丹东市蓝莓种植气候适宜性分析.pdf

2023 年第 1 期36内 蒙 古 气 象文章编号 1005-8656（2023）01-0036-05丹东市蓝莓种植气候适宜性分析谭丽静1，范佳文2，王吉慧1，王楠3，汤策轶1（1.丹东市气象局，辽宁 丹东 118000；2.丹东市人工影响天气办公室，辽宁 丹东 118000；3.大洼县气象局，辽宁 盘锦 124200）摘要 依据蓝莓生物学特性及生长环境要求，确定影响丹东市蓝莓产量或品质的主要气候适宜性指标为 1 月最低气温、10 积温、果实成熟期降水量，并综合运用判断矩阵法、加权求和法及 GIS 空间分析法，开展丹东市蓝莓种植气候适宜性区划研究。结果表明：不适宜区主要分布于宽甸县境内，包括双山子、八河川、石湖沟等乡镇，该区域1 月最低气温偏低，热量分布不均衡，且果实成熟期降水偏多，不建议发展蓝莓产业。次适宜区主要分布在丹东市北部地区，该区域 1 月最低气温偏低，热量条件稍好，果实成熟期降水量适宜。适宜区主要分布在丹东市中部及南部地区，该区域 1 月最低气温较适宜，热量条件好，果实成熟期降水量也适宜，适合发展蓝莓产业。关键词 蓝莓；气候适宜性；指标；GIS；区划中图分类号 S663.2；S16 文献标识码 A doi：10.14174/ki.nmqx.2023.01.007 0 引言蓝莓，又名越橘或蓝浆果，为杜鹃花科越橘属多年生灌木，原产于北美。蓝莓果肉细腻、酸甜可口，且营养价值较高，具有较强的医疗保健功能1。美国是最早开始种植蓝莓的国家，20 世纪初便开始引种试栽，目前北美地区是世界蓝莓主产区，其蓝莓产业发展及科研水平均领先世界其他地区。我国蓝莓科研和产业化发展起步较晚，产业化发展始于 2000 年，丹东市是我国开展蓝莓产业化种植较早的地区之一2。近年来，丹东市利用自身发展优势及政府支持，大力发展蓝莓产业，种植规模和产量连年增加，蓝莓逐渐成为了丹东地区的重要特色产业，也成为了丹东的新“名片”。当前，露地栽培仍是蓝莓栽培的主要形式，气候条件是对蓝莓产量、品质有重要影响的因素之一3-7。开展蓝莓种植气候区划的研究，有助于科学谋划蓝莓产业布局，提高蓝莓产业经济效益。关于作物气候适宜性区划方面的研究，国内有许多相关的研究成果8-12，针对蓝莓的气候区划研究也有一些报道。张帅等13依据气候相似理论，运用地形和气候数据，研究了贵州蓝莓生态适宜性区划。崔晋亮等14通过最大熵模型开展了蓝莓的适生性研究，基于气候因子模拟了蓝莓在不同时期的潜在地理分布。张丽等15运用模糊数学理论，选取土壤、气温等评价因子，构建了一个二级结构的蓝莓生态气候适宜度评价模型。肖秀珠等16采用归一化法、权重系数法等方法，开展了基于 GIS 技术的福建省蓝莓种植气候适宜性区划。本文在已有研究的基础上，对丹东市 72 个气象站点的 20102019 年气象资料进行统计分析，构建丹东市蓝莓种植气候区划指标体系，进而开展丹东市蓝莓种植气候适宜性研究，以期为丹东市蓝莓产业发展提供一定的理论支撑。1 资料与方法1.1 资料及其来源气象资料为丹东市 72 个气象站点 20102019 年1 月最低气温、7 月初至 8 月上旬降水量以及 310 月日平均气温，以上资料均来自气象数据统一服务接口（CIMISS）。地理信息资料包括丹东市数字高程模型（DEM）和行政边界数据，来自地理空间数据云，其中 DEM 为 30 m 分辨率的 GDEM V2 数字高程模型；行政边界矢量数据精确到乡镇级。1.2 研究方法首先，通过对丹东市 72 个气象站点的 20102019 年气候资料进行统计分析，并咨询相关领域专家、查阅文献资料，分析并确定影响蓝莓产量和品质的主要气候指标，并对各个指标进行等级划分，等级2023 年第 1 期37内 蒙 古 气 象值 RS从低到高依次为 1、2、3，分别对应不适宜区、次适宜区、适宜区；其次，利用 SPSS 软件对丹东市72 个气象站点的气象和地理信息资料进行多元线性回归分析，确定各气候指标的空间分布模型，依据该模型利用 ARCGIS 软件制作各气候指标的空间分布图，并利用反距离权重法对指标值进行残差订正，然后对订正后的空间分布图进行单因子适宜性区划；最后，通过构建判断矩阵来确定各气候指标的权重比例 WS，然后根据公式（1），通过 ARCGIS 软件对各气候指标的单因子区划进行叠加运算，最终得到精细化的丹东市蓝莓种植气候适宜性综合区划。