MR-GIS的油橄榄种植气候适宜分析范文

摘要：根据陇南1980～2014年气候资料，以≥10℃的积温、年平均降雨量、空气相对湿度、年日照时数等4个气候因子作为区划指标，采用MR-GIS（即多元回归GIS）模型进行油橄榄气候适宜性研究与分析，得出其气候种植区划：最适宜区主要分布在白龙江、白水江沿岸海拔1300m以下河谷及半山区；适宜区主要分布在成县、康县交界处的西汉水和徽县、两当县嘉陵江流域的河谷浅山地带；次适宜区主要分布在礼县、西和南部西汉水河谷区1300m以下浅山地带；不适宜区主要分布在陇南各县区海拔1600m以上中高山地区。研究结果与陇南市油橄榄实际种植分布区域基本相符，可为研究区油橄榄种植布局提供依据。

关键词：MR-GIS模型；油橄榄；气候适宜

性油橄榄是油料及绿化兼用的多年生常绿乔木，其果实可榨取高级食用油(橄榄油)[1]。自我国引种以来，已经产生了显著的经济效益和社会效益。但是油橄榄对其生长环境要求严格，且国内外专家大多认为中国引种油橄榄的最大问题是气候因素[2]，所以研究油橄榄种植气候适宜性很有必要。甘肃省陇南地区是我国油橄榄引种的主要产区，以此地区为例，来研究油橄榄种植的气候适宜性具有典型性。本研究根据陇南1980～2014年气候资料，以≥10℃的积温、年平均降雨量、空气相对湿度、年日照时数等4个气候因子作为研究指标，采用GIS结合多元回归方法综合研究了油橄榄种植区的气候适宜性类型，希望有助于油橄榄的生产、科研和全面地评价油橄榄在我国的气候适宜性，指导农业生产，提高果农生产效益[3-6]。

1研究现状

对于油橄榄的研究主要是空间区位、土壤、气候等影响下其生长机理、生物性状等，还有学者专门研究适宜油橄榄生长的地形、土壤、气候条件，包括多因子综合或者单因子[2-4]，以及在特殊条件下油橄榄的种植分析，例如油橄榄的抗旱机理研究[1,7]，主要方法为试验法、GIS技术、数理法、调查法等[1-9]。鉴于以往油橄榄种植的气候适宜性分析主要是数理演绎，区位直观性不强，虽有部分学者进行区位分析，但是主要集中于综合气候区位，具有较为模糊的特点，本研究运用已有的数据对油橄榄种植的气候适宜性结合GIS和多元回归法进行多重区位分析，可以给种植者提供较为全面的气候区位信息，有益于油橄榄种植的全面规划等多方面参考。研究方法与插值法比较，可以利用多元回归模型修正和优化结果，可细化气候特征，适合小区域气候区划分析[1-9]。

2研究区概况

陇南位于甘肃省东南部，地处秦巴山区，辖武都、文县、成县等一区八县，境内高山、河谷、丘陵、盆地交错，气候垂直分布，地域差异明显，海拔550～4187m，是甘肃省唯一属于长江水系并拥有亚热带气候的地区，区内由南向北有北亚热带、暖温半湿润、高原湿润3种气候类型，境内白龙江、白水江、西汉水、嘉陵江沿江河谷及丘陵地带多为北亚热带半干旱气候，由于西秦岭山系的屏障作用及青藏高原东缘岷山山系的阻碍，沿川河谷及缓坡地带形成了冬暖谷地，为性喜温暖的油橄榄提供了良好的越冬度夏和生长结实条件，是中国油橄榄优先发展的优势区域。研究行政区划及主要河流如图1所示。 

3数据来源

本研究气候数据来自国家气象信息中心的陇南地区1980～2014年逐日观测资料和当地油橄榄种植基地多年观测数据，包括该区气温、降水、日照等，地形数据是国家测绘局公布的30m精度DEM。

