——以梅州市蕉岭县为例
　　原载《广州大学学报自然科学版》  20032.  P179-184　基金项目：广东省科技重点攻关项目(2KM06107N)

　　【摘　要】广东省山区地处南亚热带与中亚热带间的气候区(带)，既适宜发展部分热带果作，也适宜栽培部分温带果作。发展热带果作是山区高效农业生产项目，但冬季易受寒害，风险大。为保证山区热带果作的顺利发展，必须根据山区地形复杂、地域差异形成各种不同小环境的特点，选择避免出现使热带果作受害的生存极限温度的小环境，适地适种。为此，我们进行了该项研究。利用冷空气入侵本省出现的晴冷天气，对山区垂直分布的极端低温进行了野外观测，分析取得了山区寒天“冷湖效应”和逆温的分布规律，并利用逆温现象进行山区热带果作布局规划，为我省山区发展热带果作规模生产提供了科学依据。

　　【关键词】广东山区；热带果作；生态指标；低温冷害；生存极限温度；“冷湖”效应；逆温

　　中图分类号：P94   文献标识码：A

　　广东省山区地处南亚热带与中亚热带之间，既可发展部分热带果作，也宜栽培部分温带果作。热带果作因经济效益较高，市场条件也较好，被列为高效农业发展项目，但每年冬春季常受寒潮影响，易造成严重的损失，故其生产具有较大的风险。1999年12月下旬，北方冷空气入侵，出现低温霜冻，全省热带果作严重受害(以下简称“99寒害”)，直接损失达10多亿元，仅梅州市就损失3亿多元。为避害趋利，保证山区高效农业的顺利发展，以利脱贫奔康，必须根据山区地域差异，形成不同小环境的特点，因地制宜，适地适种，合理布局果作。在梅州市政协和省科委的关怀和支持下，开展“广东山区热带亚热带水果经作规模开发地理环境评价研究”，目的就在于此。

　　形成山区小环境自然条件的因素很多，但决定适宜栽培果作与否的主要因素是极端低温与环境效应、地物屏障等因素。故选择山区极端低温分布差异进行观测作突破点，研究山区小气候环境的分布规律和特征，为山区果作的合理布局，发展规模生产提供科学依据。

　　一、基本原理

　　（一）全球水果生态环境地域区系及其特点

　　根据植物区系及其生态环境特点，基本上可以把全球水果(含经作)区系分布划分为3个生态环境带(水果带)：热带水果带、北半球温带水果带和南半球温带水果带。但是，由于南半球陆地面积不多，温带地带性不明显，水果区系分布不突出，故实际上全球只显示出分布于赤道两侧的热带区系水果带和北半球温带区系水果带，可简称热带水果带和温带水果带。

　　热带水果区系较著名的水果品种有榴莲、椰子、芒果、香蕉、山竹、菠萝蜜、菠萝、番荔枝、番石榴等。这些品种出产于我国南部及其以南的热带地区，故称为“南果”。南果具有喜热怕寒的生态特点，出现一定的低温就会受伤害甚至死亡。这是山区小生态环境研究的关键。

　　温带水果区系著名的水果品种有苹果、雪梨、蜜桃、青梅、杏、李、安石榴、樱桃、葡萄等，主产温带，主要分布于我国长江以北的地区，故称为“北果”。北果具有耐寒冷的生态特点，同时在冬季需要有一定的低温冬眠期，这也是决定果质差异的关键因素之一。

　　如果在中亚热带至北亚热带间栽培南果，则会缺乏其所需的温热条件，尤其在冬季有些地方较寒冷时南果便会死亡；如果栽培北果，则会缺乏其所需的足够低温和冬眠条件，果质较差。所以该地区较少有优质水果品种分布，也难以发展优质水果生产。但是，在地处南亚热带和中亚热带之间的本省山区，地形复杂，地域差异大，可根据各地地理特点，选择不同的小气候环境，布局相适应的果作，生产部分高品质水果，以适应市场竞争的需要，促进山区经济的发展。

