華 燁 ，張祖蓮 ，張山清 *，孫 蕾 ，戎 博 ，李迎春

（1.新疆氣象臺(tái)，新疆 烏魯木齊830002；2.新疆農(nóng)業(yè)氣象臺(tái)，新疆 烏魯木齊830002；3.精河縣氣象局，新疆 博樂833400）

精河縣位于天山北坡，準(zhǔn)噶爾盆地西南緣，地形呈凹字形，地勢(shì)南高北低，南部為天山山區(qū)，北部為艾比湖，中部為博爾塔拉河沖積平原，屬典型的北溫帶大陸性干旱氣候。精河縣光照充足，熱量豐富、降水稀少，空氣干燥，冬夏冷熱懸殊，多大風(fēng)。獨(dú)特的氣候?yàn)榫涌h種植枸杞奠定了基礎(chǔ)，精河縣已有60 余年栽培枸杞的歷史，目前精河枸杞已成為新疆極具地方特色的“名優(yōu)特”農(nóng)產(chǎn)品之一。

枸杞系木本植物，漿果呈鮮紅色，形似紡錘，更似紅瑪瑙墜。精河枸杞曾在種植面積、總產(chǎn)量、出口量和有效營(yíng)養(yǎng)含量4 個(gè)方面位居全國(guó)枸杞主產(chǎn)區(qū)之首。精河縣1998 年被農(nóng)業(yè)部任命為“枸杞之鄉(xiāng)”。精河枸杞在新疆南、北疆均有分布，精河縣地區(qū)栽植面積最大，品質(zhì)最優(yōu)。但由于地形地貌復(fù)雜，地勢(shì)高差懸殊，氣候類型多樣，各地種植枸杞的氣候適宜性差異很大。關(guān)于枸杞區(qū)劃研究方面，寧夏馬力文、蘇占勝、崔學(xué)禎等[1-3]從影響枸杞產(chǎn)量和品質(zhì)的農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)，研究了寧夏枸杞氣候區(qū)劃。青海樊光秀[4]從枸杞生長(zhǎng)的植物學(xué)特性研究了德令哈地區(qū)枸杞種植氣候適應(yīng)性。徐德源、喻樹龍[5-6]從生態(tài)適宜性方面劃分了新疆枸杞適宜種植區(qū)。但隨著氣候變暖、品種更替以及區(qū)劃技術(shù)方法的提高和氣候資料的豐富[7]，原來的區(qū)劃已經(jīng)不能指導(dǎo)目前精細(xì)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整現(xiàn)狀[8]，因此，本文引入地理信息，通過細(xì)網(wǎng)格推算方法，研究分析精河縣氣候分布規(guī)律，結(jié)合枸杞生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)氣候條件的要求，研究精河縣枸杞種植精細(xì)化氣候區(qū)劃，為科學(xué)規(guī)劃枸杞種植布局，充分合理地利用有利氣候資源優(yōu)勢(shì)，規(guī)避不利氣象災(zāi)害的影響，促進(jìn)精河枸杞這一極具地方特色的“紅色”產(chǎn)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

1 資料與方法

1.1 資料來源

選用精河縣及其周邊15 個(gè)氣象站1981—2020年逐日平均氣溫和最低氣溫資料，利用1：50 000 基礎(chǔ)地理信息，提取精河縣的緯度、經(jīng)度、海拔高度、坡度、坡向等地理數(shù)據(jù)，通過重采樣獲得空間分辨率為100 m×100 m。各站氣象數(shù)據(jù)、地理坐標(biāo)的柵格圖層，地理信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)由新疆氣象信息中心提供。研究區(qū)域地形地貌分布見圖1。

圖1 精河縣地形地貌分布

1.2 數(shù)據(jù)分析及區(qū)劃方法

通過分析枸杞種植所需的氣候生態(tài)條件，對(duì)每個(gè)劃分氣候指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理[9-12]。采用GIS 空間疊置分析法[13]，對(duì)精河縣數(shù)字高程DEM 數(shù)據(jù)進(jìn)行柵格化[14-16]，提取經(jīng)度、緯度、海拔高度、坡度、坡向，空間分辨率為100 m×100 m，基于GIS 空間分析模型，獲取枸杞種植氣候適宜性各氣候指標(biāo)圖層，采用加權(quán)綜合評(píng)判法得到精河縣枸杞種植氣候適宜性精細(xì)化區(qū)劃圖。

