陕西北扩区苹果种植的气候适宜性及潜力分析*

梁 轶，屈振江，鲁 成，张 黎，刘 璐，王景红

陕西北扩区苹果种植的气候适宜性及潜力分析*

梁 轶1,2，屈振江3**，鲁 成4，张 黎5，刘 璐1,2，王景红6

（1.陕西省农业遥感与经济作物气象服务中心，西安 710015；2.秦岭和黄土高原生态环境气象重点实验室，西安 710015；3.陕西省气象科学研究所，西安 710015；4.榆林市果业发展中心，榆阳 719053；5.陕西省气象台，西安 710014；6.陕西省气象干部培训学院，西安 710015）

为了厘清新的气候期（1991−2020年）陕西北扩区苹果气候适宜种植区的精细化分布，揭示该区域苹果可发展种植潜力，本文基于陕西苹果产区气象观测、数字高程模型、耕地确权等多源数据资料，综合考虑陕北山地苹果种植的气候与立地条件需求，选取年平均气温、年降水量、6−8月空气相对湿度、6−8月平均最低气温、1月平均气温、坡向、坡度共7项因子作为区划指标，采用多元回归方法进行各气候因子空间化模拟推算，基于模糊集线性隶属函数方法构建各项单因子适宜度定量评价模型，利用加权综合评判和集优法研制了陕西北扩区苹果种植气候适宜性区划，并应用耕地确权数据提取分县（区）苹果北扩适宜种植区的旱地和可灌溉面积分布，以明确其可发展种植潜力。结果表明：（1）陕西苹果适宜种植区北界主要分布在自吴起、靖边中南部向东北经横山南部、米脂延伸至佳县中南部一带向阳缓坡丘陵沟壑区，海拔一般在730～1660m。（2）野外调查验证显示，区划结果与果园实地种植分布的一致性约80%。（3）基于耕地确权数据的分县（区）苹果气候适宜区精细化空间分布结果显示，北扩区苹果气候适宜等级以上可发展种植面积约276.9khm2，占可用耕地24.6%，其中旱地面积占96.3%，以雨养农业为主。与各县（区）苹果种植现状统计数据对比分析表明，榆林市除神木、府谷外的其他大部分县（区）和延安市吴起县苹果气候适宜区潜在种植面积尚有4.9～28.5khm2的发展空间，延安市志丹县苹果气候适宜区潜在种植发展面积已趋于饱和。

苹果；气候；适宜度模型；种植发展潜力

陕西是苹果优生区，也是苹果连片面积最大的区域。2020年，陕西苹果种植面积620.18khm2，产量1185.21万t[1]，在苹果产业格局中影响力不断增强。陕北黄土高原区是富士苹果适宜种植面积最大的区域之一，同时也是典型的生态过渡带，是受气候变化影响最为敏感的地区之一。随着以增温为主要特征的气候变化加剧，陕西苹果产区气候也向暖湿化方向发展变化[2−5]，苹果气候适宜种植区界限逐渐向北移动。陕北山地苹果产业带作为陕西“十四五”苹果产业发展规划重点区域，如何科学划定陕西北扩区苹果栽培种植气候适宜区北界，厘清该区域苹果气候适宜种植区的精细化分布，开展苹果可发展种植潜力定量评估，是加快推进陕西苹果产业高质量发展亟需解决的重要科学问题。

