——以梅州市蕉嶺縣為例
　　原載《廣州大學學報自然科學版》  20032.  P179-184　基金項目：廣東省科技重點攻關項目(2KM06107N)

　　【摘　要】廣東省山區地處南亞熱帶與中亞熱帶間的氣候區(帶)，既適宜發展部分熱帶果作，也適宜栽培部分溫帶果作。發展熱帶果作是山區高效農業生產項目，但冬季易受寒害，風險大。為保證山區熱帶果作的順利發展，必須根據山區地形複雜、地域差異形成各種不同小環境的特點，選擇避免出現使熱帶果作受害的生存極限溫度的小環境，適地適種。為此，我們進行了該項研究。利用冷空氣入侵本省出現的晴冷天氣，對山區垂直分佈的極端低溫進行了野外觀測，分析取得了山區寒天“冷湖效應”和逆溫的分佈規律，並利用逆溫現象進行山區熱帶果作佈局規劃，為我省山區發展熱帶果作規模生產提供了科學依據。

　　【關鍵詞】廣東山區；熱帶果作；生態指標；低溫冷害；生存極限溫度；“冷湖”效應；逆溫

　　中圖分類號：P94   文獻標識碼：A

　　廣東省山區地處南亞熱帶與中亞熱帶之間，既可發展部分熱帶果作，也宜栽培部分溫帶果作。熱帶果作因經濟效益較高，市場條件也較好，被列為高效農業發展項目，但每年冬春季常受寒潮影響，易造成嚴重的損失，故其生產具有較大的風險。1999年12月下旬，北方冷空氣入侵，出現低溫霜凍，全省熱帶果作嚴重受害(以下簡稱“99寒害”)，直接損失達10多億元，僅梅州市就損失3億多元。為避害趨利，保證山區高效農業的順利發展，以利脫貧奔康，必須根據山區地域差異，形成不同小環境的特點，因地制宜，適地適種，合理佈局果作。在梅州市政協和省科委的關懷和支持下，開展“廣東山區熱帶亞熱帶水果經作規模開發地理環境評價研究”，目的就在於此。

　　形成山區小環境自然條件的因素很多，但決定適宜栽培果作與否的主要因素是極端低溫與環境效應、地物屏障等因素。故選擇山區極端低溫分佈差異進行觀測作突破點，研究山區小氣候環境的分佈規律和特徵，為山區果作的合理佈局，發展規模生產提供科學依據。

　　一、基本原理

　　（一）全球水果生態環境地域區系及其特點

　　根據植物區系及其生態環境特點，基本上可以把全球水果(含經作)區系分佈劃分為3個生態環境帶(水果帶)：熱帶水果帶、北半球溫帶水果帶和南半球溫帶水果帶。但是，由於南半球陸地面積不多，溫帶地帶性不明顯，水果區系分佈不突出，故實際上全球只顯示出分佈於赤道兩側的熱帶區系水果帶和北半球溫帶區系水果帶，可簡稱熱帶水果帶和溫帶水果帶。

　　熱帶水果區系較著名的水果品種有榴蓮、椰子、芒果、香蕉、山竹、菠蘿蜜、菠蘿、番荔枝、番石榴等。這些品種出產於我國南部及其以南的熱帶地區，故稱為“南果”。南果具有喜熱怕寒的生態特點，出現一定的低溫就會受傷害甚至死亡。這是山區小生態環境研究的關鍵。

　　溫帶水果區系著名的水果品種有蘋果、雪梨、蜜桃、青梅、杏、李、安石榴、櫻桃、葡萄等，主產溫帶，主要分佈于我國長江以北的地區，故稱為“北果”。北果具有耐寒冷的生態特點，同時在冬季需要有一定的低溫冬眠期，這也是決定果質差異的關鍵因素之一。

　　如果在中亞熱帶至北亞熱帶間栽培南果，則會缺乏其所需的溫熱條件，尤其在冬季有些地方較寒冷時南果便會死亡；如果栽培北果，則會缺乏其所需的足夠低溫和冬眠條件，果質較差。所以該地區較少有優質水果品種分佈，也難以發展優質水果生產。但是，在地處南亞熱帶和中亞熱帶之間的本省山區，地形複雜，地域差異大，可根據各地地理特點，選擇不同的小氣候環境，佈局相適應的果作，生產部分高品質水果，以適應市場競爭的需要，促進山區經濟的發展。

