王靜等

摘 要：蘋果氣候區(qū)劃可為氣候資源高效利用、蘋果種植區(qū)域的合理布局提供參考。從蘋果氣候區(qū)劃指標選擇方法及區(qū)劃方法2個方面，綜述了蘋果氣候區(qū)劃的研究進展，并討論了未來蘋果區(qū)劃的研究重點，可為開展蘋果氣候區(qū)劃的指標及區(qū)劃方法選擇提供參考。目前的研究，主要采用統(tǒng)計學方法分析蘋果品質(zhì)指標和氣象條件的關(guān)系篩選對蘋果品質(zhì)影響較大的因子作為區(qū)劃指標，利用聚類分析或者模糊數(shù)學的方法對研究區(qū)域進行區(qū)劃；應(yīng)用GIS技術(shù)開展蘋果精細化區(qū)劃是未來的主要發(fā)展方向，按照蘋果不同品種、熟性和蘋果用途開展氣候區(qū)劃，是未來精細化區(qū)劃的研究重點。

關(guān)鍵詞：蘋果；氣候區(qū)劃；方法；研究進展

中圖分類號：P49 文獻標志碼：A 論文編號：2014-0231

Abstract： Climate regionalization of apple can provide reference for efficient use of climate resources and reasonable disposition of apple planting region. The author mainly introduced the research progress from both the methods of index selection and agricultural climate regionalization， and discussed the future research emphasis that could provide reference for agricultural climate regionalization. The author obtained the major meteorological factors affecting the apple quality by means of analysis the relationship of quality components and meteorological factors with different mathematic statistic method， using the cluster analysis or fuzzy mathematics apply to climate regionalization. Application of GIS technology and considering variety， maturity and functions in regionalization will become the future development direction in climate regionalization of apple.

Key words： Apple； Climate Regionalization； Methods； Research Progress

0 引言

中國是世界第一大蘋果生產(chǎn)國，提高果實品質(zhì)是生產(chǎn)中面臨的突出問題[1]。因此，有必要開展蘋果農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃，為蘋果種植基地的選擇提供參考。農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃是在農(nóng)業(yè)氣候分析的基礎(chǔ)上，以對農(nóng)業(yè)地理分布有決定意義的農(nóng)業(yè)氣候指標為依據(jù)，遵循農(nóng)業(yè)氣候相似原理和地域分異規(guī)律，將1個地區(qū)劃分為若干個不同的農(nóng)業(yè)氣候區(qū)域，區(qū)域內(nèi)部有著共同的農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)氣候特征，區(qū)域之間則存在著一定程度量和質(zhì)的差異。蘋果氣候區(qū)劃是以蘋果的合理布局、適宜種植或品質(zhì)的區(qū)域分布為目的而進行的區(qū)劃[2]；中國最早的蘋果氣候區(qū)劃開始于20世紀80年代，陸秋農(nóng)[3]根據(jù)中國各地的氣候條件和蘋果生長發(fā)育的表現(xiàn)大致將中國劃分為7個類型的栽培區(qū)，同時分析了蘋果優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的適宜溫度、降水、日照等條件為蘋果規(guī)劃提供參考；李世奎等[4]于1985年首次完成了中國蘋果氣候區(qū)劃圖，并考慮了土壤條件等其他因素完成了中國蘋果種植區(qū)劃圖。隨后新疆、陜西、黃土高原、遼寧、寧夏、山東、甘肅也相繼開展了蘋果區(qū)劃工作[5-14]。中國目前的蘋果區(qū)劃工作集中于20世紀80—90年代，結(jié)果多為手工繪制，但是對品種布局及種植結(jié)構(gòu)調(diào)整提供了非常重要的參考價值，GIS等技術(shù)應(yīng)用于氣候區(qū)劃，可大幅度提高區(qū)劃精細程度，而近10年僅陜西針對蘋果區(qū)劃開展了一些工作，隨著氣候變暖，蘋果新品種的更替和生產(chǎn)措施的改變等蘋果區(qū)劃指標也發(fā)生了變化。因此，本研究綜述了前人開展蘋果氣候區(qū)劃所用指標的選擇方法及區(qū)劃方法，為進一步開展精細化氣候區(qū)劃提供借鑒，提出了未來開展品種區(qū)劃和針對不同用途蘋果開展區(qū)劃的必要性。

