劉德鋒+彭琳+郜魯濤+劉建陽+盛立沖

摘要：云南省是我國石斛的主產(chǎn)區(qū)，其中鐵皮石斛是在云南全省乃至全國范圍種植面積最大的品種。而有關云南省鐵皮石斛種植適宜性區(qū)劃的研究還不多。為了研究鐵皮石斛在云南省的適宜生長區(qū)域，根據(jù)云南省的氣候資源特點及鐵皮石斛對生長環(huán)境的要求，分析確定影響鐵皮石斛生長分布的適宜性區(qū)劃指標，選取年平均溫度、年極端最低溫度、年極端最高溫度、全年≥10 ℃活動積溫、年降水量、海拔、年平均相對濕度7個氣象因子作為種植區(qū)劃指標，利用云南省109個氣象臺站1981—2010年的氣候資料及云南省地理信息數(shù)據(jù)，采用全球定位系統(tǒng)（GIS）空間分析技術對區(qū)劃指標進行細網(wǎng)格推算。結果得到云南省1 km×1 km網(wǎng)格化氣候資源的空間分布情況，并按照最適宜生長區(qū)、次適宜生長區(qū)、不適宜生長區(qū)對云南省鐵皮石斛進行了種植區(qū)域劃分，并給出了區(qū)劃專題圖，為云南省鐵皮石斛的合理種植提供了一定的科學依據(jù)。

關鍵詞：鐵皮石斛；適宜生長區(qū)域；全球定位系統(tǒng)（GIS）；氣候資源；區(qū)域劃分

中圖分類號： S127文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）04-0227-04

鐵皮石斛（Dendrobium officinale Kimura et Migo）別稱黑節(jié)草、云南鐵皮，主要分布于安徽西南部、浙江東部、福建西部、廣西西北部，以及四川、云南東南部[1]。云南省是目前全國種植鐵皮石斛面積最大的地區(qū)。鐵皮石斛莖可以入藥，具有養(yǎng)胃出津、益氣補血、抗腫瘤、防治癌癥等功效，是中草藥種類中極其珍稀的中藥材[2]。

光照、濕度、氣候等條件稍有不適便會對鐵皮石斛的生長發(fā)育造成影響。由于鐵皮石斛對生長環(huán)境要求苛刻，導致在自然條件下只有極少的環(huán)境適宜鐵皮石斛生長，加上森林砍伐、土地開發(fā)等導致的生態(tài)環(huán)境破壞，以及長期無節(jié)制的掠奪式采挖，鐵皮石斛野生資源已經(jīng)瀕臨枯竭[3]。目前，市場上的鐵皮石斛產(chǎn)品主要來源于人工栽培。由于鐵皮石斛生長環(huán)境的特殊性，人工栽培往往投入大、產(chǎn)量低，加上鐵皮石斛極高的藥用價值，市場供不應求，其價格也在不斷攀升。在經(jīng)濟利益的驅使下，鐵皮石斛的種植面積也在不斷地擴大，這往往又造成了一種盲目引進的現(xiàn)象，使云南省鐵皮石斛產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)一種“大面積小產(chǎn)業(yè)”的現(xiàn)狀[4]。在這種背景下，開展云南省鐵皮石斛種植區(qū)劃研究，并為云南省鐵皮石斛的合理種植布局提供建議，就顯得十分必要。對鐵皮石斛進行氣候生態(tài)適宜性區(qū)劃，可以充分利用當?shù)氐臍夂蛸Y源，選擇適宜的生態(tài)種植環(huán)境[5-10]，優(yōu)化鐵皮石斛的種植結構，避免盲目引種，減少種植成本，從而提高藥材產(chǎn)量和品質，同時可以為種植基地的選取及資源的可持續(xù)利用提供一定的科學依據(jù)。

根據(jù)鐵皮石斛的現(xiàn)有種植區(qū)域進行其生長適宜性的研究，前人已經(jīng)做了大量工作，也取得了一定的研究成果，[JP+1]但已有區(qū)劃研究多為調(diào)查與考察結果，加上云南省地形復雜，鐵皮石斛分布區(qū)域廣泛，地域跨度大，現(xiàn)有區(qū)劃研究不能完全反映其地理分布和生產(chǎn)發(fā)展現(xiàn)狀，因此評價結果多是局部的、經(jīng)驗性的，缺乏一定的科學性。為了科學合理地進行云南鐵皮石斛的適宜種植區(qū)劃和評價，本研究根據(jù)云南省的氣候資源特點和鐵皮石斛生長發(fā)育對環(huán)境的要求，在總結和分析前人調(diào)查、研究成果[11-12]的基礎上，建立了云南省鐵皮石斛區(qū)劃指標，利用GIS空間分析技術和云南省氣象資料及地理信息數(shù)據(jù)，對云南省鐵皮石斛進行精細化適宜度分區(qū)，以期充分利用當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)氣候資源，為鐵皮石斛的合理種植提供依據(jù)。[JP]

