敖 芹,左 晉,謝和林,羅曉松,劉元士,譚 昊,張云秋

(1.貴州省生態(tài)氣象和衛(wèi)星遙感中心，貴州 貴陽 550002；2.貴州省遵義市氣象局，貴州 遵義 563002；3.貴州省遵義市果蔬工作站，貴州 遵義 563000)

0 引言

我國花椒主產(chǎn)于四川、甘肅、陜西、山東、重慶等省[1]，重慶以江津九葉青花椒最出名，在江津建立了全國最大的花椒交易市場[2]。貴州花椒主要分布在貞豐，栽培歷史悠久，近兩年在遵義、望謨、黔南萬山、貴陽修文等地陸續(xù)發(fā)展。遵義市花椒主要以江津九葉青為主，占80%，其次為大紅袍。目前花椒種植面積1.370 hm2左右。遵義市以中、北亞熱帶氣候為基本特點，雨熱同季，花椒生長發(fā)育期熱、水、光資源較為豐富，適合發(fā)展花椒產(chǎn)業(yè)。

花椒喜溫、喜陽光，但不耐寒、不耐澇，易栽培，其生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)均與氣候環(huán)境相關(guān)。但不同花椒品種對氣象條件的需求有差異，如劉麗等[3]立足于甘肅武都花椒的全生育期及植物學(xué)生長特性，確定了武都花椒生長關(guān)鍵時期和生長影響最大的主導(dǎo)氣象指標(biāo)；廖萬祥[4]分析了重慶主要花椒栽培品種對氣象條件要求的差異,程敏等[2]對重慶市種植的不同花椒品種進行了區(qū)劃研究；陜西、四川、甘肅等地的相關(guān)學(xué)者[5-9]對大紅袍花椒生長特性及其對氣象條件需求做了相關(guān)研究,得出大紅袍花椒喜溫喜光忌濕，九葉青花椒喜熱喜光等生長特性。由于花椒投入少、見效快、經(jīng)濟價值高，目前逐漸成為各地脫貧攻堅的致富產(chǎn)業(yè)之一，但某些地區(qū)忽略了作物不同品種生長特性對氣象條件需求的差異，未進行不同品種的引種試驗和氣候可行性論證等工作，盲目引進了不適宜當(dāng)?shù)貧夂虻淖魑锲贩N，導(dǎo)致引種失敗，如遵義正安格林引種云南核桃導(dǎo)致落果明顯[10]；銅仁萬山引種九葉青花椒受冬季凍害明顯，產(chǎn)量較低。

遵義市地形復(fù)雜、立體氣候差異明顯，制作精細化的花椒氣候生態(tài)區(qū)劃對促進遵義市花椒生產(chǎn)健康發(fā)展具有現(xiàn)實意義。近年來，開展了地理信息系統(tǒng)(GIS)在氣候資源、氣象災(zāi)害、農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃等方面的研究應(yīng)用[11-12]，本文在此基礎(chǔ)上對比分析了花椒優(yōu)生區(qū)氣候條件，結(jié)合遵義山地氣候和GIS應(yīng)用技術(shù)相關(guān)成果[13-14]，確定遵義市主要花椒品種的氣候生態(tài)區(qū)劃指標(biāo)，并基于GIS和數(shù)字高程模型制作了遵義市花椒精細化氣候生態(tài)區(qū)劃，擬為遵義市科學(xué)制定花椒生產(chǎn)規(guī)劃提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文采用1981—2018年遵義各市縣逐日平均氣溫、年極端最低氣溫、降水量、日照時數(shù)以及同期的重慶江津月平均氣溫、年極端最低氣溫，降水量、日照時數(shù)。重慶氣候資料下載于國家氣候中心CIMISS 數(shù)據(jù)庫。

