山东省甜樱桃生态区划的模糊聚类分析*

2011-02-19魏国芹孙玉刚吕菲菲

中国农业资源与区划 2011年6期

魏国芹，孙玉刚，安淼，吕菲菲

(山东省果树研究所，山东泰安 271000)

山东省地处黄河下游，地理位置为北纬34°25″～38°23″、东经114°36″～122°43″，地势中部高四周低，山地、丘陵约占总面积的34%，生态类型复杂多样。山东省是我国甜樱桃栽培面积最大的省份，栽培总面积约6万hm2，主要集中在烟台福山、青岛平度、潍坊临朐、淄博沂源、泰安岱岳、枣庄山亭等地，甜樱桃在山东省的分布并不均衡，多数县 (市、区)为少量或零星栽培，尚存在很大的栽培空间。近年来，随着其栽培效益的不断提高，山东省甜樱桃栽培面积迅速扩大，为合理安排生产布局，充分利用生态优势，提高甜樱桃产量和品质，笔者认为对山东省甜樱桃进行区划研究十分必要。

目前已开展区划的果树包括枇杷、梨、板栗、杨梅、苹果、葡萄、罗汉果、阿月浑子、柑橘［1-8］等，有关甜樱桃生态区划的研究尚少［9］。甜樱桃属于抗逆性较差的树种之一，其生长发育与气候因素密切相关，适合在全年日照时间2 600～2 800小时，年均温10～14℃的地方生长，不耐低温，花期易遭受低温伤害，受小气候影响较大，同一品种在不同地区或同一地区不同地点的生长结果习性、果实品质等存在较大差异，在我国适宜栽培的地区有限。因而选择适宜的生态区进行栽培并合理的划分甜樱桃生态区就更显重要。目前有关山东省甜樱桃生态区划的研究尚未报道，该文利用数学统计方法对影响甜樱桃生长的四个关键气象因子进行模糊聚类分析，对山东省进行生态区域划分，旨在为山东省充分利用自然资源，合理发展甜樱桃产业提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 聚类指标

在查阅各种生态条件对甜樱桃生长发育、产量和品质影响的基础上，选择影响甜樱桃生长发育的四个关键气象因子作为区划指标，即年均温度，3～4月份最低气温、5～7月份平均气温、年均降水量。数据为各调查地区近30年的年平均值，由山东省气象中心提供。

1.2 聚类样本

以山东省的有代表性的30个县 (市、区)作为聚类样本，根据选定的聚类指标进行聚类分析。代表县 (市、区)为长清、商河、崂山、平度、高青、沂源、山亭、河口、福山、莱阳、莱州、临朐、寿光、鱼台、曲阜、岱岳、东平、荣成、岚山、五莲、钢城、郯城、莒南、齐河、乐陵、阳谷、冠县、沾化、巨野和东明。

1.3 分析方法

按照朱立武等［10］的方法对数据进行分析，即模糊聚类分析方法［11-13］。利用传递闭包进行模糊聚类，先对原始数据Xij进行极差标准化处理，Xij=(Xij-minXij)/(maxXij-minXij)∈ ［0，1］，得到标准化矩阵X=(x’ij);采用欧式距离法计算相似程度，建立模糊相似矩阵。根据各聚类指标对甜樱桃生长的影响程度，设置各聚类指标的权重值，本文分别取年均温度，3～4月份最低气温、5～7月份平均气温、年平均降水量的权重值分别为0.20，0.35，0.20，0.25，以平方法求传递闭包，并进行系统聚类，取不同阈值对生态类型进行区划。

2 区划结果和分析

根据上述区划指标和模糊聚类分析，采用‘λ-截’对山东省甜樱桃生态气候类型进行划分，若取阈值λ=1.68时，荣成、岚山分别各为一类，其余28个县 (市、区)聚为一大类，若取λ=1.12则可将山东省生态类型分为以下六类:

甜樱桃最适宜栽培区:

Ⅰ区:山东半岛及部分内陆地区，包括福山、莱州、莱阳、平度、安丘、临朐、寿光、沂源，即烟台、青岛和潍坊大部分地区。区内年均温11.5～12.5℃，3～4月份最低温度-3～5℃，7～8月份平均温度20～22℃，年均相对湿度64% ～70%，年均降雨量650～750mm，5～7月累计降雨量200～400mm，年日照时数2 186.3～2 818.4小时，≥10℃积温3 685.2～4 600℃;无霜期180～244天。该区日照时间长，昼夜温差大，山地、丘陵地较多，土壤条件良好，有机质含量1%左右，气候温暖，光热条件好，降雨量适中，农业基础设施条件良好，是甜樱桃传统栽培区，甜樱桃栽培面积约4万hm2，产量20万t，主要栽培品种红灯、先锋、拉宾斯、萨米脱、芝罘红、那翁等。该区以烟台市的甜樱桃栽培历史最早、管理水平高，产量和品质高，为山东省甜樱桃栽培的优势区域，甜樱桃成熟期比泰安、枣庄等内陆地区推后10～15天，有效延长了市场供应期，发展晚熟品种可将这一优势扩大。

甜樱桃适宜栽培区:

Ⅱ区:鲁中山区，主要包括济南、泰安、莱芜地区。该区年均温较高，其中济南达14.7℃，为全省温度最高的地区。四月份平均温度15℃，年均降雨量650～750mm，5～7月份平均降雨量400～450mm，5～7月份平均降雨日数为32～34天，空气相对湿度58% ～64%，年平均蒸发量约1 900～2 000mm，为全省蒸发量最多的地方。该区山地地形较复杂，小气候差异明显。年均日照时数2 500～2 600小时，年均日照百分率54%～58%，无霜期200天左右。泰山和鲁山中下部为古代浅海隆起的灰岩，下部土壤以褐土为主，土层较厚，肥力较高，中性至微碱性，比较适宜甜樱桃的生长。该区甜樱桃比烟台地区成熟期提前10～12天，错开了市场供应期，若发展甜樱桃极早熟品种，进一步拉开供应期，有效提高果品价格，形成果品优势。该区甜樱桃面积约8 000hm2，产量4万t，栽培的主要品种有红灯、布鲁克斯、萨米脱、早大果、美早等，主要分布在新泰、岱岳、长清等地。

