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盐源县位于四川省青藏高原东南缘,雅砻江下游西岸,属典型亚热带季风气候,年温差小,日温差大[1]。同时,面积广阔,海拔跨度较大,谷深坡陡,垂直气候差异明显[2]。花椒作为当地特色经济林产业之一,在经济社会发展具有重要作用,已成为农村经济新的增长点和脱贫助农增收的突破口。随着花椒种植规模逐步扩大,因凭借传统经验发展,缺乏科学区划和布局的问题逐步凸显,如枝条遭受冻害、果实着色较差、品质欠佳等问题,严重影响花椒的产量和品质,给部分种植户造成了经济损失,阻碍了花椒产业的发展[3]。因此,分析研究盐源县不同区域内的气候适宜性,制定科学合理的种植区划,优化产业布局,对促进盐源县花椒科学种植和可持续发展具有重要意义。
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调查主产乡镇花椒栽培面积、产量,收集近5年的气象资料(来源于县气象局及2014—2018年统计年鉴),统计海拔、年均温、年日照时数、年降雨量、最热月均温、最冷月均温等气象因子的平均值。选取鲜花椒年产量50 t以上的17个重点乡镇作为分析样本进行主成分分析,确定花椒生长发育的主要气象因子。结合主产乡镇的气候条件和花椒生长发育情况,制定该县花椒气候适应性分区评价指标体系及评分标准[4-6]。
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根据主成分分析结果及适生的基本条件,确定年均温、最热月均温、最冷月均温、降雨量、日照时数作为气候适宜性评价指标。同时,结合气候条件的变化幅度与生长发育影响关系,制定评分标准和等级。最优条件为100分(见表1)。
气候因子
Climatic factor范围
Range评分标准
Scoring criteria年均温/℃
Annual mean
temperature低于11.0,高于14.0 5 11.0~12.0或13.6~14.0 10 12.1~13.5 20 最热月均温/℃
Average mean
temperature in July23.0以上 0 17.5~20.0 20 20.1~23.0 10 最冷月均温/℃
Average mean
temperature in January低于0或者大于8 0 0~3.0或者6.1~8.0 5 3.1~6.0 10 年降雨量/mm
Annual precipitation1000以上 5 901~1000 10 800~900 20 年日照时数/h
Annual sunshine hours2300~2500 20 2500以上 30 2300以下 15 Table 1. Evaluation index and scoring criteria of climate suitability
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应用Excel2007和SPSS25.0进行数据处理和主成分分析。通过KMO系数和Bartlett系数的检验,KMO系数为0.724,Bartlett为系数0.000,故适用于主成分分析。
1.1. 调查内容和方法
1.2. 评价指标及评分标准确定
1.3. 数据统计与分析
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在主成分分析中,初始值表示每个变量可以被所有因素所能解释的方差,提取表示变量的共同度。共提取17个主产乡镇驻地的海拔、年降雨量、年日照时数等6个因子进行分析。由表2可知,所有因子提取在0.713~0.925之间,可见因子分析的变量共同度都非常高,表明变量中的大部分信息均能够被因子提取,说明因子分析的结果是有效的。
序号
No.气象因子
Meteorological factor初始值
Initial value提取
Extracting value1 海拔 1.000 0.925 2 年降雨量 1.000 0.830 3 年日照时数 1.000 0.782 4 最热月均温 1.000 0.751 5 最冷月均温 1.000 0.899 6 年均温 1.000 0.713 提取方法:主成分分析,下同。
Extraction method: Principal component analysis, The same below.Table 2. Variance of main meteorological factors
由表3可知,6个主要因子存在一定的相关性,可以作为制定评分标准和分值的参考依据。年均温与海拔存在负相关性,与最热月均温、最冷月均温、年降雨量存在较大的正相关性;海拔与降雨量、最热月均温、最冷月均温存在负相关性;年降雨量与最冷月均温、最热月均温存在正相关性;年日照时数与温度相关性偏小。
相关性 Correlation 年均温 Annual mean temperature 海拔 Altitude 年降雨量 Annual precipitation 年日照时数 Annual sunshine hours 最热月均温 Average mean temperature in July 最冷月均温 Average mean temperature in January 年均温 1.000 海拔 −0.806 1.000 年降雨量 0.613 −0.447 1.000 年日照时数 0.096 −0.051 −0.299 1.000 最热月均温 0.810 −0.745 0.612 0.016 1.000 最冷月均温 0.831 −0.566 0.429 0.248 0.695 1.000 Table 3. Correlation matrix of meteorological factors
方差代表了性状在主成分分析中主成分方向上的分散程度,方差越大,说明该主成分在样本数据分析中所起的作用越大。由表4可知,主成分1~3的累计方差贡献率已高达89.461%,表明前3个主成分已经代表了全部性状89.461%的综合信息,后3个主成分仅为10.539%。
主成分
Principal component总计
Total方差贡献率
Variance contribution rate/%累计方差贡献率
