范莉, 张强, 高立均.重庆地区油用牡丹种植气候论证及区划初探[J].南方农业, 2017, 11 (34) :20-25.
牡丹 (Paeonia suffruticosa Andr.) 系毛茛科芍药属落叶小乔木, 是我国的特色花卉和药用植物。牡丹除了具有很高的观赏价值之外, 用其加工的牡丹油是一种新的高档食用油, 近年来受到追求健康、高品质生活的人们的高度关注。
目前用于栽培的油用牡丹主要为紫斑和凤丹两个牡丹品种, 紫斑牡丹耐寒性、耐旱性较强;凤丹牡丹具有植株高大、耐湿热、结实率高、适应性强、病虫害少等特点。近年来, 重庆地区开展了紫斑牡丹和丹凤牡丹的引种栽培。本文通过对重庆地区引种栽培牡丹的生长发育状况调查, 结合牡丹原产地的生物学和生态学特性, 探究油用牡丹在重庆地区的生理生态适应性;针对油用牡丹引种栽培中出现的气候问题, 建立代表品种的气候适宜性指标, 提出重庆地区油用牡丹种植气候适宜性区划, 为重庆油用牡丹引种栽培提供科学依据。
油用牡丹是多年生木本植物, 喜温和凉爽、阳光充足的环境, 具有一定的耐寒性。油用牡丹生长规律是春发芽、夏打盹、秋长根、冬休眠。
影响牡丹正常发育的主导因素是温度[1]。冬季气温高低主要影响牡丹休眠芽的萌动及能否打破花原基的休眠。从牡丹开花发育的条件看, 牡丹具有一定的耐寒性, 只要不出现暖冬, 对牡丹开花影响不大。由于各品系起源不同, 因而各品系及品种的生态学习性有差异, 尤其是打破花原基休眠所需要的温度条件不同。高温对牡丹生长有抑制作用, 夏季高温天气导致油用牡丹生殖器官发育不良、光合作用受阻、生育期缩短、结实率降低、产量和品质下降等, 在夏季高温季节可能会停止生长, 进入暂时休眠[2]。花前积温和花期内的积温等因素均能影响其花期, 平均气温可视为其某生育期萌动温度指标[3,4,5], 当气温因子符合生长条件时, 牡丹就能自动解除休眠, 恢复生长。稳定通过0℃时的活动积温对于牡丹花发育影响较大[6], 牡丹花期早晚受到有效积温的影响, 不同品种对有效积温需求不同。
近年来油用牡丹试种栽培情况, 重庆地区 (以海拔800 m为例) 油用牡丹一般在1月上中旬花芽开始萌动, 3月下旬至4月中旬开花, 果实在7月中旬成熟;夏季7月下旬至8月下旬处于半休眠期;9月中旬至10月中旬牡丹根系旺盛生长, 10月下旬至11月中旬, 叶片逐渐变黄, 形成离层而脱落;12月中旬, 植株基本停止生长, 进入相对休眠期, 翌年1月上中旬, 又开始萌动生长, 年复一年, 周而复始。
牡丹属于具有较高光补偿点, 较低光饱和点的植物, 对光能的有效辐射利用范围较窄, 对生境光照状况要求较高。有关研究表明:牡丹催花所需光照强度和时间在不同阶段各有不同, 现蕾前要求日照不少于3 h, 现蕾后期保证日照不少于5 h, 展叶期为7 h。
牡丹是肉质根, 较耐旱而怕涝。一般连续20 d以上无降水时需进行灌溉, 当出现连阴雨天气时应及时进行清沟、排水, 以防烂根。
油用牡丹栽植宜选干燥向阳地块, 土层深厚, 疏松肥沃, 有灌溉条件且排水良好, 以沙质壤土为好, 适宜p H值为6.5~8.0。在栽培油用牡丹时尽量避免黏土地、低洼积水地块或盐碱地。
油用牡丹南移引种主要受温度 (冬季低温、夏季高温) 和光照条件的制约, 其他气象要素 (地温、降水、空气湿度、气温日较差等) 对牡丹生长发育也有一定影响, 但影响较小[6]。根据引种地牡丹生长的生物学特性、气候适宜性, 综合南方各地引种试验的研究成果, 结合本地引种经验, 选取油用牡丹关键生育期气温、日照指标作为其气候生态适应性区划的指标, 具体指标有:发芽萌动期日均温≥6℃的日数D发芽萌动、开花期日均温≥16℃的日数D开花、种子成熟期日均温≥28℃的日数D种子成熟、种子成熟期日照时数S等指标 (见表1) 。
得到区划指标后, 需将区划因子进行空间精细化, 以开展精细化的油用牡丹气候适宜性区划。分别采用插值和建立回归模型的方法, 以GIS为平台, 实现各区划因子的精细化空间分析。
利用气候资料与台站地理信息 (经度、纬度、海拔) 建立气温区划指标的空间分析模型, 在GIS的支持下推算无测站地区的区划指标要素值, 以满足油用牡丹气候区划细化的要求。收集重庆市34个气象站1981—2010年的气象资料, 统计出各站点的区划因子, 与地理因子建立数学模型, 区划因子与地理因子的关系模型可表示为:
式中, Y为气候区划因子, α、β、γ为该网格点的经度、纬度和海拔。采用数理统计方法建立气候要素与地理要素之间的统计模型 (见表2) 。
※※:相关性检验通过a=0.01检验
