成縣農業氣候資源分析與區劃

陳劍雄 夏玄 劉麗 吳新昌 李佳 佘錄青 高宕鳳 臧娟 賀小冬 汪昕

摘要：采用統計學原理和電子表格、地理信息系統技術對1981—2015年成縣氣象和農業氣象觀測資料及水文資料進行統計分析，同時輔以農業、林業和養殖業等方面的資料，分析甘肅省成縣的氣候資源、氣候變化現狀、氣象災害影響程度以及氣候對種植業、養殖業的影響。用圖文并茂的形式綜合分析論證了成縣氣候資源的開發利用和氣象災害對農林業的影響及應對措施，在此基礎上應用熱量指標、水分指標和綜合指標將成縣劃分為3個氣候大區和2個氣候亞區，即ⅠA溫暖半濕潤糧經作物區、ⅡBa溫和濕潤糧經林木區、ⅡBb溫和濕潤農林亞區、ⅡBc溫暖溫和半干旱農經區、ⅢC溫涼濕潤林牧區。

關鍵詞：成縣;農業氣候資源;種養殖業;分析;區劃

中圖分類號：S162.2? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2020）18-0033-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.18.008 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Analysis and regionalization of agricultural climate resources in Cheng county

CHEN Jian-xiong1， XIA Xuan1， LIU Li2， WU Xin-chang1， LI Jia1， SHE Lu-qing1，

GAO Dang-feng1， ZANG Juan1， HE Xiao-dong1， WANG Xin1

（1.Cheng County Meteorological Bureau， Cheng County? 742500，Gansu，China;2.Longnan Meteorological Bureau， Longnan? 746000，Gansu，China）

Abstract： Statistical principles， spreadsheets and GIS techniques were used for statistical analysis of meteorological and agrometeorological observation data and hydrological data of Cheng county of Gansu province from 1981 to 2015. At the same time， the climate resources， climate change status， the degree of meteorological disaster and the influence of climate on planting and breeding in Cheng county of Gansu province were analyzed with the data from agriculture， forestry and breeding industry. With illustrated in the form of comprehensive analysis demonstrates the development and utilization of climate resources of Cheng county and the effect of meteorological disasters of agroforestry and countermeasures， based on the application of heat index and water index and comprehensive index will become county was divided into three climatic regions and two climatic subregions， namely ⅠA warm semi-humid zone grain economic crop areas，ⅡBa temperate humid climate grain economic forest area， ⅡBb mild and humid climate agriculture and forestry sub region， ⅡBc warm and mild semi-arid agricultural economy area， ⅢC temperature cool moist forests， pastoral areas.

Key words： Cheng county; agroclimatic resources; planting and breeding industry; analysis; regionalization

成縣地處秦巴山區西秦嶺余脈地帶之隴南徽成盆地西部，為典型的北亞熱帶邊沿季風氣候區（33.31°—33.34°N，105.24°—105.57°E）。境內四季分明，冬不嚴寒，夏不炎熱，雨熱同季。中東部為盆地，西部為緩坡丘陵，為主要的糧油和蔬菜及經濟作物產區。南北為山區，植被良好，垂直氣候差異明顯，氣候資源豐富，為重要的中藥材、經濟林果和蜂蜜花源地。由于氣候適宜，野生林果和中藥材品種繁多，蜜源豐富，蜜蜂放養周期長，蜂產品品質優良，是甘肅著名的植物庫和蜂蜜生產基地，歷來為省內外所推崇?；粘膳璧匾蚱錃夂蜻m宜、物產豐富、植被良好、山川秀美，素以“隴上江南”之美名享譽省內外。

1982年成縣氣象站利用1961—1980年20年的氣象資料和氣候調查資料，進行了第一次農業氣候資源分析和區劃工作，主要以氣候對農業種植業影響分析為主。隨著氣候的變化，種植業和養殖業結構均發生了明顯變化。為應對氣候變化和種養殖業結構調整的需求，進行了第二次農業氣候資源分析整理和區劃工作，并在原來以種植業為分析區劃的基礎上增加了林果業和養殖業及氣象災害的研究和區劃，為政府調整產業結構、農林科技工作者研究和指導生產提供了科學依據[1-3]。