Ⅲ区:鲁南部分地区，包括临沂、枣庄地区。该区年均气温13～14℃，年低温日数 (≤-10℃的低温日数)3～4天，较鲁北、鲁中山区北部和半岛内陆地区少12～16天。≥10℃有效积温4 239.2～4775.0℃，无霜期200～242天，日照时数2 130.3～2 579.0小时，太阳年总辐射量为116.6～123.6kcal/cm2。年降雨量800～860mm，5～7月份降雨量为390～420mm，为山东省降雨最多的内陆地区，年蒸发量1 500～1 600mm，为全省最低地区，年均相对湿度大。该区为丘陵山地，排灌系统良好，栽培甜樱桃不易引起涝害。属暖温带季风型大陆性气候，积温高，秋季转冷早，春季回暖快，该地甜樱桃比烟台地区早上市15～30天，现有甜樱桃8 000hm2，产量2.4万t，主要分布在山亭和沂水。

Ⅳ区:鲁西、鲁北地区，包括曲阜、鱼台、巨野、东明、阳谷、冠县、齐河、商河、沾化，即济宁、菏泽、聊城、德州、淄博等。该区年均气温12～14℃，4月份平均气温14～15℃，7月份平均温度26～27℃，年均降雨量550～750mm，6～8月份平均降雨量350～450mm，夏季平均降雨日数28～30d，风速约3m/s，年平均相对湿度64～72%，年日照时数2 300～2 800小时，年均日照百分率52% ～62%。该区地势平坦，土层深厚，鲁北地区以壤土和粘壤土居多，除东部滨海盐碱地和少数内陆涝洼盐碱地以外，土壤比较肥沃，建立樱桃园需要提高土壤的通透性;鲁西地区较鲁北地区地势偏高，为黄河冲积平原，壤土、沙壤土居多，土壤肥厚，平均日较差为10～11℃，有利于光合作物的积累和果实品质的提高。该区春季回暖早，多干热风，易受旱害，夏季热，多暴雨，地表与地下水自排能力差，易成涝灾，应注意排水;秋季短而早，冬季长而干寒，冬季应防止甜樱桃抽条。该区聊城、曲阜等地均有甜樱桃栽培，生长结果表现良好，果实品质佳，总体比较适合栽培甜樱桃，目前甜樱桃在本区的分布较少，建议可发展一定规模的甜樱桃。本区的乐陵、沾化、垦利等地，虽气候因子聚类在一起，但因土壤偏碱性等因素，基本没有甜樱桃种植。

甜樱桃次适宜栽培区:

Ⅴ区:荣成，主要为石岛一带。该地区受海洋的影响，全年空气潮湿，年平均日照百分率为54%～58%。荣成是全省年均气温最低的地区，年均温11.4℃，4月份平均气温8.4℃，在该区种植甜樱桃易遭受花期冻害，需及时防止花期冻害的发生，且该区风速大，栽培甜樱桃需采取防风措施，如建立防护林等，不建议该区大量发展甜樱桃。

Ⅵ区:日照临海区，主要为岚山一带。该区年均温为12.1℃ ～14.5℃，受海洋影响严重，年平均相对湿度较大，约72%;年均降雨量是山东省最多的地方，特别年份达1 000mm以上。2008年、2009年降雨量均达1 200mm以上，尤其甜樱桃果实发育期降雨量较多，2008年5～7月份降雨量达661.9mm，在此区种植甜樱桃需配合起垄栽培搭建避雨设施，否则甜樱桃容易发生根部涝害，且果实采收期遇雨易裂果。

3 结论和讨论

早期的作物区划均是将农业气象资料指标和栽培作物的植物学性状、生物学特性、适合生长的环境因子等相结合，借助经验开展研究，区划的结果主观性较强［14-15］。此方法精确度不高，难以将各种作物的生态栽培区较全面的划分出来。近来，传统的定性的区划方法已逐渐被更为科学的定量的区划方法所取代。依据数学方法［16-18］，尽早从定量的角度对主要在我国的适生区域进行准确区划，是发展我国甜樱桃生产的重要任务。近年来，GIS技术［19-20］在气候资源区划和作物种植区划中得到广泛应用并取得了较好的效果，也将是我们今后继续研究的重点。

采用影响甜樱桃生长发育的四个关键气象因子进行了区划，区划结果与当前甜樱桃在山东省的分布和生长结果表现相一致，它能够客观地反映出各生态区间的差异性和区内的相似性，为山东省种植结构的调整和甜樱桃产业的发展提供科学依据。该文划分的最适宜栽培区和适宜栽培区是山东省甜樱桃发展的主要区域。由于划分适栽区域主要采用的是气候区划，因此，无论在哪个生态区发展甜樱桃时，都要结合当地的海拔、地形地貌、土壤、光照等因素，并且根据甜樱桃生长结果特性、果实成熟期、品质等状况选择合适的品种、砧木进行栽培，使早、中、晚熟品种合理搭配，尽量延长市场供应期。另外加大对甜樱桃先进栽培技术的推广力度，通过整形修剪、花果管理、土肥水管理、病虫害防治等技术的综合应用，变次适栽培区为适宜栽培区，拓宽甜樱桃的适栽范围，增加栽培面积，促进甜樱桃产业的发展。

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