徐夢瑩，張茂松，朱 勇，胡雪瓊，徐正富

（1云南省氣候中心，昆明 650034；2賓川縣氣象局，云南賓川 671600）

0 引言

葡萄是世界性果樹，遍布世界五大洲，以歐洲種植最多，截至2018年底，中國葡萄栽培總面積為740萬hm2，居世界第2位，僅次于西班牙；產(chǎn)量達(dá)7780萬t，自2010年以后一直居世界第1位。其中釀酒葡萄占57%，鮮食葡萄占36%，制干葡萄占7%[1]。云南省位于中國西南邊陲，氣候多樣，立體氣候明顯，光熱資源充足，晝夜溫差大，冬季無需埋土防寒，具有栽培葡萄的獨特優(yōu)勢。云南省干熱區(qū)是全國葡萄成熟最早的區(qū)域[2]，所產(chǎn)葡萄具有早熟、糖度高、優(yōu)質(zhì)、產(chǎn)量高的特點，采收時基本能夠避開雨季，因此云南是國內(nèi)具有明顯優(yōu)勢的早熟葡萄生產(chǎn)區(qū)域[3]。

目前，已有不少研究者開展了葡萄生長適宜性評價的研究[4-13]，其結(jié)果具有很好的參考價值，其中利用GIS技術(shù)對釀酒葡萄種植氣候適宜性的研究較多[4-7]，相對鮮食葡萄種植氣候適宜性的研究較少。黃輝白[8]對中國北方葡萄栽培氣候區(qū)域進(jìn)行了研究，根據(jù)生長期積溫劃分出5個氣候區(qū)。孔慶山[9]認(rèn)為葡萄區(qū)劃研究應(yīng)該分3個層次進(jìn)行，首先是生態(tài)區(qū)劃，其次是品種區(qū)劃，最后是種植區(qū)劃。王蕾等[10]選用生長季活動積溫和無霜期作為熱量指標(biāo)，干燥度作為水分指標(biāo)，年極端低溫和埋土防寒線作為輔助指標(biāo)得到中國葡萄氣候區(qū)劃。陸斌等[14]分析了云南省早熟葡萄栽培條件，楊順林等[3]分析了云南鮮食葡萄產(chǎn)業(yè)布局，本研究結(jié)合前期研究結(jié)果擬采用GIS技術(shù)，分析影響早熟鮮食葡萄生長和品質(zhì)形成的關(guān)鍵氣候因子，建立云南早熟鮮食葡萄適宜性區(qū)劃指標(biāo)，對云南全境進(jìn)行氣候種植區(qū)劃，進(jìn)一步明晰優(yōu)質(zhì)早熟鮮食葡萄生產(chǎn)區(qū)域，挖掘優(yōu)質(zhì)早熟鮮食葡萄產(chǎn)區(qū)氣候資源，給生產(chǎn)者選擇基地提供理論指導(dǎo)，這對提升早熟鮮食葡萄區(qū)劃精細(xì)化水平，推動云南優(yōu)質(zhì)早熟鮮食葡萄生產(chǎn)具有現(xiàn)實意義。

1 材料與方法

1.1 資料來源

收集云南省125個縣（市、區(qū)）氣象觀測站1981—2010年的氣候資料，包括月降水量、月平均氣溫、月最高（低）氣溫、月≥10℃積溫、月日照時數(shù)。基礎(chǔ)地理信息資料來源于中國氣象局1:25萬數(shù)字高程(DEM)柵格數(shù)據(jù)。

1.2 研究方法

1.2.1 建立云南早熟鮮食葡萄區(qū)劃指標(biāo) 葡萄屬暖溫帶植物，溫度是保證葡萄成熟以及葡萄品質(zhì)的主要因子之一，在葡萄的生長發(fā)育期間，要求從萌芽到果實充分成熟需≥10℃的活動積溫不低于2500℃，最熱月的平均氣溫不低于18℃；漿果生長期要求的溫度不低于20℃，成熟期的月活動積溫不低于600℃、晝夜溫差≥8℃[15-16]。降水也是影響葡萄生長的主要氣候條件之一，且在很大程度上決定葡萄的產(chǎn)量和品質(zhì)。葡萄不同的生長階段的需水量也不同：生長初期，需水量較大，降水或灌溉有利于葡萄植株芽眼萌發(fā)、新梢生長和花原始體的繼續(xù)分化；在開花期間，潮濕和陰沉的天氣，會阻礙正常授粉受精，引起子房脫落；葡萄果實成熟期間，雨水過多或陰雨連綿容易滋生病害，引起果實開裂腐爛，而降水少、低空氣相對濕度才能保證高量高質(zhì)。修德仁等[17]研究認(rèn)為：葡萄果實成熟期采前1個月降雨量不超過100 mm，對葡萄產(chǎn)量、品質(zhì)十分有利。光照影響葡萄整個生長發(fā)育過程，研究表明[18]，葡萄生長期的日照時數(shù)高于1250 h才能保證漿果色澤好、含糖量高；在光照不足的條件下葡萄漿果內(nèi)有機(jī)物質(zhì)含量偏少，生長緩慢；如果葡萄成熟期的光照不足，漿果糖分含量低、酸度高，葡萄的品質(zhì)很差。