近年来，众多学者围绕苹果种植气候适宜性和气候变化对其生长的影响开展了大量研究。李世奎等[6]首次提出中国苹果适宜种植的7项气候区划指标并沿用至今；魏钦平等[7−11]分别对豫西地区、黄土高原区和陕西的苹果气候适宜性进行了分析研究与区划，开展了当地苹果种植气候论证。屈振江等[12−13]从全国尺度开展了苹果气候适宜性评价研究，给出全国和各主产省苹果气候适宜区面积的理论计算值。刘园等[14]基于云南昭通单点历史气象观测、苹果种植统计和果园生产等数据，在探讨分析该地苹果最大可能生育期内农业气候资源和农业灾害的变化特征基础上，估算其气候生产潜力。邱美娟等[15]利用数理统计方法分析中国北方7个苹果主产省的降水时空分布，探析了苹果关键生育期适宜降水量。上述研究多从气候角度探讨了苹果生长适宜性和适生区分布面积的理论参考值，并未考虑研究区的土地利用现状，也未与苹果实际生产种植分布进行比较分析，区划指标中也仅考虑气候要素，未考虑坡度、坡向等立地条件。刘璐等[16]明确了影响中国北方苹果始花期的关键气候因子及其影响时段与强度，柏秦凤等[17]研究发现1981年以来中国不同产区富士系苹果花期呈提前的变化趋势。随着气候变化加剧，原有基于1981−2010年气候背景资料的陕西苹果气候区划结果[18]在当前陕北山地苹果产业区域布局优化中的参考价值逐渐减弱。

本研究利用新的气候期（1991−2020年）气象观测、数字高程模型、耕地确权等多源数据资料，构建综合考虑气候与地形的苹果种植气候区划指标体系，基于模糊集线性隶属函数方法对各区划因子适宜度进行定量评价，利用加权综合评判和集优法研制了陕西北扩区苹果种植气候适宜性区划。在此基础上，借助GIS空间分析技术应用耕地确权数据提取分县（区）的陕西苹果北扩适宜种植区精细化旱地和可灌溉面积分布，并结合其种植现状统计数据分析其适宜种植发展潜力，以期为气候变化背景下陕西北扩区苹果产业优化区域布局，聚焦高质量发展提供更加直接的参考与依据。

1 资料与方法

1.1 研究区概况

陕西北扩区特指位于陕西北部榆林市12个县（区）和延安市西北部2个县，介于36°21′−39°35′N、107°28′−111°15′E（图1）。该区属陕北黄土高原，地势由西向东倾斜，海拔高度566−1914m，地貌大致可分为长城沿线及其以北毛乌素沙漠南缘风沙草滩区、中南部黄土高原腹地丘陵沟壑区和西南部黄土梁峁丘陵沟壑区。研究区属温带、暖温带半干旱大陆性季风气候，年平均气温8.5～11.7℃，年极端最低气温平均值−17.1～−23.7℃，≥10℃积温3007.4～4101.9℃·d，年降水量346～504mm，年日照时数2399～2931h。

图1 陕西苹果北扩区数字地形及气象站点分布

1.2 资料来源

气象资料主要选取陕西苹果产区及其周边共53个气象站连续完整的1981−2020年气象观测资料，来源于陕西省气象信息中心。地理信息数据采用研究区1:5万数字高程模型（DEM）和行政边界矢量数据，分别用于提取经度、纬度、坡向、坡度栅格数据和结果分析与制图，来源于陕西省测绘局。耕地确权数据用于苹果气候适宜种植区旱地、水浇地潜在分布面积提取，来源于陕西省农业农村厅。苹果种植统计数据来源于陕西省果业中心。

1.3 研究方法

1.3.1 区划指标因子选取

苹果是典型的温带落叶果树，性喜凉干燥。气候条件虽然是苹果地带性适生分布和品质优劣的先决条件，但其适宜性也与坡度、坡向等立地条件密切相关。据查阅文献[19−20]、咨询苹果栽培专家意见和山地苹果种植区实地调查，阳坡、背风坡或峡谷地的东西沟（谷）太阳辐射强，光照条件佳，气温和土温高，气温日较差大，苹果生态反应良好；山地苹果生产地坡度不宜超过35°，坡度过大由于冲刷严重，土壤贫瘠，含水量低，不利于果树生长[21]。针对陕西主栽富士系苹果，实地调查中发现1月平均气温是陕北山地苹果种植分布的重要限制因子之一，最冷月平均气温过低会导致苹果树不能安全越冬，直接影响其生理存在。因此，综合考虑苹果气候适宜性、限制因子及立地条件需求，选取年平均气温、年降水量、6−8月空气相对湿度、6−8月平均最低气温、1月平均气温、坡向、坡度共7项因子作为陕西北扩区苹果种植气候适宜性区划指标，参考全国苹果气候适宜性评分标准[6]、陕西已有研究成果[22]和屈振江等[12]影响富士苹果在中国分布的主导气候因子适宜阈值研究结果，结合陕西苹果产业实地分布与生产情况调查结果，确定研究区苹果种植区划因子的适宜和不适宜阈值区间，详见表1。

