地理信息系统与数学模型集成技术在福建甘蔗气候适生地.pdf

收稿日期 2009 05 13 修订日期 2011 10 14 作者简介 王飞 1976 年 男 福建福州人 副研究员 硕士 研究方向 土壤资源评价与持续利用 Email sfikf 通讯作者 地理信息系统与数学模型集成技术在福建 甘蔗气候适生地评价中的应用 王 飞 1 邢世和2 1 福建省农业科学院 土壤肥料研究所 福建 福州 350013 2 福建农林大学 资源与环境学院 福建 福州 350002 摘要 利用福建省气象要素观测数据与土地利用现状资料 探讨 GIS与数学模型集成技术在福建甘蔗气候适生地评价中的 应用 结果表明 2 次方趋势面分析结合 1 2 5 7 6 次方反距离权重插值模型可分别适用于研究区年降雨量 20 年活动积 温 年日照时数 无霜期 年极端低温多年均值的气象因子空间数据库的准确推算 其验证气象站点观测值与上述模型推算值 之间的差异均未达到显著水平 t 值仅分别为 0 780 0 006 0 308 0 120 0 878 借助地理信息系统与数学模型可实现福建省甘蔗 气候适生地定位与定量的评价 研究区甘蔗气候适宜用地面积为 119 09 万 hm2 占全省耕地总面积的 86 85 其中最适宜用 地面积 适宜面积 次适宜面积分别占甘蔗气候适宜用地面积的 23 54 39 73 36 73 关键词 地理信息系统 数学模型 甘蔗种植 气候 适宜性评价 中图分类号 S162 3 S566 106文献标识码 A文章编号 0564 3945 2012 01 0176 06 Vol 43 No 1 Feb 2012 土壤通报 Chinese Journal ofSoil Science 第43卷第1期 2012年2月 甘蔗是我国重要的糖料作物 福建省曾是全国甘 蔗主产区之一 改革开放以来 由于沿海地区经济快 速发展 糖料 粮食作物 各种名优果树及工商业发展 占地竞争激烈 加上糖业体制 生产政策以及砍运方 面的问题 极大地抑制了蔗糖产业的稳定和发展 2004 2007 年福建甘蔗种植面积平均为 1 23 万 hm2 仅相当于种植高峰时期 1985 年面积的 16 8 1 但从 发展动态看 我国糖业正处于一个复苏和即将快速发 展的关键时期 随着我国对糖精这种有害人体的甜味 剂的限制与逐步取消以及人均食糖综合消费量的增 加 国内食糖供给将进一步趋紧 2 另外 甘蔗也是一 种能源作物 开发 能源甘蔗 是当前热带 亚热带植 蔗国家研究的热点问题 具有广阔的市场前景 3 如能 突破育种攻关也必然会进一步扩大现有甘蔗种植面 积 从生理生态上看 甘蔗适生于热带 亚热带 为一 年生或多年生宿根性栽培作物 但对福建而言 境内 地形复杂多样 受地形等非地带性因素的影响 福建 水热条件的区域差异以及垂直分异较为明显 对甘蔗 种植的影响也很大 上世纪 80 年代福建曾提出农业 综合区划的甘蔗地域性分区 4 主要根据全省气候 地 域及生产发展的方向进行人为定性的分区 对指导全 省甘蔗生产起到一定作用 但由于主观因素强 分区 结果粗放且难以落实到较小的地块上 因而难以适应 现代甘蔗种植的需要 地理信息系统 GIS 可以在计 算机硬软件的支持下 对空间数据及相关联的属性特 征按地理坐标或空间位置进行处理 存储 分析 显 示 更新和辅助决策 可以使土地适宜性评价的空间 信息与属性信息能够很好地结合在一起 实现土宜评 价成果数据在二维空间上的数学表达 为此 本研究 基于 GIS 与数学模型集成技术 对福建省甘蔗气候适 生地进行分析 旨在对福建甘蔗用地作出定位 定量 的气候适宜性评价 为福建甘蔗合理布局与产业化种 植提供科学依据 1研究方法与步骤 1 1资料收集 收集相关资料 1 福建省土地利用现状数据库 1 25 万 2002 年 2 福建省 68 个气象站地理位置及近 30 年气象要素观测资料 3 福建省数字高程模型 DEM 1 25 万 1 2评价对象及其分布图空间数据库建立 福建省甘蔗气候适生在评价对象为耕地 参评土 地总面积 137 12 万 hm2 借助 GIS从福建省土地利用 现状数据库中提取出各类耕地以及县级行政区界线 空间矢量数据 然后将评价对象分布图空间矢量数据 转化为 250 m 250 m空间栅格数据 1 3相关气象要素及其栅格数据推算 甘蔗原属热带 高光效的 C4作物 具有喜高温 需水量大 需肥多和生长期长等特点 它对热量要求 高 生育期内大于 20 的积温要求达到 4000 以 上 5 7 极端最低温度低于 0 就会遭受冻害 7 年降水 量应达到 1500 2000mm 6 8 9 年日照时数在 1800 h 以 1期王 飞等 地理信息系统与数学模型集成技术在福建甘蔗气候适生地评价中的应用 上 5 9 10 通过综合分析 最终选择年降水量 20 年 活动积温 年日照时数 