“三北地区”仁用杏栽培区主要气候因子区划研究

李 慧，乌云塔娜，陈冬扬

（1.中南林业科技大学 a.经济林育种与栽培国家林业局重点实验室；b.林学院，湖南 长沙 410004；2.中国林业科学研究院 经济林研究开发中心，河南 郑州 450003）

“三北地区”仁用杏栽培区主要气候因子区划研究

李 慧1a,1b，乌云塔娜2，陈冬扬1b

（1.中南林业科技大学 a.经济林育种与栽培国家林业局重点实验室；b.林学院，湖南 长沙 410004；2.中国林业科学研究院 经济林研究开发中心，河南 郑州 450003）

仁用杏是我国“三北地区”（即华北、西北、东北地区）重要的生态经济型乡土树种，但由于仁用杏开花早，花果期若遇倒春寒则会严重影响其产量及产业的发展。为了给仁用杏栽培区的科学布局及种植企业和农民合理选择造林地提供理论依据，文中以国家气象局“三北地区”447个气象台站1981～2010年观测的气象数据和仁用杏主产区的杏仁单产量为依据，从24个气象因子中筛选出了影响仁用杏单产量的8个主要气候因子作为“三北地区”仁用杏适宜栽培区区划的评价指标，运用模糊相似优先比法，对“三北地区”仁用杏生长的气候适宜区域进行了划分。结果表明：仁用杏最适宜栽培区主要集中在华北地区，其次为辽宁省、吉林省、陕西省；次适宜区主要为内蒙古、青海、新疆等省区的干旱和半干旱地区，这些地区需要加强人工灌溉才能满足仁用杏生长对水分的需求；不适宜区主要为黑龙江北部漠河、呼中、新林、塔河、呼玛、加格达奇等地区及其周边地区，这些地区的年平均气温低于零下5 ℃左右，由于气温过低或霜冻的频繁发生导致仁用杏无法正常开花结果。

仁用杏；栽培适宜区划分；模糊相似优先比法；“三北地区”

仁用杏Prunus armeniaca×sibirica为西伯利亚杏Prunus sibiricaLinn.与杏Prunus armeniacaLinn.的种间杂交种（包括大扁杏和山杏），为蔷薇科落叶乔木[1-3]。仁用杏是重要的木本粮油资源，杏仁是我国传统的高汇率土特产品，可用来制成如杏仁油、杏仁霜等[4]特种商品。因为自然条件、品种资源分布和利用、生产规模等方面的差异，我国已自然形成了5个各有特色的仁用杏地理分布区域，即华北仁用杏区、西北仁用杏区、东北仁用杏区、西南仁用杏区和热带—亚热带仁用杏区。近年来，仁用杏在“三北地区”（即华北、西北、东北地区）发展很快，各地已开始进行杏仁生产基地的建设，仁用杏产业已成为当地的重要支柱产业。为了避免农民盲目选择种植地，文中从气候角度出发，在遵循适地适树的原则上，对“三北地区”仁用杏的生态适宜区进行了区划研究，旨在为地方政府和林农科学选择与合理布局其栽培区域和生产基地提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 气象资料

文中分析所用的各项气象数据均为国家气象局“三北地区”各省市（县）447个台站1981～2010年观测记录的各气象因子累积30年的平均值，气象数据集包括年极端最低气温（℃）、年极端最高气温（℃）、年降水量（mm）、年平均气温（℃）、年平均最低气温（℃）、年平均最高气温（℃）、年日照时数（h），年无霜期天数（d）、年平均本站气压（Pa）、年平均相对湿度（%）、年平均风速（m/s)、年最多降水量（mm）、年最少降水量（mm）、累年年降水量相对平均差（%）、累年年降水量相对标准差（%）、累年年相对湿度平均差（%）、累年年相对湿度标准差（%）、累年年气温标准差（℃）、累年年本站气压标准差（Pa）、累年年降水量平均差（mm）、累年年降水量标准差（mm）、累年年最大日降水量（mm）、累年月最大连续降水日数（d）、累年年气温平均差（℃）等24个要素的年气候标准值。