云南早熟鮮食葡萄主要栽培品種為早熟、中早熟品種。露地栽培時于12月中下旬對葡萄植株進(jìn)行強(qiáng)度修剪，1—2月葡萄植株冬芽萌發(fā)開花，2—3月進(jìn)入果實膨大期，5—6月成熟采收。同一品種的葡萄，果實較中國北方葡萄產(chǎn)區(qū)提前2—3個月成熟。

云南地屬低緯高原氣候，冬春季（11月—翌年4月）是常年的干季，雨量少、空氣濕度小，晴天多、光照充足，日較差大，較好地滿足了早熟葡萄生長的需求。在葡萄植株萌芽生長、開花、果實膨大期降水極少，但可通過灌溉大范圍地保證葡萄植株對水分的需求，已不再成為優(yōu)質(zhì)早熟葡萄生產(chǎn)的主要限制因子。云南省除昭通以外大部地區(qū)葡萄生長季日照時數(shù)皆在1500 h以上，大大滿足葡萄生長需要，相關(guān)研究也表明中國大部分葡萄產(chǎn)區(qū)，只要積溫能滿足葡萄生產(chǎn)的需求，光照不是葡萄栽培的限制因子[18]。而早熟鮮食葡萄生長季（1—5月）的熱量、成熟采收期（4—5月）降水量等因子與葡萄生長、產(chǎn)量和品質(zhì)密切相關(guān)，且不可大范圍調(diào)控而成為優(yōu)質(zhì)早熟葡萄生產(chǎn)的主要限制因子。

結(jié)合云南干季的氣候特點、葡萄各物候期的生長對氣象條件的要求和國內(nèi)相關(guān)研究成果，本研究確定成熟期（5月）≥10℃積溫、早熟鮮食葡萄生長季（1—5月）≥10℃積溫和成熟季（4—5月）降水量3個因子作為云南優(yōu)質(zhì)早熟鮮食葡萄氣候區(qū)劃指標(biāo)。

1.2.2 復(fù)雜地形下的氣候資料細(xì)網(wǎng)格估算

（1）溫度估算。影響山區(qū)溫度條件的因素較多，從氣候上來說，主要還是宏觀地理條件（經(jīng)緯度、大水體、山脈走向等）、地形因素（坡度、坡向、地平遮蔽度等）、下墊面性質(zhì)（土壤類型、植被狀況等）以及大氣環(huán)流等[19]。海拔高度和經(jīng)緯度對氣溫的影響相當(dāng)重要[20]，造成氣溫資源在空間分布上有明顯的區(qū)域差異。本項目綜合考慮經(jīng)度、緯度和海拔高度對積溫的影響機(jī)制，建立全省細(xì)網(wǎng)格逐月積溫的分布模型(1)。

式中：T為氣象站觀測的月積溫的模擬值；h為海拔高度(m)；γ為經(jīng)度，δ為緯度；a、b、c、d為回歸系數(shù)。

使用125個氣象站的累年溫度資料，建立1—5月積溫分別與海拔、經(jīng)度、緯度的統(tǒng)計模型，最終在Arc GIS的空間分析模塊中模擬得到1—5月≥10℃積溫在全省復(fù)雜地形下的空間分布。

（2）降水量估算。降水量是評估氣候資源的重要依據(jù)之一，為最大限度地利用現(xiàn)有資料提取降水信息，準(zhǔn)確地表現(xiàn)降水量分布情況，本研究中對PRISM模型進(jìn)行改進(jìn)，以海拔、經(jīng)緯度、方位因子等作為環(huán)境參數(shù)，引入距離、方位權(quán)重，依托地理信息系統(tǒng)技術(shù)(GIS)、移動開窗技術(shù)集成來實現(xiàn)并完成降水的空間插值[21-22]。

