香榧(Torreya grandis ‘Merrillii ’)是榧树(Torreya grandis)中经过无性繁殖的一个品种，是中国特有的珍稀经济林果，也是世界榧属植物中最重要的一种，是国家2级保护植物(黎章矩等，2004; 2007)。中国香榧主要分布在浙、皖、闽、赣、苏、湘、鄂、黔诸省。浙江省香榧的栽培面积和产量均居全国之首。目前，浙江省有40多个县(市)的山区都有香榧种植，主产分布于会稽山区和天目山区，即绍兴地区的诸暨、绍兴、嵊州和金华地区的东阳、磐安，以及杭州的临安、淳安、建德和湖州的安吉等县(市)为香榧的重点产区，尤以诸暨市数量最多、品质最佳。近年来，因其良好的经济和生态效益，香榧产业陆续在浙江省及其周边地区快速发展。2009年，浙江省香榧产量达2 335 t，干果售价160~240元· kg^-1，且供不应求，市场前景广阔; 但由于栽培技术、气候条件、立地条件等因素的制约，香榧一直未能有效、合理、快速发展，陷入“只见产出、未见投入”的尴尬局面，其中，气候条件和立地条件的差异或不适应是制约香榧产业良好发展的最直接和最主要的因素。因此，以气候、土壤、地理特性为基础，进行香榧种植的综合区划显得十分必要和紧迫。

前人有关香榧的研究，多集中在种质资源调查(黎章矩等，2005)、生态习性(程晓建等，2007)、栽培管理(朱大海等，2008; 叶玮等，2009)、品质(宋丽丽等，2009)、产量(何勇，2008)以及病虫害防治(胡祥林等，2006)等方面，王小明等(2008)和王新辉等(2009)利用遥感影像等资料，开展了诸暨市香榧主产区的适生环境因子的综合分析，有关浙江省香榧种植适宜性的评价未见系统报道。随着遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术的发展，利用高空间分辨率遥感影像及相关模型进行栽培植物的气候区划和综合区划对实际农业生产具有十分积极的作用(金志凤等，2003; 2006;2008;Hoersch et al., 2002; Tonietto et al., 2004; Geerts et al., 2006)。本文根据香榧生物学特性及其对环境条件的要求，构建香榧种植综合区划评价体系，提出香榧种植的综合区划指标，建立综合区划评估模型(金志凤等，2003; 2006;2008)，借助GIS技术完成基于气候-地形-土壤和土地利用现状的浙江省香榧种植的精细化专题区划，为香榧产业的规划布局和可持续发展提供科学依据。

1 研究对象及其生长习性 1.1 香榧生长与气候条件

香榧原产于亚热带湿润气候的山区，性喜温暖、湿润，但也较耐寒。香榧适生的气候条件为年平均气温为14~19 ℃，≥ 10 ℃的积温为3 500~6 000 ℃，年降雨量1 100~1 700 mm，初霜期在11月上旬，终霜期在3月中下旬。香榧开花授粉至果实成熟积温为8 000~8 600 ℃，树体生长和果实发育良好，产量高(李三玉等，2003)。授粉受精最适宜温度在15 ℃以上。7—8月持续高温干旱会抑制新梢的发育，造成当年果实发育迟缓，僵果增多，成熟期推迟，次年结果枝比例减少。香榧在冬季有较强的抗寒力，极端最低气温在-15 ℃时，未见其受冻害。但早春2—3月的低温寡照，不利于花原基的分化发育，从而导致花量减少且花质降低。花期宜晴朗和微风天气，若遇低温阴雨，常使雌雄花期不一，没有授粉或授粉不良，坐果率明显下降。春季5—6月的连阴雨，不仅会造成当年幼果的异常落果，还会引起上年结果的第2次大量落果(黎章矩等，2007)。

香榧属于耐荫性较强的树种，性喜朝夕多雾，直射光较少而散射光较多处生长(李三玉等，2003)。因此，香榧多分布在群山对峙、溪流蜿蜒的山涧谷地，山岗或平坦地很少有自然生长植株。当然，成龄的榧树叶需要一定的光照，确保植株的光合作用，以及开花和结果的顺利进行。

1.2 香榧生长与土壤条件

香榧自然分布在红壤或山地黄壤，pH值为4.2~5.5，但它对土壤的适应性较强，pH值在4.5~ 8.3，均能良好生长，并能忍耐干旱贫瘠土壤(李三玉等，2003)。从主产区和引种区的香榧生长发育情况看，土层深厚肥沃湿润以及有机质含量丰富、通透性好、排水良好的微酸性到中性的砂质壤土更能促进其速生丰产。

1.3 香榧生长与地形条件

香榧喜多雾凉爽的环境，宜选择海拔200 m以上的山地建园，但不宜超过800 m(李三玉等，2003)。海拔过高紫外线逐渐增加，会影响香榧树的正常生长发育。山地坡向不同，光照、温度、湿度等存在一定的差异。南坡光照强，平均气温比北坡高，空气湿度却比北坡低。香榧对坡向的要求不严，在各种坡地均能种植。