无霜期和年极端低温多年均 值作为福建甘蔗气候适生地的评价因子 一般气象要素的空间分布可表示为受宏观地理因 子 经度 纬度和海拔 影响与受微观地形因素 如局部地 形 坡向和水体等 影响相结合的气象要素结果 11 12 利 用福建省 60 个气象站点地理空间位置 纬度 经度和 海拔 及其观测数据 借助 SAS 软件中趋势面分析模型 拟合建立全省年降水量 20 年活动积温 年日照 时数 无霜期和年极端低温多年均值与纬度 经 度 和海拔高度 h m 的关系模型 表 1 利用拟 合模型和福建省 DEM推算出由宏观地理因子决定 的全省年降水量 20 年活动积温 年日照时数 无 霜期和年极端低温多年均值栅格数据 采用反距离权 重插值模型对推算的气候要素数据进行残差订正 利 用未建模的 8 个气象站点观测数据进行配对法检验 以推算精度最高的趋势面结合反距离权重插值模型 为建模标准 从而分别建立全省年降水量 20 年 活动积温 年日照时数 无霜期和年极端低温多年均 值等五个因子的空间栅格数据库 1 4评价因子属性数据标准化 采用隶属函数模型进行各评价因子属性数据标 准化 13 借鉴甘蔗正常生长对气候条件具体要求的相 关研究成果 5 10 结合专家经验法和理论分析确定各评 价因子的标准指标 指标上限值和指标下限值 并在 经验评分的基础上 借助 DPS 软件对各评价因子的隶 属度进行模型拟合 建立甘蔗各评价因子的隶属函数 经验模型 表 1 评价因子 Factor 年降雨量 mm 20 年活动积温 年日照时数 h 无霜期 d 年极端低温多年均值 函数类型 Type offunction 戒上型 戒上型 戒上型 戒上型 戒上型 标准指标 Ci Standar index C 1700 C 5000 C 1800 C 320 C 0 指标上限值 Ut1 Upper limit 指标下限值 Ut2 Floor limit Ut2 1000 Ut 3000 Ut 1400 Ut 230 Ut2 8 经验模型 Experience models y 1 1 0 000008493 x 1700 2 y 1 1 0 000001158 x 5000 2 y 1 1 0 000023742 x 1800 2 y 1 1 0 0004626901 x 320 2 y 1 1 0 065136798 x 0 2 拟合度 R square 0 991 0 963 0 919 0 898 0 929 表 1适宜性评价因子隶属函数类型及其经验模型 Table 1Subject type offunction and experience models ofsuitabilityevaluatingfactors 1 5评价因子权重确定 借助农业部耕地地力评价软件层次分析法模块运 算 获得福建省甘蔗气候适生地各评价因子权重值如 下 年降雨量 0 263 20 年活动积温 0 321 年日照 时数 0 193 无霜期 0 097 年极端低温多年均值 0 126 1 6甘蔗适生地适宜性评价 利用标准化的福建省甘蔗气候适宜性评价因子 栅格属性数据库以及各评价因子的权重值 采用加权 指数和模型计算各栅格的综合质量指数以确定栅格 的甘蔗用地适宜性 但对于任一栅格 如果某一气象 因子低于下限指标 极限指标 则这栅格值为 0 即不 适宜 借助综合质量指数频数分布直方图 对各栅格 单元的综合质量指数进行分级 将甘蔗适生地划分为 次适宜 适宜 最适宜三个等级 各级别综合质量指数 分别为 0 526 0 683 0 684 0 817 0 818 1 0 以福 建省土地利用现状数据库中各县 市 区 参评对象的 面积数据为基数 按地类对各栅格面积进行平差 然 后以市为单位对全省甘蔗用地适宜性数量及质量进 行面积汇总统计 2结果与分析 2 1气象因子栅格数据推算精度分析 利用福建省 60 个气象站经度 纬度 海拔以及甘 蔗用地适宜性评价气候因子 年均降水量 20 年 活动积温 年日照时数 无霜期 年极端低温均值 各气 象站点观测数据 借助 2 次方趋势面分析模型拟合建 立上述气候因子与经度 纬度 和海拔 h 关 系模型 表 2 拟合模型的复相关系数变化于 0 696 0 981 P 0 0001 均达到极显著水平 表明 2 次方趋 势面拟合模型可作为研究区域由宏观地理因子决定 的上述气候因子的推算 利用未参与建模的 8 个气象 站点经 纬度和海拔资料 从利用 2 次方趋势面拟合 模型结合 1 12 次方反距离权重插值订正建立的上 述气候因子空间数据库中分别导出 8 个气象站相应 气候因子的模型推算值 采用配对样本 t 检验法与实 际观测值进行差异显著性检验 结果表明各气候因子 的模型推算值与实际观测值的 t 值分别为 年降雨量 0 780 1 123 20 年活动积温 0 006 1 435 