各指標(biāo)因子的模型建立完成后，在Arc GIS的空間分析模塊中生成單個氣候區(qū)劃指標(biāo)的柵格圖，按照指標(biāo)等級（表1）在柵格圖中表示出來，即形成各個單因子的氣候區(qū)劃分級圖。采用多因子疊加法，最后將各氣候指標(biāo)柵格圖層進(jìn)行矢量疊加，從而得到早熟鮮食葡萄種植的氣候適宜性精細(xì)化區(qū)劃圖（圖1）。

2 結(jié)果與分析

從區(qū)劃結(jié)果來看（圖1），云南省干熱河谷區(qū)和紅河流域等大部分地區(qū)，熱量條件充足，成熟季降水少，符合葡萄適宜生長的條件，其中楚雄、麗江、大理、保山等州市最適宜區(qū)面積最大，紅河、楚雄、普洱、玉溪等州市適宜區(qū)和最適宜區(qū)面積最大（表3），建議大力發(fā)展早熟葡萄。云南北部地區(qū)除昭通中北部外，熱量條件差，不適宜葡萄生長；而云南南部地區(qū)因降水過多，容易滋生病害，引起果實開裂腐爛，不適宜葡萄生長。

最適宜區(qū)：面積：731.37千hm2，占云南省國土面積的1.9%。主要分布在云南省干熱河谷區(qū)，楚雄州的元謀、永仁東南部、雙柏南部；大理州的賓川壩區(qū)；麗江市的華坪東部、永勝中部和南部；保山市的昌寧西部、怒江州的六庫局部等地區(qū)。這些地區(qū)熱量資源豐富，5月≥10℃積溫在700℃·d以上，1—5月≥10℃積溫在2400℃·d以上，成熟季（4—5月）的降水量在80 mm以內(nèi)，滿足葡萄生長需要，葡萄處于干旱脅迫狀態(tài)，有利于糖分和酚類物質(zhì)的積累、提高葡萄漿果的品質(zhì)，是發(fā)展早熟葡萄的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)區(qū)。

適宜區(qū)：面積：3507.91千hm2，占云南省國土面積的8.9%。主要分布在最適宜區(qū)周邊以及紅河州的建水中北部、彌勒、石屏中部、開遠(yuǎn)東北部、蒙自中部；楚雄州的雙柏中部、祿豐南部；昆明市的東川中部、宜良中部；玉溪市的新平北部和東部、峨山中部、華寧東部；普洱市的景東中部、鎮(zhèn)源北部、瀾滄北部、景谷零星地區(qū)；大理州的彌渡中部、南澗東北部；臨滄市的云縣、翔臨區(qū)中部、雙江西北部；昭通市的巧家西部、怒江州的瀘水局部、保山市的隆陽區(qū)南部等地區(qū)。這些地區(qū)熱量條件稍次于最適宜區(qū)，5月≥10℃積溫在600～700℃·d之間，1—5月≥10℃積溫在1800～2400℃·d之間，成熟季降水稍多，4—5月降水量在80～130 mm之間，熱量和水分條件能滿足葡萄生長，適宜發(fā)展早熟鮮食葡萄。

次適宜區(qū)：面積：10752.75千hm2，占云南省國土面積的27.3%。主要分布在文山州的廣南、丘北東部、硯山、文山、馬關(guān)中部、麻栗坡局部；紅河州彌勒北部、石屏北部、瀘西北部、蒙自西部和南部；楚雄州的楚雄市、祿豐西部和東部、雙柏北部、大姚東南部、牟定南部、南華東部、永仁東部；昆明市安寧、晉寧北部、呈貢西部、富民南部；普洱市的景谷大部、瀾滄東北部、墨江、鎮(zhèn)源、寧洱零星分布；昭通市鹽津、大關(guān)局部；保山市騰沖南部、龍陵局部、保山中部等地區(qū)。這些地區(qū)熱量條件稍差，5月≥10℃積溫在550～600℃·d之間，1—5月≥10℃積溫在1600～1800℃·d之間，成熟季降水稍多，4—5月降水量在130～180mm之間，基本能滿足葡萄生長，但氣象條件影響早熟葡萄品質(zhì)。