1 中國蘋果氣候區(qū)劃指標研究進展

1.1 根據(jù)蘋果生長狀況確定指標

農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃指標是用來劃分出不同農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃的一種依據(jù)，它能反映各個農(nóng)業(yè)氣候區(qū)域間農(nóng)業(yè)意義的明顯差異。主要有主導(dǎo)因子法、主導(dǎo)因子與輔助因子相結(jié)合及綜合因子指標法[2]。

多數(shù)學者通過對比分析研究區(qū)域的氣候特點和蘋果產(chǎn)量及品種確定對研究區(qū)域蘋果的分布、生長發(fā)育、產(chǎn)量、品質(zhì)起決定作用的因子作為區(qū)劃指標進行區(qū)劃。1983年，李世奎等[4]選擇‘國光、‘元帥、‘金冠3個品種為代表，考慮其產(chǎn)量、品質(zhì)、經(jīng)濟性狀等與氣象條件的關(guān)系，選用年平均氣溫、年降水量、夏季（6—8月）平均最低氣溫、夏季（6—8月）平均空氣相對濕度作為氣候指標，采用綜合評分法對中國蘋果進行氣候區(qū)劃，又在氣候區(qū)劃的基礎(chǔ)上考慮各地土壤條件適宜程度、經(jīng)濟效益、貯運條件、技術(shù)水平、地形地勢修訂了區(qū)劃線，形成了蘋果種植區(qū)劃。1987年，王潤之等[5]采用對蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)影響較大而各地差異較大的多個氣候因子，冬季日最低氣溫≤-30℃的日數(shù)、日最高氣溫>35℃日數(shù)、日最低氣溫<0℃終日出現(xiàn)的早晚、≥10℃的活動積溫、7月上旬—9月上旬間逐旬平均最低氣溫、8—9月大風日數(shù)，用綜合評判的方法將新疆蘋果劃分為5個區(qū)。

1.2 災(zāi)害指標為主導(dǎo)因子結(jié)合其他輔助因子

主導(dǎo)因子與輔助因子相結(jié)合就是以主導(dǎo)因子劃分出帶（或區(qū)），再以輔助因子劃出亞帶或者副區(qū)[2]。有學者在前人研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，結(jié)合當?shù)靥O果生長的特點，綜合考慮災(zāi)害對蘋果生產(chǎn)的影響將限制當?shù)靥O果生長的某種災(zāi)害確定為區(qū)劃的主導(dǎo)指標，將影響蘋果生產(chǎn)的其他因子作為輔助指標進行區(qū)劃。1981年，劉國惠[6]認為凍害是影響遼寧省蘋果生產(chǎn)的主要因子，綜合考慮標志不同凍害程度及其保證率的寒冷指數(shù)指標作為一級指標，降水量作為二級指標，將遼寧省劃分為10個蘋果栽培氣候帶。1985年，周仲顯[7]考慮到寧夏蘋果一般種植在灌區(qū)，水分不是限制蘋果生長的因子，晚霜凍是影響寧夏蘋果產(chǎn)量的重要氣象災(zāi)害，因此采用4月中旬—5月中旬晚霜凍出現(xiàn)的日數(shù)作為區(qū)劃的主導(dǎo)指標，用>10℃的積溫作為區(qū)劃的輔助指標將寧夏劃分為5個區(qū)。郭江勇等[8]將制約隴東地區(qū)蘋果生長的全生育期降水量作為一級區(qū)劃指標，考慮到冬季凍害對隴東地區(qū)果樹的影響，將最冷月1月的平均氣溫和極端最低氣溫作為輔助指標，將研究區(qū)劃分為最適宜區(qū)、適宜區(qū)、次適宜區(qū)、可種植區(qū)、不可種植區(qū)。

1.3 引入數(shù)學統(tǒng)計方法的綜合因子指標法

綜合因子指標法是首先找出與農(nóng)業(yè)地域分異有密切關(guān)系的多個氣候因子，綜合分析后，確定出分區(qū)的綜合指標，進行農(nóng)業(yè)氣候區(qū)域的劃分，或者通過采用聚類、模糊綜合評判、集優(yōu)法等方法將多個因子綜合分析后，確定出區(qū)域界線[2]。