1.2 區(qū)劃因子的精細化方法

遵義山地氣溫主要受海拔高度的影響，本文采用1981—2018年遵義市13個氣象臺站年平均氣溫數(shù)據(jù)、日平均氣溫穩(wěn)定通過0 ℃之積溫(℃)、日最低氣溫≤-2 ℃日數(shù)，擬合出遵義市年平均氣溫、積溫、日最低氣溫≤-2 ℃日數(shù)分別與海拔高度的關(guān)系。并采用將各臺站擬合值與實際值的殘差值，利用反距離內(nèi)插法進行平面內(nèi)插，最后疊加得到100 m×100 m分辨率的平均氣溫、積溫空間分布圖。年日照時數(shù)和年降水量區(qū)劃方法參考文獻[13-14]。

T=-0.004 4×H+18.847+△T

(1)

R=0.91

∑T=-1.634 9×H+6 990.7+△∑T

(2)

R=0.93

式中，T為年平均氣溫，H為海拔高度，△T為年平均氣溫殘差值；∑T為日平均氣溫穩(wěn)定通過0 ℃之積溫，△∑T為積溫殘差值。

2 結(jié)果與分析

2.1 花椒生態(tài)氣候特性

2.1.1 溫度 日平均氣溫穩(wěn)定通過5 ℃，花椒芽開放，氣溫升至20 ℃時，果實普遍著色成熟，果實著色成熟期平均氣溫24～25 ℃。據(jù)試驗觀測統(tǒng)計：遵義一般海拔(800～900 m)種植花椒預(yù)計在3月上旬萌芽，4月上旬至中旬進入盛花期，6—7月為成熟采收期，各生育期比江津推遲20 d左右。江津年平均氣溫為18.3 ℃，赤水18.0 ℃，遵義城區(qū)15.6 ℃；并結(jié)合圖1可知：重慶江津年平均氣溫、逐旬平均氣溫同赤水相似，比遵義城區(qū)高。

圖1 重慶江津、遵義、赤水1981—2015年累年逐旬平均氣溫對比分析Fig.1 Comparative analysis of annual mean temperature in Jiangjin Zunyi and Chishui from 1981 to 2015

2.1.2 降水 花椒抗旱性強，年降雨500 mm以上且分布比較均勻的情況下基本能滿足其生長發(fā)育[4]。江津年降水量約1 000 mm，年平均相對濕度為81%，遵義各縣(市、區(qū))平均年降雨量為1 000～1 200 mm，年平均相對濕度為78%～84%，多數(shù)年份降水量分布均勻，能滿足花椒生長發(fā)育，少數(shù)年份出現(xiàn)嚴(yán)重夏旱，對花椒產(chǎn)量影響大。

從逐月降水量看，遵義夏季降水多，其中6月降水量最多，平均為188.2 mm；冬季降水少，平均月降水量基本在30 mm以下。與江津比，除6月降水量遵義匯川比江津多35 mm外，其余各月降水量相差不足10 mm，說明遵義與重慶年降水量和月降水量分布特征基本一致，差別較小，相對濕度比較接近。

圖2 重慶江津、遵義1981—2015年累年逐月降水量對比分析Fig.2 Comparative analysis of monthly precipitation in Jiangjin and Zunyi from 1981 to 2015

2.1.3 日照 光照影響花椒樹體的生長發(fā)育、坐果量及品質(zhì)優(yōu)劣。年日照時數(shù)>1 200 h適宜于花椒種植，光照充足，樹體生長發(fā)育健壯，產(chǎn)量高，品質(zhì)好；年日照時數(shù)>900 h，次適宜花椒種植，而年日照時數(shù)<900 h，光照差，樹體分枝少，枝條纖細果穗和果粒也小[10]。江津平均年日照時數(shù)為1 141 h，遵義各縣(市、區(qū))約1 000～1 150 h，日照條件基本達到花椒生長要求。從逐月日照時數(shù)看，遵義各縣(市、區(qū))冬季1月日照最少，為26～35 h，夏季7—8月日照最多，為167～185 h。2—9月(花椒萌芽到成熟采收期)遵義匯川日照時數(shù)略差于江津，偏少5～30 h，但冬季花椒越冬期日照時數(shù)遵義略好于江津，比江津多4～16 h。兩地月際日照時數(shù)分布特征基本一致，夏多冬少。

