MR-GIS的油橄欖種植氣候適宜分析范文

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摘要：根據隴南1980～2014年氣候資料，以≥10℃的積溫、年平均降雨量、空氣相對濕度、年日照時數等4個氣候因子作為區劃指標，采用mr-gis（即多元回歸GIS）模型進行油橄欖氣候適宜性研究與分析，得出其氣候種植區劃：最適宜區主要分布在白龍江、白水江沿岸海拔1300m以下河谷及半山區；適宜區主要分布在成縣、康縣交界處的西漢水和徽縣、兩當縣嘉陵江流域的河谷淺山地帶；次適宜區主要分布在禮縣、西和南部西漢水河谷區1300m以下淺山地帶；不適宜區主要分布在隴南各縣區海拔1600m以上中高山地區。研究結果與隴南市油橄欖實際種植分布區域基本相符，可為研究區油橄欖種植布局提供依據。

關鍵詞：MR-GIS模型；油橄欖；氣候適宜

性油橄欖是油料及綠化兼用的多年生常綠喬木，其果實可榨取高級食用油(橄欖油)[1]。自我國引種以來，已經產生了顯著的經濟效益和社會效益。但是油橄欖對其生長環境要求嚴格，且國內外專家大多認為中國引種油橄欖的最大問題是氣候因素[2]，所以研究油橄欖種植氣候適宜性很有必要。甘肅省隴南地區是我國油橄欖引種的主要產區，以此地區為例，來研究油橄欖種植的氣候適宜性具有典型性。本研究根據隴南1980～2014年氣候資料，以≥10℃的積溫、年平均降雨量、空氣相對濕度、年日照時數等4個氣候因子作為研究指標，采用GIS結合多元回歸方法綜合研究了油橄欖種植區的氣候適宜性類型，希望有助于油橄欖的生產、科研和全面地評價油橄欖在我國的氣候適宜性，指導農業生產，提高果農生產效益[3-6]。

1研究現狀

對于油橄欖的研究主要是空間區位、土壤、氣候等影響下其生長機理、生物性狀等，還有學者專門研究適宜油橄欖生長的地形、土壤、氣候條件，包括多因子綜合或者單因子[2-4]，以及在特殊條件下油橄欖的種植分析，例如油橄欖的抗旱機理研究[1,7]，主要方法為試驗法、GIS技術、數理法、調查法等[1-9]。鑒于以往油橄欖種植的氣候適宜性分析主要是數理演繹，區位直觀性不強，雖有部分學者進行區位分析，但是主要集中于綜合氣候區位，具有較為模糊的特點，本研究運用已有的數據對油橄欖種植的氣候適宜性結合GIS和多元回歸法進行多重區位分析，可以給種植者提供較為全面的氣候區位信息，有益于油橄欖種植的全面規劃等多方面參考。研究方法與插值法比較，可以利用多元回歸模型修正和優化結果，可細化氣候特征，適合小區域氣候區劃分析[1-9]。

2研究區概況

隴南位于甘肅省東南部，地處秦巴山區，轄武都、文縣、成縣等一區八縣，境內高山、河谷、丘陵、盆地交錯，氣候垂直分布，地域差異明顯，海拔550～4187m，是甘肅省唯一屬于長江水系并擁有亞熱帶氣候的地區，區內由南向北有北亞熱帶、暖溫半濕潤、高原濕潤3種氣候類型，境內白龍江、白水江、西漢水、嘉陵江沿江河谷及丘陵地帶多為北亞熱帶半干旱氣候，由于西秦嶺山系的屏障作用及青藏高原東緣岷山山系的阻礙，沿川河谷及緩坡地帶形成了冬暖谷地，為性喜溫暖的油橄欖提供了良好的越冬度夏和生長結實條件，是中國油橄欖優先發展的優勢區域。研究行政區劃及主要河流如圖1所示。 

3數據來源

本研究氣候數據來自國家氣象信息中心的隴南地區1980～2014年逐日觀測資料和當地油橄欖種植基地多年觀測數據，包括該區氣溫、降水、日照等，地形數據是國家測繪局公布的30m精度DEM。