在全國有不少基于氣候變化的分析和農業、林業、種養殖業等領域的氣候區劃成果。王連喜等[4]將GIS技術應用到區劃中。劉晶淼等[5]對農業氣候資源與災害評估進行了分析和區劃。姜曉清等[6]分析了氣候變化對糧食生產的影響。但就甘肅省隴南而言，針對新時期氣候變化所做的區劃尚屬空白，為服務現代農業的需要，在參考第一次農業氣候區劃的基礎上，采用電子表格統計分析方法和GIS技術，將1981—2015年的氣象和農業氣象觀測資料進行分析整理，同時增加了水文、種植業、養殖業等方面的研究資料，以期為農林業產業結構調整、作物和植物等新品種引種、設施農業發展、種植和養殖業發展等提供參考。

1 資料與方法

1.1 資料來源

氣候資料為成縣氣象局1981—2015年氣象觀測資料、農業氣象作物觀測和物候觀測資料，輔以同期水文資料和近年來區域氣象站資料。農業方面有大蒜種植試驗研究資料和養蜂業、養魚業、其他養殖業、中藥材種植、小麥引種試驗研究資料;林果業有核桃種植試驗研究成果資料等。

1.2 方法

采用數理統計分析方法對35年的氣候資料進行分析，應用Office編制大量的表格與分析曲線圖，采用地理信息技術繪制氣候資源分區、農業氣候資源區劃、氣象災害區劃、養殖業區劃等。

2 結果與分析

2.1 氣候資源

2.1.1 光資源 年太陽總輻射量410～414.2 kJ/cm2，4—8月為偏多期，5月最多，為50.2 kJ/cm2，10月至次年2月為偏少期，12月最少，僅20.9 kJ/cm2。生理輻射量占總輻射量的50%。年最多輻射量477.15 kJ/cm2，最少350.94 kJ/cm2，年際間變幅較大。年日照時數1 612 h，日照主要集中在5—8月，日均5.3～6.0 h，冬季次之，秋季多陰雨，日照最少，日均不足3.5 h。成縣太陽輻射量和日照時數除比近鄰的康縣偏多外，少于同緯度其他地區。光輻射和光照略少，對日光溫室等設施栽培不利。由于光照主要集中在作物對光資源需求旺盛的春夏兩季，多數年份能夠滿足作物和植物生長發育的需求，個別年份因陰雨造成作物開花授粉不足、成熟期發芽霉變等影響產量，秋季陰雨使小秋作物不能按時成熟收獲，影響秋播。進入21世紀以來，秋季陰雨次數有所減少，秋季和年光照時數呈增多趨勢。

2.1.2 熱量資源 年平均氣溫12.1 ℃，7月最高，為23.4 ℃，1月最低，為-0.2 ℃。極端最高氣溫37.4 ℃，極端最低氣溫-14.7 ℃。極端最高和最低氣溫均在作物發育臨界期內，僅在個別年份出現持續高溫導致作物逼熟和高山區越冬作物凍害死亡現象。成縣年平均日較差10.6 ℃，4—5月最大，為13.0～13.2 ℃， 9—10月最小，為8.5 ℃左右，年極端最大日較差26 ℃，最小0.8 ℃。春季溫度波動大，秋季溫度變化和緩。

年平均≥0 ℃持續日數326 d，期間活動積溫? ? 4 582.6 ℃?！?0 ℃持續日數207 d，活動積溫? ? ? ? ? 3 930.2 ℃。一般越冬作物在0 ℃以上就開始生長發育，秋作物則需要10 ℃以上才能生長發育。積溫條件滿足作物生育一季有余兩季不足，作物栽培為兩年三熟制[7-9]。

年無霜期200～210 d，晚霜4月上旬結束，早霜10月底開始。早霜無影響，較強的晚霜凍害比較明顯，強晚霜凍對作物尤其是果樹凍害嚴重，影響面積大，有的年份會造成諸如核桃等絕收，是當地主要的氣象災害之一。一般較強晚霜凍害有8～10年一遇的周期，所以多數年份晚霜凍害只是局部性發生。

2.1.3 水資源 水是植物賴以生存的先決條件，作為雨養農業地區更是如此。成縣年降水量中川壩河谷區570～670 mm，西南部犀牛江沿岸易旱區僅550～600 mm，北部山區豐沛，為700～770 mm。年最多降水量1 072.1 mm，最少僅257.3 mm，均出現在南部地區犀牛江沿岸的鐔壩，相差3倍有余，說明犀牛江沿岸降水量的年際間差異最大。一年中降水量主要集中在6—9月，占年總量的66.2%，冬季12月至次年2月雨雪量不足全年的3%，由于冬季植物消耗水分較少，多數年份并未形成冬季干旱。春季是一年中降水波動最大的季節，往往出現干旱時段，影響秋作物播種出苗和越冬作物生長發育。春季雨水過多的年份有利于大秋作物播種出苗和幼苗期生長發育，但越冬作物因水分供應多，長勢過旺，田間密度大，通風不暢，易出現倒伏，冬小麥則易感染銹病，影響產量。因此對不同作物的發育期而言氣候資源往往是此利彼害。夏秋季多數年份雨水供應較好，但春末夏初和伏期易出現干旱時段，對秋作物影響明顯。6月上中旬的麥收期連陰雨使小麥發芽霉變不能及時收獲導致減產，秋季連陰雨影響大秋作物不能按時收獲或使玉米果穗頂端發芽霉變。干旱和秋季陰雨對核桃生育和收獲也有明顯影響。