2 枸杞氣候生態(tài)條件分析

2.1 熱量條件

枸杞樹的物候期一般分為萌芽期、展葉期、新梢生長(zhǎng)期、現(xiàn)蕾期、開花期、果熟期、落葉期和休眠期等8 個(gè)階段。年平均氣溫高的地區(qū)比氣溫低的地區(qū)萌芽、開花、果熟等物候期要早，而落葉和休眠期要遲[17-18]。種子發(fā)芽的最適溫度為 20～25 ℃，4 月中旬氣溫達(dá)到10 ℃以上開始展葉，4 月中旬氣溫達(dá)到12 ℃以上春梢生長(zhǎng)，5 月上旬氣溫達(dá)到16 ℃以上開始開花，果實(shí)開始發(fā)育。春季現(xiàn)蕾開花期是4 月下旬—7 月上旬，開花最適溫度為17～22 ℃，果實(shí)發(fā)育最適溫度為20～25 ℃。秋季氣溫降到10 ℃以下，果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育轉(zhuǎn)緩[20]。從展葉、新稍生長(zhǎng)到開花、結(jié)實(shí)所需要的溫度都在10 ℃以上。

枸杞對(duì)溫度要求不太嚴(yán)格，具有一定的耐寒性，當(dāng)年平均氣溫為4.4～12.7 ℃，7 月平均氣溫為17.2～26.6 ℃，絕對(duì)最高氣溫為 33.9～42.9 ℃，對(duì)枸杞的生存和生產(chǎn)沒有影響。但要獲得既高產(chǎn)又優(yōu)質(zhì)的枸杞就必須考慮當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，尤其是注意2 個(gè)溫度指標(biāo)：一是≥10 ℃的積溫。枸杞全生育期≥10 ℃積溫在3 450 ℃·d 左右最為適宜，≥10 ℃積溫在3 200～3 700 ℃·d，枸杞一般能獲得正常產(chǎn)量，≥10 ℃積溫在3 200 ℃以下時(shí)，熱量不足引起枸杞減產(chǎn)；二是從展葉到落葉氣溫日較差大，對(duì)提高果實(shí)品質(zhì)有利[20]。

2.2 光照條件

喜光是枸杞的生理特性。光照對(duì)枸杞果實(shí)干物質(zhì)積累和果實(shí)品質(zhì)影響極為明顯，光照不足不僅影響枸杞生長(zhǎng)，而且影響其果實(shí)品質(zhì)。每年3—10 月累計(jì)日照時(shí)數(shù)達(dá)2 081 h，可以充分滿足優(yōu)質(zhì)制干品種的光照生理需求。在枸杞果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期間，平均每天的日照時(shí)數(shù)可以達(dá)到10 h 以上，且該期間光照強(qiáng)度強(qiáng)，極有利于枸杞果實(shí)生長(zhǎng)。枸杞全生育期最適宜日照時(shí)數(shù)為1 640 h，日照不是限制枸杞產(chǎn)量的因素。當(dāng)日照時(shí)數(shù)＜1 500 h 時(shí)，全生育期日數(shù)短、積溫少，使枸杞減產(chǎn)；當(dāng)日照時(shí)數(shù)＞1 800 h 時(shí)，與高溫相伴，加速了夏果發(fā)育，延長(zhǎng)了夏眠期，產(chǎn)量也會(huì)有所下降[20-22]。精河縣年日照時(shí)數(shù)為 2 500～2 600 h，4—10 月日照百分率為60%～70%。日照能滿足枸杞生長(zhǎng)發(fā)育期需求。