1.2 方 法

1.2.1 仁用杏主产区的确定

根据对“三北地区”各仁用杏种植地杏仁单产量的调查结果（见表1），以目前仁用杏丰产林的产量要求（单产量≥1 500 kg·hm－2）为依据，共筛选出了河北蔚县、山西兴县等9个仁用杏产区作为仁用杏主产区。

表1 “三北地区”各仁用杏种植地的杏仁单产量的调查结果Table 1 Survey results of unit area yield of almond-apricot in “Three North Areas”

1.2.2 评价指标体系的确定

根据仁用杏主产区的杏仁单产量与24个气候因子之间的相关分析结果，获得了8个主要气候因子作为仁用杏生态栽培区划的评价指标因子，这8个主要气候因子分别为30累年的年极端最低气温（℃）、年极端最高气温（℃）、年降水量（mm）、年平均气温（℃）、年平均最低气温（℃）、年平均最高气温（℃）、年日照时数（h），年无霜期天数（d），分别用 P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8来表示。

1.2.3 利用层次分析法计算8个主要气候因子的权重值

权重是评价某一评价指标在整个评价指标体系中的相对重要程度。利用层次分析法（AHP）[5-9]，先建立层次结构模型，通过模型进行两两因子之间的对比分析，并构造出判断矩阵，然后对构造的判断矩阵进行运算，得到 CR值（一致性指标），并作一致性的检验。若满足CR值小于0.1 的要求，则视为检验通过，若不能满足这一条件，则需重新评价，直至通过一致性检验。最后计算出8个评价因子的权重值。

1.2.4 利用模糊相似优先比法进行适宜性等级区划

模糊相似优先比法[10-12]的原理就是以成对的样品与一个固定样品作比较，以确定这两个样品中哪一个样品与固定样品最相似，也就是说，在选择与固定样品的相似对象时，两个样品中有一个会被优先选上。求模糊相似优先比矩阵的方法是：在对8个气候因子的模糊优先比分析中，采用海明（Har-ming）距离作为相似优先比中Rij的测度，对样本xi和样本xj与固定样本xk之间进行比较，海明距离可定义为：

如果rij在（0.5，1）之间，则表示xi比xj与xk更相似；如果rij在（0，0.5）之间，则表示xj比xi与xk更相似。rij又称为相似优先比。

利用MATLAB软件分别求出关键气候因子所对应的模糊相似比矩阵R(1)、R(2)、R(3)、R(4)、R(5)，R(6)、R(7)、R(8)。由λ水平截集评出各样品相似程度的秩序，求出各因素模糊相似优先比矩阵的各气象站点的序号，该序号数表示所对应气象站点的各气候因素对仁用杏所处气候环境的相似程度，序号越小，说明相似程度越高，气象站点所对应的地区越适宜种植仁用杏。

2 结果与分析

2.1 确定了影响仁用杏生长的关键气候因子

利用Spss软件对仁用杏主产区的杏仁单产量与24个气象因子之间的相关性进行了分析，计算得到的相关系数（r）见表2。若 |r|＜0.3，则说明该气候要素对杏仁单产量的影响不大或没有影响[13]，不能作为气候区划的评价指标因子；若0.3≤|r|≤1，则说明该气候要素与杏仁单产量相关，可视为气候区划的评价指标因子。由表2可知，杏仁单产量与累年年极端最低气温、累年年平均最低气温、累年年平均气温之间均呈显著正相关，且与累年年极端最低气温、累年年平均最低气温均通过了a＝0.01的显著性水平检验，与累年年平均气温也通过了a＝0.05的显著性水平检验；而杏仁单产量与累年年无霜期、累年年降水量、累年年极端最高气温、累年年平均最高气温、累年年日照时数间均呈显著负相关，且与累年年无霜期、累年年降水量、累年年极端最高气温、累年年平均最高气温、累年年日照时数均通过了a＝0.05的显著性水平检验。除此之外，累年年最多降水量、累年年降水量平均差、累年年降水量标准差也通过了a＝0.05的显著性水平检验，其相关系数虽然不满足0.3≤|r|≤1的条件，但其相关系数值也高达0.230以上，说明这3个因子对杏仁单产量也有一些影响。

