中国苹果气候区划方法研究进展

王静等

摘 要：苹果气候区划可为气候资源高效利用、苹果种植区域的合理布局提供参考。从苹果气候区划指标选择方法及区划方法2个方面，综述了苹果气候区划的研究进展，并讨论了未来苹果区划的研究重点，可为开展苹果气候区划的指标及区划方法选择提供参考。目前的研究，主要采用统计学方法分析苹果品质指标和气象条件的关系筛选对苹果品质影响较大的因子作为区划指标，利用聚类分析或者模糊数学的方法对研究区域进行区划；应用GIS技术开展苹果精细化区划是未来的主要发展方向，按照苹果不同品种、熟性和苹果用途开展气候区划，是未来精细化区划的研究重点。

关键词：苹果；气候区划；方法；研究进展

中图分类号：P49 文献标志码：A 论文编号：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

中国是世界第一大苹果生产国，提高果实品质是生产中面临的突出问题[1]。因此，有必要开展苹果农业气候区划，为苹果种植基地的选择提供参考。农业气候区划是在农业气候分析的基础上，以对农业地理分布有决定意义的农业气候指标为依据，遵循农业气候相似原理和地域分异规律，将1个地区划分为若干个不同的农业气候区域，区域内部有着共同的农业和农业气候特征，区域之间则存在着一定程度量和质的差异。苹果气候区划是以苹果的合理布局、适宜种植或品质的区域分布为目的而进行的区划[2]；中国最早的苹果气候区划开始于20世纪80年代，陆秋农[3]根据中国各地的气候条件和苹果生长发育的表现大致将中国划分为7个类型的栽培区，同时分析了苹果优质高产的适宜温度、降水、日照等条件为苹果规划提供参考；李世奎等[4]于1985年首次完成了中国苹果气候区划图，并考虑了土壤条件等其他因素完成了中国苹果种植区划图。随后新疆、陕西、黄土高原、辽宁、宁夏、山东、甘肃也相继开展了苹果区划工作[5-14]。中国目前的苹果区划工作集中于20世纪80—90年代，结果多为手工绘制，但是对品种布局及种植结构调整提供了非常重要的参考价值，GIS等技术应用于气候区划，可大幅度提高区划精细程度，而近10年仅陕西针对苹果区划开展了一些工作，随着气候变暖，苹果新品种的更替和生产措施的改变等苹果区划指标也发生了变化。因此，本研究综述了前人开展苹果气候区划所用指标的选择方法及区划方法，为进一步开展精细化气候区划提供借鉴，提出了未来开展品种区划和针对不同用途苹果开展区划的必要性。

1 中国苹果气候区划指标研究进展

1.1 根据苹果生长状况确定指标

农业气候区划指标是用来划分出不同农业气候区划的一种依据，它能反映各个农业气候区域间农业意义的明显差异。主要有主导因子法、主导因子与辅助因子相结合及综合因子指标法[2]。

多数学者通过对比分析研究区域的气候特点和苹果产量及品种确定对研究区域苹果的分布、生长发育、产量、品质起决定作用的因子作为区划指标进行区划。1983年，李世奎等[4]选择‘国光、‘元帅、‘金冠3个品种为代表，考虑其产量、品质、经济性状等与气象条件的关系，选用年平均气温、年降水量、夏季（6—8月）平均最低气温、夏季（6—8月）平均空气相对湿度作为气候指标，采用综合评分法对中国苹果进行气候区划，又在气候区划的基础上考虑各地土壤条件适宜程度、经济效益、贮运条件、技术水平、地形地势修订了区划线，形成了苹果种植区划。1987年，王润之等[5]采用对苹果产量和品质影响较大而各地差异较大的多个气候因子，冬季日最低气温≤-30℃的日数、日最高气温>35℃日数、日最低气温<0℃终日出现的早晚、≥10℃的活动积温、7月上旬—9月上旬间逐旬平均最低气温、8—9月大风日数，用综合评判的方法将新疆苹果划分为5个区。

1.2 灾害指标为主导因子结合其他辅助因子

主导因子与辅助因子相结合就是以主导因子划分出带（或区），再以辅助因子划出亚带或者副区[2]。有学者在前人研究结果的基础上，结合当地苹果生长的特点，综合考虑灾害对苹果生产的影响将限制当地苹果生长的某种灾害确定为区划的主导指标，将影响苹果生产的其他因子作为辅助指标进行区划。1981年，刘国惠[6]认为冻害是影响辽宁省苹果生产的主要因子，综合考虑标志不同冻害程度及其保证率的寒冷指数指标作为一级指标，降水量作为二级指标，将辽宁省划分为10个苹果栽培气候带。1985年，周仲显[7]考虑到宁夏苹果一般种植在灌区，水分不是限制苹果生长的因子，晚霜冻是影响宁夏苹果产量的重要气象灾害，因此采用4月中旬—5月中旬晚霜冻出现的日数作为区划的主导指标，用>10℃的积温作为区划的辅助指标将宁夏划分为5个区。郭江勇等[8]将制约陇东地区苹果生长的全生育期降水量作为一级区划指标，考虑到冬季冻害对陇东地区果树的影响，将最冷月1月的平均气温和极端最低气温作为辅助指标，将研究区划分为最适宜区、适宜区、次适宜区、可种植区、不可种植区。