2.3 水分條件

枸杞離不開水，又怕水，枸杞最忌地表淹水和表土長(zhǎng)期積水，在過濕的土壤中，容易引起樹體死亡。水對(duì)枸杞生長(zhǎng)的影響因季節(jié)不同而異。春季土壤水分不足時(shí)，影響萌芽和枝葉生長(zhǎng)。秋季干旱，使枝條和根系生長(zhǎng)提前停止。在花果期，尤其是果熟期，如果土壤水分充足，果實(shí)膨大快，體積大；如果缺水，就會(huì)控制樹體和果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育，使樹體生長(zhǎng)慢，果實(shí)小，還會(huì)促進(jìn)花柄和果柄離層形成，加重落花落果，降低產(chǎn)量。但在枸杞生長(zhǎng)季節(jié)，若陰雨天時(shí)間長(zhǎng)，枸杞易得霜霉病和黑果病，紅熟了的果實(shí)會(huì)破裂，從而降低果實(shí)質(zhì)量[20-22]。

2.4 災(zāi)害性天氣

3 月下旬以前為枸杞冬眠期，生理活動(dòng)微弱，耐低溫，但3 月下旬，樹液開始流動(dòng)，此時(shí)發(fā)生大風(fēng)或沙塵天氣，會(huì)加速枸杞枝干的水分散失，損傷新芽；4月大風(fēng)天氣易造成抽干，影響枸杞發(fā)枝。同時(shí)春季大風(fēng)可以吹干枸杞樹嫩葉，吹斷枸杞枝條，損傷果枝嫩梢而失去生長(zhǎng)點(diǎn)，使果枝的生長(zhǎng)處于極度的抑制。在枸杞花期，大風(fēng)還可造成枸杞大量落花，夏季大風(fēng)往往會(huì)造成枸杞大量落果[20-22]。

3 枸杞種植氣候適宜性區(qū)劃指標(biāo)

精河縣光照充足，種植枸杞對(duì)水分條件的需求可通過灌溉得到充分保障，精河縣雖多風(fēng)，但由于枸杞具有較強(qiáng)的抗風(fēng)沙能力，大風(fēng)對(duì)其影響相對(duì)較小。因此，各地能否種植枸杞以及種植枸杞的氣候適宜性主要決定于枸杞生長(zhǎng)期間的熱量條件。另外，枸杞生長(zhǎng)季節(jié)，若陰雨天時(shí)間長(zhǎng)，枸杞易得霜霉病和黑果病[19]，果實(shí)成熟期若雨水偏多，易造成果實(shí)破裂、腐爛，從而降低果實(shí)質(zhì)量。根據(jù)上述分析，并參考前人有關(guān)研究成果[20-22]，確定精河縣枸杞種植氣候適宜性區(qū)劃指標(biāo)（表1）。

表1 精河縣枸杞種植氣候區(qū)劃指標(biāo)

4 枸杞種植氣候適宜性區(qū)劃指標(biāo)因子的空間分布

4.1 ≥10 ℃積溫分布

精河縣日平均氣溫穩(wěn)定≥10 ℃積溫的空間分布總體呈現(xiàn)“平原多，山區(qū)少”的格局（圖2）。海拔190 m 以下的艾比湖流域西北部低平原地帶是精河縣熱量資源最豐富的區(qū)域，≥10 ℃積溫在4 100～4 265 ℃·d。精河縣北部海拔 190～300 m 的平原地帶≥10 ℃積溫為 3 900～4 100 ℃·d，精河縣中部海拔300～500 m 的傾斜平原≥10 ℃積溫為3 700～3 900 ℃·d，海拔 500～1 000 m 的山前沖積平原≥10 ℃積溫為 2 900～3 700 ℃·d，海拔 1 000 m 以上的南部山區(qū)≥10 ℃積溫一般不足2 900 ℃·d 。

