不同油茶品種對重慶市氣候的適應性評價

黃志偉 曹劍 柏玉平

摘要：【目的】評價不同油茶品種對重慶市不同區（縣）氣候因子的適應性，為重慶市油茶引種、栽培提供參考依據?！痉椒ā繉ξ覈?9個油茶主栽區（縣）和12個國家油茶良種基地的年均氣溫、極端最高溫等11個氣候指標進行主成分分析和聚類分析，篩選出影響油茶生產的主要氣候因子；利用模糊理論中的隸屬函數方法，計算重慶市31個區（縣）栽培油茶的氣候適應性指數，進而對重慶市油茶栽培區進行區劃?！窘Y果】影響重慶市油茶栽培的最重要氣候因子為熱量因子，即年均氣溫、11～12月平均氣溫、無霜期、最冷月平均氣溫、≥10 ℃有效積溫和極端最低溫；其次為日照時數、年降水量、最熱月平均氣溫等水分和光照因子。對重慶市的氣候適應性評價結果表明，重慶市大部分區（縣）油茶栽培的氣候適應性指數（CAI）與油茶最適區基本一致，均大于0.80?！窘Y論】重慶市大部分區（縣）氣候條件適合油茶生長，建議從相似性總分值小于1.50且熱量、降雨和光照條件較一致的貴州天柱、湖南長沙、瀏陽及江西分宜等地區引種。

關鍵詞： 油茶；氣候適應性；栽培區劃；重慶

中圖分類號： S794.4 文獻標志碼：A 文章編號：2095-1191（2016）08-1338-06

Abstract：【Objective】Adaptability of different Camellia oleifera Abel. varieties to climatic factors in different districts（counties） of Chongqing were evaluated， in order to provide reference for introduction and cultivation of C. oleifera in Chongqing. 【Method】Based on principal component analysis and cluster analysis of 11 climatic indexs（including annual average temperature and extreme high temperature etc.） in 29 C. oleifera main growing areas of China and C. oleifera improved seed bases of 12 countries were analysed， the main climate factors affecting the C. oleifera production were screened out. Then the climate adaptability index（CAI） of 31 districts（counties） of Chongqing were calculated by membership function method in the fuzzy theory， and the cultivating region of C. oleifera were regionalized. 【Result】The results showed that， the most important climatic factors affecting cultivation of C. oleifera were heat factors viz.， mean annual temperature， mean temperature of November and December， frost-free period， mean temperature of the coldest month， ≥10 ℃ accumulated temperature and extreme minimum temperature）， followed by moisture and sunshine factors（sunshine time， annual precipitation and mean temperature of the hottest month）. The adaptability evaluation results that， CAI of most districts（counties） in Chongqing was basically in accordance with that of the most suitable cultivation area， which was more than 0.80. 【Conclusion】The climatic conditions of most districts（counties） in Chongqing were suitable for growth of C. oleifera. C. oleifera varieties should be introduced from Tianzhu of Guizhou， Changsha and Liuyang of Hunan and Fenyi of Jiangxi because these regions have similarity scores of less than 1.50， and consistency of heat， rain and light conditions with Chongqing.

Key words： Camellia oleifera Abel.； climate adaptability index； cultivation regionalization； Chongqing

0 引言

【研究意義】油茶（Camellia oleifera Abel.）隸屬于山茶科山茶屬，是我國特有的木本食用油料植物，在南方18個?。▍^）1100多個縣（市）均有廣泛栽培（陳永忠，2008）。我國油茶栽培種有13種，優良無性系、優良家系、雜交組合及優良農家品種達280多個（莊瑞林等，2008），通過國家審定的油茶良種多數僅適合我國亞熱帶地區種植（楊偉波等，2012）。重慶市油茶主要分布在三峽庫區及渝東南部分區（縣），歷史上栽培品種多為衡東大桃、巴陵籽等，為普通油茶的農家良種類型，品種單一、退化快、適生區域窄。從2009年開始，重慶市林業科學院從江西、浙江、廣西及湖南等?。▍^）引進了28個優良無性系，在秀山縣梅江鎮開展品比試驗，篩選出適合當地且早期性狀表現較好的8個適生品種（彭秀等，2013），而重慶市其他區（縣）的油茶栽培仍處于試種篩選階段，引種缺乏有效的理論指導。因此，分析評價全國油茶重要產區及重慶市油茶栽培區（縣）的氣候適應性，對重慶市科學引種油茶、合理布局油茶產業具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】利用主成分分析和聚類分析方法進行種質資源及性狀評價有較多報道（李林軒等，2014；王玉勝等，2014；李飛等，2015；劉炳清等，2015；宋軍生等，2015；孫亞強等，2015），在油茶氣候區劃、引種方面的應用也有一些報道。吳明作等（2007）應用相似距離理論分析油茶與適生地的相似距離，并結合積溫、日照、無霜期等因子確定了油茶在河南省的氣候適宜種植區。左繼林等（2010）使用典型相關分析方法分析了油茶與氣象因子的相關性，為開展油茶經濟性狀與氣候因子關系研究提供了有力手段。陸魁東等（2011）、王瑩等（2013）采用GIS技術和專家打分法，分別對湖南和廣西油茶氣候區適宜度進行了評價，獲得了兩地的氣候適宜度區劃指標?！颈狙芯壳腥朦c】目前，針對重慶市油茶引種試驗方面的研究較多，但有關栽培適應性氣候區劃分的研究尚未開展，致使許多區（縣）引種不成功?！緮M解決的關鍵問題】應用主成分分析和聚類分析法，分析影響油茶生長的主要氣候因子，利用模糊理論中的隸屬函數計算法計算全國油茶主產區及重慶市各區（縣）油茶栽培的氣候適應性指數，并對重慶市油茶栽培區進行區劃，為重慶市油茶引種、栽培提供科學依據。