　　（二）果作生長條件與關鍵溫度生態指標

　　水、土、氣和光(照)、熱(溫度)等自然要素以及各要素之間的協調是包括水果在內的各種作物生長的必要條件。在這些因素中，土壤、空氣和陽光是地表適生環境的基本物質條件，土壤肥分則可利用人工供給。水、熱兩要素中，水為“生命之源”，可依靠大氣降水、地表水、土壤水和地下水供給，也可人工補給。熱即溫度，包括氣溫和土溫，但關鍵是氣溫。土溫由氣溫決定，氣溫又由氣候決定。在當代科技條件下，雖然可以進行人造小氣候，達到適宜的溫度環境條件，但對於大的自然氣候環境，人類則是未能左右的。適宜果作生長的氣溫環境條件是本項研究的中心課題。

　　水果及各類作物生長過程對氣溫的適應範圍大體上有3項關鍵生態指標：一是生存溫度，即種子能夠萌發以至生長的適宜溫度，也即生存極限臨界溫度以上的溫度；二是經濟栽培溫度，即水果作物可完成生長發育以及開花結果全過程，並具有經濟效益所需的溫度；三是生存極限溫度，指水果作物能夠忍受的極端臨界溫度，包括極端高溫和極端低溫。在我國濕潤地區，威脅果作生存的極端高溫出現的機率很小，關鍵是極端低溫。

　　以椰子為例，我國海南島和雲南省西雙版納等熱帶地區，因氣溫達到經濟栽培溫度，因而椰子結果良好，具有經濟效益；在廣東省陽江市沿海及海陵島，椰子也可以生長，但其結果沒有經濟利用價值，因該區的氣溫只達到椰子的生存溫度。在陽江以北地區，冬季極低氣溫已低於椰子的生存極限溫度。

　　不同作物的生存溫度、經濟栽培溫度和生存極限溫度都各有不同。對於一般熱帶水果來說，生長溫度大約需日均溫≥10℃的年積溫應高於6500℃，最冷月平均溫度10℃～15℃，極端最低溫度-2℃～5℃。其經濟栽培溫度為≥10℃的年積溫應在7500℃以上，年平均氣溫高於21℃。各種水果、經作生存極限(低)溫度差異則較大：番木瓜在氣溫出現0℃時，葉片即枯萎；榴蓮在出現0℃低溫時，地上部分大都死亡；香蕉在5℃時會受傷害，出現1℃-2℃低溫時，葉片即枯萎；荔枝在0℃～2℃時會受危害，但成年荔枝在停止生長活動時可忍受-28℃或更低的低溫，而幼株遇此溫度則將死亡；龍眼較為耐寒，在-15℃～-24℃極端低溫出現的地區仍可進行經濟栽培，但低於-5℃時則嚴重受害，幼樹死亡，無經濟栽培價值。柑桔橙柚類耐寒性較強，甜橙和柚類可忍耐-7℃的低溫，如溫州蜜柑生長安全極端溫度達-9℃，但碰柑和蕉柑耐寒性較差，出現較短時段的生長極限低溫時，植株會受傷害，3～5天的連續低溫則會致植株地上部分死亡，幼株則全部死亡。摸清果作生存極限低溫地域空間分佈規律是果作科學佈局規劃的理論依據。

　　二、低溫凍害出現的天氣機制和特點

　　（一）低溫凍害出現的天氣機制

　　我省出現低溫都是由冷空氣入侵引起的，但是出現極端低溫凍害往往是特殊的天氣條件所致。一般情況下，來自西伯利亞的冷氣團南下入侵本省時，常吹偏北風，並開始降溫．強冷氣團入侵的第一天會急劇降溫，甚至會降溫10℃以上，但此時屬於平流降溫，由於受當地原暖濕氣團的影響，通常會出現陰天或陰雨天氣，但地面氣溫極少降至0℃以下。