圖3 重慶江津、遵義1981—2015年累年逐月日照時數(shù)量對比分析Fig.3 Comparative analysis of monthly sunshine duration in Jiangjin and Zunyi from 1981 to 2015

2.2 遵義市種植江津九葉青花椒主要氣象災(zāi)害分析

2.2.1 低溫凍害

①花椒低溫凍害指標(biāo)

據(jù)相關(guān)文獻介紹[8-9]：花椒喜溫?zé)?、不耐寒。能耐?0 ℃以上的高溫，氣溫<-21 ℃時，幼樹新梢會被凍死，但不同品種類型的花椒對氣象條件的需求有差異。

貞豐發(fā)展花椒已近30 a，期間未發(fā)生明顯低溫凍害；1981—2015年，貞豐日最低氣溫<0 ℃的年平均日數(shù)為2.9 d，<-2 ℃日數(shù)為0.2 d，<-4 ℃日數(shù)近0 d，其中2008年貞豐日最低氣溫<0 ℃為8 d，<-1 ℃近2 d，極端最低氣溫為-1.5 ℃，當(dāng)年花椒未出現(xiàn)明顯凍害。

銅仁萬山2015—2016年大力發(fā)展花椒產(chǎn)業(yè)，成為脫貧攻堅的致富產(chǎn)業(yè)之一。但近兩年來出現(xiàn)了兩次嚴(yán)重的低溫凍害(2018年1—2月，2018年12月—2019年1月)，兩次低溫過程最低氣溫<0 ℃持續(xù)日數(shù)達15 d左右，最低氣溫<-4 ℃連續(xù)日數(shù)在6 d以上，極端最低氣溫達-7 ℃，導(dǎo)致“九葉青”花椒80%發(fā)生凍害，尤其是土壤貧瘠的花椒枝葉凍害嚴(yán)重，樹葉全部凋落。統(tǒng)計2016—2019年遵義綏陽低溫過程：2016—2017年綏陽蒲場鎮(zhèn)花椒凍害不明顯；2018—2019年最低氣溫<-2 ℃連續(xù)日數(shù)為4 d，極端最低氣溫達-4.1 ℃，播州三合達-4.5 ℃，綏陽蒲場花椒老枝未受凍害，幼苗嫩枝遭受凍害明顯，嚴(yán)重影響第二年花椒產(chǎn)量；而播州三合由于采取了防凍措施，凍害不明顯，第二年產(chǎn)量不受影響。

綜上得出：冬季氣溫在0 ℃以上，花椒不受凍害；最低氣溫-2 ℃以上，花椒凍害不明顯，基本能保證安全越冬；當(dāng)最低氣溫<-2 ℃持續(xù)5 d以上且極端最低氣溫達到-4 ℃，花椒易受凍害；當(dāng)氣溫達<-4 ℃持續(xù)5 d以上且極端最低氣溫達-6 ℃，凍害明顯。

②遵義市種植“江津九葉青”花椒凍害風(fēng)險區(qū)劃

統(tǒng)計遵義14個縣(市、區(qū))國家氣象站1981—2018年最低氣溫≤-2 ℃大于5 d以上、最低氣溫≤-4 ℃大于5 d以上、最低氣溫≤-6 ℃大于2 d以上的年份，結(jié)果表明(表1)：近38 a以來，習(xí)水出現(xiàn)最低氣溫≤-2 ℃大于5 d以上的年份占53%，即種植“九葉青”花椒有一半的年份易受低溫凍害；最低氣溫≤-4 ℃大于5 d以上的年份占8%，即10 a一遇遭受低溫凍害明顯；中部(播州、匯川)和東南部(鳳岡、湄潭)縣(市、區(qū))出現(xiàn)最低氣溫≤-2 ℃大于5 d以上的年份占比30%～40%左右，最低氣溫≤-4 ℃大于5 d以上的年份占比3%；即在遵義市南部和東南部800 m以上地區(qū)，西部(仁懷)和中部桐梓、北部(正安、道真、務(wù)川)海拔在1 000 m以上地區(qū)種植花椒，受低溫凍害風(fēng)險占30%～40%左右。赤水與重慶江津氣候最相似，出現(xiàn)最低氣溫≤-2 ℃的年份為0，即種植花椒不受低溫凍害影響。綜上所述：建議在遵義市中部和東南部600 m以下地區(qū)，西部(仁懷)和中部桐梓和北部(正安、道真、務(wù)川)海拔在800 m以下地區(qū)種植花椒，受低溫凍害風(fēng)險相對較小。