1.3 引入数学统计方法的综合因子指标法

综合因子指标法是首先找出与农业地域分异有密切关系的多个气候因子，综合分析后，确定出分区的综合指标，进行农业气候区域的划分，或者通过采用聚类、模糊综合评判、集优法等方法将多个因子综合分析后，确定出区域界线[2]。

多数研究者基于数理统计的方法，分析各地苹果品质指标与气象因子的关系，筛选出对品质影响最大的多个因子确定为区划指标，一般有年平均气温、6—8月平均气温、6—8月平均最高气温、6—8月平均最低气温、≥10℃积温、日较差、6—8月降水量、相对湿度、日照时数等（见表1）。

魏钦平等[15]针对‘富士、‘乔纳金、‘新红星3个品种的品质因子分别筛选出来3类不同的气候指标，对中国3个主要品种苹果开展了气候区划。余优森等[9]采用数理统计方法确定了气温对苹果含糖量影响较大的3个关键生物学时段，分别拟合出‘元帅苹果3个关键生物学时段含糖量、含酸量、硬度与气温关系的曲线方程，并计算了中国主要苹果栽培区品质气候资源，利用模糊聚类分析以及品质气候资源相结合的方法将中国苹果品质气候区域划分为品质最优气候区、优质气候区和品质较差气候区3个区域。

2 区划方法

目前，农业气候区划常用的方法有逐步分区法、集优法、灰色关联法、模糊数学法和数理统计分区法。采用主导因子法或主导因子与辅助因子相结合的指标进行区划时，一般采用逐步分区法；采用综合因子指标进行区划时，一般采用聚类分析的方法进行区划[2]。对于苹果气候区划的分级多数学者将研究区域划分为适宜区、次适宜区和不适宜区3个区。另外还有学者增加了优质区，或者增加了可种植区。

2.1 逐步分区法

这种方法首先根据对苹果生长具有重要意义的因子作为主导因子，将研究区域划分为若干个农业气候带，然后再在每个农业气候带内根据辅助指标分出若干个农业气候区[2]。刘国惠[6]将寒冷指数作为一级指标将辽宁省划分为4个苹果栽培气候带，将降水量作为二级指标又划分出3个苹果栽培气候区及副区，最终将辽宁省划分为10个苹果栽培气候带。

2.2 数理统计法

数理统计法主要包括：聚类分析方法、最优分割和线性规划等[2]。如王润元[10]依据品质指标、种植与产量指标进行聚类分析，将甘肃省河西东部苹果栽培区划分为适宜栽培区、次适宜和可栽培区。王菱[12]使用动态聚类方法将黄土高原苹果划分为8个类型区。王润元[10]使用聚类分析，将甘肃省河西东部苹果栽培区划分为适宜栽培区、次适宜区和可栽培区。魏钦平等[15]基于中国不同生态气候区‘富士、‘乔纳金、‘新红星果实品质数据和气象数据，应用多元统计分析、线性规划提出了影响不同苹果品质因素的主要气象因子及最适气象因子的取值和优化方案，用系统聚类对黄土高原3个品种进行区划。主要包括：不同月份降水量、相对湿度、平均温度、平均气温日较差、平均最高气温、平均最低气温、日照时数及≥10℃积温。

2.3 模糊数学法

应用模糊数学方法，在指标选择上同样要求具有明确的农业意义；空间分布上有鲜明的分辨力；站点必需有比较性和代表性。常见的方法有模糊聚类、模糊综合评判、模糊相似选择等[2]。刘健国等[11]利于模糊聚类分析法，对山东省黄淮海平原进行苹果品质气候区划，将研究区域划分为7个苹果栽培气候适宜区，以昌潍地区、日照市、济南市和泰山与崂山之间的河谷地带为适宜区，鲁中南山区、鲁西南、鲁西北为次适宜区，滨海为不适宜区。余优森等[9]利用模糊聚类与品质气候资源相结合的方法将中国苹果品质气候区域划分为3个区域，品质最优气候区包括：西北黄土高原、甘新、西秦岭山地、川西北及川西南山地等温暖温和半湿润、半干旱及干旱灌溉农业区的主要苹果产地；优质气候区主要分布于渤海湾沿岸老苹果产区，包括辽宁熊岳、金县、兴城；河北昌黎；山东烟台等主要产地；品质较差气候区主要分布于黄淮海平原和关中平原苹果产区。刘闯等[16]应用模糊综合评判法，将辽宁省苹果种植区划分为适宜、比较适宜区和不适宜区。

