莘县香瓜精细化农业气候区划

摘 要：根据莘县1957—2020年气温、光照和降水等气象资料和土壤类型等数据，运用空间自协方差最佳插值法（Kriging插值法）、层次分析法（AHP）、ArcGIS技术，评价各因子权重，确定香瓜精细农业气候区划分级指标，得到区划图。通过综合气候和土壤两大因子发现，莘县香瓜农业适宜性较好，大部分区域为最适宜区和适宜区。区划适宜性结果整体呈现东北及中部地区偏高、西北与西南地区偏低的特点。

关键词：香瓜；适宜性；精细区划；气候；土壤

中图分类号：S652 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）11–0-03

莘县位于山东省聊城市西南部，冀鲁豫三省交界处，属暖温带半干旱季风型大陆性气候，四季分明，干湿季明显，雨热同季，年平均气温13.5 ℃，年平均降水量547.9 mm，年平均日照时数2 291.2 h。该县是农业大县、“中国蔬菜第一县”，常年瓜菜菌播种面积6万hm2，其中冬暖式大棚26万座、大中小拱棚

1.27万hm2，瓜菜菌总产360多万t。同时，莘县也被称为“中国香瓜之乡”，香瓜种面积达0.667万hm2，形成了以燕店、河店、魏庄、俎店等乡镇为主的香瓜特色种植区，种植规模大，品质丰富。

莘县香瓜一般于1月左右育苗，3、4月开花结果，全生育期在90 d左右。香瓜的品质既受遗传特性的控制，也受土壤质地、气候条件、栽培措施、耕作制度等环境条件的影响。同一香瓜品种在不同地区种植表现出的品质间的差异，在很大程度上主要受气候条件变化的影响。张义豪等[1]、赵春芳等[2]、张新刚等[3]、彭窈等[4]对当地西葫芦、冬小麦、怀山药、火龙果种植适宜性分析及精细区划。林忠辉等[5]、赵春雷等[6]、张明洁等[7]、马丽等[8]介绍了区划方法。本研究基于GIS并综合运用气象和土壤资料对香瓜种植进行精细区划，为调整农业种植结构政府决策提供依据，促进当地经济社会高质量发展。

1 资料与方法

1.1 资料来源

本研究采用的气象数据包括幼苗期—坐瓜期（1月20日—3月20日）连阴天总日数、全生育期（1月20日—4月24日）总日照时数、全生育期（1月20日—4月24日）温室外大风日数、幼苗期（1月20日—2月7日）温室内低温（气温≤5 ℃）日数、伸蔓期（2月7日—3月13日）温室内低温（气温≤10 ℃）日数、开花授粉期（3月5—15日）温室内低温（气温≤15 ℃）日数、全生育期（1月20日—4月24日）温室内气温为25～30 ℃日数和全生育期（1月20日—4月24日）降雪量＞10 mm

日数等；土壤资料数据为山东省土壤类型、土壤质地和腐殖质厚度数据，以上数据均来源于山东省气候中心。

1.2 研究方法

空间自协方差最佳插值法（kriging插值法），提取分辨率为100 m×100 m的栅格数据。因子标准化，根据具体情况采用极大值和极小值标准化。加权综合评价法，将各因子对总体对象的影响程度指标集成为数值化指标。层次分析法（AHP），对复杂、模糊的问题进行决策简化。

2 结果与分析

2.1 香瓜精细化农业气候适宜性区划因子选择与权重确定

选取幼苗期—坐瓜期连阴天总日数、全生育期总日照时数、全生育期温室外大风日数、幼苗期温室内低温日数、伸蔓期温室内低温日数、开花授粉期温室内低温日数、全生育期温室内气温为25～30 ℃日数和全生育期降雪量＞10 mm日数8个气候要素作为香瓜气候适宜性区划的因子。香瓜土壤适宜性因子主要考虑土壤质地、类型和腐殖质3个因子。

采用AHP赋予不同因子权重。计算后香瓜精细化农业气候适宜性区划因子权重见图1。

2.2 莘县香瓜气候因子空间分布

2.2.1 香瓜幼苗期—坐瓜期连阴天总日数空间分布

连阴天是影响香瓜生长及发育的重要农业气候灾害。香瓜是喜光植物，若长时间光照不足、瓜苗光合作用弱，易出现“僵苗”现象和发生猝倒病，造成死苗。该期连阴天总日数平均值为8.3 d。高值区主要分布在莘县西南部古云镇一带，最高值为9.4 d。低值区主要分布在莘县中部及北部，最低值为7.9 d。