ss1()niGRW=（1）式中：G 为综合区划因子，n 为评价指标个数，Rs为评价指标的等级值，Ws为评价指标的权重。1.2.1 区划指标的选取及等级划分蓝莓主要的品种群分为北高丛蓝莓、南高丛蓝莓、矮丛蓝莓和兔眼蓝莓，丹东市蓝莓种植品种以北高丛蓝莓为主，由于不同品种群蓝莓的气候适宜性不同，本研究主要以北高丛蓝莓的生物学特性作为丹东市蓝莓气候适宜性的评定依据，选取气候指标时兼顾考虑其对蓝莓产量和品质等方面的影响。由于冬季低温和少雪覆盖，丹东地区蓝莓易发生冻害，最常见的就是越冬抽条，对产量有较大不利影响，这也是限制本地区蓝莓发展的最大限制因子17；有研究表明，热量条件是影响蓝莓品质最重要的因素18，10 积温反映了地区热量条件，其值越大，越有利于春季蓝莓叶芽萌发和开花，有利于果实成熟；丹东地区雨热同季，蓝莓果实成熟期在 7 月初到 8 月上旬，正值本地区主汛期时段，而成熟期遇雨对蓝莓果实品质和贮藏性均有较大不利影响,相关研究表明蓝莓成熟期日均降水需求在 57 mm19。因此，本研究选取 1 月最低气温(Tmin)、10 积温(Tacc)、果实成熟期降水量(Pm)作为丹东市蓝莓种植气候适宜性区划的指标（见表 1），分别表征冬季低温的强度、果实成熟期降水条件及地区热量条件。表 1 丹东市蓝莓种植气候区划指标 区划指标不适宜区次适宜区适宜区Tmin/-10.0Tacc/3000Pm/mm280200200 280 另外，对于蓝莓种植很重要的一个指标是休眠期的需冷量。需冷量是落叶果树解除自然休眠所需的有效低温时数。一般落叶果树必须满足一定的需冷量才能萌芽开花，过短的低温时间可导致芽开绽时间的延迟和不规律。北高丛蓝莓的需冷量一般在8001200 h。常用的估算落叶果树需冷量的模型有低于 7.2 模型、犹他模型、动力学模型等20，本研究采用低于 7.2 模型，通过对丹东市 72 个站点的 12、1、2 月小时气象资料进行统计分析，结果所有站点的冷温量均能满足北高丛蓝莓的需冷量要求，可以认为丹东市在需冷量这一指标上对蓝莓种植均是适宜的。1.2.2 气候指标空间分布模型的建立采用多元线性回归或岭回归分析法，建立丹东市蓝莓种植各气候指标与经度、纬度、高程等地理信息因子的空间分布模型（见表 2）。表 2 丹东市蓝莓种植气候指标的空间分布模型 区划指标空间分布模型FTminTmin=-0.64x-3.568y-0.00665h+201.0442.279*TaccTacc=98.757x-325.385y-0.753h+4124.01751.765*注：x 为经度，y 为纬度，h 为海拔高度，*和*分别表示模型通过 0.05、0.01 水平的显著性检验。需要说明的是，通过统计分析发现，Pm与地理信息因子之间建立的空间分布模型拟合度较低，不予采用，本研究利用 ARCGIS 中的空间插值工具来对 Pm这一指标进行空间分布计算，通过交叉验证的方式，对反距离权重法、普通克里金法、样条函数法等空间插值方法进行比较21，最终确定幂值为 2 的反距离权重法精度最高，故本研究以幂值为 2 的反距离权重法对 Pm这一指标进行空间分布计算。1.2.3 指标权重的确定运用判断矩阵法，对全部气候指标构建判断矩2023 年第 1 期38内 蒙 古 气 象阵（见表 3）。对判断矩阵中的各要素进行两两对比，确定各要素的相对重要性。为了确定权重分配是否合理，须对判断矩阵进行一致性检验。当 CR0.1 时，认为判断矩阵具有满意的一致性，且权重分配合理。表 3 气候适宜性指标判断矩阵 判断指标TminTaccPmTmin133Tacc1/311/2Pm1/321经过计算可得，Tmin、Tacc、Pm 3 项气候指标的权重分别为 0.594、0.157、0.249，且气候因子判断矩阵 CR=0.046，符合 CR0.1 的要求。2 结果与分析2.1 1 月最低气温适宜性区划如图 1a 所示，丹东市在 Tmin这一指标上处于次适宜区以下，不存在-10.0 以上的适宜区。