表1 1981—2018年江津和遵義市各縣(市、區(qū))出現(xiàn)日最低氣溫<-2 ℃為5 d以上的概率(%)Tab.1 Probability of daily lowest temperature <-2 ℃ over 5 days in Jiangjin and Zunyi from 1981 to 2018

圖4 1981—2018年遵義市日最低氣溫<-2 ℃為5 d以上的概率(%)分布圖Fig.4 Probability Distribution Map of daily lowest temperature <- 2 ℃ over 5 days in Zunyi from 1981 to 2018

2.2.2 干旱 近63 a，遵義市有6 a出現(xiàn)區(qū)域性干旱:1979、1990、2006、2009、2011、2013年。其中以夏旱發(fā)生頻率最高，全市區(qū)域性夏旱有16 a，達25%，即每4 a中就有可能出現(xiàn)一次全市性的夏旱[15]。夏季大旱通常出現(xiàn)在7—8月份，以北部(道真、正安、務(wù)川)、東部(湄潭、鳳岡、余慶)最多；赤水、習(xí)水、桐梓、仁懷等西部地區(qū)最少。

2.3 遵義市花椒精細化氣候生態(tài)區(qū)劃

2.3.1 區(qū)劃指標(biāo) 目前遵義市發(fā)展的花椒品種主要為“江津九葉青”，占種植面積的80%，“江津九葉青”屬喜熱型品種，其次是“大紅袍”，占10%左右，“大紅袍”屬喜溫喜涼樹種。根據(jù)不同花椒品種對氣象條件的需求，結(jié)合遵義市的氣候特點，并與重慶江津氣候條件進行對比分析，得出：遵義各縣(市、區(qū))年降水量和日照時數(shù)差別不明顯，且與重慶江津差別不大，基本滿足“江津九葉青”需求。發(fā)展“江津九葉青”主要受熱量條件限制。根據(jù)近幾年遵義市種植九葉青花椒情況調(diào)研，參考相關(guān)文獻[2]的研究成果及花椒生長所需的氣候特性，并咨詢本地專家和種植戶，確定了遵義市發(fā)展江津九葉青花椒需要的主要氣象指標(biāo)，選取年平均氣溫、日平均氣溫穩(wěn)定通過0 ℃之積溫、出現(xiàn)日最低氣溫<-2 ℃為5 d以上的概率、年極端最低氣溫為主要區(qū)劃指標(biāo)，年日照時數(shù)作為輔助指標(biāo)，見表2。而文獻[2]中指出，花椒抗旱性強，年降雨500 mm以上且分布比較均勻的情況下基本能滿足其生長發(fā)育，江津年降水量約1 000 mm，貴州貞豐年降雨量為1 318 mm，以上兩地種植九葉青花椒產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)，遵義各地平均年降雨量為1 000～1 200 mm，均在花椒最適宜種植范圍內(nèi)。當(dāng)年日照時數(shù)小于900 h，不適宜發(fā)展花椒，重慶江津平均年日照時數(shù)為1 141 h[8]，遵義各地年日照時數(shù)為1 000～1 150 h，日照條件能滿足花椒生長需求。因此指標(biāo)不予考慮年降雨量和年日照時數(shù)為區(qū)劃因子。

表2 遵義市九葉青花椒氣候適應(yīng)性生態(tài)區(qū)劃指標(biāo)Tab.2 Zoning indices climatic ecological zoning of Zanthoxylum Bungeanum in Zunyi

圖5 遵義市花椒精細化氣候生態(tài)區(qū)劃圖Fig.5 Precision zoning map of climate and ecology of Sichuan Pepper in Zunyi