　　（二）果作生长条件与关键温度生态指标

　　水、土、气和光(照)、热(温度)等自然要素以及各要素之间的协调是包括水果在内的各种作物生长的必要条件。在这些因素中，土壤、空气和阳光是地表适生环境的基本物质条件，土壤肥分则可利用人工供给。水、热两要素中，水为“生命之源”，可依靠大气降水、地表水、土壤水和地下水供给，也可人工补给。热即温度，包括气温和土温，但关键是气温。土温由气温决定，气温又由气候决定。在当代科技条件下，虽然可以进行人造小气候，达到适宜的温度环境条件，但对于大的自然气候环境，人类则是未能左右的。适宜果作生长的气温环境条件是本项研究的中心课题。

　　水果及各类作物生长过程对气温的适应范围大体上有3项关键生态指标：一是生存温度，即种子能够萌发以至生长的适宜温度，也即生存极限临界温度以上的温度；二是经济栽培温度，即水果作物可完成生长发育以及开花结果全过程，并具有经济效益所需的温度；三是生存极限温度，指水果作物能够忍受的极端临界温度，包括极端高温和极端低温。在我国湿润地区，威胁果作生存的极端高温出现的机率很小，关键是极端低温。

　　以椰子为例，我国海南岛和云南省西双版纳等热带地区，因气温达到经济栽培温度，因而椰子结果良好，具有经济效益；在广东省阳江市沿海及海陵岛，椰子也可以生长，但其结果没有经济利用价值，因该区的气温只达到椰子的生存温度。在阳江以北地区，冬季极低气温已低于椰子的生存极限温度。

　　不同作物的生存温度、经济栽培温度和生存极限温度都各有不同。对于一般热带水果来说，生长温度大约需日均温≥10℃的年积温应高于6500℃，最冷月平均温度10℃～15℃，极端最低温度-2℃～5℃。其经济栽培温度为≥10℃的年积温应在7500℃以上，年平均气温高于21℃。各种水果、经作生存极限(低)温度差异则较大：番木瓜在气温出现0℃时，叶片即枯萎；榴莲在出现0℃低温时，地上部分大都死亡；香蕉在5℃时会受伤害，出现1℃-2℃低温时，叶片即枯萎；荔枝在0℃～2℃时会受危害，但成年荔枝在停止生长活动时可忍受-28℃或更低的低温，而幼株遇此温度则将死亡；龙眼较为耐寒，在-15℃～-24℃极端低温出现的地区仍可进行经济栽培，但低于-5℃时则严重受害，幼树死亡，无经济栽培价值。柑桔橙柚类耐寒性较强，甜橙和柚类可忍耐-7℃的低温，如温州蜜柑生长安全极端温度达-9℃，但碰柑和蕉柑耐寒性较差，出现较短时段的生长极限低温时，植株会受伤害，3～5天的连续低温则会致植株地上部分死亡，幼株则全部死亡。摸清果作生存极限低温地域空间分布规律是果作科学布局规划的理论依据。

　　二、低温冻害出现的天气机制和特点

　　（一）低温冻害出现的天气机制

　　我省出现低温都是由冷空气入侵引起的，但是出现极端低温冻害往往是特殊的天气条件所致。一般情况下，来自西伯利亚的冷气团南下入侵本省时，常吹偏北风，并开始降温．强冷气团入侵的第一天会急剧降温，甚至会降温10℃以上，但此时属于平流降温，由于受当地原暖湿气团的影响，通常会出现阴天或阴雨天气，但地面气温极少降至0℃以下。

　　气温0℃或0℃以下的冷冻天气一般在冷气团入侵后的第二、三天才出现，这种天气往往是强冷气团入侵，并且不断有冷空气补充，使本省处于冷气团或冷高压脊的控制之下才会发生。在此情况下，天气转向晴朗，出现辐射降温。此时，空气绝对湿度很低，即空气中水汽很少，天空无云，地表及植被表面温度以长波方式不受阻碍地向天空辐射，使地表附近空气急速冷却，因而出现低温冷冻天气，从而对不耐寒的果作产生危害。

　　（二）低温冷冻的地域空间分布特点

　　“99寒害”中出现的有趣现象，一是梅州市果作受害最严重的地区，在地域分布上不是在该市最北部的蕉岭县，而是在该市南部的大埔县和兴梅盆地，尤其是最南部的五华河谷地．二是在空间分布上，果作受害最严重的不是丘陵坡地的高处，而是在盆谷地的谷底，坡地到了一定高度以后，越往高处，受伤害反而越轻。梅州梅雁集团所在地已达海拔300～400m，不耐寒的果作大多不受冻害。

