黄菠萝在山西省引种的气候适生区区划研究

刘　鑫，史敏华，贺　奇，王占勤

(1.山西省林业科学研究院，山西　太原　030012； 2.山西省太岳山国有林管理局，山西　介休　032000)



黄菠萝在山西省引种的气候适生区区划研究

刘鑫1，史敏华1，贺奇1，王占勤2

(1.山西省林业科学研究院，山西太原030012； 2.山西省太岳山国有林管理局，山西介休032000)

摘要：笔者应用海明距离模糊相似优先比法， 选取年均温、绝对最低温、绝对最高温、≥10 ℃积温、年降水量、年日照、最冷月平均温、最热月平均温8个气候因子作为模糊相似优先比法分析的因素,对山西省引种黄菠萝的气候生态适生区进行初步划分。山西省引种黄菠萝的气候适生区为临县、大同、阳曲、左权、石楼、和顺、盂县、偏关、繁峙、沁源，次生区为左云、宁武、右玉、安泽、汾阳、原平、吉县、平顺、陵川、榆次、太原，不适生区为夏县、黎城、平陆、介休、运城。以期为今后在山西省引种黄菠萝提供科学的理论依据。关键词： 山西省； 黄菠萝； 引种； 模糊相似优先比； 气象因子

黄菠萝是我国东北地区著名的阔叶树种，主要分布在东北地区小兴安岭南坡、长白山和华北地区的北部，是珍贵的经济林树种，其韧皮部可入药，种子适于制皂及机械润滑油。目前，对黄菠萝资源的破坏十分严重，黄菠萝植物濒临灭绝，已被列为重点保护野生药材和国家二级保护植物。黄菠萝通常作为伴生种出现在原始森林和次生林群落中，具有良好的生态适应性。在山西省引种黄菠萝，可以丰富我省的造林树种，提高营林质量和效益。笔者根据树木引种的气候相似性理论，采用模糊相似优先比法对黄菠萝在山西省的气候适生区进行初步划分，以期为今后科学引种黄菠萝提供参考依据。

1资料的收集和整理

1.1气象因子的选择

根据迈依尔的气候相似论，适宜的环境条件是充分发挥品种优良性状的基础，能否成功引种的关键是引入地的气候条件和原产地的气候条件是否相似。影响树木生长的各种气候条件中，以水分、温度、光照等因子最为重要。因此，选择年均温、绝对最低温、绝对最高温、≥10 ℃积温年降水量、年日照、最冷月平均温、最热月平均温8个气候因子作为模糊相似优先比分析的因素。

1.2黄菠萝原产地的气候资料

选取黄菠萝原产地辽宁营口，吉林延吉，黑龙江海林、齐齐哈尔、哈尔滨、鸡西、牡丹江7个地区的气候资料。7个地区30 a(1971年至2000年)间各气象因子的平均数，见表1.

表1　黄菠萝原产地的气候资料

1.3山西省26个县市的气候资料

从南到北随机选取山西省26个县、市的气象资料，其30 a(1971年至2000年)间各气象因子的平均数，见表2.

表2　山西省26个地区的气候资料

2分析方法

2.1海明距离相似优先比法

海明距离相似优先比法是以2个任意样本和1个固定样本作比较，以确定这2个样本和固定样本之间的差异。设Xi，Xj为2个任意样本，Xk为固定样本，比较这2个任意样本与固定样本间的相似程度。

X={X1，X2，X3，…，Xn};i，j=1，2，…，n；i，j≠k.

分析过程如下：

1) 通过公式，分别计算出样本与固定样本的海明距离。

式中：Di——样本i与固定样本k的海明距离；

Dj——样本j与固定样本k的海明距离。

2) 通过公式计算样本与固定样本的相似优先比。

3) 求出所有的相似优先比，得到模糊相似优先比矩阵R，R=[rij]n×n.

4) 由λ水平截集评出各样本相似次序。从矩阵所有R值中，由大到小选取λ值。

首先达到全行为1的那一行所属样本与固定样本最为相似，并记序号为1.然后消除该样本的影响，划掉该行及对应的列，降低λ值再依次求取相似样本，记为序号 2，3，….

5) 对计算出的所有序号进行加权处理。

2.2层次分析法求各气候因子权重

构造判断矩阵，求出其最大特征值，及其所对应的特征向量W，归一化后，即为某一层次指标对于上一层次某相关指标的相对重要性权值。

相对重要性标度含义见表3.

表3　相对重要性标度含义

3结果与分析

应用海明距离相似优先比法，计算出山西省26个地区的8个气象因子年平均气温(C1)、绝对最低气温(C2)、绝对最高气温(C3)、≥10 ℃积温(C4)、最冷月平均气温(C5)、最热月平均气温(C6)、年降水量(C7)、年日照时数(C8)所对应的模糊相似矩阵R.