2 数据来源

气象资料为浙江省72个气象观测站(68个一般站和4个高山站)和邻近的上海、安徽、江西和福建18个气象观测站的逐日基本气象要素数据，资料年限为1971—2008年，包括观测站的经度、纬度、海拔等地理属性数据。

地理信息数据采用国家基础地理信息中心提供的1: 25万浙江省基础地理数据，1 : 25万数字化土壤图来源于浙江省第2次土壤普查成果，1: 25万土地利用现状图来源于浙江省国土资源厅。

3 研究方法 3.1 筛选香榧综合区划指标

香榧的生育期主要包括3个阶段:第一，本真阶段，即新芽生长发育期和花芽分化发育期，包括前1年6—8月的新芽发育和上年2—3月的花芽分化发育2个时期; 第二，假真阶段，即开花授粉期(上年4月)和花后幼果期(花后15天左右)，此阶段是香榧果实形成的初始阶段; 第三，实真阶段，即果实膨大和充实期(何勇，2008)。其中当年5—6月的果实膨大期和7—8月的果实充实期是香榧产量形成的关键期。在香榧果实形成的最重要时期，日照是最关键的气象因子，开花授粉、花后幼果(花)的假真阶段和果实膨大期的实真阶段都需要良好的光照条件; 同时，温度和降水日数也起到十分重要的作用。另外，盛夏的高温天数和雨日，以及冬季(2—3月)的低温寒潮对香榧产量的形成也有较大的影响。在开花前花器形成和发育时(本真阶段)雨水调匀、温度适宜，花期(假真阶段)和落花落果期(实真阶段)少雨足照是香榧丰产的适宜气候。为此，本文选定年平均气温(T_a)、年降水量(R_a)和年日照时数(S_a)3个气象要素作为香榧栽培的气候区划指标。

利用前面90个气象观测站的气象资料，整理和计算出3个气候区划指标的值。应用SPSS数理统计软件，建立了各气候区划指标与经度、纬度和海拔的多元回归模型(表 1)。经F检验，3个方程均通过信度α=0.01的显著性检验。

考虑到香榧的种植、生长发育和产量的形成不仅受气候条件的影响，同时还受地形和土壤等环境条件的制约，是所有环境因素共同作用的结果。因此，在分析香榧的生物学特性和前人研究的基础上，提出香榧种植的综合区划指标为3个气候指标(年平均气温、年降水量和年日照时数)、2个地形指标(海拔和坡度)和2个土壤指标(土壤类型和土壤质地)。为了方便综合区划的精细化，对7个综合区划指标分为适宜、较适宜和不适宜3个等级，分别赋予1~3的分值(表 2)。

3.2 区划指标的细网格化

气候区划指标的空间插值采用的是趋势面模拟和残差内插相结合的混合插值法(蔡福等，2005)，计算公式:

(1)

式中: ε为残差项，

在GIS技术的支持下，在1: 25万数字化地形图的基础上，采用等值线插值法来构建数字高程模型(DEM)(张发勇等，1998)，其基本的数字表达式为:

(2)

式中: Q(x，y，x_j，y_j)是简单的单值数学面，n为简单数学面的层数，C_j(j=1，2，…，n)为系数。可以通过运用GIS中CREATEIN和TINLATTICE命令来实现DEM的提取。在DEM的基础上，建立坡度(Slope)和坡向(Aspect)的模型(李粉玲等，2008)，并对其进行模拟和计算。模型的数字表达式:

(3)

(4)

式中: f_x是东西方向高程变化率，f_y是南北方向高程变化率。利用空间分析模块中的SURFACEANALYSIS中SLOPE和ASPECT命令从数字高程模型中提取出坡度、坡向的栅格图，土壤类型和土壤质地图则是从1: 25万的数字化土壤图提取生成。依据表 2中各区划指标的分级量化标准，运用RECLASSIFY命令划分等级，按照适宜、较适宜和不适宜3个标准制作完成单个综合区划指标的网格化的空间分布图。

3.3 构建综合区划评估模型

应用加权指数求和法，建立香榧综合区划的评估模型(金志凤等，2008)。即根据7个区划指标影响的程度差异，给定与该区划指标强度相对应的权重，将区划指标的权重和评价值的乘积之和作为量化指标进行分级。综合区划的评估模型公式:

(5)

式中: Y_i为评价目标的得分; P_j为第j个区划指标的权重; X_ij为评价单元i在区划指标j上的评价值; n为单元数，n=3;m为区划指标数，m=7。

式5中P_j的权重应用层次分析法(AHP)来划分(金志凤等，2008)。首先，建立香榧综合区划的层次结构模型，即按其对适宜性的影响程度不同，分成3个层次:第1层为目标层即香榧种植综合区划(A)层; 第2层为因子层(B)，即1级区划指标层(气候B1、地形B2和土壤B3);第3层为子因子层(C)，即2级区划指标层(3个气候指标C1，C2，C3、2个地形指标C4，C5和2个土壤指标C6，C7)。其次，构建7个综合区划指标判断矩阵(式6)，构造层次单排序和层次总排序。最后，进行一致性检验。

(6)