　　上述现象是由于冷空气的物理性质造成的。由于冷空气比重大，在盆谷地堆积而形成“冷湖效应”，盆谷地上空则出现逆温层。在大埔、兴宁、梅州以及五华等县市南部乃高海拔山地所在，受阻隔的冷空气堆积成“冷湖”。尤其是大埔县谷地狭窄、深隧，积聚的冷空气难以由狭小的韩江谷地“流走”，因此冷害特别严重。蕉岭县石窟河谷地为气流通道，冷空气较快流向兴梅盆地，故冷冻较轻。但在静风条件下，其谷地也出现“冷湖效应”，从而对热带果作造成冷冻伤害。

　　进行“冷湖效应”地域分布、冷层深度(高度)与逆温层存在高度、极低气温温差分布等的测定，将为合理布局果作生产提供依据。

　　此外，低温冷冻分布空间差异也与海陆(或水陆)分布、环境效应、地物及地形障碍等因素有关，这就是果作布局地理环境评价的问题。

　　三、山区极端低温的观测原理和方法

　　（一）观测原理

　　“99寒害”发生在1999年12月21日至27日冷空气入侵本省的冷冻过程，当时梅州市各地气象部门观测的过程极端低温记录是：蕉岭县-19℃、平远县-28℃、五华县和梅县均为-25℃，大埔-40℃，兴宁-35℃．从极低气温及其地域分布情况看，与果作冻害的严重程度分布区域相一致，虽然大部分地区并未出现龙眼生存极限低温，但大多数龙眼都冻坏了。

　　尤其是从官溪蜜柚、沙田柚等水果和羊蹄甲、大叶相思等树木受冻害的情况分析，全市大部分地区应出现低于-5℃，甚至低于-7℃的低温。但当地气象部门都强调当时气温并未达寒潮标准。问题在于全市所有气温资料，均为水平布局观测百页箱温度记录，缺乏野外垂直布局观测的低温资料。要进行这项研究，如果利用气象台站观测取得所需资料，起码要建数十个观测点，所需资金不是百万元计，而是上千万元计，而且人力也成问题，也难以得到满足本研究所需要的资料。

　　事实上，低温冻害是偶然出现的极端低温造成的，因此，可以选取特定天气过程，进行极端低温的地域和高差分布状况测定，便可确定“冷湖效应”及逆温层的分布规律．这样，不但可以节省大量资金、物力和人力，而且可以取得较满意的资料，再进行对比气象站资料研究，便可达到研究的目的。

　　（二）观测步骤和方法

　　①仪器：最低温度计10支以上(越多越好)。

　　②观测天气的选择：根据极端最低气温出现的天气机制，选择在冷空气入侵后出现晴冷天气的夜晚进行观测。

　　③地形条件：不同坡向的谷坡地，分不同高程放置最低温度表(离开地表，不接触地面)。

　　④观测时段

　　2001年2月28日-2001年4月12日和2001年12月下旬，分别对20多个观测点进行观测。

　　由于经费的耽搁，该项研究野外观测开展较迟。2001年2月至4月，仅有几次弱冷空气入侵广东，冷高压脊控制时段也很短。到2001年12月21日才有较强冷空气入侵我省，21日至31日均为冷高压脊控制下的睛冷天气，为理想观测天气。故选定在广州从化市山区和梅州各县市山区进行了22次不同地理环境条件下的不同高程最低气温观测。2002年1月之后再无强冷空气入侵我省形成晴冷天气，因而无法再进行此项观测。

　　四、观测结果分析

　　（一）“冷湖效应”与逆温层高程分布

　　因冷空气比重大，夜间由地表长波辐射形成的冷空气沉积于下层，故成“冷湖”。根据资料分析，平均相对高程在28m以下为“冷湖”低温层所在。在地表植被良好的情况下会出现地表暖层，但相对高程8～20m为最低温层。相对高程30～180m为逆温层，该层最低气温比“冷湖”高2℃～28℃或28℃以上．相对高程185～220m又是另一个低温层，该层最低气温比冷湖气温还要低2℃以上。250～350m(或350m以上)则是另一个逆温层分布，该高程最低气温比第一逆温层极端低温高出2℃～5℃或5℃以上。

　　（二）“冷湖”地表气温与气象观测气温的差异

　　根据资料对比，野外“冷湖”最低气温比当地县市气象台站最低气温相差-004℃～-61℃，平均值低-38℃。野外地表最低气温与当地县市气象台站地表最低气温相比，变幅为-07℃～-51℃，平均值为-25℃．