以鸡冠山镇、草河街道、东汤镇、杨木川镇、长甸镇、红石镇、大西岔镇为界线，界线以南并包含上述乡镇的绝大部分地区处于次适宜区，Tmin为-25.0 -10.0；界线以北绝大部分地区处于不适宜区，Tmin-25.0。2.2 10 积温适宜性区划如图 1b 所示，丹东市绝大部分地区处于次适宜区以上，不适宜区分布较少。其中不适宜区主要分布在宽甸县北部，包括八河川镇、牛毛坞镇、青山沟镇、大川头镇等部分地区，Tacc 2500；以鸡冠山镇、刘家河镇、石城镇、灌水镇、大川头镇、硼海镇、太平哨镇、下露河乡为界线，界线以北包含上述乡镇的大部地区处于次适宜区，主要分布宽甸和凤城两个县区，Tacc为 25003000；界线以南大部地区处于适宜区，Tacc 3000。2.3 成熟期降水量适宜性区划如图 1c 所示，Pm适宜性区划，其中不适宜区主要分布于宽甸县境内的八河川、双山子、牛毛坞、宽甸镇、石湖沟乡、青倚山、硼海等部分地区，凤城市境内的石城、青城子、白旗、红旗等部分地区，以及丹东市市辖区楼房、金山、同兴、五龙背、九连城等部分地区，此区域 Pm 280 mm，降水偏多，对蓝莓果实品质及采收有较大不利影响；次适宜区零散分布于古楼子乡、黄土坎、菩萨庙、北井子等部分地区，Pm 200 mm,种植蓝莓须考虑适时灌溉补充土壤水分。其余地区为适宜区，此区域 Pm为200280 mm，对蓝莓果实发育有利。2.4 蓝莓种植气候适宜性综合区划结合各指标的权重，将 Tmin、Tacc、Pm 3 项指标的单因子区划进行加权求和，并采用自然断点法进行分区，得到丹东市蓝莓种植气候适宜性综合区划，如图 1d 所示。(1)不适宜区：综合指数为 11.403，面积约为0.213104 km2，占丹东市总面积的 13.90%。不适宜区主要分布在宽甸县境内，包括双山子、八河川、牛毛坞、青倚山、宽甸镇、石湖沟乡等地区，以及凤城市石城、白旗等地区。这一区域 Tmin普遍低于-25.0，容易发生冻害，须慎重栽培北高丛蓝莓；该区域除宽甸镇、石湖沟乡、白旗等地区 Tacc3000，其余地区积温普遍在 3000 以下；Pm 普遍在 280 mm 以上，降水偏多，对蓝莓果实品质及采收有不利影响。综上，该区域不适宜种植蓝莓。(2)次适宜区：综合指数为 1.4032.003，面积约为 0.692104 km2，占丹东市总面积的 45.26%。主要分布在丹东市北部地区，包括凤城市的青城子、四门子、弟兄山、大堡乡、大兴等乡镇，宽甸县的灌水、大川头、青山沟、太平哨、步达远等乡镇，以及丹东市市辖区的楼房、五龙背、金山、同兴等部分地区。该区域内北部大部地区 Tmin普遍在-25.0 以下，易发生冻害；其它地区如凤城的沙里寨、红旗，以及丹东市市辖区 1 月最低气温较适宜。Tacc普遍在2500 以上，热量条件稍好；该区域内北部大部地区果实 Pm普遍在 200280 mm，有利于蓝莓果实发育；其它地区成熟期降水偏多。(3)适宜区：综合指数为 2.0032.406，面积约为 0.625104 km2，占丹东市总面积的 40.84%。主要分布在丹东市中部及南部地区，包括丹东市市辖区部分地区、东港市，凤城市凤凰城街道、凤山街道、草河街道、东汤、边门、红旗、蓝旗等 13 个乡镇，以及宽甸县大西岔、红石、长甸、杨木川、虎山、古楼子等乡镇。该区域 Tmin普遍为-25.0-10.0 ，冬季低温较适宜；Tacc普遍在 3000 以上，热量条件好；果 Pm普遍为 200280 mm，有利于蓝莓果实发育。2023 年第 1 期39内 蒙 古 气 象3 结论与讨论3.1 结论(1)影响丹东市蓝莓产量或品质的主要气候指标为 Tmin、Tacc、Pm，其中 1 月最低气温是丹东市发展露地蓝莓的主要限制因子。(2)采用自然断点法，将丹东市蓝莓种植气候适宜性综合区划分为不适宜区、次适宜区、适宜区。不适宜区主要分布于宽甸县境内，包括双山子、八河川、石湖沟等乡镇，该区域 Tmin偏低，易发生冻害，热量分布不均衡，且 Pm偏多，不建议发展蓝莓产业。次适宜区主要分布在丹东市北部地区，该区域Tmin偏低，热量条件稍好，Pm适宜，种植蓝莓须重点做好冬季防寒工作。适宜区主要分布在丹东市中部及南部地区，该区域冬季低温较适宜，热量条件好，Pm也适宜，适合发展蓝莓产业。