1研究區(qū)概況

云南省地處中國西南邊陲，位于21°8′32″～29°15′8″N、97°31′39″～106°11′47″E之間，北回歸線橫貫云南省南部。全省東西最大橫距864.9 km，南北最大縱距900 km，總面積 39.4萬km2。全省地形地貌中，山地約占84%，高原、丘陵約占10%，盆地、河谷約占6%；平均海拔2 000 m左右，最高海拔6 740 m，最低海拔76.4 m[13]。

低緯度、高海拔的特殊地理位置，使得該地區(qū)年平均溫度16～20 ℃，日照充足，晝夜溫差大，能夠滿足鐵皮石斛對氣候條件的要求，得天獨厚的自然資源使云南省成為我國鐵皮石斛的主要產(chǎn)地之一。但是由于云南省各類地貌之間條件差異很大，類型繁雜，地勢北高南低，因而形成了云南省復雜多樣的氣候類型。由北向南，年平均氣溫從5 ℃升至24 ℃，≥10 ℃ 活動積溫從900 ℃升至8 220 ℃，年降水量從 500 mm 升至2 250 mm，最熱月平均氣溫為20～28 ℃，最冷月平均氣溫為8～10 ℃。云南省南北縱距900 km，幾乎涵蓋我國從海南省到東北的所有氣候類型[13]。氣候類型的復雜性使得云南省鐵皮石斛的分布也具有復雜性。

2研究方法

2.1數(shù)據(jù)收集與整理

氣候數(shù)據(jù)：來源于云南省氣象局，數(shù)據(jù)內(nèi)容為云南省境內(nèi)109個氣象站的經(jīng)、緯度坐標，海拔，以及各站點記錄的溫度、降水量、相對濕度、活動積溫等，時段為1981—2010年。

地形數(shù)據(jù)：為1 ∶[KG-*3]25萬云南省基礎地理信息數(shù)據(jù)，包括云南省縣以上行政邊界，云南市（縣）政府所在地圖層，云南省主要河流、公路等圖層，云南省高程模型（DEM）柵格數(shù)據(jù)。

2.2區(qū)劃指標分析

調(diào)查研究表明，鐵皮石斛的生長海拔多在800～1 600 m，適宜種植在涼爽、濕潤、空氣暢通的環(huán)境中；生長適溫15～30 ℃，生長期溫度以16～21 ℃為宜，休眠期16～18 ℃，夜間溫度10～13 ℃，晝夜溫差保持10～15 ℃[4]；幼苗在10 ℃以下容易受凍，在5 ℃以下開始落葉[14]；全年≥10 ℃的有效積溫在5 000 ℃以上；年降水量1 000 mm以上；種植環(huán)境中空氣相對濕度在80%左右較適宜，忌干燥、積水[15]；最高溫度最好不要超過37 ℃，最低溫度最好不要低于-5 ℃。

為了進一步了解鐵皮石斛在云南省的適宜生長條件，表1列出了云南省鐵皮石斛主要分布區(qū)的環(huán)境因子概況，這些環(huán)境條件為云南省鐵皮石斛的生態(tài)適宜性區(qū)劃提供了重要參考依據(jù)。

根據(jù)鐵皮石斛的生長特性及其他相關調(diào)查、研究資料[12，16]，選取與鐵皮石斛生長發(fā)育密切相關的以下幾個因子作為云南省鐵皮石斛自然立地的適宜性區(qū)劃指標：（1）年平均溫度（℃）；（2）年極端最低溫度（℃）；（3）年極端最高溫度（℃）；（4）全年≥10 ℃的活動積溫（℃·d）；（5）年降水量（mm）；（6）年平均相對濕度（%）；（7）海拔（m）。各指標的具體情況見表2。表2中的區(qū)劃指標，次適宜區(qū)、最適宜區(qū)為包含、被包含的關系，即最適宜區(qū)比次適宜區(qū)要求的條件高。

2.3數(shù)據(jù)的分析與處理

2.3.1構建區(qū)劃因子柵格圖對均勻分布在云南省各地區(qū)的109個氣象站收集到的連續(xù)完整的1981—2010年的氣象資料，利用ArcGIS插值法[17-20]，經(jīng)反距離權重法進行空間數(shù)

據(jù)內(nèi)插等處理后，得到云南省全年≥10 ℃活動積溫、年平均溫度、年降水量、年平均相對濕度等數(shù)據(jù)，并建立1 km×1 km區(qū)劃因子柵格圖。7個區(qū)劃因子共得到7個柵格圖層。