2.3.2 區(qū)劃結(jié)果

①九葉青花椒適宜栽培區(qū)：該區(qū)主要分布在遵義市西部仁懷海拔1 000 m以下區(qū)域；赤水、桐梓、北部(正安、道真、務(wù)川)海拔在800 m以下地區(qū)種植區(qū)域；余慶部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)海拔在600 m以下區(qū)域；年均溫在15～16 ℃ 之間，>0 ℃的積溫大于5 500 ℃，年極端最低氣溫>-4 ℃，冬季遭受低溫凍害風(fēng)險<25%，氣候適宜種植“江津九葉青”等喜熱型花椒品種，需做好冬季低溫防凍措施。特別在西部赤水、仁懷等低熱河谷海拔在600 m以下，年平均氣溫>16 ℃，>0 ℃的積溫大于6 000 ℃，年極端最低氣溫>-2 ℃，受低溫風(fēng)險概率<5%；光照充足，為全市最多區(qū)；降水資源豐富，是夏伏旱少發(fā)區(qū)，氣候最適宜種植“江津九葉青”等喜熱型花椒品種。

②九葉青花椒次適宜栽培區(qū)：該區(qū)主要分布在遵義市中部(遵義、播州、綏陽)和東南部(湄潭、鳳岡、余慶)等海拔為600～900 m地區(qū)，北部(桐梓、正安、道真、務(wù)川)海拔在900～1 000 m地區(qū)，區(qū)內(nèi)年平均氣溫在14～15 ℃ 之間，>0 ℃的積溫在5 500～5 000 ℃之間，年極端最低氣溫>-6 ℃，種植九葉青花椒冬季遭受低溫凍害風(fēng)險增大，在25%～40%之間，是喜熱型花椒品種的次適宜栽培區(qū)，需加強冬季低溫防凍管理措施，減少或避免凍害，促進花椒高產(chǎn)優(yōu)產(chǎn)。

③九葉青花椒不適宜區(qū)：該區(qū)主要分布在習(xí)水、大婁山脈等海拔在1 000 m以上的區(qū)域，區(qū)內(nèi)年平均氣溫在10～14 ℃ 之間，>0 ℃的積溫在5 000～4 000 ℃之間，年極端最低氣溫>-10 ℃，種植九葉青花椒冬季遭受低溫凍害風(fēng)險較大，在50%以上，不適宜喜熱型花椒品種種植。建議該區(qū)可試驗引種喜涼型花椒品種如大紅袍、大紅椒。年極端最低氣溫>-18 ℃，大紅袍不受凍害。該區(qū)域熱量條件與陜西韓城、四川大紅袍優(yōu)生區(qū)熱量條件(>0 ℃積溫和平均氣溫)相似，種植大紅袍不遭受低溫凍害，但遵義全市日照時數(shù)不足、相對濕度過大可能會影響大紅袍高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)形成，建議先試驗引種。

3 結(jié)論與討論

①本文根據(jù)不同品種的花椒對氣候生態(tài)條件要求的差異，分析了遵義與九葉青花椒優(yōu)生區(qū)(重慶江津)氣候條件的異同，結(jié)合近幾年九葉青花椒在貴州發(fā)展情況及部分地區(qū)遭受冬季凍害明顯的案例，得出九葉青凍害指標(biāo)，確定影響遵義市花椒區(qū)域分布差異的主要氣候限制因子和氣候生態(tài)區(qū)劃指標(biāo)，并利用GIS和DEM對遵義市種植九葉青花椒進行氣候生態(tài)精細化區(qū)劃，可為遵義市科學(xué)制定花椒生產(chǎn)規(guī)劃提供參考依據(jù)。

②本文主要從氣候角度對九葉青花椒進行了種植區(qū)劃，但花椒產(chǎn)量和品質(zhì)不僅受氣候條件的影響，還受土壤條件、栽培管理技術(shù)水平等因素的影響。因此，各地要根據(jù)區(qū)劃結(jié)果制定相應(yīng)的栽培技術(shù)和冬季防凍措施，提高椒農(nóng)栽培管理技術(shù)水平，促進花椒高產(chǎn)優(yōu)產(chǎn)。