圖2 精河縣≥10 ℃積溫分布

4.2 ≥10 ℃日數(shù)分布

精河縣日平均氣溫穩(wěn)定≥10 ℃的日數(shù)總體呈現(xiàn)“平原多，山區(qū)少”的格局（圖3）。海拔650 m 以下中、北部平原地帶≥10 ℃日數(shù)在170～191 d，650～800 m 的山前沖積平原≥10 ℃日數(shù)為 160～170 d，海拔 800 ～1 000 m 的沖積平原和低山丘陵地帶≥10 ℃日數(shù)為150～160 d，海拔1 000 m 以上的南部山區(qū)≥10 ℃日數(shù)不足150 d。

圖3 精河縣≥10 ℃日數(shù)分布

4.3 ≥10 ℃期間降水量

精河縣≥10 ℃期間降水量的空間分布總體呈中北部平原和南部山區(qū)高山帶少，南部山區(qū)中、低山帶多的格局（圖4）。海拔800 m 以下的中、北部平原地帶，≥10 ℃期間降水量較少，一般在150 mm 以下，其中艾比湖流域南部甚至不足50 mm ；南部海拔2 500 m 以上的中、高山帶雖年降水量較多，但由于日平均氣溫穩(wěn)定≥10 ℃的日數(shù)較少，因此≥10 ℃期間降水量也較少，一般在150 mm 以下，其中海拔3 000 m 以上的高山帶甚至不足 50 mm；海拔800～1 500 m 的山前沖積平原和低山丘陵地帶，以及海拔2 000～2 500 m 的中山帶≥10 ℃期間降水量為 150～200 m，海拔 1 500～2 000 m 的中、低山帶≥10 ℃期間降水量較多，為200～216 mm。

圖4 精河≥10 ℃期間的降水量分布

5 枸杞種植精細(xì)化氣候適宜性區(qū)劃

根據(jù)表1 中各區(qū)劃指標(biāo)因子的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，在ArcGis10.0 平臺(tái)上分別對(duì)≥10 ℃積溫、≥10 ℃日數(shù)和≥10 ℃期間降水量3 項(xiàng)氣候要素的柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行分級(jí)。再將各指標(biāo)氣候要素的分級(jí)圖層進(jìn)行等權(quán)重疊加，即可獲得綜合考慮≥10 ℃積溫、≥10 ℃日數(shù)和≥10 ℃期間降水量3 項(xiàng)氣候要素的精河縣枸杞種植氣候適宜性區(qū)劃。精河縣枸杞種植氣候適宜性區(qū)劃可劃分為最適宜區(qū)、適宜區(qū)、次適宜區(qū)和不適宜區(qū) 4 個(gè)分區(qū)（圖 5）。

圖5 精河縣枸杞種植氣候適宜性區(qū)劃

5.1 最適宜種植區(qū)

精河縣中部海拔400～600 m 的帶狀平原地帶≥10 ℃積溫在 3 400～3 700 ℃·d，≥10 ℃日數(shù)為170～175 d，≥10 ℃期間降水量為 50～150 mm，綜合氣候條件非常利于枸杞優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，因此是精河縣枸杞種植的氣候最適宜區(qū)。

5.2 適宜種植區(qū)

沿最適宜種植區(qū)南北兩側(cè)海拔250～400 m 和600～800 m 的中部平原地帶≥10 ℃積溫在3 200～3 900 ℃·d，≥10 ℃日數(shù)為 160～185 d，≥10 ℃期間降水量為50～160 mm，綜合氣候條件稍遜于最適宜區(qū)，是精河縣枸杞種植的氣候適宜區(qū)。

5.3 次適宜種植區(qū)

精河縣枸杞種植的氣候次適宜區(qū)主要包括兩部分，第一部分是精河縣北部海拔190～250 m 的低平原地帶，該區(qū)域≥10 ℃日數(shù)為175～185 d，≥10 ℃期間降水量為30～130 mm，這兩項(xiàng)氣候指標(biāo)雖總體適于枸杞種植，但≥10 ℃積溫在 4 000～4 100 ℃·d，高于枸杞種植的適宜范圍，因此綜合氣候條件次于適宜種植區(qū)，是精河縣枸杞種植的氣候次適宜區(qū)之一。第二部分是精河縣中南部海拔800～1 000 m 的山前沖積平原和低山丘陵地帶，≥10 ℃積溫在2 900～3 200 ℃·d，≥10 ℃日數(shù)為 150～160 d，熱量條件較枸杞種植的適宜范圍偏低，≥10 ℃期間降水為150～190 mm，綜合氣候條件同樣次于適宜種植區(qū)，是精河縣枸杞種植的另一個(gè)氣候次適宜區(qū)。