1.3.2气候因子的空间小网格模拟推算

由于大地形因子（经度、纬度、高度）与热量、水分等气候资源有较强的线性相关关系，据此可建立各气候因子的空间分布模型，其表达式为

表1 研究区苹果种植气候区划因子的适宜和不适宜阈值区间

注：X1为年平均气温；X2为年降水量；X3为6−8月平均相对湿度；X4为6−8月平均最低气温；X5为1月平均气温；X6为坡度；X7为坡向。下同。

Note: X1is annual mean temperature;X2is annual precipitation;X3is average relative humidity from June to August;X4is average minimum temperature from June to August;X5is average temperature in January;X6is slope;X7is aspect. The same as below.

为了分析新的气候期（1991−2020年，简称近30a）陕西北扩区苹果种植关键气候区划指标较前一气候期（1981−2010年，简称前30a）的空间分布演变特征，将研究区前30a、近30a的年平均气温和年降水量分别与各气象站点经度、纬度和海拔高度进行相关分析，建立其空间小网格推算模型（表2）。同时建立研究区近30a的6−8月空气相对湿度、6−8月平均最低气温和1月平均气温3个区划指标的空间小网格推算模型（表2）对其进行空间插值处理[23−24]，利用IDW等方法对模型误差进行插值后修正其空间化模拟结果。

1.3.3 区划方法

首先建立研究区苹果气候适宜性综合评价栅格数据层。根据各区划指标气候适宜性阈值，采用模糊集线性隶属函数的方法[25]分别建立其气候适宜度定量评价模型（表3），利用GIS编程语言实现各模型算法，对各单项评价指标的栅格数据层进行归一化处理，综合熵权法和野外验证确定气候因子权重集（表4），再利用加权综合评判法建立研究区苹果气候适宜性评价栅格数据层，其表达式为

表2 气候因子的空间网格化推算模型

其次建立研究区苹果种植地形适宜性评价栅格数据层。利用GIS空间分析模块提取研究区坡向、坡度地形数据，利用隶属函数方法分别建立其坡向、坡度地形适宜度评价模型（表3），将坡向、坡度适宜性评价栅格数据进行叠加分析，建立研究区苹果种植地形适宜性评价栅格数据层。

表3 区划指标气候适宜度评价模型

最后，应用集优法对气候和地形适宜性栅格数据层叠加分析后获取研究区苹果种植气候适宜性区划专题图。

表4 气候因子的权重

1.4 数据处理

采用Excel 2007和Matlab 2016a进行气象数据统计分析与气候因子权重确定，利用 ArcMap10.8.1进行各区划指标适宜度模型算法实现、栅格数据分类提取与计算分析。

2 结果与分析

2.1 苹果关键气候区划指标空间分布演变特征

2.1.1 年平均气温

温度是决定作物分布的重要因子，年平均气温作为生长季长度和热量供应的重要表征，是苹果正常发育进程和果实品质的保证。根据年平均气温空间网格化推算模型模拟得到研究区近30a和前30a的年平均气温空间分布结果。由图2可见，与前30a相比，近30a北扩区适宜苹果种植的8.5℃年平均气温等温线由东南部向北、向西拓展，推移至定边、靖边的中北部，以及横山、榆阳、神木、府谷的北部地区，热量资源的增加有利于该区域苹果种植界限向北、向西推进。