多數(shù)研究者基于數(shù)理統(tǒng)計的方法，分析各地蘋果品質(zhì)指標與氣象因子的關(guān)系，篩選出對品質(zhì)影響最大的多個因子確定為區(qū)劃指標，一般有年平均氣溫、6—8月平均氣溫、6—8月平均最高氣溫、6—8月平均最低氣溫、≥10℃積溫、日較差、6—8月降水量、相對濕度、日照時數(shù)等（見表1）。

魏欽平等[15]針對‘富士、‘喬納金、‘新紅星3個品種的品質(zhì)因子分別篩選出來3類不同的氣候指標，對中國3個主要品種蘋果開展了氣候區(qū)劃。余優(yōu)森等[9]采用數(shù)理統(tǒng)計方法確定了氣溫對蘋果含糖量影響較大的3個關(guān)鍵生物學時段，分別擬合出‘元帥蘋果3個關(guān)鍵生物學時段含糖量、含酸量、硬度與氣溫關(guān)系的曲線方程，并計算了中國主要蘋果栽培區(qū)品質(zhì)氣候資源，利用模糊聚類分析以及品質(zhì)氣候資源相結(jié)合的方法將中國蘋果品質(zhì)氣候區(qū)域劃分為品質(zhì)最優(yōu)氣候區(qū)、優(yōu)質(zhì)氣候區(qū)和品質(zhì)較差氣候區(qū)3個區(qū)域。

2 區(qū)劃方法

目前，農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃常用的方法有逐步分區(qū)法、集優(yōu)法、灰色關(guān)聯(lián)法、模糊數(shù)學法和數(shù)理統(tǒng)計分區(qū)法。采用主導(dǎo)因子法或主導(dǎo)因子與輔助因子相結(jié)合的指標進行區(qū)劃時，一般采用逐步分區(qū)法；采用綜合因子指標進行區(qū)劃時，一般采用聚類分析的方法進行區(qū)劃[2]。對于蘋果氣候區(qū)劃的分級多數(shù)學者將研究區(qū)域劃分為適宜區(qū)、次適宜區(qū)和不適宜區(qū)3個區(qū)。另外還有學者增加了優(yōu)質(zhì)區(qū)，或者增加了可種植區(qū)。

2.1 逐步分區(qū)法

這種方法首先根據(jù)對蘋果生長具有重要意義的因子作為主導(dǎo)因子，將研究區(qū)域劃分為若干個農(nóng)業(yè)氣候帶，然后再在每個農(nóng)業(yè)氣候帶內(nèi)根據(jù)輔助指標分出若干個農(nóng)業(yè)氣候區(qū)[2]。劉國惠[6]將寒冷指數(shù)作為一級指標將遼寧省劃分為4個蘋果栽培氣候帶，將降水量作為二級指標又劃分出3個蘋果栽培氣候區(qū)及副區(qū)，最終將遼寧省劃分為10個蘋果栽培氣候帶。

2.2 數(shù)理統(tǒng)計法

數(shù)理統(tǒng)計法主要包括：聚類分析方法、最優(yōu)分割和線性規(guī)劃等[2]。如王潤元[10]依據(jù)品質(zhì)指標、種植與產(chǎn)量指標進行聚類分析，將甘肅省河西東部蘋果栽培區(qū)劃分為適宜栽培區(qū)、次適宜和可栽培區(qū)。王菱[12]使用動態(tài)聚類方法將黃土高原蘋果劃分為8個類型區(qū)。王潤元[10]使用聚類分析，將甘肅省河西東部蘋果栽培區(qū)劃分為適宜栽培區(qū)、次適宜區(qū)和可栽培區(qū)。魏欽平等[15]基于中國不同生態(tài)氣候區(qū)‘富士、‘喬納金、‘新紅星果實品質(zhì)數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)，應(yīng)用多元統(tǒng)計分析、線性規(guī)劃提出了影響不同蘋果品質(zhì)因素的主要氣象因子及最適氣象因子的取值和優(yōu)化方案，用系統(tǒng)聚類對黃土高原3個品種進行區(qū)劃。主要包括：不同月份降水量、相對濕度、平均溫度、平均氣溫日較差、平均最高氣溫、平均最低氣溫、日照時數(shù)及≥10℃積溫。

