怀化地区常见农作物适宜种植海拔范围气候分析

摘要 为分析怀化中部山区农业雨热垂直特征，应用该地区2011—2022年9个海拔层次气象资料进行分析，结果表明：随海拔上升，年均气温降幅为0.47 ℃/100 m，各节点气温稳定始日、终日每100 m延后或提前2～4 d，≥0 ℃活动积温平均100 m降温幅度为179.9 ℃·d，≥10 ℃以上有效积温平均100 m降温幅度为128.3 ℃·d，平均极端低温每100 m平均降幅约为0.50 ℃，各个海拔的年降雨量在1 350 mm以上。综合来看，海拔400 m以下区域为热量充足的区域，适合喜温作物品种的生长；海拔400～700 m区域，热量稍减，为喜温作物的次适宜区；海拔>700～1 000 m区域冬季极端低温降低明显，喜温作物越冬要做好防护；海拔1 000 m以上区域热量偏少，建议种植喜凉和抗寒性较强的作物品种。

关键词 垂直气候；农作物；适宜海拔；怀化地区

中图分类号 S162  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2024）14-0178-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.14.039

Climate Analysis of the Suitable Altitude Range for Growing Common Crops in Huaihua

YI Yong， HUANG An-feng， XIAO Jian

（Huaihua Meteorological Bureau， Huaihua， Hunan 418000）

Abstract To analyze vertical characteristics of agricultural precipitation and heat in the mountainous aera of Huaihua， the meteorological data of nine altitudes in Huaihua from 2011 to 2021 were analyzed. The results showed that as the altitude rises， the annual average temperature decrease is 0.47 ℃/100 m， the starting stable date and the ending stable date of every node air temperature are delayed or advanced by 2-4 days every 100 meters， the average decrease in active accumulated temperature of ≥0 ℃ is 179.9 ℃·d /100 m， the average decrease in effective accumulated temperature of ≥10 ℃ is 128.3 ℃·d /100 m， the average extreme low temperature reduction is about 0.50 ℃/100 m， the annual rainfall at various altitudes is above 1 350 mm. Generally， areas with an altitude below 400 m are areas with sufficient heat， which is suitable for the growth of warm crop varieties， the extreme low temperature in winter at an altitude of >700-1 000 m significantly decreases， protective measures should be taken for warm crops to overwinter. There is less heat at an altitude of more than 1 000 m， so it is recommended to plant crop varieties that love cooling and have strong cold resistance.

Key words Vertical climate;Crops;Suitable altitude;Huaihua

基金项目 湖南省气象局重点科研项目（XQKJ20A003）;武陵片区生态农业智能控制技术湖南省重点实验室资助项目（ZNKZN2020-6）。

作者简介 易永（1982—），男，湖南隆回人，高级工程师，从事湖南西部山地特色农业气象研究。

收稿日期 2023-08-14

怀化地区位于云贵高原向第三阶梯过渡地带，境内山脉纵横，地形复杂，最低海拔为45 m，最高海拔1 934 m，山地垂直气候特征明显。在农业生产实践中，常有不重视、不了解山区垂直气候规律，任意布局生产基地，导致损失惨重的事件发生［1］。20世纪80年代怀化气象部门曾组织雪峰山区气候资源考察，开展多海拔人工观测试验，并开展山地气候资源利用区划，取得了较大的成果，但原有气象资料来源比较单一，共6个海拔层次，多数海拔仅1个气象站，受局地地理环境影响较大，而且如今气候背景和生态背景都有了较大改变，怀化地区国家基本气象台站年平均气温从20世纪80年代16.7 ℃上升到21世纪10年代的17.5 ℃，怀化地区森林覆盖率从1980年的47%上升到2022年的71%，以前相关结论和规律已与实际情况有较大差异。2014年湖南省组织开展全省气候资源分析，以国家站地面资料为基础、区域站资料为补充，但实际大部分区域站资料只有几年时间，采取空间插值法插值，垂直气候规律数据基础存在局限性。此外在很多垂直气候研究中，数据站点多着眼于海拔差异，没有考虑选取站点的水平差异，选取范围过大尤其南北差异过大，水平气候差异对于垂直气候差异研究存在一定程度的干扰。怀化地形南北狭长，横跨北纬25°～29°，在垂直气候研究上，也要考虑南北气候差异的干扰。目前，怀化地区大部分区域自动气象观测站积累了10年以上的数据序列，为开展气候变化背景下垂直农业气候资源分析提供了坚实基础［1-2］。因此，笔者拟在分析山地垂直气候分布规律的基础上，结合当地主要粮油及经济作物的气象生理指标，分析怀化地区主要农作物适宜种植海拔范围，为产业科学布局提供参考。

1 数据来源与方法

1.1 数据来源

依据气候相似原则及自动站分布地理特征，分海拔100～200 m（平均176 m）、>200～300 m（平均238 m）、>300～400 m（平均350 m）、>400～500 m（平均446 m）、>500～600 m（平均534 m）、>600～700 m（平均655 m）、800～900 m（平均863 m）、1 222 m、1 420 m 9个层次，选择怀化中部北纬27°～28°典型代表站点共30个，各站点海拔见图1，各站点基本在阳坡，受地物遮挡少。考虑到全球气候变暖背景，及确保数据的可对比性和统一性，各站均以2011—2022年的逐日气象资料为基础数据序列。

