朱寿燕，尹先龙，张文明，黄敬峰

(1.浙江省仙居县气象局，浙江仙居317300；2.浙江临海市气象局，浙江临海317000；3.浙江省玉环县气象局浙江玉环 317600；4.浙江大学遥感与信息技术应用研究所，浙江杭州310029)

基于GIS的浙江仙居茶叶气候生态区划

朱寿燕1，尹先龙2，张文明3，黄敬峰4

(1.浙江省仙居县气象局，浙江仙居317300；2.浙江临海市气象局，浙江临海317000；3.浙江省玉环县气象局浙江玉环 317600；4.浙江大学遥感与信息技术应用研究所，浙江杭州310029)

引入了GIS等高新科技和信息技术，采用了间距在10 km以内的中尺度气象站资料和半理论半经验的散射辐射资料，使评价单元中的气候生态指标更接近于茶区的实际情况，评价单元的分辨率达20 m×20 m，极大地提高了区划成果在实际生产应用中实用性。结果表明：最适宜种植区主要集中在海拔300～800 m东南方向的括苍山区和西南大洋山区，该区温度适宜、热量充足、雨水充沛，茶叶品质好、产量较高；适宜区主要位于海拔300 m以下的低丘缓坡，热量充足、湿度偏小，产量高，但优质茶产量小,以及位于海拔800～1 000 m的高山地区，该地区热量条件较差，产量低，时有冻害发生；海拔1 000 m以上的高山和山顶，土壤贫瘠、冻害严重，不宜发展。

GIS；茶叶；气候生态区划；仙居

茶树是一种多年生的常绿植物，对气候条件有一定的要求，主要分布在亚热带和热带地区，但是茶树经过人工栽培后，它的适应范围已远远超过原始生长地区的条件。我国是茶树的原产地，人工栽培茶树有史稽考的已有3000多年历史。仙居有着悠久的种茶制茶历史，有“中国有机茶之乡”的美称。有关茶叶的生态区划研究已有一些相关报道，如黄寿波的我国主要高山名茶产地生态气候的研究[1]；周子康的浙江丘陵山地茶树生态气候优势层域初探[2]等对影响茶叶的气候生态条件作了较为详细的分析；金志凤等借助地形数据，应用GIS技术研究了基于GIS的浙江省茶树栽培气候区划[3]，陈守智等对云南省杨梅生态区划的研究等[4]。分辨尺度在100 m或1 km以上，我们利用1∶10000的数学高程模型，结合近期设置的中尺度气象哨监测数据，内插出更高精度的气候生态要素空间模型，采用GIS技术对仙居茶树适宜栽培区进行气候生态精细区划[5]，为茶树的合理栽培布局提供科学依据。

1 研究区概况

仙居县位于浙江省东部，地处括苍山山脉中段北麓，介于北纬28°28′～28°59′和东经120°17′～120°55′之间。全县土地总面积2000.30km2。地势从外向内倾斜，略向东倾。临近东海，其气候属于典型的亚热带气候，温暖湿润，四季分明，年平均气温l7.2℃。来自太平洋的季风带来丰沛的雨水，平均年降水量达1 443.8 mm。仙居既具有典型的内陆性山区气候特征又受海洋性气候影响，复杂多样的气候生态条件，为茶树生长提供优质的条件。

仙居靠近东海，有丰富的水分条件，生长季 3～9月份月雨量都在100mm以上；又是一个“八山一水一分田”的山区县，山上云雾缭绕、散射光多，适宜生产优质茶叶；夏季的高温伏旱，很多年份7、8月雨量在50 mm以下，平原地区空气干燥，对茶叶的品质又造成严重影响；海拔1000m以上的高山地区，年极端最低气温可达-l4℃以下，对茶树的生存有着致命的影响[1,2,4]。

2 资料的收集与评价单元

2.1 资料的收集

根据选定的评价因子对数据源的要求，收集的基础资料主要有1∶10 000仙居县2004年乡镇行政区划图、数字高程模型(DEM)；1∶50000数字化土壤图以及中尺度气象哨的降水、湿度和气温等要素，海拔高度、坡度图用GIS工具从DEM中提取[6]。

2.2 评价单元的确定

区划中的评价单元是气候生态区划最基本的单元，它直接关系到区划成果的精细程度和区划工作量的大小。据文献介绍，选择合适的评价单元，既要最大限度地保证同一评价单元内各区划因子基本属性的一致性，又要避免区划单元选取过细造成的数据运算量过大[7]，所以此次分析采用20 m×20 m的栅格大小。