1 材料與方法

1. 1 研究區概況

重慶市地處長江上游，位于東經105°11′～110°11′、北緯28°10′～32°13′，轄23個區、11個縣和4個自治縣，屬亞熱帶季風氣候，年均氣溫14～18 ℃，最熱月平均氣溫26～29 ℃，最冷月平均氣溫2～8 ℃，氣溫呈現從西部河谷及沿江地帶向東北部、東南部遞減的變化趨勢。區域內年均降水量1000～1350 mm，集中在5～9月；≥10 ℃有效積溫多數地區在5500～5900 ℃，開縣、云陽縣等低海拔地區積溫在6000 ℃以上，城口、酉陽、黔江等地積溫為4200～4800 ℃；年日照時數僅1000～1400 h，為全國年日照時數最少的地區之一；無霜期長，多數地區在325～345 d。從氣候條件看，重慶市大部分地區能滿足油茶生長要求。

1. 2 研究方法

1. 2. 1 油茶生境氣候資料收集與整理 從《全國油茶產業發展規劃（2009～2020年）》中選取最適宜發展油茶的8個?。▍^）共29個油茶主栽區（縣）和12個國家油茶良種基地所在區（縣）進行油茶栽培氣候因子分析；根據過往的相關研究結果，初步選擇各地的年平均氣溫、最熱月平均氣溫、極端最高溫、最冷月平均氣溫、極端最低溫、≥10 ℃有效積溫、10～12月平均氣溫、年無霜期、8～9月降水量、年平均降水量、年平均日照時數等11個指標數據進行分析評價，相關數據源于文獻和當地氣象資料。將篩選出的氣候因子與重慶市31個區（縣）氣候因子進行比較分析，最終確定重慶市油茶適生區域。

1. 2. 2 氣候適應性評價方法 氣候因子指標篩選：利用因子分析對影響油茶生長的11個氣候因子進行KMO（Kaiser-Meyer-Olkin）檢驗，當KMO大于0.70時，方可判定數據可采用主成分分析；利用主成分分析將11個氣候因子進行分類、簡化，得到影響油茶生長的主要氣候分量，找出影響油茶生長的限制性氣候因子。

氣候適應性指數（Climate adaptability index，CAI）計算：參考許自成等（2008）的方法，利用模糊理論中的隸屬函數計算法分析氣候適應性。首先，根據主成分分析得到前4個主成分相關矩陣的特征向量，計算各氣候因子的權重系數。其次，利用隸屬度函數計算式，分別計算各因子的隸屬度值，再計算CAI，CAI=隸屬度值×權重系數。再次，根據計算出的CAI，結合氣候因子，利用聚類分析法，對重慶市31個區（縣）進行油茶栽培區劃。

適宜引種區選擇：應用歐式距離系數對不同油茶栽培地區的氣候條件進行相似性分析，表達式為：

Dij=■

式中，Dij為i、j兩地間的修改歐式距離，X′■■和X′■分別為第i和第j點第k種要素標準化后的數值，m為11。以Dij>2.0為不相似，1.51. 3 統計分析