由λ水平截集评出各样本相似次序，得出山西省26个地区各气象因素模糊相似优先比矩阵序号。根据层次分析法构造判断矩阵，得出各个气象因素的权重值Ws，见表4.

表4　黄菠萝气候因子判断矩阵

经计算，其最大特征根λmax=8.644 829，一致性指标CI=0.092 118，平均随机一致性指标RI=1.45，随机一致性比率CR=0.065 332<0.1，可以通过一致性检验，因而是可行的。

由计算所得的权重值与固定样本k的海明距离以及各气象因子的序号，计算出26个地区的加权序号和(Cp)，见表5.

表5　山西省26个地区的序号及加权序号和

根据Cp值将26个地区的序号从大到小进行排列，序号越小，代表该地区的气候环境与黄菠萝原产地的气候环境相似程度越高。各地区引种黄菠萝适应性排序，见表6.

表6　各地区引种黄菠萝适应性排序

由表6可以看出，山西省引种黄菠萝的气候适生区为临县、大同、阳曲、左权、石楼、和顺、盂县、偏关、繁峙、沁源。这些地区的序号位于前10，说明这些地区的综合气候条件与黄菠萝原产地的气候条件相似，适宜黄菠萝生长，是引种栽培易成功的地区。

次生区为左云、宁武、右玉、安泽、汾阳、原平、吉县、平顺、陵川、榆次、太原。这些地区的序号排在适生地区之后，其综合气候条件与黄菠萝原产地比较相似，可以扩大黄菠萝的引种栽培范围。

不适生区为夏县、黎城、平陆、介休、运城。这些地区序号排在最后，表明这些地区的气候条件与黄菠萝原产地气候条件相差较大，较不适合黄菠萝的生长，不利于黄菠萝引种。

4结论与讨论

山西省引种黄菠萝的气候适生区为临县、大同、阳曲、左权、石楼、和顺、盂县、偏关、繁峙、沁源，次生区为左云、宁武、右玉、安泽、汾阳、原平、吉县、平顺、陵川、榆次、太原，不适生区为夏县、黎城、平陆、介休、运城。

本研究是以县、区进行区划的，未考虑小气候的影响。因此，在适生区内仍有不宜种植的点片, 而在不适生区内也可能有比较适宜种植的小气候。

黄菠萝引种主要受气候因子的影响，但也与土壤等因子密切相关。因此，在引种时需要结合立地条件和环境因子进行详细的分析比较，从而判断引种成功可能性的大小，并提出适宜的栽培推广措施。

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Division on Suitable Climatic and Ecological Region for IntroducedPhellodendronamurenseoin Shanxi Province

Liu Xin1, Shi Minhua1, He Qi1, Wang Zhanqin2

(1.ShanxiAcademyofForestrySciences,Taiyuan030012,China; 2.NationalForestAdministration

BureauofTaiyueMountaininShanxi,Jiexiu032000,China)

Abstract：Selecting 8 climatic factors such as mean annual temperature, absolute minimum temperature, absolute maximum temperature, ≥10 ℃ cumulative temperature, annual precipitation, annual sunshine, mean temperature in the coldest and hottest month, the suitable climatic and ecological regions in Shanxi of Phellodendron amurense were divided by applying theanalysis statistic method of hamming similitude priority ratio. The results showed that the suitable regions included Linxian，Datong，Yangqu，Zuoquan，Shilou，Heshun，Yuxian，Pianguan，Fanshi and Qinyuan; the subsuitable regions included Zuoyun,Ningwu, Youyu,Anze, Fenyang,Yuanping,Jixian,Pingshun,Lingchuan,Yuci and Taiyuan; the unsuitable regions included Xiaxian，Licheng，Pinglu，Jiexiu and Yuncheng. The paper was to provide theory reference for introduced Phellodendron amurenseo in Shanxi Province.

Key words：Shanxi Province； Phellodendron amurenseo; Introduced variety; Fuzzy similitude priority ratio； Climatic factor

中图分类号：S792.31

文献标识码：A

文章编号：1007-726X(2016)01-0016-04

通信作者：史敏华(1964—)，男，山西闻喜人，1988年毕业于北京林业大学，教授级高级工程师。

作者简介：刘鑫(1983—)，女，山西太原人，2010年毕业于山西农业大学，工程师。

基金项目：中央财政林业科技推广示范项目[2014]09号；山西省财政支持农业科技成果转化项目[2014]01号

收稿日期：2015-09-11