張麗芳，張 鑫,，楊存建，倪 靜，廖 雨，蘇 姍

(四川師范大學a.地理與資源科學學院；b.西南土地資源評價與監(jiān)測教育部重點實驗室,四川 成都 610068)

0 引言

蒼溪紅心獼猴桃(Actinidiachinensis)是一種食用與藥用為一體的水果，原產(chǎn)地蒼溪縣，后引進到四川蒲江、 陜西眉縣等地.因蒼溪縣獨特的紫色土壤、水分、氣候和生態(tài)環(huán)境，使得蒼溪紅心獼猴桃具有獨特的品質(zhì)與特性，提高了品牌形象與農(nóng)產(chǎn)品競爭力,增加了當?shù)氐慕?jīng)濟收入[1].目前，蒼溪縣已被國家譽為“紅心獼猴桃第一縣、紅心獼猴桃之鄉(xiāng)”,專家認定為獼猴桃的最佳的適生區(qū).近年來，蒼溪紅心獼猴桃特色產(chǎn)業(yè)在幫助減貧增收方面取得了可觀的成效[2].同時紅心獼猴桃的高成效吸引了其他地區(qū)的引種，種植面積不斷擴大.但是引種環(huán)境與區(qū)域存在著盲目與不科學的現(xiàn)象，造成了區(qū)域資源的浪費.因此,開展蒼溪縣的紅心獼猴桃在四川省引擴種適宜性評價，對于其他地區(qū)利用發(fā)展農(nóng)產(chǎn)品脫貧攻堅、合理規(guī)劃土地與氣候資源、提高蒼溪紅心獼猴桃的影響力、減少盲目引種具有指導(dǎo)意義.

關(guān)于引擴種蒼溪紅心獼猴桃的研究，國內(nèi)大部分仍然集中在品種培育[3,4]、技術(shù)栽培[3,4]、病蟲防治[5]、營養(yǎng)評價[6]等方面，而對于紅心獼猴桃引種研究僅見詹前福、張文革等人[7]初步在三峽庫區(qū)引種栽培紅心獼猴桃的豐產(chǎn)技術(shù).在利用GIS技術(shù)方面，多數(shù)研究者研究范圍在中草藥[8，9]、草本植物、土地的變化與適宜性評價[10，11]等方面，對于果樹的適宜性研究較少.在適宜性區(qū)劃評價方面，大部分研究仍在氣候因子與數(shù)理方法評價方面，對于直觀的空間范圍研究以及結(jié)果驗證較少.很多研究仍在拘泥于粗略的氣候指標選取，沒有詳細的研究引擴種生長范圍、邊界與適宜性等級評價，缺乏科學的理論數(shù)據(jù)支撐紅心獼猴桃的引擴種空間范圍與應(yīng)地面積.李麗純等[12]在臺灣青棗在福建引擴種的氣候適宜性區(qū)劃，針對臺灣青棗的生長環(huán)境構(gòu)建了氣候指標，運用專家打分、層次分析法構(gòu)建指標權(quán)重得到了福建省擴引種的適宜性范圍，取得了良好的成果.

因此，構(gòu)建綜合考慮蒼溪紅心獼猴桃的生長適宜性指標，以TM影像、降水、氣溫、DEM等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，借助ArcGIS10.3軟件平臺，采用前期成熟的研究成果以及蒼溪紅心獼猴桃的種植分布現(xiàn)狀對適宜性等級評價結(jié)果進行可靠性驗證，找到蒼溪紅心獼猴桃在四川省的適宜性分布范圍.根據(jù)其適宜程度，創(chuàng)建區(qū)域適宜等級，為蒼溪紅心獼猴桃在四川省內(nèi)的引擴種提供依據(jù).

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

四川省的TM遙感影像、DEM數(shù)據(jù)、年均降水量、≥10 ℃積溫數(shù)據(jù)、2015年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)來源于中國科學院資源環(huán)境科學數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn)；四川省縣級行政矢量邊界，來源于四川師范大學西南土地資源與評價教育部重點實驗室； GPS 野外實地驗證采樣數(shù)據(jù).

1.2 數(shù)據(jù)處理

首先，利用ArcGIS10.3軟件將各個環(huán)境因子柵格數(shù)據(jù)進行重采樣處理與裁剪，通過空間分析工具分別得到四川省高程、坡度、坡向、年均溫、年均降水量等數(shù)據(jù).然后，利用柵格計算器工具對以上各環(huán)境因子進行加權(quán)疊加分析，剔除適宜區(qū)內(nèi)的水域、耕地、建設(shè)用地，結(jié)合面積制表工具統(tǒng)計蒼溪紅心獼猴桃在四川省的生長適宜區(qū)分布面積.最后，通過對四川省的儀隴縣、通江縣、納溪區(qū)等地進行野外實地考察，對研究結(jié)果進行驗證.