图1 "莘县香瓜精细化农业气候适宜性区划因子及权重分配

2.2.2 香瓜生育期日照时数空间分布

香瓜种植对光照要求较高，正常生长发育期间要求有10 h/d以上的日照。日照时间短会导致香瓜植株长势减弱，果实生长缓慢、含糖量降低。莘县香瓜全生育期总日照时数平均值为568.9 h，最大值为577.9 h，最小值为553.8 h。莘县香瓜生育期日照时数空间分布整体表现为北高南低，东北部最高。

2.2.3 香瓜生育期温室外大风日数空间分布

持续大风对设施农业破坏性极大，如防御不当，可能导致棚膜被划破，降低或破坏大棚设施保温性能，从而使香瓜遭受强风、低温等灾害，对生产影响极大。莘县香瓜全生育期室外大风日数平均值为3.6 d，最高值为5.1 d，最低值为2.6 d。莘县香瓜全生育期室外大风日数呈现明显空间区域性差异，空间分布整体上表现为中部地区最高。

2.2.4 香瓜幼苗期温室内低温日数空间分布

香瓜种植对温度要求比较高，当温度低于5 ℃时，幼苗易发生冻害。莘县香瓜幼苗期温室内低温日数空间分布不均匀，空间差异较明显，整体从北向南逐渐减小，在靠近城镇一带存在相对高值区。莘县香瓜幼苗期温室内低温日数平均值为0.4 d。高值区主要分布在莘县东北部王奉镇、大王寨镇和魏庄镇等地区，最高值为0.6 d。低值区主要分布在莘县南部古云镇和大张家镇等地区，最低值为0.3 d。全县香瓜幼苗期温室内低温日数高值与低值之差为0.1 d，相差较小。

2.2.5 香瓜伸蔓期温室内低温日数空间分布

伸蔓期是香瓜重要的生长期，香瓜的茎叶生长速度加快，对温度要求也更高，在此期间，若气温≤10 ℃，

将严重影响香瓜授粉，降低开花结实率。莘县香瓜伸蔓期室内低温日数具有明显的空间趋势分布特征，整体从北向南逐渐减少。高值区主要分布在莘县北部王奉镇、大王寨镇、魏庄镇、河店镇和燕店镇等地区，最高值为36.4 d。全县伸蔓期室内低温日数高值与低值之差为0.7 d。

2.2.6 香瓜开花授粉期温室内低温日数空间分布

开花授粉期是影响香瓜开花结果的关键时期，对产出香瓜的质量有重要影响，气温低于15 ℃则会影响香瓜授粉活动，降低开花结果率。莘县开花授粉期室内低温日数平均值为4.3 d。高值区主要分布在莘县中部及北部大部分地区，最高值为4.4 d。低值区主要分布在莘县南部古云和大张家镇等地区。全县开花授粉期室内低温日数最高值与最低值差为0.5 d。

2.2.7 全生育期温室内气温为25～30 ℃日数空间分布

香瓜最佳的生长温度为25～30 ℃，温度过高时，香瓜生殖生长会受到干扰与破坏，即使出现短时间高温，也会导致落花落果或果实不发育。莘县香瓜全生育期温室内气温为25～30 ℃日数空间分布整体空间差异性不明显，整体表现为西南向北部减少。全县全生育期温室内气温为25～30 ℃日数高值与低值之差为0.6 d。

2.2.8 全生育期降雪量＞10 mm日数空间分布

香瓜种植户需要“抢头瓜”保证香瓜价格，这导致香瓜种植时间较其他大多数作物更为提前，降雪量越少对大棚种植香瓜的影响越小。莘县香瓜全生育期降雪量＞10 mm日数空间分布具有明显空间区域性差异，整体表现为南部向东北地区逐渐增加，在西北部存在相对低值区。全生育期降雪量＞10 mm日数最高值为0.07 d，主要分布在莘县东北部地区。最低值为0.04 d，主要分布在莘县西南部地区。

2.3 莘县香瓜气候适宜性区划结果

将影响香瓜生长发育的关键气候因子进行累加，将气候因子标准化后乘以对应权重，进行空间叠加得到最终气候适宜性区划结果。从分级图（图略）可以看出，莘县香瓜种植适宜区分布较广，全县大部分地区均适宜种植香瓜。最适宜区分布在河店镇、燕店镇、莘亭街道办事处、东鲁街道办事处、燕塔街道办事处和莘州街道办事处；适宜区分布范围较广，王奉镇、大王寨镇、张鲁回族镇、俎店镇及董杜庄镇十八里铺西部等地区均为适宜区；次适宜区分布在莘县南部的古云镇、大张家镇、观城镇、樱桃园镇、王庄集镇、柿子园镇、古城镇、朝城镇、张寨镇、妹冢镇和徐庄镇。