獲得的指標數據采用Excel 2010和SPSS 19.0進行統計分析。

2 結果與分析

2. 1 油茶栽培的氣候適應性分析結果

對我國29個油茶主栽區（縣）和12個國家油茶良種基地的11個氣候因子進行主成分分析，結果（表1）表明，前3個主分量的特征根均大于1.00，累積貢獻率達74.72%，代表了原始數據的大部分信息。由于累積貢獻率未達到80.00%，故再選擇第四主分量，使累積貢獻率超過80.00%。在這4個分量中，對第一主分量影響較大的指標有年平均氣溫、11～12月平均氣溫、無霜期、最冷月平均氣溫、≥10 ℃有效積溫和極端最低溫，說明影響油茶生長發育、完成生命周期的主導因子是熱量因子。其中，以年平均氣溫、11～12月平均氣溫影響最大。對第二主分量影響較大的指標有最熱月平均氣溫、年均降水量和極端最高溫，主要反映水分條件。第三、四主分量主要反映光照強度和極端氣溫對油茶生長的影響，是對前兩個主分量的補充?？傮w來看，影響油茶生長的主要氣候因子依次為熱量、水分和光照。

2. 2 油茶最適栽培區的氣候適應性評價結果

2. 2. 1 氣候因子權重系數的確定 由表2可知，年均氣溫、8～9月降水量、年平均降水量、10～12月平均氣溫的權重系數（0.13～0.14）最大，是衡量氣候適應性最重要的指標，說明油茶對溫度和水分的要求較高，特別是8、9月為油茶果實旺盛生長期和雌雄蕊成熟期，對水分條件的需求較高；而10～12月為花期，對溫度的要求更嚴格。結合重慶區域特點看，8、9月的干旱對油茶生長影響較大。最冷月平均氣溫、最熱月平均氣溫及≥10 ℃有效積溫3個指標的權重系數為0.11～0.13，可作為油茶引種栽培的重要參考氣候因子，其中，極端溫度及≥10 ℃有效積溫主要影響油茶花芽分化和春梢萌動。這3個指標權重系數較高，也反映出權重系數的計算符合實際。

2. 2. 2 油茶最適栽培區的氣候適應性指數分析 由表3可知，占據我國油茶栽培總面積達86%的湖南、江西、浙江、廣西及福建5個?。▍^），其CAI均值均在0.86以上，其中面積最大的湖南、江西和發展勢頭最猛的浙江三地，CAI均值超過0.90。由于這5個?。▍^）均屬亞熱帶低山丘陵區，地形變化較大，影響油茶生長發育及完成生命周期的主導因子（熱量因子）變化也較大，所以其中的部分栽培市（縣）的CAI小于0.80。安徽是我國油茶栽培的北部邊緣區，其納入分析的5個區（縣）中，大部分CAI大于0.80，但潛山縣的CAI僅0.71，其原因主要是受低溫霜害影響，因此，安徽潛山縣引種油茶應選擇普通油茶中的寒露品種。在油茶栽培南部邊緣區的廣西陽朔、南寧及岑溪等市（縣），也出現CAI偏低的情況，結合我國氣候區劃分析，發現岑溪縣氣候更接近于熱帶雨林氣候，這種氣候僅適宜岑溪軟枝油茶和越南油茶生長，不適宜栽培其他品種普通油茶。

2. 3 重慶市油茶氣候適應性的評價及區劃結果

由表4可知，與全國油茶主栽區對比，重慶市絕大多數傳統油茶栽培區油茶的CAI均超過0.80，其中秀山、彭水、云陽、梁平及開縣均超過0.90，說明重慶絕大部分區（縣）的氣候條件基本能滿足油茶生長要求；傳統油茶栽培區酉陽縣油茶的CAI僅0.72，說明其氣象數據采集點的中高山地帶年平均氣溫、日照時數偏低，不利于油茶引種栽培。酉陽縣油茶栽培區油茶主要集中在酉東的中低山丘陵區及圓梁山沿線的河谷地區，平均海拔相對較低（200～600 m），年平均溫度16～17 ℃，比氣象數據采集點的中高山地帶年平均溫度高3～5 ℃，積溫條件、年平均降水量均十分有利于油茶生長，屬典型中亞熱帶溫潤季風區，結合氣候因子權重系數推測，酉東和圓梁山沿線油茶栽培區的CAI將遠高于0.72?？梢?，通過CAI判斷油茶適生區符合生產實際。