年日 照时数 0 308 0 375 无霜期 0 120 0 319 年极端低 温多年均值 0 878 1 195 表 3 至表 7 均小于 5 的 显著性差异 此外 从气候因子模型推算值与观测值 差数标准差大小来看 表 8 各差数标准差与各气候 因子数值分布范围相比 基本上介于原观测值 1 100 1 10 的数值范围 即模型推算值与实际观测值 的绝对误差较小 推算精度较高 上述 t 检验与差数标 准差大小综合分析表明 由二次趋势面模型结合 1 12 177 第43卷土壤通报 气象站 Meteorological station 松溪 柘荣 清流 闽侯 德化 上杭 南靖 龙海 t 检验 观测值 Observe Values mm 1662 80 1985 50 1773 40 1350 90 1800 60 1593 50 1725 10 1402 30 趋势面模型 推算值 Quadratic trend curved model mm 1749 63 1837 18 1724 61 1431 74 1403 75 1748 92 1575 58 1443 13 1 次方 Linear 1673 93 1848 32 1723 56 1395 19 1534 97 1720 83 1673 87 1451 83 0 780 2 次方 Quadratic 1646 11 1823 77 1734 20 1374 59 1577 47 1711 41 1689 17 1446 54 0 934 3 次方 Cubic 1628 21 1809 86 1742 91 1355 03 1606 48 1700 01 1706 27 1447 28 1 030 4 次方 Quartic 1620 40 1802 87 1748 11 1340 59 1620 07 1689 48 1719 48 1450 90 1 079 5 次方 Quintic 1617 58 1799 46 1750 66 1331 23 1625 33 1681 11 1728 00 1455 23 1 103 6 次方 Sextic 1616 61 1797 54 1751 79 1325 53 1627 24 1674 98 1733 10 1459 29 1 116 7 次方 Seven cubed 1616 29 1796 08 1752 27 1322 14 1627 92 1670 69 1736 08 1462 74 1 121 8 次方 Eight cubed 1616 17 1794 62 1752 47 1320 14 1628 16 1667 75 1737 82 1465 57 1 123 9 次方 Nine cubed 1616 13 1793 04 1752 56 1318 96 1628 24 1665 74 1738 85 1467 82 1 231 10 次方 Ten cubed 1616 11 1791 31 1752 59 1318 25 1628 27 1664 38 1739 45 1469 59 1 123 11 次方 Eleven cubed 1616 11 1789 47 1752 61 1317 82 1628 28 1663 44 1739 81 1470 99 1 122 12 次方 Twelve cubed 1616 11 1787 56 1752 62 1317 56 1628 29 1662 79 1740 03 1472 09 1 122 2 次趋势面模型推算值 反距离权重插值 mm Quadratic trend curved model Inverse distance weighted interpolation 表 3年降雨量模型推算值与实际观测值的差异显著性 t 检验 Table 3t test ofannual mean rainfall estimated and observed 次反距离权重空间插值模型推算的年降雨量 20 年活动积温 年日照时数 无霜期 年极端低温多年均 值与实际观测值较为接近 但从 t 值大小比较来看 由 2 次方趋势面分析结合 1 2 5 7 和 6 次方反距离权重 插值模型分别推算的年降雨量 20 年活动积温 年日照时数 无霜期 年极端低温多年均值与实际观 测值之间差异的 t 值最小 说明由上述模型插值推算 的相应气候要素数值精度最高 因此 2 次方趋势面分 析结合 1 2 5 7 6 次方反距离权重插值模型可分别 适用于研究区年降雨量 20 年活动积温 年日照 时数 无霜期 年极端低温多年均值的气候因子空间 数据库的准确推算 2 2福建省甘蔗气候适宜用地资源及其分布 由表 9 图 1 可知 福建省甘蔗气候适宜用地面积 为 119 09 万 hm2 占全省耕地总面积的 