3.2 讨论从图 1d 可以看出，当前丹东地区主要的一些蓝莓种植基地均处于综合区划中的次适宜区至适宜区内，且大多数处于适宜区内，可见区划结果与蓝莓实际种植分布情况较为一致，说明本研究的区划结果具有一定的可靠性和科学指导性。本研究运用反距离权重法对指标值进行残差订正，使得研究区内各气候指标值计算更精准。在指标权重方面，采用主客观相结合的办法，基于判断矩阵法、专家打分法来计算权重，并对判断矩阵进行一致性检验以保证权重分配的合理性。必须指出的是，本研究单从气候角度上来为蓝莓种植选址提供一定的参考依据，而地形、土壤等多方面因素均对蓝莓种植分布有一定的制约作用，这也是今后深入研究蓝莓种植区划的重要方向。参考文献1 刘庆忠,朱东姿,王甲威,等.世界蓝莓产业发展现状 中国篇 J.落叶果树,2018,50(6)：1-4.2 赵梦圆.丹东市蓝莓产业调查报告 D.长春：吉林农业大学,2017.3 潘盛福,聂飞.气候资源在蓝莓引种理论导向上的利用 J.贵州气象,2007(2)：24-25.4 王庆贺,杨忠,李亚东,等.生态条件对越橘果实品质及产量的影响 J.吉林农业大学学报,2009,31(5)：561-564,569.5 廉洪伟,杨津艳,高山,等.蓝莓优质高产的气象条件研究 J.黑龙江气象,2013,30(2)：23-24.6 王明洁,吴雨蹊,焦奎宝,等.主要气象因子对蓝莓花芽分化的影响 J.北方园艺,2014(23)：33-35.7 侯忠新,陈清峰.青岛蓝莓生态气候条件分析及气候品质论证 J.山西农业科学,2019,47(8)：1450-1455.8 尹清华,潘慧,尹志华,等.赤峰市巴林左旗山杏气候资源分析与区划 J.内蒙古气象,2009(2)：17-19.9 唐红艳,王跃武.玉米品种精细化布局气象服务技术 J.内蒙古气象,2012(4)：14-16.41 00 N40 30 N40 00 N纬度123 30 E 124 30 E 125 30 E 123 30 E 124 30 E 125 30 E 经度 经度41 00 N40 30 N40 00 N纬度 图 1 1 月最低气温(a)、10 积温(b)、成熟期降水量(c)及综合因子(d)蓝莓种植气候适宜性区划 adbc不适宜次适宜适宜 蓝莓种植基地 2500 2500,3000 3000 蓝莓种植基地 280 mm 200 mm200,280 mm 蓝莓种植基地-25.0-10.0,-25.0 -10.0 蓝莓种植基地2023 年第 1 期40内 蒙 古 气 象10 赵辉,米鸿涛,杜子璇.基于 AHP 的模糊综合评判在茶叶气候种植区划中的应用 J.气象科技,2013,41(6)：1134-1137.11 池再香,肖艳林,李贵琼,等.贵州红心猕猴桃气候区划指标体系研究 J.贵州气象,2016,40(3)：1-5.12 屈振江,周广胜.中国主栽猕猴桃品种的气候适宜性区划 J.中国农业气象,2017,38(4)：257-266.13 张帅,谷晓平,莫建国,等.基于 GIS 的贵州蓝莓生态适宜性区划 J.贵州农业科学,2014,42(10)：255-257.14 崔晋亮,卫海燕,桑满杰,等.基于最大熵模型的蓝莓潜在分布区预测 J.山东农业科学,2015,47(9)：36-41,45.15 张丽,石涛,吕娟,等.蓝莓生态气候适宜度评价指标及模型的设计 J.中国农学通报,2015,31(35)：224-229.16 肖秀珠,刘佳明,孙朝锋,等.福建省蓝莓种植气候适宜性区划 J.中国农业气象,2020,41(8)：520-528.17 黄国辉.蓝莓园生产与经营致富一本通 M.北京：中国农业出版社,2018,1-3.18 莫建国,于飞,张帅,等.气象条件对蓝莓品质影响研究 J.中国农学通报,2016,32(22)：170-175.19GEROSA G A.Evapotranspiration-From Measurements to Agricultural and Environmental Applications.2011.20 杨玉春,魏永祥,孙斌.蓝莓生理特性及需冷量研究进展 J.辽宁农业科学,2012(3)：42-46.21 符静,易臻照,赵莎.基于 GIS 空间插值的降水分布模拟方法比较研究 J.