2.4 气候相似理论

还有学者通过分析对照研究区域和苹果主产区的气候条件，确定研究区域适宜发展的品种。王建勋等[17]将阿拉尔垦区年平均气温、生长季（4—10月）平均气温和苹果生长温量指数与‘红富士苹果原产地日本主要苹果产区及国内‘红富士苹果主产区进行比较，分析了垦区‘红富士苹果各生育阶段的气象条件，得出垦区与中国最著名的苹果产区烟台的气候条件一致，光、热等自然气候生态条件适合晚熟品种红富士苹果生长。吴燕等民[18]对比分析了甘肃省‘新红星苹果和原产地美国的气候条件确定了10项指标，结合‘新红星在甘肃省的生长状况等将其划分为3个不同的生态类型栽培区。

3 品种区划

同一地区适宜栽培的品种不同，针对不同品种开展苹果气候区划工作较少。如陕西省果树研究所[19]通过比较世界苹果主产地和中国最适地的气候条件，分析了陕西省的气候条件，确定了适宜发展苹果的地区和品种，并结合社会条件确定了发展的品种和比例，根据品种在各地的生长结果、生物学特性和抗逆性等综合表现将陕西省划分为5个区域，并提出了各区相应的品种组合。杨建民等[20]采用模糊聚类分析方法，基于元帅系苹果的品质数据对中国‘新红星苹果进行了区划，因数据的缺乏只能使用元帅系苹果品质数据进行区划。曹兵等[21]利用相似优先比的方法，将宁夏‘红富士苹果划分为是适宜区、较适宜区、不适宜区和不能栽植区。刘金铜等[22]基于中国各地‘元帅苹果品质资料和气候数据，利用模糊综合评判法对中国元帅系苹果划分为：最适区、适宜区、次适宜区和不适宜区。吴燕民等[18]将甘肃省‘新红星苹果划分成3个不同生态类型的栽培区。朱琳等[13]对陕西省富士系苹果划分为4个区域。曹兵等[6]以限制宁夏‘红富士苹果栽培的温度条件为依据选择年平均气温、4—10月平均气温、温量指数为区划指标，将宁夏划分为4个栽培区。魏钦平[15]等通过系统聚类方法，分析得出黄土高原和甘肃陇东是中国‘富士、‘乔纳金和‘新红星的最优栽培气候区，渤海湾地区是‘富士、‘乔纳金的优质栽培气候区，西南高地局部小气候是‘新红星的最适生态区。同时，阐明了不同气候区苹果优质生产的有利条件和限制因子。

4 结论与讨论

（1）20世纪80年代—90年代，中国开展了大量苹果气候区划工作，主要是采用统计学方法筛选出对苹果品质影响较大的气象因子作为区划指标，采用模糊数学法或数理统计法开展区划，区划结果对指导苹果生产，高效利用气候资源意义重大。

（2）随着科学技术的发展，GIS技术逐步应用各种作物精细化区划，通过GIS建立农业气候资源数据库，可方便的实现查询、分析、统计和计算、图层叠加等功能，应用GIS技术进行农业气候资源小网格推算可以提高区划结果的精度和空间辨识度的同时，减小了传统区划应用的气候资料以点代面产生的误差，且得出的结果可视性较强[23-27]。仅朱琳等[13]使用GIS分别完成了陕西省富士系苹果区划图和苹果种植区划图，曹宁等[28]基于GIS开展了宁夏苹果种植区划工作。在全国其他地区利用GIS开展苹果精细化区划工作较少，GIS技术应用于苹果气候区划将成为以后的主要发展方向。

（3）苹果品质是当前困扰中国苹果生产和发展的主要问题，提高苹果质量的研究是首要任务[15，29]。因品种生物学特性的差异和苹果熟性不同，不同品种、不同熟性苹果对气候条件的要求各异，随着精细化程度的提高，针对不同品种和不同熟性苹果分别选择影响苹果品质的气象因子指标，按品种和熟性开展区划可为苹果优质生产提供理论依据，是今后研究的重点。

（4）目前，中国浓缩苹果汁出口量已占国际市场销量的近70%，原料主要以鲜食苹果的残次果或低酸度苹果为主[30]，欧美浓缩果汁消费国通常把用于加工高酸苹果浓缩汁，且可滴定酸不低于0.6%的榨汁用苹果称为高酸苹果，中国习惯消费的鲜食苹果糖度较高且酸度一般小于0.4%[30]，酿酒用苹果一般要求含糖量在15%，苹果酸0.4%，单宁0.2%[31]。可见，不同用途的苹果对品质的要求截然不同，因此有必要根据苹果用途分别就高酸苹果、酿酒用苹果开展气候区划，可以为苹果引种、合理布局提供参考。

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