2.1.2 年降水量

年降水量既是决定苹果种植地理分布的气候因子，也是影响陕北苹果种植分布的重要限制性因子。根据年降水量空间网格化推算模型模拟得到研究区近30a和前30a的年降水量空间分布结果，由图3可见，北扩区年降水量分布总体呈现西北少、西南和东南多的特点。与前30a相比，近30a该区域年降水量总体呈现增加趋势，苹果生长水分需求下限400mm年降水量等值线向北移至定边中部、靖边北部、横山西北部、榆阳西部以及神木和府谷地区，特别是西南部和东南部大部分地区年降水量增至450mm以上，降水适宜性进一步增加。

2.2 北扩区苹果种植气候适宜性区划结果分析

利用GIS空间分析模块，对气候、地形适宜性栅格数据层叠加分析后获取陕西北扩区苹果种植气候适宜性区划结果。由图4可见，最适宜区主要分布在东南部子洲和清涧的向阳缓坡丘陵沟壑区，海拔一般在700～1300m。本区年平均气温8.7～11.5℃，1月平均气温−7.3～−5.4℃，6−8月平均最低气温14.9～18.7℃，志丹西北部、子洲南部和清涧中东部年降水量在464～500mm，其余各地在501～539mm，6−8月空气相对湿度62%～69%。该区气候条件优越，土层深厚，苹果果形指数高，果面着色好，含糖量高，蜡质层厚，风味浓，耐储运，属陕西苹果品质最佳优生区。

图2 近30a（a）和前30a（b）平均气温的空间分布

图3 近30a（a）和前30a（b）降水量的空间分布

图4 苹果种植气候适宜性区划及野外验证点

适宜区主要分布在自吴起、靖边中南部向东北经横山南部、榆阳南部局地、米脂延伸至佳县中南部一带向阳缓坡丘陵沟壑区，海拔一般在730～1660m。本区年平均气温7.3～12.0℃，1月平均气温−8.3～−5.2℃，6−8月平均最低气温13.3～19.5℃，志丹年降水量在501～562mm，其余各地418～500mm，6−8月空气相对湿度59%～70%。该区苹果生长季温凉干燥，夏秋季气温日较差大，果实着色期光照条件佳，气候条件基本满足苹果生长需求，苹果着色深，糖度高，风味佳。值得注意的是，本区大部地区年降水量接近500mm，冬春季节干旱多风，易出现生理干旱“抽条”现象，越冬期低温对幼树及嫩梢有一定威胁，吴起、志丹、靖边、绥德等地苹果花期易遭受晚霜冻的危害。

次适宜区主要分布在自定边中南部和东部向东北经靖边中北部、横山中部、榆阳中南部延伸至神木东南部一带向阳缓坡丘陵沟壑区和峡谷丘陵区，海拔670～1750m。本区年平均气温6.7～12.2℃，1月平均气温−8.7～−5.2℃，6−8月平均最低气温12.8～19.2℃，靖边南部、志丹北部年降水量501～576mm，其他地区375～500mm，靖边和横山北部、榆阳、佳县和神木6−8月空气相对湿度在57%～60%，其他地区61%～70%。该区大部热量资源尚可，降水不足，苹果果个小，着色浓，味偏甜，耐储藏。值得注意的是，定边、靖边、横山、榆阳等地长城沿线地区年降水量接近400mm临界值，春季多风沙，夏季空气相对湿度小，干旱严重。榆林东北部的地区冬季气温偏低，苹果幼树越冬冻害风险较大。

不适宜区主要分布在次适宜区以北及其周边的风沙草滩区和高海拔丘陵山区，以及苹果适种区周边，坡度大于35º或坡向为北、东北、东、西北的阴坡黄土高原丘陵沟壑区。本区水热资源或立地条件不能满足苹果生长需求，不适宜苹果生长。