表1 云南優(yōu)質(zhì)早熟鮮食葡萄氣候適宜性區(qū)劃指標(biāo)

表2 云南早熟鮮食葡萄氣候適宜性積溫空間分析模式

圖1 云南省早熟鮮食葡萄氣候適宜性區(qū)劃圖

不適宜區(qū)：面積：24407.97千hm2，占云南省國土面積的61.9%。主要分布在云南省北部、南部以及高山地區(qū)。云南省北部大部地區(qū)5月≥10℃積溫在低于550℃·d，1—5月≥10℃積溫低于1600℃·d，熱量條件差是限制早熟葡萄栽培的主要氣候因素，而南部地區(qū)因降水過多，4—5月降水量超過180 mm，容易滋生病害，引起果實開裂腐爛，不適宜葡萄生長。但值得一提的是，云南省南部地區(qū)如西雙版納州的景洪、勐臘；普洱市的寧洱、墨江、景谷、江城；紅河州的綠春、金平、河口、元陽；德宏州的瑞麗、盈江、梁河；臨滄市的滄源、耿馬等地因熱量條件好，若做好避雨栽培，發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)，將有很大的發(fā)展?jié)摿Τ蔀樵颇鲜≡缡炱咸训膬?yōu)質(zhì)產(chǎn)區(qū)。

表3 云南省各地州早熟葡萄氣候適宜性區(qū)劃面積統(tǒng)計 千hm2

3 討論與結(jié)論

本研究主要根據(jù)云南的氣候特點、葡萄各物候期的生長對氣象條件的要求和國內(nèi)相關(guān)研究成果，確定了云南省早熟鮮食葡萄氣候區(qū)劃的指標(biāo)體系，基于GIS技術(shù)對云南省5月≥10℃積溫、1—5月≥10℃積溫、4—5月降水量進(jìn)行模擬，綜合3項結(jié)果得到全省早熟鮮食葡萄適宜性區(qū)劃，該方法能夠定量、直觀地獲取適宜區(qū)的數(shù)量和空間信息，可操作性較強(qiáng)，具有一定的推廣應(yīng)用價值，同時彌補(bǔ)了以往大多局限于個別市、縣局部地區(qū)的相關(guān)研究，可為云南省合理規(guī)劃早熟葡萄產(chǎn)區(qū)提供科學(xué)的決策依據(jù)。

整體來看，云南省早熟鮮食葡萄氣候適宜區(qū)主要分布在干熱河谷區(qū)和紅河流域等大部分地區(qū)，這些區(qū)域熱量充足、成熟季降水少，能滿足葡萄生長需要，葡萄處于干旱脅迫狀態(tài)，有利于糖分和酚類物質(zhì)的積累、提高葡萄漿果的品質(zhì)，是發(fā)展早熟鮮食葡萄的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)區(qū)。不適宜區(qū)主要分布在北部高海拔地區(qū)和南部地區(qū)，北部高海拔地區(qū)熱量條件差，不宜發(fā)展早熟葡萄栽培；南部地區(qū)雨量過多，容易滋生病害，引起果實開裂腐爛，但南部地區(qū)若做好避雨栽培，發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)，將有很大的發(fā)展?jié)摿Τ蔀樵颇鲜≡缡祯r食葡萄的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)區(qū)。

目前，云南早熟鮮食葡萄實際栽種面積主要分布在金沙江流域的元謀縣、賓川縣、永勝縣、華坪縣、永善縣、巧家縣、東川區(qū)；紅河流域的蒙自市、建水縣、元陽縣、開遠(yuǎn)市、紅河縣、元江縣[3]。本研究的指標(biāo)體系能夠很好的劃分出云南早熟鮮食葡萄氣候的適宜區(qū)和不適宜區(qū)，其早熟鮮食葡萄氣候區(qū)劃結(jié)果與實際葡萄栽培情況大致相符合，但是氣候區(qū)劃只能從宏觀上指導(dǎo)當(dāng)?shù)仄咸言耘嗪推咸旬a(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時云南省境內(nèi)地形復(fù)雜，地質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣，在區(qū)劃過程中可能存在小范圍的偏差，因此在實踐過程中還要結(jié)合實際情況，考慮小氣候、土壤等因素，進(jìn)行一系列的引種試驗，最終確定當(dāng)?shù)剡m宜栽培的葡萄品種，達(dá)到經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。