成縣氣候資源優勢明顯，是核桃的適宜種植區，除晚霜凍較為嚴重的年份外，均能獲得較好收成，且量大質優，是被原國家林業局命名的“全國核桃之鄉”。氣候條件也有利于大蒜生長發育，所產“三蒜”享譽省內外，是當地主要的經濟作物。適宜的氣候條件孕育了千年藥鄉，南北山區中藥材品種達四百余種，是名副其實的植物庫。由于氣候溫和濕潤，垂直氣候差異明顯，牧草生長周期長，植物和野生花卉次第開放長達數月，對發展養蜂業和畜牧業均十分有利，歷來是甘肅省主要的蜜蜂放養地[10-12]。適宜的氣候條件養育了這里的名山大川，植被面積占比高達60%，綠水青山成為人們旅游度假的理想勝地。

2.2 氣候區劃

2.2.1 區劃原則 ①在氣候資源分析的基礎上，按照氣候相似原理，著重于區劃實用原則進行區分，同時考慮與鄰縣氣候區劃的相互銜接。②區劃指標以大農業為對象，根據糧食作物、油料作物、蔬菜、經濟林果、中藥材和養殖業等對氣候條件的適應要求，以及種植制度、熟制、養殖業特點等，應具有明顯的現代農業特色。③根據地形、海拔高度、植被、垂直氣候差異和種養殖業布局特征等，采用熱量指標和水分指標相結合的二級分區法。

2.2.2 區劃指標

1）熱量指標。熱量是決定農業氣候區劃的主要因子，采用≥0 ℃、≥10 ℃的年活動積溫為主導指標，輔以最熱月和最冷月的平均氣溫、無霜期、海拔高度、土壤質地、酸堿度、現有作物熟制和種養殖業分布現狀，劃分為溫暖、溫和、溫涼3個區，分別用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示。特色產業中的大蒜、核桃、中藥材和蜂、漁及畜禽的養殖則劃分為最適區、適宜區、次適區、不適區，分別以1、2、3、4表示（表1）。

2）水分指標。水分是影響作物生長發育的重要因子，對養殖業同樣必不可少。采用干燥度（K），輔以年降水量、濕潤度、自然植被等劃分為濕潤、半濕潤和半干旱3個區，分別用a、b、c表示（表2）。

3）綜合指標。結合熱量、水分、光照的分區指標，將全縣劃分為3個農業氣候區，即溫暖半濕潤糧經區（一年一熟或二年三熟），代號ⅠA;溫和濕潤糧經林木區（二年三熟或三年四熟），代號ⅡB;溫涼濕潤林牧區[13，14]，代號ⅢC（表3）。