86 85 从宜甘 蔗用地资源质量来看 最适宜用地总面积 28 03 万 hm2 适宜面积 47 32 万 hm2 次适宜面积 43 75 万 hm2 分别 占甘蔗气候适宜用地的 23 54 39 73 36 73 表明 福建省甘蔗气候适宜用地质量总体一般 从全省甘蔗气候适生地分布来看 全省最适宜甘 蔗用地主要分布在漳州市 占最适宜甘蔗用地的 54 72 该区域平均海拔高度 126 1 104 0 m 20 年活动积温 4768 7 240 7 年极端低温均值 1 4 1 7 无霜期 329 1 20 1 d 年降雨量 1503 7 128 4 mm 年日照时数 2019 2 109 8 h 积温 降水与 光照基本满足甘蔗高产要求 且基本无冻害危险 适 宜甘蔗用地主要分布在福州 泉州 龙岩与莆田市 这 些区域适宜用地均在 70000 hm2以上 合计 34 07 万 hm2 占全省甘蔗气候适宜区用地面积的 72 01 该区 域平均海拔高度 189 4 173 2 m 20 年活动积温 4138 5 314 0 年极端低温均值 0 4 2 5 无霜 期 313 0 30 6 d 年降雨量 1480 9 203 9 mm 年日 照时数 1868 9 119 6 h 其积温逊于最适宜区 且存 在一定的冻害风险 次适宜区主要分布在三明与南平 市 合计 28 44 万 hm2 占全省次适宜区面积的 65 01 该区域平均海拔高度 390 1 169 0 m 20 年活动积温 3467 2 249 0 年极端低温均值 4 2 1 8 无霜期 271 5 19 4 d 年降雨量 1690 1 132 9 mm 年日照时数 1786 9 75 2 h 其积温与日照时数 明显逊于最适宜区 仅分别相当于最适宜区的 72 71 与 88 50 且极端低温多年均值较最适宜区降低 5 6 存在较大的冻害风险 全省不适宜甘蔗用地主 要分布在宁德 三明 南平与福州市 这些区域不适宜 用地均在 20000 hm2以上 合计面积 15 07 万 hm2 占 气象因子 Meteorological element 年降水量 20 年 活动积温 年日照 时数 无霜期 年极端 低温多 年均值 2 次方趋势面拟合模型 Quadratic trend curved model Y 11853 47769 7363 5591 1551 03061 17 35292h 30 16691 2 15 53186 2 0 00004h2 76 5496 0 10561 h 0 12442 h Y 1261193 084 14722 797 24751 118 27 458 h 11 022 2 118 751 2 0 001 h2 126 719 0 138 h 0 276 h Y 156091 2941 2457 632 3180 5736 9 8679 h 68 7128 2 12 1196 2 0 0002 h2 10 1947 0 0627 h 0 068 h Y 15117 0588 1077 8993 18 207 0 65353 h 3 50857 2 1 16588 2 0 00004 h2 10 87069 0 00255 h 0 00684 h Y 813 3250212 33 6724685 22 3606017 0 0902816 h 0 4711571 2 0 1583561 2 0 0000015 h2 0 5135594 0 0000502 h 0 000776 h 复相关系数 Multiple interrelated coefficients 0 696 0 981 0 775 0 914 0 964 表 2气象因子 2 次方趋势面拟合模型 Table 2Quadratic trend curve model ofatmospheric factors 注 显著性 p 值 0 001 178 1期 气象站 Meteorological station 松溪 柘荣 清流 闽侯 德化 上杭 南靖 龙海 t 检验 观测值 Observe Values mm 3682 90 2388 00 3654 50 4243 00 3308 70 4626 30 4933 80 5007 40 趋势面模型 推算值 Quadratic trend curved model mm 3705 95 2290 78 3758 87 4280 28 3021 81 4373 64 4991 58 5003 49 1 次方 Linear 3787 86 2324 68 3695 33 4242 77 3126 78 4471 59 4981 40 5022 25 0 671 2 次方 Quadratic 3851 37 2347 35 3695 65 4283 52 