求的气象条件进行比对分析。

1.3.2 指标阈值 区划指标在参考四川、陕西等猕猴桃生态适宜区有关研究的基础上[4,6,10-12]，结合贵州猕猴桃主产区气候特征，将指标阈值确定为4个等级，即高适宜、适宜、次适宜和不适宜。

1.3.3 适宜性分区 根据区划因子对猕猴桃品质、产量的影响程度，确定各指标因子的权重：年均温0.15、年降水量0.15、≥10℃积温0.15、1月均温0.2、7月均温0.2、日照数0.15，利用GIS技术，得到贵阳地区美味猕猴桃种植气候适宜性区划图。

1.4 数据处理

通过分析猕猴桃种植所需气象条件，对每个划分适应性的气候指标进行处理。同时采用GIS空间叠置分析法[10]，对贵阳DEM数据进行转化，提出区划所需的经纬度、海拔高度等数据，在GIS上叠置各类气候指标层，获得30 m×30 m网格猕猴桃种植气候适宜性区划图。

2 结果与分析

2.1 贵阳地区种植猕猴桃的气候条件

猕猴桃生长需要充足的温度、降水和光照等相关生态条件，贵阳地区的生态条件能为美味猕猴桃贵长品种生长提供适宜的生长环境。

2.1.1 温度 猕猴桃属于喜温凉植物，正常生长要求年平均气温11～18℃，其中14～16℃为最适宜，高于19℃或低于12.5℃均会抑制其生理活动；猕猴桃生长发育阶段要求≥10℃积温为4 500～5 200℃。由表1可知，贵阳地区年平均气温为14.8～15.6℃，≥10℃积温为4 516.8～4 770.9℃。猕猴桃进入春季开始萌芽生长，新梢生长速度取决于温度适宜程度，适宜气温10～15℃。从表2看出，贵阳地区3月平均气温为11.1℃，猕猴桃开始萌芽抽梢。开花时间和开花数量与气温密切相关，开花最适宜气温为15～20℃，低于10℃会导致花期推迟，同时低温持续且阴雨绵绵气候易诱发花腐病和溃疡病，高于16℃则会造成花期提前；贵阳地区美味猕猴桃开花期一般在4月底或5月初，其中贵阳4月和5月平均气温分别为15.9℃和19.1℃。美味猕猴桃果实生长发育期为6—10月，最热月(7月)平均气温应为21～26℃，若夏季低于21℃或高于36℃不利于果实生长发育，而贵阳最热月(7月)均温为22.9～24.3℃。8月为猕猴桃品质形成期，需要昼夜温差超过8℃，低于5℃则影响果实干物质积累，贵阳地区8月昼夜温差为9.4～10.6℃。当气温下降到10℃以下时开始落叶进入休眠期，猕猴桃正常休眠要求日平均气温≤7℃且持续20～30 d，否则，将造成翌年发芽不整齐的现象，猕猴桃在贵阳地区休眠期为12月至翌年2月。由表2可知，12月、1月和2月的平均气温依次为5.7℃、4.2℃和6.8℃，极端最低温度为-7.2～-14.3℃。可见，贵阳地区自然温度能满足猕猴桃生长发育的最佳条件。

2.1.2 水分 猕猴桃为喜湿不耐旱的树种，根系为肉质根，地上枝叶生长旺盛、蒸发量大，对土壤水分及空气湿度的要求较高，一般猕猴桃生长要求年降雨量1 000～1 500 mm，空气湿度70%～80%，雨水过多或不足均不利于猕猴桃生长发育，尤其在果实发育期，会影响果实坐果及膨大。由表1和表2可知，贵阳地区年降水量1 018～1 164.6 mm，全年降水量的56.69%集中在果实发育期(5月中下旬至9月上旬)，空气相对湿度81.5%～85.4%，表明贵阳地区的水分能完全满足猕猴桃种植所需。

表1 贵阳地区2000—2020年主要气象要素 Table 1 Main meteorological elements in Guiyang area during 2000—2020

表2 贵阳地区2000—2020年逐月平均气温和逐月平均降雨量Table 2 The monthly average temperature and precipitation of Guiyang area during 2000—2020