2.2.3 分區評述

1）ⅠA溫暖半濕潤糧經作物區。①范圍：以中部盆地東西走廊區和其側翼的淺山丘陵區為主。②氣候特點：年日照時數1 551 h左右。年太陽總輻射量411.6～420 kJ/cm2。年均氣溫11～13 ℃，最熱7月氣溫22.5～24.5 ℃，最冷1月氣溫-1～1 ℃，極端最高氣溫36～39 ℃，極端最低氣溫-16～-13 ℃。日平均氣溫穩定通過0 ℃初日為1月28日至2月8日，終日為12月14—30日，喜涼作物生育期300～325 d，積溫4 000～4 700 （℃·d）。日均氣溫穩定通過10 ℃初日為3月30日至4月10日，終日為11月1—10日，喜溫作物生育期190～220 d，積溫3 600～4 200 （℃·d）。無霜期190～225 d。年降水量610～700 mm，冬小麥和玉米全生育期降水量分別為200～250 mm和370～420 mm。年干燥度（K）為1.0～1.3，為半濕潤區。③氣象災害：主要有干旱、暴雨、晚霜凍、冰雹、麥收期連陰雨和秋季陰雨。④農業發展優勢：一是該區氣候溫暖，熱量充沛，南部犀牛江沿岸有少數柑橘和茶葉生長（越冬有風險），具有亞熱帶過渡氣候特點。年均雨量≥600 mm，較其他地區多，處于犀牛江、東河、南河和甸河流域，地勢較為平坦，土壤肥沃，坡度大多在30°以下，利于農機耕作和灌溉，是發展糧經作物、大棚果蔬、養殖業的理想之地;二是光、熱、水的利用，以小麥、玉米、大豆、油菜和“三蒜”為主，輔以大棚和日光溫室栽培果蔬，大力發展核桃、蠶桑和養殖業。河灘沙壤地以種植花生和紅薯為主，以充分發揮熱量優勢。本區適宜各種果樹和蔬菜生長發育，海拔較高和較為陰濕的地方適宜食用菌和中藥材栽培種植。應充分利用區內江、河、湖、庫豐富的水力資源優勢，同時建設完善水利系統工程，解決作（植）物需水關鍵期的水分問題。地膜具有一定的保墑提溫、節水抗旱作用，應大幅普及。

2）ⅡBa溫和濕潤糧經林木區。①范圍：除城關外，包括其他16個鄉鎮分布于半山、丘陵海拔? ? 1 300～1 500 m的地區，為糧油主產區。②氣候特點：太陽年總輻射量411.6～420 kJ/cm2，年均氣溫? ?9～11 ℃，最熱7月氣溫21～22 ℃，最冷1月氣溫? ? ? -3～-1 ℃，極端最高氣溫34～37 ℃，最低氣溫-22～? ? ?-19 ℃，冬冷夏不熱。日均氣溫穩定通過0 ℃初日為2月10—20日，終日為12月10—16日。喜涼作物生育期280～300 d，≥0 ℃積溫3 600～4 000 （℃·d）。日均氣溫穩定通過10 ℃初日為4月10—15日，終日為10月25日至11月5日，喜溫作物生育期180～200 d，≥10 ℃積溫3 200～3 600 （℃·d），無霜期180～190 d。年降水量650～750 mm，K為0.7～1.0，屬濕潤區。光熱水資源較充足。③氣象災害：干旱、晚霜凍、暴雨、冰雹、大風、芽麥雨和秋季低溫陰雨。④農業發展優勢：氣候溫和，熱量條件比ⅠA區略差但比其濕潤，是小麥、玉米、大豆、油菜以及蕎麥等糧食及雜糧作物的適宜生長區?？梢赃_到兩年三熟或三年四熟，且產量較高?？紤]到熱量資源，冬小麥應以冬性和半冬性品種為宜，麥茬點種大豆或復種蕎麥，玉米以中晚熟品種覆膜種植為宜。因氣候濕潤，土地廣闊，適宜發展核桃、蠶桑、中藥材、油用牡丹、養殖業和鄉村旅游業。還有一些沼澤地可栽植蘆葦、藤條、線柳，發展編織業。

3）ⅡBb溫和濕潤農林亞區。①范圍：散布在1 500～1 700 m的半山區，氣候陰濕，農林交錯。受熱量條件限制，該區以洋芋和蕎麥等小雜糧種植為宜，夏秋一年一熟。②氣候特點：山高濕潤多云霧，光照和太陽輻射比1 500 m以下地區少，年均氣溫8～9 ℃，最熱7月氣溫20～21 ℃，最冷1月氣溫-4～? -2 ℃，極端最高和極端最低氣溫分別為33～34 ℃和-23～-21 ℃。日均氣溫穩定通過0 ℃初日為2月15—25日，終日為11月30日至12月6日。喜涼作物生育期270～290 d，積溫3 200～3 600 （℃·d）。穩定通過10 ℃初日為4月15—25日，終日為10月10—20日，喜溫作物生育期160～180 d，積溫2 800～3 200 （℃·d），無霜期170～180 d。年降水量≥700 mm。K<1.0，為濕潤區。夏季不熱，秋季多陰雨且降溫快，光熱不足，早熟玉米能成熟，冬性小麥生長良好，是洋芋、蕎麥等喜涼作物的適生區[5，15，16]。③氣象災害：晚霜凍、低溫陰雨、暴雨和冰雹。④農業發展優勢：適宜土豆、蕎麥等喜涼作物生長發育。以林木、食用菌、中藥材、牧業和冷水魚養殖為發展方向。