表2 24个气象因子与仁用杏单产量的相关系数†Table 2 Correlation coefficient of 24 climatic factors and unit area yield of almond-apricot

利用Spss软件对仁用杏主产区的杏仁单产量与累年年平均最低气温、累年年极端最低气温、累年年降水量、累年年平均气温、累年年日照时数、累年年无霜期、累年年平均最高气温、累年年极端最高气温、累年年降水量标准差、累年年降水量平均差、累年年最多降水量等11个气象因子之间进行主成分分析，结果见表3。一般所选取的评价因子累计贡献率要达到80%以上，否则需重新选取评价因子。由表3可知，计算出累计贡献率为83.851%，其中累年年降水量标准差、累年年降水量平均差、累年年最多降水量的方差比率最低，说明此3个因子对杏仁单产量的影响甚微，不能选为评价因子，而前8个因子才是影响杏仁单产量的主导因子，可以用作区划的评价因子。

表3 11个气象因子与仁用杏单产量的主成分分析结果Table 3 Principal component analysis of 11 climatic factors and unit area yield of almond-apricot %

由表2和表3的分析结果可知，累年年平均最低气温、累年年极端最低气温、累年年降水量、累年年平均气温、累年年日照时数、累年年无霜期、累年年平均最高气温、累年年极端最高气温这8个气象因子与杏仁单产量的相关性均较好，都通过了a＝0.05或a＝0.01的显著性水平检验，主成分分析时8个因子的累计贡献率都达到了83.851%。由此说明，这8个气象因子都是影响杏仁单产量的重要因素，均可作为气候区划的重要评价指标因子。

2.2 影响仁用杏生长的关键气候因子的权重值

采用层次分析法构造判断矩阵，并对构造的判断矩阵进行运算，得到CR值为0.016 0，能满足CR值小于0.1的要求，说明通过了一致性的检验。以评判因子的判断矩阵计算各气候指标因子的权重（Wp），结果如表4所示。

表4 8个气候因子的权重值Table 4 Weights of eight climatic factors

2.3 “三北地区”仁用杏适宜栽培区的等级区划

从“三北地区”447个市（县）的每个气象台站中各选出上述8个气候指标因子进行分析，以其8个气候指标因子的年平均值（如表5）作为样本集合（X1……X447），以9个仁用杏主产区的8个气候指标因子的平均值作为固定样本（X0），每个样本有8个序号，即有8种相似程度，根据权重值，计算各样本对应的气象台站的Cp值（加权序号和），再将各气象台站的Cp值按从小到大的顺序进行排列，最后根据仁用杏栽培区气候条件的等级标准（见表6）将各台站对应的Cp值序号进行排序归类（序号越小表示越适宜种植），将“三北地区”的仁用杏种植地划分为适宜区、次适宜区、不适宜区。

2.3.1 西北仁用杏栽培区的气候区划结果

该地区地形复杂，区内多高原和盆地，多沙漠和戈壁。土壤多为黄土，土层深厚，土壤内含磷富钾，适宜杏树生长；但也有部分土壤为黑钙土、栗钙土及盐碱土等类型。该区为典型的大陆干旱气候区，冬春寒冷时间较长，但气温不过低，夏季平均气温又不过高，降水量少。对该地区仁用杏栽培区的气候区划结果如图1所示。

适宜区：该地区的仁用杏适宜栽培区包括甘肃的临夏、榆中、环县，陕西的绥德、榆林、神木，宁夏的固原、海原、西吉，新疆的尼勒克等地区，总面积为133 244.57km2。