4气候适宜性分析与区划实现

4.1研究思路

橄榄种植气候适宜性分析指土地针对橄榄种植气候的适宜性进行等级评定，涉及了4个方面的内容：①了解橄榄种植地本身的性质及其组合（本文着重研究气候条件）；②了解研究区土地性质和质量（本文着重研究地形和气候）；③了解研究区土地性质或质量是否满足橄榄种植要求（即要进行土地质量和土地条件的比配）；④比较之后的适宜性判别与定级[4,8,10-11]。整个油橄榄气候适宜性分析主要涉及适宜性数据组织管理，再根据当地实情进行模型筛选，针对油橄榄种植条件建立相应指标体系和权重。将研究区气候质量与油橄榄种植条件进行匹配比较得出适宜性分值，最终为油橄榄种植决策服务，其研究思路如图2。

4.2模型

油橄榄一定要按照它的生态习性选择适宜的种植地区，应注意地形、土壤、气候条件。油橄榄喜温、喜光、怕涝、好气。在选定研究区的情况下，基于现状土地诊断的结果，研究区土壤性质（包括质地、PH、肥力、有机质、图层厚度、透气性等因子）在短时间内基本不变，可作为常量；再考察其他两个因素，即气候（光照、降水、温度）和地形（地势、坡度、坡向），它们两者之间有密切的联系。据此，本文选取了多元回归模型来研究陇南地区油橄榄种植适宜性问题[3-4,12-14]；式中，Y为气候区划因子；φ、λ、T分别表示经度、纬度、地形等影响因子。陇南地区气候要素的空间变化主要受大地形的影响，由于完成区划的区域范围较小，因此，气候要素受经纬度的影响就比较小，在区划过程中可以忽略不计，得到地形与气候之间的关系模型（式（2））。地形综合信息可以由海拔因子提取，故而地形模型可转换为式（3），从而得出气候与地形的多元回归模型（式（4））。该模型通过插值法进行气候区划，可以多模型修正区划结果，细化气候特征，使结果更精确，适合小区域气候区划分析。

4.3因子选择和指标确定通过分析

总结以往的研究成果，结合当地科技工作者和果农的种植经验，最终选择≥10℃的积温、年平均降水量、年日照时数和年平均空气相对湿度共4项气候因子作为陇南油橄榄气候适宜性区划的指标，并通过研究区专家和果农经验打分得出指标权重[3-16]。

4.4油橄榄气候适宜性分析

模型实现本研究应用陇南市各县区近30a气象观测资料和该区地形特征，统计分析得出≥10℃的积温、年平均降水量、年日照时数、年平均空气湿度与地形之间的多元回归模型，求出4个区划指标的气候学方程如表2。从表2可以看出，各方程的复相关系数在0.6157～0.8961之间，从回归效果来看，积温与相对空气湿度的回归方程都通过了0.01水平的显著性检验，因此，可以利用它进行区划指标的细网格推算[17]。

4.5匹配计算本研究

利用ArcGIS10.1平台[15]，根据多元回归模型算出≥10℃的积温、年平均降水量、年日照时数、年平均相对空气湿度栅格图层数据，按照油橄榄适宜性区划指标体系进行归一化处理后，进行匹配比较，再将各个区划指标的栅格图层进行矩阵加权叠加运算得出该区气候适宜性分值，最后按照分值的大小根据自然断点分级法划分出油橄榄的最适宜、适宜、次适宜和不适宜气候区[15,17]，其中图3a～d是陇南地区油橄榄种植气候单因子适宜性区划；图4是综合气候适宜性分区。

4.6结果

研究结果表明陇南市的文县、武都、宕昌白龙江，白水江沿岸海拔在1300m以下的河谷及半山区，是发展油橄榄生产最具潜力的区域，该区域的气候条件与油橄榄原产地地中海很相似。在陇南市北部的西礼盆地及海拔大于1600m的山区，都不适宜油橄榄生长，主要原因是这些区域降水条件和热量条件受到限制，无法满足油橄榄生长需要。

5结论

本文研究区划结果与陇南市油橄榄实际种植分布区域基本相符。在整个区划过程中，考虑到小区域气候特征，运用多元回归模型，再结合GIS技术，直观地反映出陇南地区油橄榄气候适宜性区划，可以为研究区油橄榄种植合理布局提供依据。不足之处在于：油橄榄气候适宜性模型（油橄榄种植条件众多，多因子之间关系复杂，且为动态可变的）有待通过长时间的实践进一步优化。

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作者：李东颖 周苏刚 王莉霞 焦永清 单位：天水师范学院资源与环境工程学院