2. 4 重慶市油茶栽培區與最適宜栽培區的相似性分析

應用歐氏距離評價方法，選擇重慶市油茶分布面積最廣的秀山、酉陽、梁平、彭水、黔江、墊江、開縣等7個區（縣）與全國12個國家良種油茶基地及15個油茶典型主栽區進行相似性對比分析。由表5可知，重慶市7個區（縣）與12個國家良種油茶基地中的貴州天柱相似性總分值為0.66～1.18，其中，秀山、酉陽、梁平、黔江及墊江的總分值均小于1.00，相似性最高，即從貴州天柱引種油茶的成功率會較高；與湖南瀏陽、汨羅及江西分宜、撫州、峽江的相似性總分值多數為1.00～1.50，相似度中等，這5個區域也可作為重慶油茶引種區；與安徽黃山、浙江金華、湖北麻城、陜西安康、廣西岑溪和南寧的相似性總分值多數超過1.50，部分在2.00以上，這些區域不宜作為重慶油茶引種區。秀山、梁平、墊江、開縣與廣西龍勝、三江的相似度較高，相似性總分值為0.50～1.00，廣西龍勝、三江可作為秀山、梁平、墊江、開縣油茶引種區域。結合實際引種表現分析，秀山縣從湖南長沙、瀏陽及江西分宜等地區引種的湘林1號、湘林5號、長林3號、長林18號等良種初期生長表現較好，對照氣候相似性分析結果，以上引種區相似性總分值多數在1.13～1.26，屬于中等相似性引種區；對比主成分分析結果，以上各地代表第一主分量的溫度和熱量等氣候因子也基本一致，故引種成功率相對較高；引自江西南昌的贛無4、贛無24、贛68、贛190等良種生長表現較差，經分析發現江西南昌與秀山相似性總分值為1.30，但降雨和光照條件差異較大，導致引種失敗。綜上所述，重慶市油茶栽培在氣候相似性總分值較?。ā?.50），且熱量、降雨和光照條件較一致的地區引種成功率高。

3 討論

本研究采用主成分分析方法歸納了影響油茶生長的主要氣候因子，其中，熱量因子是影響油茶引種的最關鍵因素，尤以年平均氣溫、11～12月平均氣溫對油茶引種和栽培影響最大，其原因是熱量因子主要影響開花、傳粉和受精，印證了莊瑞林等（2008）研究認為溫度是影響油茶生長重要因子的觀點。水分條件也是影響油茶生長的一個重要因素，8～9月的降水量和年均降水量的權重系數均為0.14，與傳統栽培“七月干球、八月干油”農諺栽培經驗完全吻合（陳永忠，2008），間接說明應用主成分分析法判斷油茶引種生態適應性的可行性。光照條件作為熱量、水分因子的補充，權重系數僅0.02，說明油茶對光照的要求不高，與楊偉波等（2012）的研究結果一致。因此，在油茶的引種栽培上首先要考慮栽培地的熱量條件是否能達到引種油茶的基本要求，其次是水分條件，最后才是光照條件。

氣候適應性指標計算結果表明，全國油茶主栽區各區（縣）的CAI差異較明顯，作為傳統油茶栽培主產區的湖南、江西、浙江及廣西的多數區（縣）CAI均超過0.90，與傳統油茶栽培區劃結果較一致（莊瑞林等，2008）。但其中也有部分區（縣）的CAI為0.7～0.8，說明部分區（縣）不適合栽培油茶，這是對莊瑞林等（2008）研究結果的有益補充。重慶市的氣候適應性區劃結果也表明，重慶市大部分區（縣）均可發展油茶，但要注意海拔、坡向、土壤、小地形等因素對氣候因子的影響。

氣候相似性分析結果對油茶引種和栽培具有十分重要的意義。選擇氣候相似度總分值較?。ā?.50）且熱量、降雨和光照條件較一致的區域引種，初期引種成功率較高。在秀山的油茶引種試驗結果表明，從湖南長沙、瀏陽及江西分宜等地區引種的湘林1號、湘林5號、長林3號、長林18號等良種初期生長表現較好（彭秀等，2013）。鑒于土壤、海拔和小地形對氣候因子產生一定的影響進而影響引種工作，氣候相似性不應作為判斷能否引種的唯一指標，在今后的研究中還可結合GIS進行深入探討。

4 結論

重慶市大部分區（縣）均可發展油茶，在選擇栽培區域時應著重考慮年均氣溫、8～9月的降水量、年平均降水量、10～12月平均氣溫對油茶引種栽培的影響，可利用小區域的氣候因子計算相應的CAI，選擇CAI>0.80的區域進行引種。同時，引種時結合氣候相似度分析結果，選擇氣候相似度總分值≤1.50，且熱量、降雨和光照條件較一致的區域引種成功率較高，建議重慶市發展油茶從貴州天柱、湖南長沙、瀏陽及江西分宜等地區引種。

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（責任編輯 思利華）