表5 9个仁用杏主产区8个主要气候因子1981～2010年的年平均值Table 5 Annual average of eight main climatic factors in the nine main producting areas of almond-apricot from 1981 to 2010

表6 仁用杏栽培区气候条件的等级划分标准Table 6 Grade division standards of climate conditions at almond-apricot cultivation areas

图1 西北仁用杏栽培区的气候区划结果Fig. 1 Climate regionalization results of almond-apricot cultivation area in Northwest China

次适宜区：总面积为1 942 490.67km2。主要包括甘肃的皋兰、华家岭、兰州，宁夏的中卫、银川、中宁，青海的贵德、兴海、贵南，陕西的陇县、凤翔、太白，新疆的乌恰、且末、柯坪等年降水量为15.4～298.9mm、年平均气温0.3～3.9 ℃、年日照时数为1 770.5～1 950.2 h的地区。这类地区需要加强人工灌溉，及时做好预防霜冻的工作。另外，新疆的和田、于田、策勒、民丰等地区属于沙漠的边缘区，这些地区的气候条件较能满足仁用杏的生长需要，有文献记载过其土壤条件也是比较适宜仁用杏生长的。

不适宜区：总面积为240 240.9km2。主要为青海的曲麻莱、沱沱河、五道梁等地区，此区年平均气温低于零度且可低至零下5 ℃。而陕西的部分地区（如留坝、佛坪、商南等地区）由于年平均气温高于15 ℃，年降水量高达1 275mm，年日照低于2 000 h，也不适合仁用杏的生长。

2.3.2 华北仁用杏栽培区的气候区划结果

华北仁用杏栽培区的土壤为黄色或褐色土、草原土，沿海和黄河及海河故道为轻盐碱土，其pH值最高达8.5。地势西高东低。夏热多雨，雨季为7～8月，冬寒晴燥，秋季时间短，华北仁用杏栽培区的气候区划结果如图2所示。

适宜区的总面积为233 149.71km2，占该地区仁用杏栽培总面积的比率较大。

图2 华北仁用杏栽培区的气候区划结果Fig. 2 Climate regionalization results of almond-apricot cultivation area in North China

次适宜区：总面积为642 940.36km2。包括内蒙古自治区的额济纳旗、拐子湖、吉兰太、阿右旗等地区。这些地区年降雨量不足100mm，种植的仁用杏需依靠人工灌溉才能正常生长。同样，降水量在800～990mm的地区（如河南省驻马店），如要种植仁用杏则需在杏园内开好排水沟，雨季及时开沟排水以避免杏园积水，这些地区也属次适宜区。

不适宜区：总面积为93 299.96km2。包括内蒙古自治区满洲里、海拉尔等年平均气温低于零度的地区，这些地区的仁用杏因温度过低或霜冻的频繁发生而无法正常开花结果，因此，不适宜种植仁用杏。此外，河南省的固始、山东省的泰山、山西省的五台山等地区，因为年平均气温偏高，而年日照时数却不足2 000 h，年降水量在1 100mm左右，所以也都不适宜仁用杏的种植。

2.3.3 东北仁用杏栽培区的气候区划结果

东北仁用杏栽培区的土壤为褐色土、黑钙土，局部地区有碱土。该地区气候寒冷，半干旱，冬季时间长，而春季和秋季较短，雨季集中在7～8月。东仁用杏栽培区的气候区划结果如图3所示。

图3 东北仁用杏栽培区的气候区划结果Fig. 3 Climate regionalization results of almond-apricot cultivation area in Northeast China

适宜区：包括黑龙江省的牡丹江、辽宁省的熊岳、朝阳和吉林省的长春、长岭，总面积为300 289.26km2。这些地区不仅是仁用杏的原产地，也是仁用杏的主要产区。

次适宜区：包括辽宁省的丹东、吉林省的长白山、黑龙江省的明水等地区，总面积为153 411.39km2。该区年平均气温多为0.2～3.9 ℃，年降水量为801～962mm。