2.1.3 光照 猕猴桃为中等喜光耐阴植物，适宜生长于漫射光环境，在整个生长发育期间要求的日照时数为1 300～2 600 h。由表1可知，贵阳地区光资源较丰富，年均日照时数为972～1 166.8 h，基本能满足猕猴桃生长发育对光照条件的需求。

2.2 气候区划指标确定

2.2.1 指标选择 经分析，贵阳地区美味猕猴桃生长对气候生态条件的主要要求有温度、降水、光照和风。风速与空气相对湿度对猕猴桃生产影响较小，最终筛选出年平均气温、年降水量、≥10℃积温、1月均温、7月均温、日照数6个气候因子作为划分贵阳地区美味猕猴桃栽培气候适宜的主要指标。

2.2.2 指标阈值 贵阳地区美味猕猴桃气候适宜性区划指标指标阈值确定为4个等级，即高适宜、适宜、次适宜和不适宜(表3)。在猕猴桃生长发育期，高适宜区年均温为15～18℃，年降水量1 200～1 500 mm，日照时数1 300～2 000 h，从现蕾至果实成熟≥10℃积温5 000～6 000℃，1月均温3～7℃，7月均温21～25℃；适宜区猕猴桃生长的年均温为13～15℃或18～19℃，年降水量1 000～1 200 mm或1 500～1 600 mm，日照时数1 000～1 200 h或2 100～2 200 h，从现蕾至果实成熟≥10℃积温4 500～5 000℃或6 000～6 500℃，1月均温0～3℃或7～10℃，7月均温20～21℃或25～27℃；猕猴桃生长的次适宜区主要气候特征为年均温为10～12℃或19～23℃，年降水量800～1 000 mm或1 600～1 800 mm，日照时数2 300～2 600 h，从现蕾至果实成熟≥10℃积温4 000～5 000℃，1月均温-3～0℃，7月均温17～20℃或27～29℃；不适宜区的主要气象因子年均温低于10℃或高于23℃，年降水量小于800 mm或大于1 800 mm，≥10℃积温低于4 000℃或高于6 500℃，1月均温低于-3℃或高于0℃，7月均温低于17℃或高于29℃。

表3 贵阳地区美味猕猴桃气候适宜性区划指标Table 3 Climatic suitability zoning index of A. deliciosa in Guiyang area

2.3 适宜性分区

从图1可知，贵阳地区美味猕猴桃种植气候适宜性划分为高适宜区和适宜区，无次适宜区和不适宜区。

图1 贵阳地区美味猕猴桃气候适宜性区划Fig.1 Climatic suitability division of A. deliciosa in Guiyang area

适宜区集中在贵阳地区中部高海拔区域，包括修文县南部和东部(久长镇、小箐镇、龙场镇南部、扎佐镇南部、六屯镇西北部)、息烽县南部(石硐镇、青山镇、永靖东南部)、开阳县西部(双流镇、城关镇西部和东南部)、乌当区北部(百宜镇、羊昌镇和新场镇)、白云区北部(牛场乡、沙文镇北部和麦架镇北部)，散布在修文县西部(洒坪镇西部、六广镇中部和大石镇西北部)、息烽县中东部(鹿窝镇南部和小寨坝镇东南部)、开阳县东南部(高寨乡西北部和东部、龙岗镇东部和毛云乡南部)、乌当区东部(水田镇东部和偏坡镇中部)、清镇市中部(麦格乡南部、站街镇北部和流长镇南部)和花溪南部(高坡乡东部)；区域水分资源充足，热量适宜，光照较少，冬春季常有低温、阴雨、雪冰天气发生，基本满足美味猕猴桃生长发育的需求，宜栽植对溃疡病抗性强的美味猕猴桃。

贵阳地区除适宜区之外，其余均为高适宜区，主要集中在贵阳地区四周的低海拔区域，包括修文县西部和北部、息烽县中部和北部、开阳县北部和西部、乌当区中部和南部、白云区中部和南部、清镇市西部和南部、花溪区。该区域雨热充沛，光照适宜，但春季回暖较迟，满足美味猕猴桃生长发育的需求，该区生产的美味猕猴桃果实品质优，是贵阳地区美味猕猴桃品质最优地区。