　　氣溫0℃或0℃以下的冷凍天氣一般在冷氣團入侵後的第二、三天才出現，這種天氣往往是強冷氣團入侵，並且不斷有冷空氣補充，使本省處於冷氣團或冷高壓脊的控制之下才會發生。在此情況下，天氣轉向晴朗，出現輻射降溫。此時，空氣絕對濕度很低，即空氣中水汽很少，天空無雲，地表及植被表面溫度以長波方式不受阻礙地向天空輻射，使地表附近空氣急速冷卻，因而出現低溫冷凍天氣，從而對不耐寒的果作產生危害。

　　（二）低溫冷凍的地域空間分佈特點

　　“99寒害”中出現的有趣現象，一是梅州市果作受害最嚴重的地區，在地域分佈上不是在該市最北部的蕉嶺縣，而是在該市南部的大埔縣和興梅盆地，尤其是最南部的五華河谷地．二是在空間分佈上，果作受害最嚴重的不是丘陵坡地的高處，而是在盆谷地的穀底，坡地到了一定高度以後，越往高處，受傷害反而越輕。梅州梅雁集團所在地已達海拔300～400m，不耐寒的果作大多不受凍害。

　　上述現象是由於冷空氣的物理性質造成的。由於冷空氣比重大，在盆谷地堆積而形成“冷湖效應”，盆谷地上空則出現逆溫層。在大埔、興甯、梅州以及五華等縣市南部乃高海拔山地所在，受阻隔的冷空氣堆積成“冷湖”。尤其是大埔縣谷地狹窄、深隧，積聚的冷空氣難以由狹小的韓江谷地“流走”，因此冷害特別嚴重。蕉嶺縣石窟河谷地為氣流通道，冷空氣較快流向興梅盆地，故冷凍較輕。但在靜風條件下，其谷地也出現“冷湖效應”，從而對熱帶果作造成冷凍傷害。

　　進行“冷湖效應”地域分佈、冷層深度(高度)與逆溫層存在高度、極低氣溫溫差分佈等的測定，將為合理佈局果作生產提供依據。

　　此外，低溫冷凍分佈空間差異也與海陸(或水陸)分佈、環境效應、地物及地形障礙等因素有關，這就是果作佈局地理環境評價的問題。

　　三、山區極端低溫的觀測原理和方法

　　（一）觀測原理

　　“99寒害”發生在1999年12月21日至27日冷空氣入侵本省的冷凍過程，當時梅州市各地氣象部門觀測的過程極端低溫記錄是：蕉嶺縣-19℃、平遠縣-28℃、五華縣和梅縣均為-25℃，大埔-40℃，興寧-35℃．從極低氣溫及其地域分佈情況看，與果作凍害的嚴重程度分佈區域相一致，雖然大部分地區並未出現龍眼生存極限低溫，但大多數龍眼都凍壞了。

　　尤其是從官溪蜜柚、沙田柚等水果和羊蹄甲、大葉相思等樹木受凍害的情況分析，全市大部分地區應出現低於-5℃，甚至低於-7℃的低溫。但當地氣象部門都強調當時氣溫並未達寒潮標準。問題在於全市所有氣溫資料，均為水平佈局觀測百頁箱溫度記錄，缺乏野外垂直佈局觀測的低溫資料。要進行這項研究，如果利用氣象臺站觀測取得所需資料，起碼要建數十個觀測點，所需資金不是百萬元計，而是上千萬元計，而且人力也成問題，也難以得到滿足本研究所需要的資料。

　　事實上，低溫凍害是偶然出現的極端低溫造成的，因此，可以選取特定天氣過程，進行極端低溫的地域和高差分佈狀況測定，便可確定“冷湖效應”及逆溫層的分佈規律．這樣，不但可以節省大量資金、物力和人力，而且可以取得較滿意的資料，再進行對比氣象站資料研究，便可達到研究的目的。

　　（二）觀測步驟和方法

　　①儀器：最低溫度計10支以上(越多越好)。

　　②觀測天氣的選擇：根據極端最低氣溫出現的天氣機制，選擇在冷空氣入侵後出現晴冷天氣的夜晚進行觀測。

　　③地形條件：不同坡向的穀坡地，分不同高程放置最低溫度錶(離開地表，不接觸地面)。

　　④觀測時段

　　2001年2月28日-2001年4月12日和2001年12月下旬，分別對20多個觀測點進行觀測。

　　由於經費的耽擱，該項研究野外觀測開展較遲。2001年2月至4月，僅有幾次弱冷空氣入侵廣東，冷高壓脊控制時段也很短。到2001年12月21日才有較強冷空氣入侵我省，21日至31日均為冷高壓脊控制下的睛冷天氣，為理想觀測天氣。故選定在廣州從化市山區和梅州各縣市山區進行了22次不同地理環境條件下的不同高程最低氣溫觀測。2002年1月之後再無強冷空氣入侵我省形成晴冷天氣，因而無法再進行此項觀測。