1.3 研究方法

為得到客觀、科學的研究結(jié)果，采用層次分析法(AHP)對蒼溪紅心獼猴桃各適宜性評價指標進行分析，確定氣候適宜性區(qū)劃因子權(quán)重.層次分析法的主要是由決策專家通過科學的理論與研究經(jīng)驗對評價因子進行定量判斷，通過使用多目標的綜合評價方法得出權(quán)重的決策法.這在數(shù)據(jù)較為粗略的情況下，大大提高了決策的準確性.層次分析法越來越被廣泛應(yīng)用于安全評價、環(huán)境風險評價等方面.其指標層次結(jié)構(gòu)如圖1所示.

圖1 蒼溪紅心獼猴桃適宜性指標層次結(jié)構(gòu)Fig. 1 The hierarchical structure of the suitabilityindex of Cangxi Actinidia chinensis

2 結(jié)果與分析

2.1 適宜性評價體系

高程：蒼溪紅心獼猴桃為獼猴桃科獼猴桃屬藤本植物 , 栽培區(qū)域主要在四川蒼溪、都江堰以及陜西南部.通過野外實際調(diào)查發(fā)現(xiàn)蒼溪紅心獼猴桃集中分布在海拔500～1000 m的范圍.研究區(qū)域為四川省，所以依照省內(nèi)環(huán)境將紅心獼猴桃生長適宜海拔確定為350～1500 m較為適宜.

坡度、坡向：蒼溪紅心獼猴桃分布土質(zhì)肥沃疏松的丘陵、山地地區(qū).調(diào)查發(fā)現(xiàn)，蒼溪紅心獼猴桃多分布在陽光充足的地方，是一種喜陽植物.本研究按照地形坡度劃分標準，將蒼溪紅心獼猴桃在四川省的生長坡度確定為5°～25°[13]，坡向確定為向陽坡.

氣候因子：蒼溪紅心獼猴桃要求生長環(huán)境溫暖濕潤，冬無嚴寒、夏無酷暑[14]，特征屬亞熱帶濕潤性氣候.夏恒，王曉峰[15]在水城紅心獼猴桃的氣候適應(yīng)性分析時，將紅心獼猴桃的最佳生長年均溫確定為11.3 ℃～16.9 ℃，年降水量確定為1000 mm左右，適宜積溫為3500 ℃～6000 ℃，并取得良好效果.池再香、肖艷林等[16]在貴州紅心獼猴桃氣候區(qū)劃指標體系研究中指出年降水量1000 mm以上,空氣相對濕度80%以上，十分適宜紅心獼猴桃的繁育.研究通過綜合考察蒼溪縣紅心獼猴桃生長環(huán)境常年降水量和年均溫特點，將四川省引擴種蒼溪紅心獼猴桃生長適宜年均溫確定為10 ℃～18.5 ℃，≥10 ℃積溫適宜范圍為4500 ℃～5600 ℃，年降水量確定為1000 ～1500 mm.

根據(jù)以上的生長環(huán)境條件，參照層次分析法的判斷矩陣標度和專家打分的方法，以定量的方式給出了各環(huán)境評價因子的相對數(shù)值，最終得到了各因子權(quán)重(表1).計算結(jié)果表明：一致性比率CR<0.1，具有高度的一致性，所以通過檢驗.

表1 蒼溪紅心獼猴桃適宜因子權(quán)重Tab. 1 The appropriate factor weight ofCangxi Actinidia chinensis

2.2 不同環(huán)境因子的適宜性分布

根據(jù)表1中得出的評價指標權(quán)重，再結(jié)合蒼溪紅心獼猴桃生長發(fā)育對生態(tài)環(huán)境的要求，對影響蒼溪紅心獼猴桃種植的區(qū)劃因子進行等級劃分，可分為最適宜區(qū)、較適宜區(qū)、一般適宜區(qū)和不適宜區(qū)，詳細等級指標見表 2.

表2 蒼溪紅心獼猴桃適宜性指標等級Tab. 2 Cangxi Actinidia chinensis suitability index grade

利用ArcGIS中柵格重采樣、加權(quán)疊加等方法做出各因子的柵格圖，再對柵格圖進行重分類做出影響蒼溪紅心獼猴桃生長發(fā)育不同高程、坡度、坡向、年均溫、≥10 ℃積溫、年均降水量的適宜性分布圖，如圖2所示.