2.3 北扩区苹果气候适宜性区划结果野外验证

选取区划结果划定的适宜区、次适宜区和不适宜区分界地带的20个苹果种植点（图4）进行野外实地调查（表5），分别对10a左右成龄苹果园和1～5a树龄新栽苹果园的种植分布、长势、挂果等果树生长表现情况，以及苹果园的海拔高度、坡向、坡度等地形地貌特征进行验证。按照所调查苹果园的果树长势良好、一般、偏差三种情况与其所处不同气候适宜性区划等级是否一致的标准，对两者的一致性进行统计。结果显示，研究区苹果种植气候适宜性区划结果与苹果园实地种植分布情况基本一致，一致率约80%。

表5 苹果气候区划结果的野外调查验证

（续表）

注：树龄分“幼园（1～5a）”和“成龄园（10a左右）”，分别用“Y”和“M”表示。“√”表示区划结果与野外调查“一致”，“×”表示区划结果与野外调查“不一致”。

Note: Tree age is “young orchard(1-5 years)” or “Mature orchard(about 10 years)”, which shows Y or M in this table. “√”means that the zoning results are consistent with the field investigation, “×”means that the zoning results are inconsistent with the field investigation.

2.4 北扩区苹果潜在可种植面积分布

基于耕地确权分布数据分别提取北扩区各县（区）苹果不同气候适宜种植区的旱地和水浇地面积分布，得到横山区等14个县（区）苹果不同等级气候适宜区的潜在可种植分布（图5，其它略）。在此基础上，统计分析各县（区）不同等级气候适宜区苹果可发展种植面积及其所占可用耕地比（表6），并结合各县（区）现有苹果种植面积统计数据分析其气候适宜种植区的可发展种植潜力（表7）。结果显示，陕西北扩区14个县（区）最适宜区苹果可发展种植面积约41.2khm2，占可用耕地的3.7%。适宜区苹果可发展种植面积约235.6khm2，占可用耕地20.9%。北扩区苹果气候适宜等级以上可发展种植面积约276.9khm2，占可用耕地24.6%，其中旱地面积占96.3%，以雨养农业为主。与研究区各县（区）现有苹果栽植面积现状对比可见，榆林市除神木、府谷以外的大部分县（区）和延安市吴起县苹果气候适宜潜在种植面积尚有4.9～28.5khm2的发展空间，延安市志丹县苹果气候适宜区潜在种植发展面积已趋于饱和。

图5 横山区苹果种植不同等级气候适宜区的潜在分布

表6 北扩区各县（区）苹果不同等级气候适宜区的潜在种植面积及其占比（R）统计

注：I为水浇地；D为旱地；T为水浇地旱地合计；R为水浇地旱地合计占可用耕地百分比。下同。

Note：I is irrigated land；D is dry land；T is the total of irrigated and dry land; R is the percentage of total irrigated and dry land area to available cultivated land. The same as below.

注：适宜等级以上的苹果种植面积系指气候最适宜区和适宜区两个等级的苹果种植面积之和。潜在可发展面积为适宜发展与现有面积的差值。

Note: Apple planting area of suitable grade above refers to that of the two grades for high-suitable and suitable.Potential development area is the difference between suitable development and existing.

3 结论与讨论

3.1 结论

综合考虑苹果气候适宜性、栽植限制因子，以及陕北山地苹果种植立地条件需求，构建了陕西北扩区苹果种植气候区划指标体系，并建立各项单因子适宜度定量评价模型，利用加权综合评判和集优法研制了陕西北扩区苹果种植气候适宜性区划。结果显示，最适宜区主要分布在东南部子洲和清涧海拔700～1300m向阳缓坡丘陵沟壑区。适宜区主要分布在自吴起、靖边中南部向东北经横山南部、榆阳南部局地、米脂延伸至佳县中南部一带海拔730～1660m的向阳缓坡丘陵沟壑区。