3 评价因子的选择与区划

3.1 评价因子的选取和分级量化

确定气候资源评价因子，选取评价指标，是气候资源评价的核心。气候资源评价因子，是指影响茶叶生长发育的一系列气候因素。从气候生态条件能否满足生育要求的角度来看，这些评价因子亦称为限制因子[]。

目前世界上各茶区大于10℃的年活动积温，少的在3 000℃左右，多的地区在7 000℃以上。在降水量保证时，茶树生长期内的活动积温越多，产量越高。从茶树开始生长到第一次采摘，活动积温约为 600℃左右，大于10℃有效积温：头茶为150℃，二茶为210℃，三茶为240℃，所以积温的多少关系着茶叶产量的高低的经济效益的大小。

茶树在生长期内每月需要有100mm的雨量，如果连续几个月在50 mm以下，茶叶生产就要遭受严重损失。最适于茶树栽培的土壤湿度是土壤最大持水量的60%。空气相对湿度在73%～85%时对提高茶叶产量和品质均有利。本地生长季各月的平均雨量都在 100 mm以上，生存条件不存在问题，而湿度大小则是茶叶优质的主要限制条件之一。

茶树是一种喜光耐荫的作物：单株茶苗光补偿点为0.03卡/厘米分，光饱和点0.4～0.5卡/厘米分，成年树为0.7卡/厘米分。世界上不少茶园夏季晴天午后光照超过1.2卡/厘米分，有遮荫的必要。

分析我国主要高山名茶产地的生态环境表明：茶园大多位于山地的半山腰，高于地面（相对高度）在200～500 m，高山顶主峰高度在1 000～2 000 m，坡度平缓，有的在避风的山坞或谷地，周围自然植被保护好。

根据选择评价因子的基本原则和仙居茶叶生产的实际情况，采用特尔斐法，征求茶叶种植栽培方面专家的意见，选取了≥10℃积温、年降水、年散射辐射、4～10月干燥度、7～8月干燥度、4月份升温率等6个评价因子，如表1所示。

表1 茶叶适宜性评价因子量化表

各区划因子对茶叶的影响不是孤立存在的，为了便于分析和最后结果的量化表达，将各种区划因子进行量化处理，并给各个等级赋予具体的分值[9]。各等级分值的量化是在查阅资料、依据专家经验和实地调查的基础上进行，如表1所示。运用GIS工具，将评价因子的矢量图转换成栅格图，参照分级表，将各区划单元分等定级后的结果用不同颜色在栅格图中表示出来 (如图1所示)。

图1 ≥10℃积温分布图

3.2 气候区划指标和空间分析模型的建立

2004年以来，仙居县逐步建立了19个中尺度自动气象站，能够自动记录、发送温度、降水、风、气压等气象数据。根据逐日的气温、降水资料，可以统计出≥10℃积温 (℃·日)、降水量、4～10月干燥度、7～8月干燥度[10]及4月份升温率 (℃/月)，结合各中尺度自动气象站的经纬度、海拔高度，模拟出各指标的空间分布模型，应用朱寿燕等的山区辐射的微网格插值方法初探[11]提取年散射辐射分布模型。基于经度、纬度和海拔高度栅格图，在ArcMap的空间分析模块中，通过“raster calculator”命令，生成单个气候区划指标的栅格图，并根据区划指标等级，参照其等级分值，按等级在栅格图中表示出来，即形成各个单因子的气候区划分级图（图 1为≥10℃积温分布图，其余图略）。

3.3 生态气候区划结果

由于各个气候区划指标对茶叶种植的影响是相互补充又相互制约的，为了综合考虑多因子的影响，按照各区划指标等级分值与权重乘积后相加，得到综合区划，如图2所示。

图2 仙居茶叶气候生态区划图

4 结语与展望

根据茶叶生长的生物学特性，筛选出了茶树栽培的生态气候区划指标，并建立了各区划指标的空间分析模型。应用加权指数求和法，开展了基于GIS技术的浙江仙居茶叶栽培生态气候区划研究。依据综合指数分布规律，将浙江仙居茶叶栽培的生态气候区划划分为最适宜区、适宜区和不适宜区 3个等级。最适宜和适宜种植区主要集中在海拔300～800 m的东南括苍山区和西南大洋山区，该区温度适宜、热量充足，雨水充沛，茶叶品质好、产量较高；适宜区主要位于海拔300 m以下的低丘缓坡，热量充足、湿度偏小，产量高，但优质茶产量小，以及位于海拔800～1 000 m的高山地区，该地区热量条件较差，产量低，时有冻害发生；海拔1 000 m以上的高山和山顶，土壤贫瘠、冻害严重，不宜发展。