3180 88 4500 21 4957 71 5029 65 0 006 3 次方 Cubic 3896 89 2366 58 3696 23 4319 53 3214 24 4529 16 4937 21 5034 29 0 528 4 次方 Quartic 3918 82 2381 89 3697 11 4345 70 3228 92 4554 36 4923 60 5036 70 0 838 5 次方 Quintic 3927 58 2393 80 3698 01 4362 83 3234 39 4574 51 4915 72 5037 60 1 029 6 次方 Sextic 3930 88 2403 12 3698 73 4373 49 3236 31 4589 98 4911 36 5037 54 1 154 7 次方 Seven cubed 3932 13 2410 61 3699 25 4379 98 3236 99 4601 69 4908 95 5036 85 1 242 8 次方 Eight cubed 3932 61 2416 80 3699 59 4383 93 3237 23 4610 54 4907 61 5035 75 1 306 9 次方 Nine cubed 3932 80 2422 08 3699 81 4386 33 3237 31 4617 25 4906 84 5034 39 1 352 10 次方 Ten cubed 3932 87 2426 72 3699 95 4387 80 3237 34 4622 37 4906 40 5032 88 1 388 11 次方 Eleven cubed 3932 90 2430 87 3700 03 4388 70 3237 35 4626 29 4906 15 5031 28 1 414 12 次方 Twelve cubed 3932 92 2434 66 3700 08 4389 27 3237 35 4629 30 4905 99 5029 65 1 435 2 次趋势面模型推算值 反距离权重插值 mm Quadratic trend curved model Inverse distance weighted interpolation 表 4 20 年积温模型推算值与实际观测值的差异显著性 t 检验 Table 4t test ofannual mean accumulative temperature beyond twentydegree estimated and observed 表 5年日照时数模型推算值与实际观测值的差异显著性 t 检验 Table 5t test ofannual mean hours ofsunlight estimated and observed 气象站 Meteorological station 松溪 柘荣 清流 闽侯 德化 上杭 南靖 龙海 t 检验 观测值 Observe Values mm 1867 80 1652 70 1641 30 1812 30 1823 80 1931 50 1955 90 2138 80 趋势面模型 推算值 Quadratic trend curved model mm 1794 39 1706 78 1715 24 1787 00 1944 86 1799 24 1948 35 2011 73 1 次方 Linear 1845 42 1728 44 1776 10 1773 26 1887 94 1810 83 1892 89 2007 23 0 375 2 次方 Quadratic 1868 15 1734 39 1788 97 1782 49 1873 65 1794 21 1874 91 2007 64 0 345 3 次方 Cubic 1884 11 1738 08 1802 05 1791 81 1864 36 1779 27 1858 83 2005 74 0 321 4 次方 Quartic 1891 66 1740 46 1812 17 1799 11 1860 22 1767 48 1847 80 2003 06 0 311 5 次方 Quintic 1894 62 1742 27 1818 83 1804 11 1858 69 1758 74 1841 21 2000 41 0 308 6 次方 Sextic 1895 72 1743 91 1822 91 1807 30 1858 16 1752 38 1837 45 1998 08 0 310 7 次方 Seven cubed 1896 13 1745 56 1825 33 1809 26 1857 98 1747 70 1835 32 1996 11 0 311 8 次方 Eight