　　四、觀測結果分析

　　（一）“冷湖效應”與逆溫層高程分佈

　　因冷空氣比重大，夜間由地表長波輻射形成的冷空氣沉積於下層，故成“冷湖”。根據資料分析，平均相對高程在28m以下為“冷湖”低溫層所在。在地表植被良好的情況下會出現地表暖層，但相對高程8～20m為最低溫層。相對高程30～180m為逆溫層，該層最低氣溫比“冷湖”高2℃～28℃或28℃以上．相對高程185～220m又是另一個低溫層，該層最低氣溫比冷湖氣溫還要低2℃以上。250～350m(或350m以上)則是另一個逆溫層分佈，該高程最低氣溫比第一逆溫層極端低溫高出2℃～5℃或5℃以上。

　　（二）“冷湖”地表氣溫與氣象觀測氣溫的差異

　　根據資料對比，野外“冷湖”最低氣溫比當地縣市氣象臺站最低氣溫相差-004℃～-61℃，平均值低-38℃。野外地表最低氣溫與當地縣市氣象臺站地表最低氣溫相比，變幅為-07℃～-51℃，平均值為-25℃．

　　（三）“冷湖”與逆溫層高程溫差率

　　根據野外觀測資料計算，以最低溫對比，冷湖區每上1m溫差達-0075℃～-0283℃，平均為-018℃/m，也即10m差值為-08℃～-28℃，平均為-18℃/10m．逆溫層增溫為每10m可升值+38℃～+63℃，平均為50℃/10m或05℃/m。

　　（四）地表障礙物對溫度的影響

　　本研究僅觀測植被、水體和地形對地表最低氣溫的影響，其他地障物未能作觀測。據觀測分析，地表植被良好，具有較強的保溫效應，夜間可增加02℃～68℃，尤以密林下厚草叢保溫達最佳狀態，可增溫2℃以上。

　　大型水體，諸如水庫或大江河等保溫效果也好，中、大型水庫庫內氣溫比庫外氣溫要高2℃以上。

　　較高山體屏障作用良好，相對高程150-200m的山體南坡氣溫比北坡高2℃以上，谷地“冷湖”低溫層也較薄。

　　此外，在陰天夜晚(2001年2月28日)的觀測結果也有新的發現。從數據可以看出：相對高程30-112m，最低氣溫由144℃降為128℃，即上升82m，氣溫下降了16℃，可以計算出100m溫差達195℃，尤其是在90m～112m處，僅上升22m，極端最低溫竟由134℃降為128℃.降低06℃，相當於100m降溫273℃。

　　根據觀測結果得到的初步結論，對比1999年12月下旬寒冷天氣各縣市觀測的最低氣溫(蕉嶺縣-19℃，五華和梅縣-25℃，興寧-35℃，大埔縣-40℃)，以對比平均溫差-33℃計，可以推斷蕉嶺曾出現-52℃的低溫，大埔最低氣溫曾達-73℃以下，而且，還有更低的低溫出現．這就與“99寒害”出現大面積果作凍害相一致．

　　（五）梅州市冷凍低溫的週期性

　　根據梅州市氣象資料分析，全市≤0℃的低溫每年都有出現，≤-20℃～-25℃低溫為4～5年一遇，≤-3℃低溫是12～13年一遇，≤-4℃低溫約為24年一遇，1975-1990年為暖冬時段，15年間尚無≤-20℃的低溫出現，1991～1999年則僅有兩次低於-20℃的低溫出現．可利用相應暖冬年份，選擇栽種適宜果作，避免幼苗凍害．