3 讨论

猕猴桃是贵州特色优势水果，现已成为贵阳地区“十四五”期间巩固拓展脱贫攻坚成果与乡村振兴有效衔接的重要产业之一。对贵阳地区猕猴桃种植气候适宜性进行分析，有利于调整产业结构和品种种植布局，避免大量种植单一品种。基于贵阳地区近20年气候资料，根据美味猕猴桃在贵州地区物候期表现，分析猕猴桃生长发育需要的温度、降水和光照的气候条件得出，属于亚热带湿润季风气候区的贵阳地区，热量丰富、雨水充沛、光照温和[14]，能为猕猴桃生长提供良好的环境。近10年，贵州省果树科学研究所浆果研究团队在贵阳地区开展猕猴桃种质资源调研中发现，贵阳地区分布大量野生猕猴桃种质资源，其中美味猕猴桃是分布最广和数量最多的种[15]，进一步表明贵阳地区满足美味猕猴桃生长发育所需的气候环境。同时，地理位置优越和交通便利也让贵阳地区的猕猴桃能够畅销国内外，成为中国科学院及业内专家认定的全球高品质猕猴桃最佳产区之一。

对猕猴桃气候区划指标选择和阈值确定及气候适应性区划研究[3-9]，重点关注猕猴桃对水热资源的生理需求，大多采取年平均气温、无霜期和≥10℃积温的组合构建区划指标，但从追求猕猴桃经济效益方面讲，除考虑满足猕猴桃生理需求外还有对果实品质和产量的要求，筛选气候区划指标时选取涵盖美味猕猴桃全生育期热量、水分、光照、越冬最冷月气温和果实生长最热月气温等对品质和产量形成较为关键的气候因子。何鹏等[11]、莫建国等[13]研究猕猴桃种质的气候适应性时选取年平均气温、年降水量、≥10℃积温、1月均温、7月均温、日照数、空气相对湿度和无霜期8个因子，由于贵阳各地区年空气相对湿度>75%、无霜期>300 d且完全满足猕猴桃生长需求[14]，为更好地分析农业生产效果，避免在区划中引入过多的冗余信息而导致较大误差，最终筛选出年平均气温、年降水量、≥10℃积温、1月均温、7月均温、日照数6个气候因子作为划分贵阳地区美味猕猴桃栽培气候适宜性的主要指标。猕猴桃指标阈值范围与已有研究确定的指标范围[11-12,16-17]较接近。

以6种主导气候因子进行贵阳地区美味猕猴桃适宜性分析得出，高适宜区位于贵阳地区四周的低海拔区域面积宽广；适宜区位于贵阳地区中部偏北区域。对贵阳地区美味猕猴桃种植实际情况进行详细实地调查，结合与当地农业部门的座谈反馈，实际种植情况与该研究结果相符[17-18]。从适宜区内的耕地面积看，高适宜区分布较广，部分县区市还有一定发展美味猕猴桃产业的空间，特别是息烽县北部、开阳县东北部、清镇市西部和花溪区西南部；但是由于适宜区面积较小，未来应适当控制发展规模且以提质增效为主。在作物适宜性区划研究中，虽然以上气候因子是最重要的影响因素，但是在猕猴桃实际规划布局中，还应该考虑土壤、立地条件、气象灾害、栽培技术等环节，作为今后进一步研究方向。

4 结论

贵阳地区是我国西南地区美味猕猴桃的主要产区，依据美味猕猴桃在贵州地区物候期表现，分析贵阳地区的热量、降水和光照的气候条件，贵阳地区热量丰富、雨水充沛、光照温和，为猕猴桃生长发育提供良好的生态环境。综合考虑影响猕猴桃品质和产量形成较为关键的气候因子，选取年平均气温、年降水量、≥10℃积温、1月均温、7月均温、日照数6个气候因子作为划分贵阳地区美味猕猴桃栽培气候适宜性的主要因子，每个指标分4级，对应高适宜、适宜、次适宜和不适宜；各主导因子的适宜范围为年平均气温13～19℃、年降水量1 000～1 600 mm、≥10℃积温4 500～6 500℃、1月均温0～10℃、7月均温20～27℃、日照数1 000～2 200 h。根据2000—2020年气象资料，采用GIS技术对贵阳地区猕猴桃种植气候适宜性进行区划，高适宜区位于贵阳地区四周的低海拔区域，且面积宽广，部分县区市还有一定发展美味猕猴桃产业空间；适宜区位于贵阳地区中部偏北区域，面积较小，未来应适当控制发展规模且以提质增效为主。