从20世纪70、80年代开始，就有人从事茶叶栽培区划研究，但他们开展的都是基于气候指标的区划，应用的气候资料也是以点代面，与茶区的实际小气候条件有一定的差距。在本区划中引入了GIS等高新科技和信息技术，采用了间距在10 km以内的中尺度气象站资料和半理论半经验的散射辐射资料，使评价单元中的气候生态指标更接近于茶区的生产实际，评价单元的分辨率达20m×20m，极大地提高了区划成果在实际生产应用中实用性。

在利用中尺度气象资料建立空间生态气候模型中，气象资料站点密度还嫌太稀，气温、降水和辐射数据有待实际验证。

[1] 黄寿波.我国主要高山名茶产地生态气候的研究[J].地理科学，1986，6(2)：126-131

[2] 周子康.浙江丘陵山地茶树生态气候优势层域初探[J].中国茶叶，1985(1)：1-4

[3] 金志凤，封秀燕.基于GIS的浙江省茶树栽培气候区划[J].茶叶，2006，32(1)：7-10

[4] 陈守智，李正丽，徐丽梅，等.云南省杨梅生态区划的研究[J].云南农业大学学报，2004，19(3)：307-310

[5] Malczewski，J.GIS-based L and -use Suitability Analysis：a Critical Overview[J].Progress in Planning,2004，62(1)：3-65

[6] Dai F C，Lee C F，Zhang X H.GIS-based Geo-environmental Evaluation for Urban L and -Use Planning：a Case Study[J].Engineering Geology,2001，61(4)：257-271

[7] 朱寿燕，尹先龙，金志凤，等.基于GIS的台州杨梅气候生态区划[J].中国农业气象，2011，32(增)：165-168

[8] 邱炳文，池天河，王钦敏，等.GIS在土地适宜性评价中的应用与展望[J].地理与地理信息科学，2004，20(5)：20-23,44

[9] 谢树春，赵玲.基于GIS的湘中紫色土丘陵地区土地适宜性评价--以衡南县谭子山镇紫色土综合治理试验区为例[J].经济地理,2005，25(1)：101-105

[10]朱蕾，黄敬峰，唐蜀川，等.地理信息系统技术支持下的耕地分等定级研究--以浙江省仙居县城关镇为例[J].水土保持学报，2003，17(4)：149-152

[11]孟猛，倪健，张治国.地理生态学的干燥度指数及其应用评述[J].植物生态学报,2004，28(6)：853-861

[12]朱寿燕，王秀珍，林治新.山区辐射的微网格插值方法初探[J].中国农业气象,2007，28(增)：187-190

Tea Plant Climate and Ecology Division in Zhejiang Xianju Based on GIS

by ZHU Shouyan

This division brought in the information technology and other high-new technologieslike GIS technology,etc,together with the mesoscale weatherstation data whosespacingwas within 10 kmand the semitheoretical and semi-empirical scattering radiation data,making the climate and ecology index in evaluated unit,whose resolution reaches 20 m×20 m,closer to the reality in tea planting area,andlargely improved the practicality of division achievements in the producing application. The result showed that:the optimum areas were mainly distributed in Kuocang Mountain area in the southeastern and Dayang Mountain area in the southwestern,both with a elevation between 300～800 m,possessing the advantages of suitable temperature,sufficient heat,abundant rain,so that tea plant in those area had high quality and quantity. The suitable areas were chiefly distributed in two kinds：one was the foothills,which were lower than 300 m,with sufficient heat and smaller humidity,having the high output in all but low output in high-class ones; the other was the high mountains with an altitude between 800～1000 m, with relatively poor heat condition,having a low output and frost damage occurs a lot.As for the mountains and peaks above 1 000 m high,with barren soil and severe frost damage were not suitable for development.

GIS technology，tea plant，climate and ecology division，Xianju

2011-09-09

项目来源：中华人民共和国科技部农业科技成果转化资金资助项目（008GB24160442）。

P208

B

1672-4623(2012)02-0025-03

朱寿燕，高级工程师，研究方向为农业气象及应用。