4氣候適宜性分析與區劃實現

4.1研究思路

橄欖種植氣候適宜性分析指土地針對橄欖種植氣候的適宜性進行等級評定，涉及了4個方面的內容：①了解橄欖種植地本身的性質及其組合（本文著重研究氣候條件）；②了解研究區土地性質和質量（本文著重研究地形和氣候）；③了解研究區土地性質或質量是否滿足橄欖種植要求（即要進行土地質量和土地條件的比配）；④比較之后的適宜性判別與定級[4,8,10-11]。整個油橄欖氣候適宜性分析主要涉及適宜性數據組織管理，再根據當地實情進行模型篩選，針對油橄欖種植條件建立相應指標體系和權重。將研究區氣候質量與油橄欖種植條件進行匹配比較得出適宜性分值，最終為油橄欖種植決策服務，其研究思路如圖2。

4.2模型

油橄欖一定要按照它的生態習性選擇適宜的種植地區，應注意地形、土壤、氣候條件。油橄欖喜溫、喜光、怕澇、好氣。在選定研究區的情況下，基于現狀土地診斷的結果，研究區土壤性質（包括質地、PH、肥力、有機質、圖層厚度、透氣性等因子）在短時間內基本不變，可作為常量；再考察其他兩個因素，即氣候（光照、降水、溫度）和地形（地勢、坡度、坡向），它們兩者之間有密切的聯系。據此，本文選取了多元回歸模型來研究隴南地區油橄欖種植適宜性問題[3-4,12-14]；式中，Y為氣候區劃因子；φ、λ、T分別表示經度、緯度、地形等影響因子。隴南地區氣候要素的空間變化主要受大地形的影響，由于完成區劃的區域范圍較小，因此，氣候要素受經緯度的影響就比較小，在區劃過程中可以忽略不計，得到地形與氣候之間的關系模型（式（2））。地形綜合信息可以由海拔因子提取，故而地形模型可轉換為式（3），從而得出氣候與地形的多元回歸模型（式（4））。該模型通過插值法進行氣候區劃，可以多模型修正區劃結果，細化氣候特征，使結果更精確，適合小區域氣候區劃分析。

4.3因子選擇和指標確定通過分析

總結以往的研究成果，結合當地科技工作者和果農的種植經驗，最終選擇≥10℃的積溫、年平均降水量、年日照時數和年平均空氣相對濕度共4項氣候因子作為隴南油橄欖氣候適宜性區劃的指標，并通過研究區專家和果農經驗打分得出指標權重[3-16]。

4.4油橄欖氣候適宜性分析

模型實現本研究應用隴南市各縣區近30a氣象觀測資料和該區地形特征，統計分析得出≥10℃的積溫、年平均降水量、年日照時數、年平均空氣濕度與地形之間的多元回歸模型，求出4個區劃指標的氣候學方程如表2。從表2可以看出，各方程的復相關系數在0.6157～0.8961之間，從回歸效果來看，積溫與相對空氣濕度的回歸方程都通過了0.01水平的顯著性檢驗，因此，可以利用它進行區劃指標的細網格推算[17]。

4.5匹配計算本研究

利用ArcGIS10.1平臺[15]，根據多元回歸模型算出≥10℃的積溫、年平均降水量、年日照時數、年平均相對空氣濕度柵格圖層數據，按照油橄欖適宜性區劃指標體系進行歸一化處理后，進行匹配比較，再將各個區劃指標的柵格圖層進行矩陣加權疊加運算得出該區氣候適宜性分值，最后按照分值的大小根據自然斷點分級法劃分出油橄欖的最適宜、適宜、次適宜和不適宜氣候區[15,17]，其中圖3a～d是隴南地區油橄欖種植氣候單因子適宜性區劃；圖4是綜合氣候適宜性分區。

4.6結果

研究結果表明隴南市的文縣、武都、宕昌白龍江，白水江沿岸海拔在1300m以下的河谷及半山區，是發展油橄欖生產最具潛力的區域，該區域的氣候條件與油橄欖原產地地中海很相似。在隴南市北部的西禮盆地及海拔大于1600m的山區，都不適宜油橄欖生長，主要原因是這些區域降水條件和熱量條件受到限制，無法滿足油橄欖生長需要。

5結論

本文研究區劃結果與隴南市油橄欖實際種植分布區域基本相符。在整個區劃過程中，考慮到小區域氣候特征，運用多元回歸模型，再結合GIS技術，直觀地反映出隴南地區油橄欖氣候適宜性區劃，可以為研究區油橄欖種植合理布局提供依據。不足之處在于：油橄欖氣候適宜性模型（油橄欖種植條件眾多，多因子之間關系復雜，且為動態可變的）有待通過長時間的實踐進一步優化。

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作者：李東穎 周蘇剛 王莉霞 焦永清 單位：天水師范學院資源與環境工程學院