对适宜发展区域的可利用旱地面积以及可灌溉面积进行统计分析表明，北扩区中除靖边、横山有2khm2左右具备灌溉条件的苹果气候适宜区外，大部分县（区）苹果气候适宜区均为旱地，以雨养农业为主。与北扩区各县（区）现有苹果栽植面积现状对比可见，榆林市神木、府谷气候条件不适宜苹果栽植，应谨慎发展。榆林市其他大部分县（区）和延安市吴起县苹果气候适宜潜在种植面积尚有4.9～28.5khm2发展空间，可选择有利地形适度发展山地苹果种植。延安市志丹苹果气候适宜区潜在种植发展面积趋于饱和，宜根据现有苹果产业发展实际情况及时调整优化布局，不宜过度发展。从可发展种植潜力来看，靖边、横山、清涧、绥德、米脂和子洲气候适宜耕地面积较大，在24.3～40.2khm2，占可用耕地的26.5%～59.8%。

3.2 讨论

区划指标的选择是开展苹果气候适宜性区划的基础。屈振江等[12]利用最大熵（MaxEnt）模型的方法得出年日照时数、年平均气温、≥10℃积温、最冷月平均气温、夏季气温平均日较差、年降水量、夏季平均气温和夏季平均空气相对湿度8个因子是影响富士苹果在中国分布的主导气候因子。从与全国苹果气候适宜性划分指标对比来看，日照是除气温和降水之外最重要的气候因子，它不仅影响苹果树的花芽分化和枝叶生长，也是果实着色及糖度累积的重要保证，对苹果品质影响显著。但本研究区地处陕北黄土高原丘陵区，光照条件总体处于最适指标范围，因此在本区划指标选择中剔除了该因子。另外，气候条件虽然是苹果地带性适生分布和品质优劣的先决条件，但其适宜性也与坡度、坡向等果园立地条件密切相关。刘晓红等[20]认为阳坡果园光照条件佳，气温和土温高，温度日较差大，苹果生态反应良好。李化龙等[21]指出山地苹果园选择不宜坡度过大，否则会由于冲刷严重，土壤贫瘠，含水量低，不利于果树生长。本研究综合考虑苹果气候适宜性、栽植限制因子及立地条件要求三方面因素，构建了陕西北扩区区域苹果气候适宜性区划指标体系，较已有区域尺度[9−11]和全国尺度[12−13]苹果气候区划相关研究中仅考虑气候因素的区划指标更为客观、合理，贴近区域苹果生产实际需求。

在区划方法方面，本研究根据各苹果气候区划要素的气候适宜性阈值，采用模糊集线性隶属函数的方法进行苹果区划单因子气候适宜度评价，改进了已有苹果气候指标评分标准[6]中采用3～4个适宜等级范围对年平均气温等4个不同气候区划指标分别进行打分赋值后，依据其综合评分值对其进行气候区划时在不同气候适宜区分界处存在明显跳跃性问题。另外，气候适宜性区划结果在实际生产应用过程中应与现有耕地的存量和基础条件结合才能更好地为生产提供科学决策。本研究基于北扩区现有耕地确权分布细网格数据，分别提取了陕西北扩区14个县（区）苹果不同等级气候适宜区的潜在可种植分布，并结合各县（区）现有苹果种植面积统计数据分析该区域苹果气候适宜区的可发展种植潜力，其结果可为陕西北扩区苹果产业优化区域布局、聚焦高质量发展提供更加直接的参考与依据。

从区划结果来看，与王景红等[18]利用前30a气候资源数据获取的陕西苹果气候适宜性区划结果相比，本研究得出近30a陕西北扩区苹果种植气候适宜区北界向北推进，总体来看，吴起、志丹、清涧、吴堡、绥德、子洲和米脂等地苹果种植气候适宜性较好。该结果与张玥滢等[13]得出的随着气候变化，黄土高原北部以及陕甘交界处由次适宜种植区转变为适宜种植区，种植范围呈北移西扩变化趋势的结论一致。也与屈振江[26]通过研究中国富士苹果种植气候区划年代际变化，得到的气候变化导致富士苹果种植分布的气候界限和适宜区明显北移，黄土高原西北部是富士苹果种植适宜度对气候变化响应最为敏感的地区之一的结论一致。