2.3 模糊數(shù)學法

應(yīng)用模糊數(shù)學方法，在指標選擇上同樣要求具有明確的農(nóng)業(yè)意義；空間分布上有鮮明的分辨力；站點必需有比較性和代表性。常見的方法有模糊聚類、模糊綜合評判、模糊相似選擇等[2]。劉健國等[11]利于模糊聚類分析法，對山東省黃淮海平原進行蘋果品質(zhì)氣候區(qū)劃，將研究區(qū)域劃分為7個蘋果栽培氣候適宜區(qū)，以昌濰地區(qū)、日照市、濟南市和泰山與嶗山之間的河谷地帶為適宜區(qū)，魯中南山區(qū)、魯西南、魯西北為次適宜區(qū)，濱海為不適宜區(qū)。余優(yōu)森等[9]利用模糊聚類與品質(zhì)氣候資源相結(jié)合的方法將中國蘋果品質(zhì)氣候區(qū)域劃分為3個區(qū)域，品質(zhì)最優(yōu)氣候區(qū)包括：西北黃土高原、甘新、西秦嶺山地、川西北及川西南山地等溫暖溫和半濕潤、半干旱及干旱灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)的主要蘋果產(chǎn)地；優(yōu)質(zhì)氣候區(qū)主要分布于渤海灣沿岸老蘋果產(chǎn)區(qū)，包括遼寧熊岳、金縣、興城；河北昌黎；山東煙臺等主要產(chǎn)地；品質(zhì)較差氣候區(qū)主要分布于黃淮海平原和關(guān)中平原蘋果產(chǎn)區(qū)。劉闖等[16]應(yīng)用模糊綜合評判法，將遼寧省蘋果種植區(qū)劃分為適宜、比較適宜區(qū)和不適宜區(qū)。

2.4 氣候相似理論

還有學者通過分析對照研究區(qū)域和蘋果主產(chǎn)區(qū)的氣候條件，確定研究區(qū)域適宜發(fā)展的品種。王建勛等[17]將阿拉爾墾區(qū)年平均氣溫、生長季（4—10月）平均氣溫和蘋果生長溫量指數(shù)與‘紅富士蘋果原產(chǎn)地日本主要蘋果產(chǎn)區(qū)及國內(nèi)‘紅富士蘋果主產(chǎn)區(qū)進行比較，分析了墾區(qū)‘紅富士蘋果各生育階段的氣象條件，得出墾區(qū)與中國最著名的蘋果產(chǎn)區(qū)煙臺的氣候條件一致，光、熱等自然氣候生態(tài)條件適合晚熟品種紅富士蘋果生長。吳燕等民[18]對比分析了甘肅省‘新紅星蘋果和原產(chǎn)地美國的氣候條件確定了10項指標，結(jié)合‘新紅星在甘肅省的生長狀況等將其劃分為3個不同的生態(tài)類型栽培區(qū)。