式中: Z表示为判断矩阵，a_ij表示g_i与g_j对目标层的影响之比，g_i和g_j表示各因子对目标层的影响程度。

式6计算结果表明:每个单排序矩阵都顺利通过一致性检验(表 3)。在此基础上再进行总排序的一致性检验(表 4)，CR=0.004 3＜0.1，表明上述判断矩阵具有满意的一致性，说明表 4中7个区划指标的权重系数的分配是合理的。

4 香榧综合区划 4.1 香榧的综合区划

香榧种植虽有一定的生态和经济效益，但并不是所有土地都可以用来种植香榧，因此，参照浙江省土地利用现状图，将现实情况中一些民居点、交通水库利用地、河流湖泊等不适合香榧种植地域进行屏蔽。浙江省土地共有面积10.18万km²，参与评价的土地为96 785.27 km²，占全省面积的95.04%，另4.96%的区域不参与评价。

在ARC/INFO技术平台的支持下，应用其中的空间分析功能模块，根据公式(5)，将7个综合区划指标适宜性等级图按照表 4中的权重进行叠加，得到综合指数的分布图。分析综合指数分布规律，将浙江省香榧种植综合区划确定为适宜、较适宜和不适宜3个等级(图 1)。

4.2 香榧区划结果分区评述

综合区划结果表明:浙江省香榧种植适宜区面积有27 170.53 km²，约占评价区域的28.07%，主要集中在浙北的安吉、德清、临安、富阳、桐庐、淳安、诸暨、绍兴、嵊州、新昌、奉化、宁海，浙中的浦江、武义、东阳、磐安、龙游、天台、临海、三门，以及浙南的遂昌、松阳、龙泉、庆云、丽水、缙云等地的丘陵低山区。这些地区海拔为300~600 m，日照充足，年平均日照时数在1 800~2 000 h; 热量充沛，年平均气温均为15~20 ℃; 降雨充沛，年雨量达1 400 ~1 600 mm，土壤类型以红壤和黄壤为主。该区域自然资源较优，包括目前浙江省香榧的2大主要种植区，适宜建立规模经营的香榧商品基地。在目前种植的基础上，可在上述区域围绕目前的栽植中心逐渐扩大发展香榧的规模。

浙江省香榧种植较适宜区面积有29 901.88 km²，占参评区域的30.90%，主要分布在湖州市的西南部、杭州市东北部、宁波市北部、衢州市的中西部、金华的北部、台州的南部、丽水的西南部、温州的南部等200~300 m的低海拔丘陵区域或600~800 m的高山地区。该区域内年平均气温大多在12~15 ℃，日照时数为1 500~1 800 h，土壤主要是水稻土、壤质砂土等。较适宜区域受环境条件的影响，香榧产量不太稳定。低海拔丘陵区域，可根据具体立地条件和当地实际情况逐步、适量地发展香榧种植。

浙江省香榧种植不适宜区面积有39 712.86 km²，占评价区域的41.03%，主要在嘉兴、湖州的北部、舟山以及丽水、温州的南部等海拔不足200 m的低丘平原或者海拔在800 m以上的高山地区。低丘平原地区在夏季易出现高温干旱，高山地区极易出现低温冻害，这些地域的环境条件成为制约香榧种植的因素，因此该区域内不宜盲目发展香榧生产。

5 结论与讨论

香榧为我国特有的珍稀干果，是重要的生态经济树种和观赏树种，具有巨大的竞争优势和发展潜力。因此，发展香榧对发展山区经济，增加农民收入，改善生态条件和丰富自然景观都有重要意义。掌握香榧生物学特性和生态学习性，并根据不同地区气候条件和立地条件进行综合区划是科学合理发展香榧产业的前提。

根据香榧生物学特性和前人研究结果，构建了香榧综合区划的评估体系，提出了香榧种植的综合区划指标为3个气候因子(年平均气温、年降水量和年日照时数)、2个地形因子(海拔和坡度)和2个土壤因子(土壤类型和土壤质地)，应用数理统计方法建立了区划指标的空间分布模型。借助GIS技术，在1: 25万数字化地形图的基础上，完成了7个区划指标的细网格推算，实现了区划指标分布的精细化。

应用加权指数求和法，建立了综合区划的评估模型，完成了基于气候-地形-土壤的浙江省香榧种植的综合区划研究。计算综合区划指数的分布规律，把香榧种植区划分为适宜、较适宜和不适宜3个区域，并进行了分区评述。基于GIS技术的精细化的综合区划结果更贴近实际，适宜区包含了目前浙江省香榧的主要种植区。虽然还有一些其他影响因子和不同立地条件的实际情况以及当地的消费经营习惯，但综合区划结果对于指导浙江省香榧产业的规划布局以及林业产业结构的调整等都具有重要的指导意义。

香榧种植区划指标的选择综合考虑了植株栽培、生长发育、产量的形成与气象条件的密切关系和生物学特性，以及对土壤和地形的要求。从综合区划的结果来看，在一些香榧的非主产区可能存在着少部分地区区划等级与实际不符的现象。因此，区划指标的选定和指标的量化分级还需要在实际应用中不断完善，使区划结果更加合理、实用。各地在应用综合区划成果时，也要结合当地的实际情况进行修正。