　　五、熱帶亞熱帶水果作物佈局地理環境評價

　　以下以蕉嶺縣為例，對水果經作規模開發地理環境進行評價。

　　（一）水、土、氣基本條件及果作適生環境地理分區

　　水分、土壤和氣候條件是作物生長的基本條件。

　　根據農業自然資源調查資料，蕉嶺縣多年平均降水量達16794mm，水資源充裕，能滿足多種作物對水分的需求。

　　全縣土壤類型分別有山地草旬土、山地黃壤、紅壤、赤紅壤、早地土、水稻土以及少量石質土和潮泥土等。山地草甸土分佈在海拔1000m以上山地頂部，為垂直地帶性土類，數量不多，僅1825hm2，黃壤為分佈於海拔750-1000m山腰地帶的土類，面積也只有1041hm2。這兩類土壤都為林業用土，並且主要是水源林用土。潮泥土為沖積平原天然土類，面積4461hm2，早地土和水稻土為耕作土，大部分分佈在平原和谷地，少部分分佈在臺地和丘陵，面積6958hm2。這三類土壤均為農用土。石質土是分佈於山地或丘陵的土類，多裸石，難以利用或僅為林牧業利用，但面積不多，僅13785hm2。紅壤和赤紅壤是本縣最主要的土類，面積達759246hm2，占全縣丘陵山地總面積的967％，占全縣土地總面積的793％。其中，紅壤面積696932hm2，赤紅壤62314hm2，各占丘陵山地面積的888％和79％。紅壤是中亞熱帶性土類，分佈在海拔200～750m的丘陵山地．根據其成土的氣候和地貌條件，且冬季氣溫不十分低，冷期較短，除了林業利用外，部分可以栽培適生於暖溫帶和中亞熱帶的喜溫果作。赤紅壤是南亞熱帶地帶性土類，分佈在本縣長潭、蕉城以南石窟河流域、海拔200m以下的丘陵坡地，根據其成土的氣候和地貌條件，並且因其冬季有低溫出現，除適宜林業利用外，部分坡地適宜一些較耐寒的熱帶南亞熱帶果作生產。

　　蕉嶺縣地域範圍在北緯24○25′27″～24○52′57″，東經116○01′00′～116○24′42′。雖然位於北回歸線以北，但深受地形和海陸分佈的影響：其西北有武夷山地，冬天成為冷氣入侵的屏障；其東南相距150km處為南海，加上該縣南北向的石窟河谷地，夏受海洋氣候影響，而且石窟河谷地南連興梅盆地，為南北氣流通道，冬季冷空氣不致嚴重積聚。因此，該縣長潭、蕉城以南谷地具有南亞熱帶氣候特徵，21℃年平均等溫線在三圳以南沿海拔90-95m的丘陵坡地與興梅盆地連接。

　　根據該縣上述自然特徵和果作生長環境要求，可以把全縣劃分為以下兩個果作生態區域。

　　(1)中亞熱帶果作適宜區

　　該區範圍包括石窟河谷地兩側海拔95m以上的區域，也即紅壤和黃壤分佈區。該區年平均氣溫不足21℃，日均溫≤10℃的年積溫在7500℃以下，最冷月1月份平均氣溫≤12℃。但是，冬季低溫期不長，故適宜栽培中亞熱帶和暖溫帶喜溫果作，

　　(2)熱帶南亞熱帶果作適宜區

　　該區範圍包括長潭和蕉城以南海拔95m以下的石窟河流域，也即赤紅壤分佈區。該區年平均氣溫≥21℃，日均溫≥10℃的年積溫≥7500℃，但其最冷月1月份平均氣溫仍不足15℃，而且冬季常有低於0℃的“冷湖”低溫出現，只適宜較為耐寒的果作生長。

　　（二）熱帶亞熱帶果作適宜小環境的選取

　　根據本文上述果作生長條件與關鍵溫度生態指標所示，在果作適宜區內僅表示該區氣溫(也包括水文和土壤等因素)具有經濟生長條件，可以適合經濟栽培，但在適宜區域內，還有小地貌狀況，包括山地丘陵的高程、谷地走向、坡向以及大型水體、植被等地物因素形成的小環境，形成冬季寒冷時沒產生“冷湖效應”和逆溫層高程的差異，確定適宜的小環境，保證各種果作栽培地小區域避免出現或少出現超過生存極限氣溫，以減少風險。