cubed 1896 29 1747 26 1826 76 1810 44 1857 92 1744 21 1834 10 1994 47 0 312 9 次方 Nine cubed 1896 35 1749 00 1827 61 1811 16 1857 90 1741 55 1833 39 1993 11 0 312 10 次方 Ten cubed 1896 37 1750 78 1828 11 1811 59 1857 90 1739 51 1832 97 1991 98 0 312 11 次方 Eleven cubed 1896 38 1752 56 1828 40 1811 85 1857 89 1737 92 1832 73 1991 02 0 312 12 次方 Twelve cubed 1896 39 1754 32 1828 58 1812 01 1857 89 1736 68 1832 58 1990 21 0 311 2 次趋势面模型推算值 反距离权重插值 mm Quadratic trend curved model Inverse distance weighted interpolation 气象站 Meteorological station 松溪 柘荣 清流 闽侯 德化 上杭 南靖 龙海 t 检验 观测值 Observe Values mm 262 30 238 40 294 90 311 70 272 50 297 10 318 10 335 00 趋势面模型 推算值 Quadratic trend curved model mm 265 15 235 49 274 77 328 47 282 47 287 68 334 15 350 35 1 次方 Linear 264 96 236 65 269 66 328 95 280 06 289 48 327 76 344 42 0 319 2 次方 Quadratic 264 29 235 60 267 12 332 38 278 53 290 14 326 96 343 76 0 216 3 次方 Cubic 264 01 234 98 265 43 334 59 277 28 290 72 326 68 342 91 0 154 4 次方 Quartic 263 96 234 69 264 62 335 85 276 61 291 15 326 73 342 07 0 129 5 次方 Quintic 263 98 234 64 264 33 336 53 276 32 291 42 326 86 341 33 0 122 6 次方 Sextic 264 00 234 71 264 26 336 88 276 21 291 59 326 99 340 73 0 120 7 次方 Seven cubed 264 01 234 87 264 26 337 06 276 16 291 69 327 08 340 24 0 120 8 次方 Eight cubed 264 01 235 07 264 28 337 15 276 15 291 74 327 14 339 84 0 121 9 次方 Nine cubed 264 02 235 29 264 29 337 20 276 14 291 77 327 17 339 53 0 121 10 次方 Ten cubed 264 02 235 51 264 31 337 22 276 14 291 79 327 20 339 28 0 123 11 次方 Eleven cubed 264 02 235 75 264 32 337 23 276 14 291 79 327 21 339 08 0 124 12 次方 Twelve cubed 264 02 235 98 264 32 337 23 276 14 291 79 327 22 338 92 0 126 2 次趋势面模型推算值 反距离权重插值 mm Quadratic trend curved model Inverse distance weighted interpolation 表 6无霜期模型推算值与实际观测值的差异显著性 t 检验 Table 6t test ofannual mean non frost dayestimated and observed 179 第43卷土壤通报 气象站 Meteorological station 松溪 柘荣 清流 闽侯 德化 上杭 南靖 龙海 t 检验 观测值 Observe Values mm 4 70 5 80 4 70 0 50 3 30 1 70 0 80 2 40 趋势面模型 推算值 Quadratic trend curved model mm 4 36 4 82 4 66 0 68 