4）ⅡBc溫暖溫和半干旱農經區。①范圍：包括鐔河、黃陳、索池、蘇元等鄉鎮靠近犀牛江沿岸的地方，紙坊、沙壩及小川等鄉鎮的部分地區。區內垂直落差較大，海拔在750～1 500 m，河谷地區氣候溫暖，高山氣候溫和。土地面積較大，但植被較差，土壤對水分的涵養性不足，為西部易旱區。②氣候特點：該區從700多米的犀牛江沿岸的河谷地帶分布到1 000多米的中高山區。年降水量500～600 mm，年均氣溫8.5～13.5 ℃，最熱7月氣溫30～39 ℃，最冷1月氣溫-23～-12 ℃。年日照時數≥1 600 h，日照最豐富。年蒸發量≥1 000 mm，約是年降水量的2倍，為蒸發最大的地區?！? ℃積溫3 600～4 700 （℃·d），≥10 ℃積溫3 200～4 200 （℃·d）。K為1.5～2.0，為半干旱區。無霜期180～230 d。由于地表植被和土壤對水分的涵養性差，降水量偏少，蒸發量大，每年均有不同程度的干旱發生，尤以春旱和伏旱為甚，小麥常易出現高溫逼熟現象，小秋作物無法及時播種。由于垂直氣候差異大，喜熱作物和喜涼作物的生長周期均較長。③氣象和地質災害：干旱、暴雨、冰雹和泥石流滑坡等。④農業發展優勢：犀牛江沿岸光熱資源豐富，適宜種植蔬菜、花生、生姜、番薯、魔芋以及干鮮果等，以設施栽培為主，發展反季節蔬菜和草莓、圣女果等時鮮水果。該區也是漁牧業發展的理想地區。海拔較高的地方應發揮土地資源優勢，以小麥和大豆或油菜輪作為主，高山區適宜土豆、蕎麥等喜涼作物種植，減少玉米種植面積。核桃屬耐旱植物，可大面積栽植，但需做好防晚霜工作。

5）ⅢC溫涼濕潤林牧區。①范圍：該區位于海拔1 700 m以上的南北山區，以森林、荒山、草坡為主。②氣候特點：光照、輻射、積溫、無霜期最少，氣溫最低，年均氣溫4～8 ℃，最熱7月氣溫16～20 ℃，最冷1月氣溫-7～-4 ℃，極端最低氣溫<-23 ℃，年降水量>720 mm。冬季漫長寒冷，夏季短暫涼爽，是理想的旅游觀光和避暑勝地?！? ℃積溫<3 200 （℃·d），≥10 ℃積溫<2 800 （℃·d）。K為0.70～0.99，為濕潤區。無霜期<170 d。③氣象災害：低溫陰雨、寡照、霜凍，偶有大風。④農業發展優勢：宜林牧、中藥材繁衍種植、堅果和食用菌栽培及冷水魚養殖。境內山高坡陡，植被良好，森林資源豐富，是天然氧吧和水源涵養地，適宜發展林下經濟和散養雞（野雞）、豬（野豬）、牛、羊等。境內名山多佛教圣地，是發展旅游業和避暑觀光的好地方。野生中藥材的采挖應做好生物多樣性保護。礦山開發應注意植被和水源保護[6，17]。

3 小結與討論

通過對氣候資源的綜合分析，按照熱量指標、水分指標和綜合指標的要求，將成縣劃分為3個農業氣候區和2個亞區。

溫暖半濕潤糧經作物區主要分布在河谷地帶和淺山丘陵區，氣候優勢明顯，宜糧油作物和經濟作物種植，以及果蔬栽培、設施農業開發。災害有晚霜凍、干旱、暴雨和陰雨。

溫和濕潤糧經林木區主要分布在南北山區的中山區和西部地區一部分，宜林宜牧，氣候有利于糧油作物、小雜糧、中藥材、堅果種植，以及食用菌栽培，宜發展旅游業。災害有晚霜凍、干旱、暴洪、冰雹和陰雨。

溫涼濕潤林牧區主要分布在海拔較高的山區，宜發展小雜糧、中藥材、林業和林下經濟、蜂業、牧業。災害有晚霜凍、暴雨、寒潮大風、陰雨、凍害。

氣候區劃有一定的局限性和相對性，對農業結構調整、作物布局、引種和農林科技人員參考有實際意義，具體到生產中還要結合氣候預測和氣候差異靈活應用。氣候區劃應隨技術進步、氣候資料積累和氣候變化不斷完善補充，以適應現代農業科技的需求[18-20]。

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