3 品種區(qū)劃

同一地區(qū)適宜栽培的品種不同，針對不同品種開展蘋果氣候區(qū)劃工作較少。如陜西省果樹研究所[19]通過比較世界蘋果主產(chǎn)地和中國最適地的氣候條件，分析了陜西省的氣候條件，確定了適宜發(fā)展蘋果的地區(qū)和品種，并結(jié)合社會條件確定了發(fā)展的品種和比例，根據(jù)品種在各地的生長結(jié)果、生物學特性和抗逆性等綜合表現(xiàn)將陜西省劃分為5個區(qū)域，并提出了各區(qū)相應(yīng)的品種組合。楊建民等[20]采用模糊聚類分析方法，基于元帥系蘋果的品質(zhì)數(shù)據(jù)對中國‘新紅星蘋果進行了區(qū)劃，因數(shù)據(jù)的缺乏只能使用元帥系蘋果品質(zhì)數(shù)據(jù)進行區(qū)劃。曹兵等[21]利用相似優(yōu)先比的方法，將寧夏‘紅富士蘋果劃分為是適宜區(qū)、較適宜區(qū)、不適宜區(qū)和不能栽植區(qū)。劉金銅等[22]基于中國各地‘元帥蘋果品質(zhì)資料和氣候數(shù)據(jù)，利用模糊綜合評判法對中國元帥系蘋果劃分為：最適區(qū)、適宜區(qū)、次適宜區(qū)和不適宜區(qū)。吳燕民等[18]將甘肅省‘新紅星蘋果劃分成3個不同生態(tài)類型的栽培區(qū)。朱琳等[13]對陜西省富士系蘋果劃分為4個區(qū)域。曹兵等[6]以限制寧夏‘紅富士蘋果栽培的溫度條件為依據(jù)選擇年平均氣溫、4—10月平均氣溫、溫量指數(shù)為區(qū)劃指標，將寧夏劃分為4個栽培區(qū)。魏欽平[15]等通過系統(tǒng)聚類方法，分析得出黃土高原和甘肅隴東是中國‘富士、‘喬納金和‘新紅星的最優(yōu)栽培氣候區(qū)，渤海灣地區(qū)是‘富士、‘喬納金的優(yōu)質(zhì)栽培氣候區(qū)，西南高地局部小氣候是‘新紅星的最適生態(tài)區(qū)。同時，闡明了不同氣候區(qū)蘋果優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的有利條件和限制因子。

4 結(jié)論與討論

（1）20世紀80年代—90年代，中國開展了大量蘋果氣候區(qū)劃工作，主要是采用統(tǒng)計學方法篩選出對蘋果品質(zhì)影響較大的氣象因子作為區(qū)劃指標，采用模糊數(shù)學法或數(shù)理統(tǒng)計法開展區(qū)劃，區(qū)劃結(jié)果對指導(dǎo)蘋果生產(chǎn)，高效利用氣候資源意義重大。

（2）隨著科學技術(shù)的發(fā)展，GIS技術(shù)逐步應(yīng)用各種作物精細化區(qū)劃，通過GIS建立農(nóng)業(yè)氣候資源數(shù)據(jù)庫，可方便的實現(xiàn)查詢、分析、統(tǒng)計和計算、圖層疊加等功能，應(yīng)用GIS技術(shù)進行農(nóng)業(yè)氣候資源小網(wǎng)格推算可以提高區(qū)劃結(jié)果的精度和空間辨識度的同時，減小了傳統(tǒng)區(qū)劃應(yīng)用的氣候資料以點代面產(chǎn)生的誤差，且得出的結(jié)果可視性較強[23-27]。僅朱琳等[13]使用GIS分別完成了陜西省富士系蘋果區(qū)劃圖和蘋果種植區(qū)劃圖，曹寧等[28]基于GIS開展了寧夏蘋果種植區(qū)劃工作。在全國其他地區(qū)利用GIS開展蘋果精細化區(qū)劃工作較少，GIS技術(shù)應(yīng)用于蘋果氣候區(qū)劃將成為以后的主要發(fā)展方向。

（3）蘋果品質(zhì)是當前困擾中國蘋果生產(chǎn)和發(fā)展的主要問題，提高蘋果質(zhì)量的研究是首要任務(wù)[15，29]。因品種生物學特性的差異和蘋果熟性不同，不同品種、不同熟性蘋果對氣候條件的要求各異，隨著精細化程度的提高，針對不同品種和不同熟性蘋果分別選擇影響蘋果品質(zhì)的氣象因子指標，按品種和熟性開展區(qū)劃可為蘋果優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供理論依據(jù)，是今后研究的重點。

（4）目前，中國濃縮蘋果汁出口量已占國際市場銷量的近70%，原料主要以鮮食蘋果的殘次果或低酸度蘋果為主[30]，歐美濃縮果汁消費國通常把用于加工高酸蘋果濃縮汁，且可滴定酸不低于0.6%的榨汁用蘋果稱為高酸蘋果，中國習慣消費的鮮食蘋果糖度較高且酸度一般小于0.4%[30]，釀酒用蘋果一般要求含糖量在15%，蘋果酸0.4%，單寧0.2%[31]?？梢姡煌猛镜奶O果對品質(zhì)的要求截然不同，因此有必要根據(jù)蘋果用途分別就高酸蘋果、釀酒用蘋果開展氣候區(qū)劃，可以為蘋果引種、合理布局提供參考。

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