　　（三）“冷湖”与逆温层高程温差率

　　根据野外观测资料计算，以最低温对比，冷湖区每上1m温差达-0075℃～-0283℃，平均为-018℃/m，也即10m差值为-08℃～-28℃，平均为-18℃/10m．逆温层增温为每10m可升值+38℃～+63℃，平均为50℃/10m或05℃/m。

　　（四）地表障碍物对温度的影响

　　本研究仅观测植被、水体和地形对地表最低气温的影响，其他地障物未能作观测。据观测分析，地表植被良好，具有较强的保温效应，夜间可增加02℃～68℃，尤以密林下厚草丛保温达最佳状态，可增温2℃以上。

　　大型水体，诸如水库或大江河等保温效果也好，中、大型水库库内气温比库外气温要高2℃以上。

　　较高山体屏障作用良好，相对高程150-200m的山体南坡气温比北坡高2℃以上，谷地“冷湖”低温层也较薄。

　　此外，在阴天夜晚(2001年2月28日)的观测结果也有新的发现。从数据可以看出：相对高程30-112m，最低气温由144℃降为128℃，即上升82m，气温下降了16℃，可以计算出100m温差达195℃，尤其是在90m～112m处，仅上升22m，极端最低温竟由134℃降为128℃.降低06℃，相当于100m降温273℃。

　　根据观测结果得到的初步结论，对比1999年12月下旬寒冷天气各县市观测的最低气温(蕉岭县-19℃，五华和梅县-25℃，兴宁-35℃，大埔县-40℃)，以对比平均温差-33℃计，可以推断蕉岭曾出现-52℃的低温，大埔最低气温曾达-73℃以下，而且，还有更低的低温出现．这就与“99寒害”出现大面积果作冻害相一致．

　　（五）梅州市冷冻低温的周期性

　　根据梅州市气象资料分析，全市≤0℃的低温每年都有出现，≤-20℃～-25℃低温为4～5年一遇，≤-3℃低温是12～13年一遇，≤-4℃低温约为24年一遇，1975-1990年为暖冬时段，15年间尚无≤-20℃的低温出现，1991～1999年则仅有两次低于-20℃的低温出现．可利用相应暖冬年份，选择栽种适宜果作，避免幼苗冻害．

　　五、热带亚热带水果作物布局地理环境评价

　　以下以蕉岭县为例，对水果经作规模开发地理环境进行评价。

　　（一）水、土、气基本条件及果作适生环境地理分区

　　水分、土壤和气候条件是作物生长的基本条件。

　　根据农业自然资源调查资料，蕉岭县多年平均降水量达16794mm，水资源充裕，能满足多种作物对水分的需求。

　　全县土壤类型分别有山地草旬土、山地黄壤、红壤、赤红壤、早地土、水稻土以及少量石质土和潮泥土等。山地草甸土分布在海拔1000m以上山地顶部，为垂直地带性土类，数量不多，仅1825hm2，黄壤为分布于海拔750-1000m山腰地带的土类，面积也只有1041hm2。这两类土壤都为林业用土，并且主要是水源林用土。潮泥土为冲积平原天然土类，面积4461hm2，早地土和水稻土为耕作土，大部分分布在平原和谷地，少部分分布在台地和丘陵，面积6958hm2。这三类土壤均为农用土。石质土是分布于山地或丘陵的土类，多裸石，难以利用或仅为林牧业利用，但面积不多，仅13785hm2。红壤和赤红壤是本县最主要的土类，面积达759246hm2，占全县丘陵山地总面积的967％，占全县土地总面积的793％。其中，红壤面积696932hm2，赤红壤62314hm2，各占丘陵山地面积的888％和79％。红壤是中亚热带性土类，分布在海拔200～750m的丘陵山地．根据其成土的气候和地貌条件，且冬季气温不十分低，冷期较短，除了林业利用外，部分可以栽培适生于暖温带和中亚热带的喜温果作。赤红壤是南亚热带地带性土类，分布在本县长潭、蕉城以南石窟河流域、海拔200m以下的丘陵坡地，根据其成土的气候和地貌条件，并且因其冬季有低温出现，除适宜林业利用外，部分坡地适宜一些较耐寒的热带南亚热带果作生产。