2 20 2 64 1 11 2 52 1 次方 Linear 4 35 4 78 4 84 0 84 2 42 2 38 0 71 2 59 1 195 2 次方 Quadratic 4 39 4 88 5 01 1 22 2 34 2 43 0 59 2 70 1 123 3 次方 Cubic 4 41 4 94 5 15 1 52 2 30 2 46 0 46 2 76 1 005 4 次方 Quartic 4 42 4 97 5 24 1 73 2 28 2 47 0 36 2 78 0 925 5 次方 Quintic 4 42 4 99 5 29 1 86 2 28 2 46 0 29 2 79 0 886 6 次方 Sextic 4 42 4 99 5 31 1 94 2 28 2 44 0 24 2 80 0 878 7 次方 Seven cubed 4 42 4 99 5 32 2 00 2 28 2 41 0 21 2 80 0 885 8 次方 Eight cubed 4 42 4 98 5 32 2 03 2 28 2 39 0 20 2 81 0 905 9 次方 Nine cubed 4 42 4 97 5 33 2 04 2 28 2 36 0 19 2 81 0 916 10 次方 Ten cubed 4 42 4 97 5 33 2 06 2 28 2 34 0 18 2 82 0 929 11 次方 Eleven cubed 4 42 4 96 5 33 2 06 2 28 2 32 0 18 2 82 0 944 12 次方 Twelve cubed 4 42 4 96 5 33 2 07 2 28 2 31 0 17 2 83 0 950 2 次趋势面模型推算值 反距离权重插值 mm Quadratic trend curved model Inverse distance weighted interpolation 表 7年极端低温多年均值模型推算值与实际观测值的差异显著性 t 检验 Table 7t test ofannual mean extreme lowtemperature estimated and observed 表 8气象因子模型推算值与观测值差数标准差 Table 8Margin stdevofmeteorological elements estimated and observed 气象因子 Meteorological factors 年降雨量 mm 20 年积温 年日照时数 h 无霜期 d 年极端低温均值 观测值分布范围 Extension of observed values 1350 90 1985 50 2388 00 5007 40 1641 30 2138 80 238 40 335 00 5 80 2 40 1 次方 Linear 123 07 101 14 96 06 13 23 0 55 2 次方 Quadratic 110 13 97 59 102 28 14 35 0 62 3 次方 Cubic 102 33 100 10 109 88 15 12 0 70 4 次方 Quartic 99 05 102 27 116 30 15 53 0 76 5 次方 Quintic 97 90 103 07 120 90 15 71 0 80 6 次方 Sextic 97 63 103 16 124 06 15 78 0 82 7 次方 Seven cubed 97 74 103 00 126 28 15 79 0 83 8 次方 Eight cubed 98 04 102 77 127 88 15 78 0 84 9 次方 Nine cubed 98 45 102 55 129 09 15 77 0 84 10 次方 Ten cubed 98 93 102 37 130 04 15 75 0 84 11 次方 Eleven cubed 99 43 102 23 130 81 15 74 0 84 12 次方 Twelve cubed 99 95 102 15 131 45 15 73 0 84 不适宜用地的 83 58 其中尤以宁德市不适宜区面积 最大 占不适宜用地的 35 61 该区域平均海拔高度 765 8 158 5 m 20 年 活 动 积 温 2482 7 420 6 年极端低温均值 5 4 1 4 无霜期 256 4 15 9 d 年降雨量 1784 3 144 7 mm 年日照时 数 1750 3 70 8 h 其积温已明显低于指标下限 冻害 频仍 已无法实现甘蔗正常生长的气候要求 总体而 言 福建甘蔗气候适宜性分布受地带性的影响较大 同时也受海拔等非地带性的影响 即适宜度表现出由 闽东南沿海 闽西地区向闽北 闽东地区呈逐渐降低 