野外调查验证发现，验证走访的规模化苹果园尽管大都在气候适宜区或次适宜区，苹果树长势参差不齐，其地域分布除受气候条件影响外，苹果园的局地小气候、地形、土壤、科学的精细化果园管理等对苹果树势的形成也起关键作用，与程存刚等[27]的见解一致。野外调查中还发现，区划结果中延安市志丹县洛河沿岸地区被划分为苹果气候最适宜区，而该县苹果生产实际中洛河沿岸地区受区域地形小气候影响，苹果种植气候适宜性相对高海拔地区偏差，其不一致的原因主要有两个方面：一是气候资源空间化方法系基于各气候要素与经度、纬度和海拔高度等地形因子的多元回归推算模型，因此，导致洛河沿岸低海拔区域气候资源推算结果优于高海拔地区，被划分为最适宜区；二是此次区划综合考虑了坡度、坡向地形因素，洛河沿岸地区相对开阔平坦，空间分辨率为25m的栅格显示到区划图上，呈现洛河河流两岸狭长区域为最适宜区，其他高海拔地区为适宜区的情况。

此外，苹果气候区划野外验证结果与苹果园实地种植分布情况出现20%的不一致性，主要表现在两个方面：一是榆阳区金鸡滩镇白舍牛滩村的苹果幼园地处陕北长城沿线以北的风沙草滩不适宜区，但长势良好，其原因是该地区热量资源可满足苹果生长，但降水少、空气湿度小，果树越冬期气温低，为苹果气候不适宜区，但该果园栽植品种为耐寒的鸡心果品种，土壤经过改良且可灌溉，因此果树长势良好。二是吴起县庙沟镇柳沟村的成龄苹果园虽地处苹果种植气候适宜区，却长势一般，原因是该果园地处低洼地带，苹果花期冻害严重，管理欠佳，因此果树长势一般。野外实地调查发现降水依然是限制陕西苹果产业北扩的重要限制因子，与张义等[28]对黄土沟壑区苹果生长的生态适宜度综合量化评价研究后得出的降水是该区域优质苹果生产最重要的限制因子结论一致。尽管新建果园大多有灌溉设施，干旱对该地区苹果生产影响有限，但越冬冻害、花期冻害、冰雹等仍然是北扩区苹果生产中的主要气象灾害。因此，未来北扩区苹果产业发展中，一是要重点解决降水不足这一限制因素，宜在有灌溉条件（滴灌或集雨灌溉）的地方适度发展苹果产业，加强果园灌溉水源以及配套建设管网、沟渠以及喷灌、滴灌和水肥一体化的节水灌溉设施建设，同时选择耐寒、耐旱果树品种，合理搭配适宜气候变化的中、晚熟品种[29−30]。二是在新建苹果园选址中一定要根据地形特点，因地制宜，宜选择山体中上位背风向阳的缓坡湾塌地，切忌将果园建在低温冻害严重的谷地，同时加强苹果花期和越冬期冻害防御，以减轻花期低温冻害天气对苹果开花坐果、越冬期持续低温冻害天气对苹果树安全越冬和幼树及嫩梢的影响与危害。三是陕西苹果北扩区多处于陕北白于山区雹源区和来自内蒙古雹源区冰雹移动路径带上，属陕西省冰雹多发区[31]，在积极开展人工防雹的同时，加强果园防雹网工程建设，在多雹地带改善生态环境，抑制局地热对流发展[32]，进一步减轻冰雹灾害影响与危害。