Cumulative variance contribution rate/%1 3.657 60.943 60.943 2 1.244 20.731 81.675 3 0.467 7.787 89.461 4 0.342 5.702 95.163 5 0.217 3.609 98.772 6 0.074 1.228 100.000 Table 4. Principal component variance contribution rate of meteorological factors
从表5可知,第1主成分重点反映了海拔高度、年均温、最冷月均温、最热月均温、年降雨量对花椒生长发育的影响;第2主成分重点反映了年日照时数、年降雨量对花椒生产发育的重要性,第3个主成分重点反映海拔高度的重要性。上述重点因子中,海拔在自然分布与气候适宜性区划中是重要综合因子,由相关性矩阵可知,海拔与年均温、最冷月均温、最热月均温等相关性紧密,不作为单一因子纳入评分。因此,确定年均温、最冷月均温、最热月均温、年降雨量、年日照时数5个因子作为评分标准因子。
气象因子 Meteorological factor 主成分 Principal component 1 2 3 4 5 6 海拔 − 0.844 −0.040 0.488 −0.127 0.145 0.105 年均温 0.959 0.070 −0.009 −0.079 −0.150 0.214 最热月均温 0.910 −0.040 −0.066 0.051 0.403 0.018 最冷月均温 0.837 0.286 0.250 −0.374 −0.042 −0.119 年降雨量 0.702 −0.508 0.376 0.312 −0.093 −0.048 年日照时数 0.055 0.947 0.145 0.283 −0.002 −0.001 Table 5. Principal component load of meteorological factors
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根据表6中各主产乡镇气候条件,可归纳出花椒在盐源县境内的基本气候和区域条件为:海拔2100~2700 m之间,最适海拔为2200~2550 m;年均温为12~13.5 ℃,最热月均温为17.5~21 ℃,最冷月均温为3~6.5 ℃,降雨量850~1100 mm,年日照时数2250~2600 h。
乡镇 海拔/m 年平均气温/℃ 最热月均温/℃ 最冷月均温/℃ 年降雨量/mm 年日照时数/h 巫木乡 2318 13.2 19.8 5.6 858 2288 黄草镇 2453 12.8 18.6 5.1 851 2295 博大乡 2205 12.6 19.7 5.5 922 2258 泸沽湖镇 2695 12.8 19.1 6.3 1103 2260 沃底乡 2394 13.4 18.5 5.8 1009 2378 长柏乡 2150 13.4 20.1 3.6 1021 2321 大草乡 2217 13.1 18.9 5.5 922 2316 下海乡 2358 12.4 18.6 5.9 850 2519 盖租乡 2512 12.4 19.8 3.6 1021 2326 双河乡 2380 12.8 18.6 5.8 848 2516 盐井镇 2525 12.1 17.7 4.8 826 2598 盐塘乡 2225 12.6 18.9 5.4 922 2331 梅雨镇 2329 13.5 18.3 5.4 861 2319 白乌镇 2541 12.1 18.2 5.2 855 2597 大河乡 2441 13.1 18.7 5.5 785 2564 棉桠乡 2559 12.4 18.8 4.9 921 2523 卫城镇 2491 12.1 17.7 4.8 823 2599 Table 6. Climatic conditions in the main production towns of Zanthoxylum bungeanum in Yanyuan county
在气温适应性方面,花椒属于喜温耐寒的植物,具有抵抗−21 ℃低温和40 ℃以上高温天气的能力,可种植在8~16 ℃的地区。盐源县主要产区年平均气温为12~14 ℃,此区域春秋两季温度变化不大,生长季节对果实着色成熟,麻味物质合成积累有利,花椒产量、品质俱佳。
在水分需求方面,花椒自身具有较强的抗旱能力,气候冷凉且年降雨量达到500 mm,降雨分布均匀的地区可满足全生育期的生长发育需求。盐源县花椒主产乡镇年降雨量为800~1 000 mm,旱季雨季分明,降雨期为每年5—10月。集中大量降雨时期为6—9月,占全年降雨量的75%以上。3—4月为萌芽及坐果时期,需及时补充生产灌溉用水。
在光照需求方面,充足的光照对生长发育、果实产量品质影响较大。一般而言,年日照时数1 200 h以上能满足花椒生产发育的基本要求。盐源县花椒主产区年日照时数均在2 300~2 600 h之间,生长季节月日照时数200 h以上,光照条件对花椒生长发育极其有利,这是盐源县花椒品质优异的重要优势。
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根据评分标准表,逐项对盐源县30个乡镇进行气候适应性评分。得出各乡镇的评分值(见表7)。按80~100分,60~79分,60分以下,3个层次进行划分,依次划分为气候适宜区、气候次适宜区、气候不适宜区。
乡镇 评分 乡镇 评分 乡镇 评分 巫木乡 90 右所乡 40 卫城镇 100 黄草镇 90 下海乡 90 甘塘乡 35 大坡乡 60 盖租乡 75 田湾乡 35 博大乡 75 双河乡 85 藤桥乡 30 泸沽湖镇 65 盐井镇 100 树河镇 55 沃底乡 60 盐塘乡 80 前所乡 30 洼里乡 30 梅雨镇 90 桃子乡 60 长柏乡 65 白乌镇 100 官地镇 30 大草乡 80 大河乡 100 梅子坪镇 35 平川镇 30 棉桠乡 90 金河乡 50 Table 7. Assessment score of climate suitability for Zanthoxylum bungeanum
气候适宜区:巫木乡、黄草镇、大草乡、下海乡、双河乡、盐井镇、盐塘乡、梅雨镇、白乌镇、大河乡、棉桠乡、卫城镇等12个乡镇(海拔2200~2550 m的种植范围)。
气候次适宜区:大坡乡、博大乡、泸沽湖镇、长柏乡、盖租乡、桃子乡、沃底乡等7个乡镇(海拔2100~2200 m或2550~2700 m的种植范围)。
气候不适宜区:洼里乡、平川镇、右所乡、甘塘乡、田湾乡、藤桥乡、树河镇、前所乡、官地镇、梅子坪镇、金河乡等11个乡镇(海拔低于2 000 m或高于2700 m的种植范围)。