2.3.2分區(qū)及專題圖制作對于不同的作物和農(nóng)業(yè)氣候指標，應使用不同的分區(qū)方法，這樣才能使區(qū)劃更具有準確性[21]。集優(yōu)法、逐步分區(qū)法、數(shù)理統(tǒng)計分析法、模糊數(shù)學法等是農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃中常用的分區(qū)方法。在對已有分區(qū)方法[22-23]進行分析的基礎上，本研究采用集優(yōu)法對鐵皮石斛進行適宜性區(qū)劃。

根據(jù)表2所列出的區(qū)劃指標、區(qū)劃等級，設Bi1、Bi2、Bi3分別為對應的第i個因子所求得的最適宜區(qū)、次適宜區(qū)、不適宜區(qū)（i為區(qū)劃因子，且1≤i≤5）。由此可以得到相應的區(qū)劃結果：最適宜區(qū)，S1=B11∩B21∩…∩B51；次適宜區(qū)，S2=B12∩B22∩…∩B52；不適宜區(qū)，S3=B13∪B23∪…∪B53。

將得到的分區(qū)分別賦予不同的灰度，并疊加縣邊界、圖例、指北針、經(jīng)緯網(wǎng)等，最終得到云南省鐵皮石斛的生態(tài)適宜性區(qū)劃專題。

3結果與分析

由云南省鐵皮石斛的生態(tài)適宜性區(qū)劃結果可以看出，25°N 以南的滇西南、滇南以及滇東南的絕大部分地區(qū)，即云南省南部9個地市（州）中涉及瑞麗、隴川、潞西、盈江、耿馬、瀾滄、勐海、景洪、思茅、勐臘、金平、河口、馬關、文山、西疇、廣南、富寧等40多個縣（市、區(qū)）都比較適合鐵皮石斛的生長。綏江、永善、大關等滇東北地區(qū)，環(huán)境條件適宜，也比較適合鐵皮石斛的種植。在100°E以西、25°N以北的滇西地區(qū)也有少量地區(qū)適宜種植，但是由于濕度、海拔、溫度等氣候環(huán)境的限制，分布面積較小。

3.1最適宜區(qū)

從區(qū)劃結果上看，鐵皮石斛的最適宜生長區(qū)主要集中在滇西南的瑞麗、隴川、盈江、潞西、梁河、滄源地區(qū)，滇東南的文山、西疇、金平、河口、屏邊、馬關、麻栗坡地區(qū)，以及滇南的勐海、勐臘等少量地區(qū)。這些地區(qū)的年平均溫度在16.1～19.0 ℃ 之間，≥10 ℃年活動積溫在5 000 ℃·d以上，年降水量1 000 mm以上，年平均相對濕度在78%以上。溫度適宜、光照和降水量充足、空氣濕潤，各項生態(tài)條件均處于鐵皮石斛生長的最佳位置。因此可以將這些地區(qū)作為鐵皮石斛的重點種植地區(qū)，以充分利用當?shù)貎?yōu)異的氣候資源，減少種植成本，提高經(jīng)濟效益。

3.2次適宜區(qū)

25°N以南的大部分地區(qū)、滇東北的部分地區(qū)以及滇西的極少數(shù)地區(qū)，是鐵皮石斛的次適宜生長區(qū)。這些地區(qū)的氣候條件也比較適合鐵皮石斛的生長，但條件沒有最適宜區(qū)好。年平均溫度在14.5～16.1 ℃或16.1～22.4 ℃之間，≥10 ℃年活動積溫在4 500～5 000 ℃·d之間，年降水量在850～1 000 mm 之間，年平均相對濕度在73%～78%之間。各項條件基本滿足鐵皮石斛生長的需求，亦適合大面積種植，但產(chǎn)量、質量可能會有所降低。

3.3不適宜區(qū)

云南省的其他地區(qū)為不適宜區(qū)。這些地區(qū)由于地勢的原因，溫濕度、光照等條件達不到鐵皮石斛生長的要求，因而不適合種植鐵皮石斛。

4結論

本研究根據(jù)云南省的氣候資源特點及鐵皮石斛對生長環(huán)境的要求，選取了與鐵皮石斛生長密切相關的7個因子作為云南省鐵皮石斛生態(tài)適宜性的區(qū)劃指標，并利用GIS空間分析技術，按最適宜區(qū)、次適宜區(qū)、不適宜區(qū)，對云南全省進行了鐵皮石斛的生態(tài)適宜性區(qū)劃。

本研究區(qū)劃所選取的氣象站點數(shù)量眾多，且基本覆蓋了云南省全境，各區(qū)劃因子對于鐵皮石斛的生長也都有著至關重要的作用。因此本區(qū)劃結果有著一定的科學性、準確性，能夠大體反映鐵皮石斛在云南省不同地區(qū)的適宜性差異。

在眾多影響鐵皮石斛生長發(fā)育的環(huán)境條件中，氣候因素占主導地位，但在實際種植過程中，還要考慮到土壤、地質、交通等因素的影響。為提高結果的準確性，這些因素在以后的研究中還須進一步補充和分析。

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