不适宜区：总面积为786 696.75km2。辽宁省的宽甸，其他气候条件均能满足仁用杏的生长，但因其年降水量为1 077.8mm，故其被划为不适宜区。而黑龙江省的漠河、塔河等地区，因其年平均气温都低于零度，所以也都不适宜仁用杏的种植。

3 结论与讨论

文中以对仁用杏单产量影响较大的8个关键气候因子作为区划评价指标，结合“三北地区”的土壤条件及地形地势等特点，对“三北地区”仁用杏栽培的生态气候适宜区进行了区划，得出了以下结论：“三北地区”仁用杏栽培的适宜区主要集中在华北地区，其次为东北的辽宁省和吉林省及西北的陕西省；次适宜区主要为内蒙古、青海、新疆等省区的干旱和半干旱地区，这些地区需要加强人工灌溉才能满足仁用杏生长对水分的需求；不适宜区主要为黑龙江北部的漠河、呼中、新林、塔河、呼玛、加格达奇等地区及其周边地区，因为年平均气温低于－5 ℃左右，温度过低或者霜冻的频繁发生导致仁用杏无法正常开花结果，所以这些地区不宜种植仁用杏。

研究得出，“三北地区”适合仁用杏种植的面积有3 405 525.96km2，其中华北地区适合仁用杏种植的面积有876 090.07km2，西北地区适合仁用杏种植的面积有2 075 735.24km2，东北地区适合仁用杏种植的面积有453 700.65km2。且最大的适宜种植区主要集中在西北地区，西北地区仁用杏适宜种植区的总面积占“三北地区”适合仁用杏种植地的60.95 %。因此，为了促进仁用杏的产业发展，通过对仁用杏适宜栽培区进行系统规划后，在西北地区应大力加强杏仁生产基地的建设，逐步建立起一条仁用杏适栽区的稳定产业带。

有关“三北地区”仁用杏适宜区划的研究报道很少，除了韩蓓蓓[14]和贺春燕[15]分别研究了陕西省和甘肃省的仁用杏适宜性区划外，在此之前还没有学者对此作过全面具体的研究。韩蓓蓓在对陕西省5种主要经济林树种气候区划研究中只简略地提到了仁用杏的区划，而其对陕西省耀县的区划结论与本文区划结果相反。韩蓓蓓认为耀县是仁用杏的不适宜栽培区，然而，耀县的年平均气温为12.7 ℃、年降水量为543.5mm、年日照时数为2 252.5 h、无霜期为321 d，这些条件都是适合仁用杏生长的。贺春燕在对甘肃省仁用杏气候适宜性区划的研究结果中，将甘肃省中部灌溉区（兰州、靖远、永靖等地区）划分为气候适宜区，但这些地区的年降水量不足300mm，所以笔者将这些地区全部划为仁用杏栽培的气候次适宜区。“三北地区” 发展仁用杏应遵循适地适树的原则，文中得出的区划结果或可为“三北地区”仁用杏种植地的选择与布局提供参考，这样可以避免盲目选择种植地而导致土地的浪费，合理选择适宜栽培区，加强栽培管理，从而实现杏仁稳产、高产的目的。

[1]张克学.仁用杏丰产建园技术[J].陕西林业科技,2008, (2)：183－188.

[2]刘 宁,刘威生.我国仁用杏主产区生产发展概述[J].北方果树 ,2004,(增刊 )：48－ 49.

[3]撒文清,魏安智,杨途熙.陕北毛乌素沙地仁用杏丰产栽培技术体系[J].经济林研究,2003,21(1)：47－49.

[4]乌云塔娜,包文泉,姜仲茂.内蒙古野生山杏优良单株核仁性状的遗传变异分析[J].经济林研究,2014,32(4)：8－12.

[5]问青青.基于GIS的山核桃生长适宜性评价研究[D].杭州：浙江农林大学,2011.

[6]郭金玉,张忠彬,孙庆云.层次分析法的研究与应用[J].中国安全科学学报,2008,18(5)：148－153.