表中各方程的F值都通过1%的显著性检验, 具有较高的可信度, 且区划因子与经纬度和海拔的地理数据相关性较好, 采用GIS软件从1∶25万基础地理数据中提取出1 km×1 km网格的经度、纬度、海拔等网格数据, 将α、β、γ等地理信息数据代入表中个气候区划因子推算模型, 推算出每个区划因子在千米网格上的模型计算值分布图。用各站点的实测值与推算值做算术运算得到残差值, 并利用反距离权重插值法, 以34个气象站点的残差值为样本, 内插出千米网格残差栅格图, 最后将残差栅格图与推算出的区划指标栅格图进行迭加运算, 得到1 km×1 km网格的重庆油用牡丹气温因子区划分布图。
日照时数也受海拔和地形影响, 将各台站日照时数与海拔和地形因子的建立回归方程, 发现日照时数与海拔、坡度、坡向的相关性均不佳。遂采用普通克里格插值来模拟无台站地区的日照, 由于克里格模型是建立在平稳假设基础上的, 需将偏离正态分布的数据转换为近似正态分布后再进行插值计算, 故对地形起伏地区日照的模拟有一定局限性。但本文中选取日照时数作为区划因子意在将不适宜种植油用牡丹的地区划出, 没有作为划分适宜区和次适宜区的指标, 所以采用普通克里格模型进行插值模拟。得到的各区划因子分布图如图1~图4。
利用各区划因子取交集, 给不同区域赋予不同的颜色, 并迭加边界、dem、制作图例等, 得到图5的重庆市油用牡丹种植气候区划结果。
1) 适宜区主要分布在梁平、垫江、石柱、南川、武隆、奉节等地的大部地区。该区海拔在600~1 000 m, 年均温在16.5~17.5℃, 1—2月气温达到6℃以上时, 牡丹鳞芽尖端涨裂, 开始发芽;牡丹开花期的平稳气温维持在16℃以上, 无明显倒春寒;种子成熟期气温稳定在27~28℃, 至7月上旬, 日均温达到28℃的日数在20~24 d, 基本无高干旱害发生, 在坡地、退耕地种植油用牡丹可获得较高而稳定的经济收益;进入8月, 气温达到26℃左右时, 花芽分化加快, 9月上旬至10月中旬花芽基本形成。该区域气候资源丰富, 不易出现冬季冻害和夏季高温, 牡丹生长良好, 生育期较长, 产籽量高。
2) 次适宜区主要分布在海拔300~600 m的长江沿线以及以北地区, 包括涪陵、长寿、丰都、忠县、万州、潼南、铜梁、渝北、永川、荣昌、开县、云阳等地区。年均温在17.5~18.5℃, 气候温暖;发芽萌动期平均气温在7~8℃, 适宜芽的萌动膨大、顶端涨裂, 牡丹开花期的平稳气温维持在16~17℃。计算此区域进入种子成熟期的日均温, 达到28℃的日数在24~28 d, 由于此区域海拔较适宜区海拔低, 日均温达到28℃的日数多, 有发生高干旱害的风险。进入8月, 气温在27~28℃, 适宜花芽快速分化, 9月上旬至10月上中旬花芽基本形成。
3) 不适宜区主要位于重庆市西部偏南大部地区, 东南部以及东北部的偏北偏东高海拔地区。西部偏南大部地区花芽分化期平均气温在油用牡丹种植的次适宜范围内, 对于芽萌动是有利的, 但开花期、种子成熟期的气温偏高, 达到适宜温度的持续时间太长, 或将导致花期提前, 种子发育成熟时间缩短, 影响结实率;东部高海拔地区年平均气温低, 发芽萌动期、开花前期气温低, 热量条件受限, 进入生育进程的时间偏晚, 牡丹虽能生长, 但生育期短, 产量低, 且高山地区, 常常出现低于-5℃的低温, 牡丹易受冻, 甚至整株冻死, 因此该区域不适合油用牡丹的栽种。
油用牡丹是我国特有的木本油料作物, 具有耐干旱、耐瘠薄、耐高寒、适生性强的特点, 应用前景十分广阔。油用牡丹获得优质高产的条件是适宜的气候、土壤、优良品种以及先进的种植技术, 而对气候条件难以进行大规模的控制和改造。因此, 根据气候适宜性区划结果, 循序渐进, 分步、分阶段地选择适宜的区域进行种植, 充分利用该区域的气候资源, 是促进油用牡丹引种成功、获得稳定高产的根本途径之一, 并且能够缓解粮油安全压力, 提高农民收入, 改善生态环境。
充分利用引种试种机会, 选育出适生性强、产量稳定、含油率高和抗病虫害的优良品种, 根据不同的生态环境、立地条件、社会经济状况、经济价值等特点, 尽量选择中高海拔、光照充足、土壤肥沃、排水良好的坡地种植区, 建立骨干示范苗圃和良种繁育基地。
在适宜区内种植油用牡丹, 气候条件能满足或基本满足其生育需要, 但在某些气候异常的年份, 仍存在冬季低温和夏季高温热害等气象灾害的影响。因此, 生产中应针对当地气候条件, 适时采取防护措施, 科学种植, 减轻气象灾害的危害, 才能保证油用牡丹的优质和高产。
摘要：根据油用牡丹的生物学特性, 结合引种地气候条件, 筛选出影响重庆地区油用牡丹种植的气候区划指标。利用重庆34个气象台站的气候资料和1∶25万地形数据, 建立各区划指标与经度、纬度和海拔的空间分析模型, 采用GIS技术划分出油用牡丹种植的适宜区、次适宜区和不适宜区。区划结果显示梁平、垫江、石柱、南川、武隆、奉节等地的大部地区为油用牡丹种植的适宜区, 次适宜区集中在长江河谷及以北地区。
关键词：油用牡丹,气候适应性,区划,插值,重庆地区
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