并由低海拔向高海拔地区降低的趋势 这与甘蔗现状 布局基本一致 而南平 三明 宁德存在较大面积的气 候限制 故种植时应充分考虑当地的小气候条件 种 植面积应适当控制 除气候条件外 福建甘蔗种植适宜性还应充分考 虑土壤 地形及社会经济因子 因而今后在气候适宜 性评价的基础上 可结合其它评价因子 进一步建立 更精确的甘蔗用地区划 行政区 District 三明市 南平市 厦门市 宁德市 泉州市 漳州市 福州市 莆田市 龙岩市 不适宜 Unsui table 38028 4 24189 1 146 4 64193 1 15808 9 2045 3 24322 1 1888 8 9629 3 次适宜 Secondary suitable 115760 7 168666 2 189 8 49573 8 13308 9 4364 8 34094 4 6809 4 44717 5 适宜 More suitable 34709 8 35987 6 1550 9 36358 0 82088 6 23837 8 125579 3 54747 5 78330 9 最适宜 The most suitable 0 0 29945 1 133 9 52211 0 153369 3 65 1 14957 9 29587 1 适宜性面积 hm2 The suitable land resources areas 表 9福建省甘蔗气候适生地适宜性评价面积 hm2 Table 9Areas of climate suitability evaluation of land resources for sugar cane in Fujian Province N 不适宜 次适宜 适宜 最适宜 0 50 000 100 000 Meters 图 1福建省甘蔗气候适生地分布图 Fig 1Zonal map ofclimate suitabilityevaluation ofland resources for sugar cane in Fujian Province 180 1期王 飞等 地理信息系统与数学模型集成技术在福建甘蔗气候适生地评价中的应用 3结论 3 1研究区年降雨量 20 年活动积温 年日照时 数 无霜期 年极端低温多年均值的气象因子空间数 据库可分别由 2 次方趋势面分析结合 1 2 5 7 6 次 方反距离权重插值模型进行准确推算 其验证气象站 点观测值与上述模型推算值之间的差异均未达到显 著差异 t 值仅分别为 0 780 0 006 0 308 0 120 0 878 3 2借助地理信息系统与数学模型可实现福建省甘 蔗气候适生地定位与定量的评价 研究区甘蔗气候适 宜用地面积为 119 09 万 hm2 占全省耕地总面积的 86 85 其中最适宜用地总面积 适宜面积 次适宜面 积分别占甘蔗气候适宜用地的 23 54 39 73 36 73 表明福建省甘蔗气候适宜用地质量总体一 般 总体而言 福建甘蔗气候适宜性分布受地带性的 影响较大 同时也受海拔等非地带性的影响 即适宜 度由闽东南沿海 闽西地区向闽北 闽东地区呈逐渐 降低 并由低海拔向高海拔地区降低的趋势 参考文献 1 福建省统计局 福建经济与社会统计年鉴 农村篇 M 福州 福建 人民出版社 2008 99 100 2 凌起 闽东南蔗糖业面临的困境与出路 J 福建师范大学学报 哲学社会科学版 1997 3 24 29 3 蔡文燕 吴水金 能源甘蔗一甘蔗糖业发展的新亮点 J 甘蔗糖 业 2006 3 22 25 4 童万享主编 福建农业资源与区划 省级卷 M 福州 福建科学 技术出版社 1990 188 246 5 张开林 苏恩南 朱萍 引种南方甘蔗优质高产栽培中的气象条 件及技术要点 J 中国农业气象 1994 15 1 43 44 47 6 程纯枢主编 中国的气候与农业 M 北京 气象出版社 1991 281 285 7 丘宝剑 卢其尧 农业气候区划及其方法 M 北京 科学出版社 1987 151 152 8 杨炎生 信迺诠 主编 中国南方红黄壤地区农业综合发展与对策 M 北京 中国农业科技出版社 1995 16 26 9 罗凯 我国三大糖蔗商品生产基地自然资源比较研究 J 福建甘 蔗 2002 1 28 34 10 官春云主编 作物栽培学 M 北京 中国农业出版社 1997 211 220 11 PRICE D T et a1 A comparison of two statistical methods for spa tial interpolation of Canadian monthly mean climate data J Agricul tural and Forest Meteorology 2000 101 81 94 12 邢世和 韦红 基于 GIS技术的区域林地生产力估