2.4 莘县香瓜土壤适宜性区划

2.4.1 莘县土壤类型空间分布

不同土壤类型的肥力迥异，一般土层深厚、肥力较高，富含氮、磷、钾等常量元素和硼、锌、钼、铜等微量元素的土壤更有利于农作物的生长发育。土壤的质密性、保水性越好，肥力越好，养分越充足，沉积时间越长对香瓜生长发育越有利。莘县土壤类型空间分布主要有风沙土、潮土和盐碱土3大类，其中较适宜于农田和园地种植的潮土分布范围最广；风沙土则主要分布在莘县的西北部的王奉镇一带，在西南部的大张家镇也有少量分布；盐碱土则在莘县东部的莘州街道办事处、十八里铺镇和徐庄镇少量分布。

2.4.2 莘县土壤质地空间分布

土壤质地一般分为黏土、壤土和砂土3类，不同土壤质地对农作物生长有一定的影响。香瓜适宜生长在结构良好、养分充足、保水力强、通气性良好的土壤中。土壤的结构越好，养分越充足，保水力越强对香瓜生长发育越有利。适宜香瓜生长的壤土在莘县全县广泛分布。砂质黏壤土、砂壤土、壤质砂土及砂土在莘县西北部的王奉、大王寨、魏庄、张鲁回族镇西部及董杜庄镇西部连片分布，在其他地区呈点状分布。黏土、粉砂质黏壤土及粉壤土则在全县零星分布。

2.4.3 莘县土壤腐殖质厚度空间分布

莘县土壤腐殖质平均厚度为8.7 cm，总体趋势东北部及中部地区高于西北部地区，腐殖质层15 cm以上的优质土相对较少，主要分布于东北部河店镇、东鲁街道办事处以及中部的俎店镇、妹冢镇，总面积为156.6 km2。全县大多数地区腐殖质层厚度在15 cm以下，其中土壤腐殖质厚度为5～10 cm的地区面积最大；土壤腐殖质厚度为10～15 cm的地区主要分布在古城镇、柿子园镇、燕塔街道办事处、莘州街道办事处，以及十八里铺镇的北部；而莘县西部王奉镇、大王寨镇，以及南部的大张家镇、徐庄镇等地腐殖质层厚度最薄，在5 cm以下。

2.5 莘县香瓜土壤适宜性区划结果

莘县土壤适宜性区划结果是所有土壤因子的综合，是所有土壤因子标准化并乘以对应权重后的和。将各土壤因子进行空间叠加，得到莘县香瓜土壤适宜性区划结果。莘县土壤适宜性区划结果（图略）显示，最适宜区及适宜区在莘县广泛分布，总面积为1 219.4 km2；

次适宜区主要分布在莘县西北部王奉镇、大王寨镇与张鲁回族镇的交界处，以及东部的十八里铺镇南部。

2.6 莘县香瓜精细化农业区划结果

将气候适宜性区划结果和土壤适宜性区划结果标准化后进行空间叠加，得到莘县香瓜精细化农业区划综合结果。莘县香瓜精细化农业气候适宜性区划结果空间分布图（图略）中所用的分级方法为自然分级法，此方法可以更好地划分各级指标的区间。

综合气候、土壤两大因子可以看出，莘县香瓜农业适宜性较好，大部分区域为最适宜区和适宜区。区划结果整体呈现出东北及中部地区偏高、西北与西南地区偏低的特点。最适宜区主要分布在莘县中北部河店、俎店、张鲁回族镇与董杜庄镇交界处、燕塔街道办事处、东鲁街道办事处等地；适宜区在全县各乡镇均有分布，次适宜区主要分布在莘县西北部王奉镇及大王寨镇、莘县西南部的大张家镇，以及王庄集镇南部、莘县东部的十八里铺镇南部及古城镇中部。

3 结论

通过综合分析莘县香瓜精细化农业气候和土壤适宜性区划，得出莘县大部分地区适宜种植香瓜，且整体适宜性较好。气候适宜性方面，莘县中北部地区因光照充足、大风日数少、低温日数少且温度适宜，是香瓜种植的最适宜区。土壤适宜性方面，莘县潮土分布广泛且肥力较高，土壤结构良好、养分充足，为香瓜生长提供了良好条件。综合气候与土壤两大因子，莘县香瓜精细化农业适宜性区划结果显示，最适宜区集中在中北部及中部地区，适宜区广泛分布于全县各乡镇，次适宜区则主要分布在西北部、西南部和东部的部分区域。

参考文献

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