5.4 不適宜種植區(qū)

精河縣枸杞種植的氣候不適宜區(qū)由兩部分組成。一是海拔190 m 以下的艾比湖流域西北部低平原地帶，該區(qū)域≥10 ℃日數(shù)為 185～191 d，≥10 ℃期間降水量為50～70 mm，這兩項(xiàng)氣候指標(biāo)總體適于枸杞種植，但≥10 ℃積溫卻高達(dá) 4 100～4 265 ℃·d，明顯高于枸杞種植的適宜范圍，高溫?zé)岷?duì)枸杞的生長(zhǎng)發(fā)育和優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)將造成不利影響，因此，是精河縣枸杞種植的氣候不適宜區(qū)之一。二是精河縣南部海拔1 000 m 以上的天山山區(qū)，≥10 ℃積溫在2 900 ℃·d 以下，≥10 ℃日數(shù)少于 150 d，熱量條件難以滿足枸杞正常生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成的基本需求，是精河縣枸杞種植的另一個(gè)氣候不適宜區(qū)。

6 結(jié)論

采用影響枸杞生長(zhǎng)發(fā)育的氣候生態(tài)條件與地理因子相結(jié)合的方法，基于GIS 空間分析模型獲得精河縣枸杞種植的氣候適宜性精細(xì)化區(qū)劃，得出以下結(jié)論：

（1）受海拔高度影響，氣候要素分布差異明顯，≥10 ℃積溫和≥10 ℃日數(shù)總體呈現(xiàn)“平原多、山區(qū)少”的格局；≥10 ℃期間的降水量總體呈現(xiàn)“中北部平原和南部高山帶少，南部山區(qū)中、低山帶多”的格局。

（2）枸杞最適宜種植區(qū)主要分布在精河縣中部海拔400～600 m 的帶狀平原地帶，該區(qū)能夠滿足枸杞生長(zhǎng)需要，有利于枸杞產(chǎn)量的形成，因此該區(qū)可以擴(kuò)大枸杞種植面積，提高枸杞生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。適宜種植區(qū)主要分布在沿最適宜種植區(qū)南北兩側(cè)海拔250～400 m 和海拔 600～800 m 的中部平原地帶，綜合氣候條件稍遜于最適宜區(qū)。兩塊次適宜種植區(qū)分別位于精河縣北部海拔190～250 m 的低平原地帶和中南部海拔800～1 000 m 的山前沖積平原和低山丘陵地帶，前者熱量條件過高，而后者熱量條件又過低且降雨量偏多，均超出了枸杞種植的適宜范圍，對(duì)枸杞的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)有不利影響。不適宜區(qū)種植區(qū)分布于海拔190 m 以下的艾比湖流域西北部低平原地帶和精河縣南部海拔1 000 m 以上的天山山區(qū)，前者熱量條件過于富余，而后者又嚴(yán)重匱乏，難以滿足枸杞正常生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成的基本需求。

本文區(qū)劃指標(biāo)未考慮6—7 月氣溫日較差對(duì)枸杞品質(zhì)的可能影響，今后分析枸杞品質(zhì)區(qū)劃時(shí)應(yīng)引入該因子。另外，精河縣地形地貌復(fù)雜，地勢(shì)高差懸殊，但本文基于GIS 的指標(biāo)要素空間分析細(xì)網(wǎng)格推算模型的構(gòu)建只使用了精河縣及其周圍15 個(gè)常規(guī)氣象站資料，未能將加密的自動(dòng)站資料經(jīng)訂正或延長(zhǎng)后也引入模型，這對(duì)區(qū)劃的客觀性、準(zhǔn)確性造成了一定影響，今后在該領(lǐng)域的研究中加以完善。