本研究仅从气候变化背景下研究区域气候资源多年平均状况分析了苹果种植的气候适宜性，而气候变化对苹果生产的影响较为复杂，极端天气气候事件对苹果种植适宜性的影响风险加大[33−34]，气候适宜性与土壤、生产环境以及局地地形小气候等因素也存在直接或间接的相关性。因此，综合多方面因素进行县（区）尺度精细化苹果种植气候适宜性区划方法的改进和气候适宜区中的灾害风险评估也是下一步研究的重点。

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Climatic Suitability and Potential Analysis of Apple Planting in Northern Expansion Area of Shaanxi Province

LIANG Yi1,2，QU Zhen-jiang3，LU Cheng4，ZHANG Li5，LIU Lu1,2，WANG Jing-hong6

（1. Shaanxi Meteorological Service Center of Agricultural Remote Sensing and Economic Crops, Xi’an 710015, China; 2. Key Laboratory of Eco-Environment and Meteorology for the Qinling Mountains and Loess Plateau, Xi’an 710015; 3. Meteorological Institute of Shaanxi Province, Xi’an 710015; 4.Yulin Fruit Industry Development Center, Yuyang719053; 5. Shaanxi Meteorological Observatory, Xi’an 710014; 6. Shaanxi Meteorological Cadre Training College, Xi’an 710015）

The purpose of this study is to clarify the fine distribution of climatic suitable area for apple planting in the northern extension area of Shaanxi province in the new climate period (1991−2020), and reveal the development potential of apple planting in this region. Based on the meteorological observation data, the digital elevation model data and the arable land confirmation data，the requirements for the climatic suitability and mountainous site conditions of apple planting in the northern expansion area of Shaanxi province were comprehensively analyzed. Seven factors, including annual average temperature, annual precipitation, average relative humidity from June to August, average minimum temperature from June to August, average temperature in January, aspect and slope, were selected as zoning indexes to divide the climatic suitability of apple planting in the research area. The multiple regression method was used to simulate and calculate the spatialization of every climatic factor. Then the suitability quantitative evaluation model of each single factor was constructed by fuzzy set linear membership function method. The climatic suitability regionalization of apple planting in the northern extension area of Shaanxi was developed by weighted comprehensive evaluation and set optimization methods. Finally, the distribution of dry land and irrigation area in the suitable planting area for apple of each district was extracted by using the arable land confirmation data. The results showed：(1) the northern boundary of the suitable area for apple planting in Shaanxi was from Wuqi county, the middle and south of Jingbian county to the northeast through the south of Hengshan county, Mizhi county to the middle and southern of Jiaxian county, whose terrain were mainly hilly and gully area along the sunny gentle slope, with a general altitude of 730-1660m. (2) The field investigation showed that the zoning result was about 80% consistent with the field planting distribution of apple orchard. (3) The refined spatial distribution of climatic appropriate areas for apple by county (district) based on the arable land confirmation data showed that the area of climatic suitable level above for apple could be developed in the northern expansion zone was about 276.9kha, accounting for 24.6% of the available arable land, among which the dry land area accounted for 96.3%, with rain-fed agriculture as mainstay. Compared with the statistical data of apple planting status in each county (district), it could be seen that there was still 4.9−28.5kha development space in most counties (districts) except Shenmu county and Fugu county in Yulin city, and Wuqi county in Yan’an city. The potential planting area of climatic suitable for apple in Zhidan county in Yan’an city had tended to be saturated. The results can provide reference for optimizing regional layout of apple industry under the background of climate change.

Apple; Climate; Suitability model; Planting development potential

10.3969/j.issn.1000-6362.2023.05.001

收稿日期：2022−05−31

中国气象局创新发展专项（CXFZ2021J064）；陕西省重点研发计划项目“陕西省苹果花期冻害精细化防控关键技术研究”（2022NY-219）

通讯作者：屈振江，正高级工程师，研究方向为农业气象及气候变化，E-mail：nju_qzj@126.com

梁轶，E-mail：23183372@qq.com

梁轶,屈振江,鲁成,等.陕西北扩区苹果种植的气候适宜性及潜力分析[J].中国农业气象,2023,44(5):347-360