[7]范金志,郭德勇,张建国.层次分析法确定煤与瓦斯突出影响因素的权重[J].矿山安全与环保,2004,31(3)：4－5.

[8]李荣均,邝英强.运筹学[M].广州：华南理工大学出版社,2002：196 － 199.

[9]李 宁.基于层次分析和模糊评价法的本溪市森林结构调整研究[J].中南林业科技大学学报,2014,34(4)：68－71.

[10]路正营,李世云,杨玉枫,等.利用模糊相似优先比法对不同棉花品种(系)进行综合评价[J].河北农业科学,2012,16(9)：26 － 29,36.

[11]Xiaojing Wang,Zhihong Zou,Hui Zou.Water quality evaluation of Haihe River with fuzzy similarity measure methods [J].Journal of Environmental Sciences, 2013, 25(10)： 2041 － 2046.

[12]谢葆玲,模糊相似优先比法在河段类比分析中的应用[J].泥沙研究,1992,(3)：70－ 73.

[13]宋志刚,谢蕾蕾,何旭洪.SPSS16.0实用教程[M].北京：人民邮电出版社,2008.

[14]韩蓓蓓.陕西省五种主要经济林树种气候区划研究[D].西安：西北农林科技大学,2010.

[15]贺春燕.甘肃省经济林主要干果类树种气候适宜性区划研究[D].兰州：甘肃农业大学,2001.

Study on cultivation districts division of almond-apricot in “Three-North Areas” based on main climate factors

LI Hui1a,1b, WUYUN Ta-na2, CHEN Dong-yang1b
(1.a.The Key Lab of Non-Wood Forest Product of Forestry Ministry; b. School of Forestry, Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, Hunan, China; 2. Non-timber Research and Development Center of CAF,Zhengzhou 450003, Henan, China)

Almond-apricot is the important ecological and economical native tree species in “Three-North Area”(that is north China, northwest and northeast), but the cold spell in later spring in fl owering and fruit bearing stage has a strong impact on it’s production and industry development because of the early blooming. In order to give scienti fi c layout and growing businesses and farmers were selecting reasonable planting area of almond-apricot cultivation area provide the theory basis, meteorological data from 447 meteorological stations in “Three-North Area” of State Meteorological Administration from 1981 to 2010 were used, and Almond-apricot main cultivation area of yield of almond per hectare(kg·hm－2), from 24 meteorological factors had screened out 8 climate factors of effects almond-apricot output as evaluation index of suitable planting area division in “Three-North Area”, using fuzzy similarity priority ratio method,to regionalize climatic suitability for “Three-North Area”. result show that： (1) Suitable areas： Mainly concentrated in north China region, followed by Liao Ning province, Jilin province and Shanxi province.(2)Sub-suitable areas： Mainly for arid and semi-arid areas as Inner Mongolia, Qinghai, Xinjiang etc, these areas need to strengthen arti fi cial irrigation to meet the water demand. (3) Unsuitable areas： Mainly for the northern Heilongjiang at Mohe, Huzhong, Xinlin, Tahe,Huma, Jiagedaqi and surrounding areas, these areas annual average temperature is under -5 ℃ around, due to low temperature were unnormal blossoming and bearing fruit or frequent frost.

almond-apricot; suitable cultivation division; fuzzy similarity priority ratio method; Three North Areas

S662.2

A

1003—8981(2015)04—0001—08

10.14067/j.cnki.1003-8981.2015.04.001

2014-10-05

“十二五”国家科技支撑计划项目课题“仁用杏和巴旦杏高效生产关键技术研究与示范”（2013BAD14B02）。

李 慧，硕士研究生。

乌云塔娜，教授，博士。E-mail：tanatanann@163.com

李 慧,乌云塔娜,陈冬扬.“三北地区”仁用杏栽培区主要气候因子区划研究化[J].经济林研究,2015,33(4)：1－8.

[本文编校：伍敏涛]