　　蕉岭县地域范围在北纬24○25′27″～24○52′57″，东经116○01′00′～116○24′42′。虽然位于北回归线以北，但深受地形和海陆分布的影响：其西北有武夷山地，冬天成为冷气入侵的屏障；其东南相距150km处为南海，加上该县南北向的石窟河谷地，夏受海洋气候影响，而且石窟河谷地南连兴梅盆地，为南北气流通道，冬季冷空气不致严重积聚。因此，该县长潭、蕉城以南谷地具有南亚热带气候特征，21℃年平均等温线在三圳以南沿海拔90-95m的丘陵坡地与兴梅盆地连接。

　　根据该县上述自然特征和果作生长环境要求，可以把全县划分为以下两个果作生态区域。

　　(1)中亚热带果作适宜区

　　该区范围包括石窟河谷地两侧海拔95m以上的区域，也即红壤和黄壤分布区。该区年平均气温不足21℃，日均温≤10℃的年积温在7500℃以下，最冷月1月份平均气温≤12℃。但是，冬季低温期不长，故适宜栽培中亚热带和暖温带喜温果作，

　　(2)热带南亚热带果作适宜区

　　该区范围包括长潭和蕉城以南海拔95m以下的石窟河流域，也即赤红壤分布区。该区年平均气温≥21℃，日均温≥10℃的年积温≥7500℃，但其最冷月1月份平均气温仍不足15℃，而且冬季常有低于0℃的“冷湖”低温出现，只适宜较为耐寒的果作生长。

　　（二）热带亚热带果作适宜小环境的选取

　　根据本文上述果作生长条件与关键温度生态指标所示，在果作适宜区内仅表示该区气温(也包括水文和土壤等因素)具有经济生长条件，可以适合经济栽培，但在适宜区域内，还有小地貌状况，包括山地丘陵的高程、谷地走向、坡向以及大型水体、植被等地物因素形成的小环境，形成冬季寒冷时没产生“冷湖效应”和逆温层高程的差异，确定适宜的小环境，保证各种果作栽培地小区域避免出现或少出现超过生存极限气温，以减少风险。

　　适宜小环境因地貌和地形条件的不同而异，可在选定区域后，在区域适宜区定位的基础上，应用冷湖效应与逆温层分布普遍规律，考虑实地条件具体划定小区域或地块。

　　（三）新铺镇果作适生环境评价与定界选例

　　新铺镇在蕉岭县最南部，是该县较具南亚热带气候成分的地区。

　　根据理论推计，新铺镇年平均气温21℃等温线大约在河谷两侧海拔90～95m(相对高程20～35m左右)等高线通过，因此海拔150m等高线(相对高程50～100m)为热带南亚热带较耐寒水果经作的分布上限。另一方面，根据极端低温观测，相对高程25～35m(海拔高程105～120m)，平均30m，为冬季“冷湖低温”分布高度，也为较耐寒的热带南亚热带果作适宜栽培的分布下界限．据此评价分析，该镇南果分布区域为相对高程25-35m～50-100m(海拔高度100-120m～150m)间的狭窄坡地。

　　从水土保持考虑，坡度25°以上坡地应作为水土保持林业用地。故在此地带还应选择坡度25°以下，土层厚度1m以上坡地才能用于发展热带南亚热带果作。

　　相对高程25～35m以下地带可作一年生果作和农业生产用地。海拔高度150m以上部分坡地则仅能发展中亚热带暖温带的喜温果作和林业。

　　此外，还应考虑地形障碍物和坡向的不同以及沟谷或盆地的宽度。一般情况下，高山狭谷地的冷湖深度较深，宽谷的则较浅；南坡气温下降幅度小，形成的冷湖较浅；北坡冷气积聚，气温也较低，东坡与北坡类似，西坡则类似南坡，具体高程仍需进一步探讨。

　　该县北部因有长潭水库作屏障，水库以南小片地区可形成相应暖区，气温略高1℃～2℃，适宜栽培部分热带、南亚热带果作，

　　参考文献：

　　1. 陈朝辉．广东山区农业［M］．广州：广东科技出版社，1990．136-138．

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

　　2.  陈朝辉．梅州山区热带水果和经济作物的地域布局［J］．热带地理，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：陈朝辉、方国详、李永兴、王儒胜、李斌，由陈朝辉执笔。