2.3 蒼溪紅心獼猴桃擴引種適宜性分布

對影響蒼溪紅心獼猴桃生長的環(huán)境因子進行加權(quán)疊加分析，結(jié)合野外實地驗證經(jīng)驗，并利用專家打分和層次分析法對提取的數(shù)據(jù)進行處理，確定其區(qū)劃指標，使得整個區(qū)劃結(jié)果更客觀.最終蒼溪紅心獼猴桃在四川省的擴引種適宜生長區(qū)域結(jié)果如圖3所示.由圖3可以看出最適宜范圍主要在四川省的東部地區(qū)，如廣元市、巴中市、達州市、廣安市、宜賓市、瀘州市、樂山市、眉山市；較適宜地區(qū)有攀枝花市、綿陽市、成都市、雅安市以及廣元市、達州市、瀘州市的部分縣域；一般適宜區(qū)主要有涼山彝族自治州、阿壩藏族羌族自治州的東部、雅安市的中西部縣域.

利用GIS軟件中的面積制表工具對蒼溪紅心獼猴桃的適宜性區(qū)域進行面積統(tǒng)計如表3所示，四川省適宜擴引種蒼溪紅心獼猴桃的總面積為11.58萬 km2，占四川省總面積的24.15%.四川省總適宜面積較大的地區(qū)為廣元市市轄區(qū)、萬源市、通江縣、宣漢縣，面積分別為3114 km2、2130 km2、2110 km2、1923 km2，占總適宜面積的2.69%、1.84%、1.82%、1.66%.主要是該區(qū)域地處四川盆地邊緣，地勢較為地處秦巴山麓的南緣，既有南方地區(qū)濕潤的氣候特征，又有北方光照充足的特點，氣候熱量充足、降雨量豐富，并且沒有四川西部陡峭的地形與寒冷的氣候.

a.高程適宜性分布 b.坡度適宜性分布

c.坡向適宜性分布 d.年均溫適宜性分布

e.≥10 ℃積溫適宜性分布 f.年均降水量適宜性分布

圖3 蒼溪紅心獼猴桃在四川省的適宜區(qū)劃分布Fig. 3 Suitable zoning distribution of Cangxi Actinidia chinensis in Sichuan Province

表3 蒼溪紅心獼猴桃在四川省適宜區(qū)面積統(tǒng)計表Tab. 3 A statistical table of suitable area of Cangxi Actinidia chinensis in Sichuan Province

野外驗證采用隨機的方法進行了調(diào)查驗證.由于蒼溪縣紅心獼猴桃主要分布在四川的東部地區(qū)，所以，實地考察隨機選取了儀隴縣、宣漢縣、蒼溪縣、通江縣、南江縣、平昌縣、鄰水縣、大竹縣、納溪區(qū)、敘永縣、浦江縣等11個縣.實地考察了蒼溪紅心獼猴桃的周邊生長環(huán)境，了解當?shù)厣n溪紅心獼猴桃分布環(huán)境情況，并利用GPS進行采樣記錄，見表4.驗證結(jié)果表明，蒲江縣、儀隴縣、宣漢縣、通江縣、鄰水縣、納溪區(qū)均有分布，并且較為常見.

表4 蒼溪紅心獼猴桃野外調(diào)查GPS數(shù)據(jù)Tab. 4 GPS data of Cangxi Actinidia chinensis field survey

3 結(jié)論

本研究定量化了蒼溪紅心獼猴桃生長的因子，改變了前人以往對蒼溪紅心獼猴桃適宜性的定性化研究.也為其他樹種植物的引擴種適宜區(qū)范圍的選擇區(qū)劃提供了科學的研究方法.四川省擴引種蒼溪紅心獼猴桃總適宜面積為11.58 萬km2，說明四川省引種蒼溪紅心獼猴桃總體適宜性范圍較好.從空間分布來看，最適宜區(qū)主要分布在宣漢縣、通江縣、達縣、南江縣、平昌縣、鄰水縣等；較適宜區(qū)主要分布在廣元市轄區(qū)、宣漢縣、通江縣、儀隴縣等；一般適宜區(qū)主要分布在南江縣、旺蒼縣、樂山市市轄區(qū)、萬源市等地區(qū)；不適宜區(qū)主要是四川的西部地區(qū)，建議甘孜藏族自治州、阿壩藏族羌族自治州等地區(qū)，因地制宜的發(fā)展適合當?shù)丨h(huán)境的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟.

本文雖然采用遙感影像、GIS軟件、數(shù)學模型，并結(jié)合地理環(huán)境數(shù)據(jù)，找出了四川省適宜擴引種蒼溪縣紅心獼猴桃生長適宜區(qū)范圍.但由于當前我國GIS技術(shù)還處于發(fā)展階段，研究中利用的全國年降水、積溫、土壤、地貌等數(shù)據(jù)的精度還有待提高，同時，擴引種樹種植物還應(yīng)該充分考慮植物生育期所需要的生長條件.相信在以后的研究中，利用GIS技術(shù)在植物資源研究領(lǐng)域會得到進一步的提高，將更加有利于植物資源的合理開發(fā).