中国农村水利水电,2021(1)：94-97,104.Study on Climate Suitability of Blueberry Planting in DandongTan Lijing1,Fan Jiawen2,Wang Jihui1,Wang Nan3,Tang Ceyi1（1.Dandong Meteorological Administration,Liaoning Dandong 118000;2.Dandong Weather Modification Office,Liaoning Dandong 118000;3.Meteorological Administration of Dawa County,Liaoning Panjin 124200)Abstract According to the biological characteristics and growth environment requirements of blueberry,the main climatic indexes affecting the yield or quality of blueberry in Dandong were determined to be the minimum temperature in January,10 accumulated temperature and precipitation during fruit ripening stage.The climate suitability of blueberry planting in Dandong was studied by comprehensively using judgment matrix method,weighted sum method and GIS spatial analysis technology.The results showed that the unsuited area was mainly distributed in Kuandian County,including Shuangshanzi,Bahechuan,Shihugou and some other towns.The lowest temperature in January in this area was low,the heat distribution was unbalanced,and the precipitation was high in the fruit ripening stage,so it was not recommended to develop the blueberry industry.The sub-suitable area was mainly distributed in the northern part of Dandong.The lowest temperature in January in this area was relatively low,the heat condition is slightly better,and the precipitation was suitable in the fruit ripening stage.Suitable area was mainly distributed in the central and southern parts of Dandong,where the lowest temperature in January was more suitable,the heat conditions were good,and the fruit ripe precipitation was also suitable,which was suitable for the development of blueberry industry.Keywords Blueberry;Climatic suitability;Index;GIS;Regionalization