1.2 分析方法

采取海拔层次法统计分析数据，首先分海拔层次求算出各个代表站点的气象指标值，然后以各个代表站的平均值作为该海拔范围的气象指标值，统计分析平均气温、极端低温、积温、稳定通过界限气温始终日等指标随海拔变化规律，部分统计结果推算到本地最高海拔1 934 m。其中积温主要分析大于0、5、10 ℃的活动积温及有效积温。稳定通过界限气温始终日采用5日平均滑动法求算出5、7、10、12、15、20、23 ℃等界限气温稳定始终日。众多研究表明，在水分和光照基本保障的前提下，作物的纬度分布和垂直分布主要取决于热量条件［1-4］。因此，结合水稻、油菜、柑橘、猕猴桃、杨梅、桃、葡萄、茶叶等8种作物气象生理指标，主要根据热量指标随海拔变化规律，分析出当地作物适宜种植海拔范围。

2 结果与分析

2.1 平均气温随海拔变化规律

由图2可见，海拔100～1 420 m区域的月均气温呈抛物线变化趋势。各海拔范围以1月平均气温最低，为0.8～5.9 ℃；各海拔范围均以7月平均气温最高，为21.3～28.8 ℃。统计表明：春、夏、秋、冬、全年的平均气温100 m降幅分别为0.42、0.55、0.51、0.41、0.47 ℃，但100 m降幅并不均匀，以海拔100～300、700～900 m区域降幅值最大，年均100 m降温分别为0.76、0.73 ℃。

而海拔>400～700 m区域100 m降温变化非常小，春季和秋季常有恒温甚至逆温现象发生，且常有云雾现象发生。如图3所示，其中海拔>400～600 m年均100 m降温为0.13 ℃，41.7%的旬均100 m 降温≤0.10 ℃，72.2%的旬均100 m 降温≤0.20 ℃，5月中旬、5月下旬、10月上旬的100 m降温<0 ℃；海拔>600～700 m年均100 m降温为0.23 ℃，5.6%的旬均100 m降温≤0.10 ℃，38.9%的旬均100 m降温≤0.20 ℃。

如图4所示，随海拔上升，气温和海拔呈显著的负相关关系，从176 m上升到1 420 m，年均气温从17.8 ℃下降到11.8 ℃，每100 m降温幅度为0.47 ℃。模拟曲线推算可知：海拔大约100 m以下年均气温高于18 ℃，大约315 m以下年均气温高于17 ℃，大约530 m以下年均气温高于16 ℃，大约740 m以下年均气温高于15 ℃，大约950 m以下年均气温高于14 ℃，大约1 170 m以下年均气温高于13 ℃，大约1 400 m以下高于12 ℃，大约1 800 m以下高于10 ℃，海拔最高的苏宝顶（1 934 m）年均气温为9.4 ℃。

2.2 稳定通过界限气温始终日随海拔变化规律

如表1所示，各稳定通过界限气温始日随海拔上升而推后，终日随海拔升高而提前，80%安全保证率稳定始终日期较平均始终日平均推后或提前约5 d。

海拔100～1 420 m，5 ℃始日为2月8日—3月20日，5 ℃终日为12月12日—11月23日，平均间隔日期从307 d减少到248 d；7 ℃始日为2月20日—3月28日，7 ℃终日为12月6日—11月11日，平均间隔日期从289 d减少到228 d；10 ℃始日为3月16日—4月18日，10 ℃终日为11月25日—10月15日，平均间隔日期从254 d减少到180 d；12 ℃始日为3月28日—4月29日，12 ℃终日为11月17日—10月8日，平均间隔日期从234 d减少到162 d；15 ℃始日为4月8日—5月18日， 15 ℃终日为10月21日—9月22日，平均间隔日期从196 d减少到127 d；20 ℃始日为5月14日—7月3日， 20 ℃终日为9月29日—8月15日，平均间隔日期从138 d减少到43 d。海拔100～900 m，23 ℃始日为6月5—24日，23 ℃终日为9月17日—8月13日，平均间隔日期从104 d减少到50 d，海拔1 222 m和1 420 m没有稳定的23 ℃始终日。

2.3 积温随海拔变化规律

由图5可见，0 ℃以上活动积温随海拔升高呈极显著的线性降低趋势，活动积温平均每100 m降温幅度为179.8 ℃·d，但值得指出，其中海拔446～534 m区域活动积温差距明显偏低，仅70.4 ℃·d。根据模拟方程推算，海拔420 m以下区域年均活动积温为6 000～6 750 ℃·d，海拔>420～700 m区域年均活动积温为5 500～6 000 ℃·d，海拔>700～1 000 m区域年均活动积温在5 000～5 500 ℃·d，海拔>1 000～1 250 m区域年均活动积温为4 500～5 000 ℃·d，海拔>1 250～1 500 m区域年均活动积温为4 000～4 500 ℃·d，从海拔1 500 m上升到海拔最高的苏宝顶（1 934 m），年均活动积温则从4 000 ℃·d减少到3 500 ℃·d。