　　適宜小環境因地貌和地形條件的不同而異，可在選定區域後，在區域適宜區定位的基礎上，應用冷湖效應與逆溫層分佈普遍規律，考慮實地條件具體劃定小區域或地塊。

　　（三）新鋪鎮果作適生環境評價與定界選例

　　新鋪鎮在蕉嶺縣最南部，是該縣較具南亞熱帶氣候成分的地區。

　　根據理論推計，新鋪鎮年平均氣溫21℃等溫線大約在河谷兩側海拔90～95m(相對高程20～35m左右)等高線通過，因此海拔150m等高線(相對高程50～100m)為熱帶南亞熱帶較耐寒水果經作的分佈上限。另一方面，根據極端低溫觀測，相對高程25～35m(海拔高程105～120m)，平均30m，為冬季“冷湖低溫”分佈高度，也為較耐寒的熱帶南亞熱帶果作適宜栽培的分佈下界限．據此評價分析，該鎮南果分佈區域為相對高程25-35m～50-100m(海拔高度100-120m～150m)間的狹窄坡地。

　　從水土保持考慮，坡度25°以上坡地應作為水土保持林業用地。故在此地帶還應選擇坡度25°以下，土層厚度1m以上坡地才能用於發展熱帶南亞熱帶果作。

　　相對高程25～35m以下地帶可作一年生果作和農業生產用地。海拔高度150m以上部分坡地則僅能發展中亞熱帶暖溫帶的喜溫果作和林業。

　　此外，還應考慮地形障礙物和坡向的不同以及溝穀或盆地的寬度。一般情況下，高山狹谷地的冷湖深度較深，寬穀的則較淺；南坡氣溫下降幅度小，形成的冷湖較淺；北坡冷氣積聚，氣溫也較低，東坡與北坡類似，西坡則類似南坡，具體高程仍需進一步探討。

　　該縣北部因有長潭水庫作屏障，水庫以南小片地區可形成相應暖區，氣溫略高1℃～2℃，適宜栽培部分熱帶、南亞熱帶果作，

　　參考文獻：

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　　CHEN Chaohui.The mountain region agriculture in Guangdong province［M］.Guangzhou.Guangdong Science and Technology Press，1990136-138．

　　2.  陳朝輝．梅州山區熱帶水果和經濟作物的地域佈局［J］．熱帶地理，2000,20(3)：199-204．

　　CHEN Chao-hui.The areal allocation of tropical fruit and cash crop in Meizhou mountain region［J］．Tropical Geography，2000,20(3):199-204．

　　A study on geographic environment for developing a scope

　　production of tropical fruits and cash crop in mountain

　　regions of Guangdong Province

　　-Take Jiaoling County of Meizhou as an example

　　CHEN Chaohui, FANG Guoxiang, LI Yong-xing, WANG Rusheng, LI Bin

　　(Guangzhou Institute of Geography, Guangzhou 510070,China)

　　Abstract: The mountain regions of Guangdong province are situated in the transition climatic zone between the south subtropical zone and midsubtropic zone, which is good either for developing a part of tropical fruits and cash crop, or for growing a part of temperate fruits and cash crop. To develop tropical fruits and cash crop is a profitable production item of agriculture in mountain regions, but they are easy to be frozen to death in winter, which is a big danger. In the last ten days of December, 1999, a lot of tropical fruits and cash crop were frozen to death and caused enormous losses in mountain regions after the cold air invaded our province in a massive way. For developing successfully’ tropical fruits and cash crop in mountain regions, it is necessary to choose the microenvironment which will avoid the extreme low temperature of the live limit of tropical fruits and cash crop according to the characteristics of varied topography and it formed various microenvironment owing to area differentiation. Therefore, we carried out an observation on the field about the extreme low temperature in the vertical direction of mountain region on sunny and cold days when the cold air massively invaded our province and gained a disposed law of “the cold lake effect”, and the temperature inversion in mountain regions through analysis. It will help to make the distribution plan of tropical fruits and cash crop in mountain regions and provide scientific basis for developing a scope production of tropical fruits and cash crop in mountain regions of our province.

　　Key words: mountain regions of Guangdong province; tropical fruits and cash crop; ecologic target; low temperature of freezing injury; extreme low temperature of the live limit; the cold lake effect; temperature inversion

　　本文作者：陳朝輝、方國詳、李永興、王儒勝、李斌，由陳朝輝執筆。