山東省甜櫻桃生態區劃的模糊聚類分析*

魏國芹，孫玉剛，安 淼，呂菲菲

(山東省果樹研究所，山東泰安 271000)

山東省地處黃河下游，地理位置為北緯34°25″～38°23″、東經114°36″～122°43″，地勢中部高四周低，山地、丘陵約占總面積的34%，生態類型復雜多樣。山東省是我國甜櫻桃栽培面積最大的省份，栽培總面積約6萬hm2，主要集中在煙臺福山、青島平度、濰坊臨朐、淄博沂源、泰安岱岳、棗莊山亭等地，甜櫻桃在山東省的分布并不均衡，多數縣 (市、區)為少量或零星栽培，尚存在很大的栽培空間。近年來，隨著其栽培效益的不斷提高，山東省甜櫻桃栽培面積迅速擴大，為合理安排生產布局，充分利用生態優勢，提高甜櫻桃產量和品質，筆者認為對山東省甜櫻桃進行區劃研究十分必要。

目前已開展區劃的果樹包括枇杷、梨、板栗、楊梅、蘋果、葡萄、羅漢果、阿月渾子、柑橘［1-8］等，有關甜櫻桃生態區劃的研究尚少［9］。甜櫻桃屬于抗逆性較差的樹種之一，其生長發育與氣候因素密切相關，適合在全年日照時間2 600～2 800小時，年均溫10～14℃的地方生長，不耐低溫，花期易遭受低溫傷害，受小氣候影響較大，同一品種在不同地區或同一地區不同地點的生長結果習性、果實品質等存在較大差異，在我國適宜栽培的地區有限。因而選擇適宜的生態區進行栽培并合理的劃分甜櫻桃生態區就更顯重要。目前有關山東省甜櫻桃生態區劃的研究尚未報道，該文利用數學統計方法對影響甜櫻桃生長的四個關鍵氣象因子進行模糊聚類分析，對山東省進行生態區域劃分，旨在為山東省充分利用自然資源，合理發展甜櫻桃產業提供科學依據。

1 材料和方法

1.1 聚類指標

在查閱各種生態條件對甜櫻桃生長發育、產量和品質影響的基礎上，選擇影響甜櫻桃生長發育的四個關鍵氣象因子作為區劃指標，即年均溫度，3～4月份最低氣溫、5～7月份平均氣溫、年均降水量。數據為各調查地區近30年的年平均值，由山東省氣象中心提供。

1.2 聚類樣本

以山東省的有代表性的30個縣 (市、區)作為聚類樣本，根據選定的聚類指標進行聚類分析。代表縣 (市、區)為長清、商河、嶗山、平度、高青、沂源、山亭、河口、福山、萊陽、萊州、臨朐、壽光、魚臺、曲阜、岱岳、東平、榮成、嵐山、五蓮、鋼城、郯城、莒南、齊河、樂陵、陽谷、冠縣、沾化、巨野和東明。

1.3 分析方法

按照朱立武等［10］的方法對數據進行分析，即模糊聚類分析方法［11-13］。利用傳遞閉包進行模糊聚類，先對原始數據Xij進行極差標準化處理，Xij=(Xij-minXij)/(maxXij-minXij)∈ ［0，1］，得到標準化矩陣X=(x’ij);采用歐式距離法計算相似程度，建立模糊相似矩陣。根據各聚類指標對甜櫻桃生長的影響程度，設置各聚類指標的權重值，本文分別取年均溫度，3～4月份最低氣溫、5～7月份平均氣溫、年平均降水量的權重值分別為0.20，0.35，0.20，0.25，以平方法求傳遞閉包，并進行系統聚類，取不同閾值對生態類型進行區劃。

2 區劃結果和分析

根據上述區劃指標和模糊聚類分析，采用‘λ-截’對山東省甜櫻桃生態氣候類型進行劃分，若取閾值λ=1.68時，榮成、嵐山分別各為一類，其余28個縣 (市、區)聚為一大類，若取λ=1.12則可將山東省生態類型分為以下六類:

甜櫻桃最適宜栽培區:

Ⅰ區:山東半島及部分內陸地區，包括福山、萊州、萊陽、平度、安丘、臨朐、壽光、沂源，即煙臺、青島和濰坊大部分地區。區內年均溫11.5～12.5℃，3～4月份最低溫度-3～5℃，7～8月份平均溫度20～22℃，年均相對濕度64% ～70%，年均降雨量650～750mm，5～7月累計降雨量200～400mm，年日照時數2 186.3～2 818.4小時，≥10℃積溫3 685.2～4 600℃;無霜期180～244天。該區日照時間長，晝夜溫差大，山地、丘陵地較多，土壤條件良好，有機質含量1%左右，氣候溫暖，光熱條件好，降雨量適中，農業基礎設施條件良好，是甜櫻桃傳統栽培區，甜櫻桃栽培面積約4萬hm2，產量20萬t，主要栽培品種紅燈、先鋒、拉賓斯、薩米脫、芝罘紅、那翁等。該區以煙臺市的甜櫻桃栽培歷史最早、管理水平高，產量和品質高，為山東省甜櫻桃栽培的優勢區域，甜櫻桃成熟期比泰安、棗莊等內陸地區推后10～15天，有效延長了市場供應期，發展晚熟品種可將這一優勢擴大。

甜櫻桃適宜栽培區:

Ⅱ區:魯中山區，主要包括濟南、泰安、萊蕪地區。該區年均溫較高，其中濟南達14.7℃，為全省溫度最高的地區。四月份平均溫度15℃，年均降雨量650～750mm，5～7月份平均降雨量400～450mm，5～7月份平均降雨日數為32～34天，空氣相對濕度58% ～64%，年平均蒸發量約1 900～2 000mm，為全省蒸發量最多的地方。該區山地地形較復雜，小氣候差異明顯。年均日照時數2 500～2 600小時，年均日照百分率54%～58%，無霜期200天左右。泰山和魯山中下部為古代淺海隆起的灰巖，下部土壤以褐土為主，土層較厚，肥力較高，中性至微堿性，比較適宜甜櫻桃的生長。該區甜櫻桃比煙臺地區成熟期提前10～12天，錯開了市場供應期，若發展甜櫻桃極早熟品種，進一步拉開供應期，有效提高果品價格，形成果品優勢。該區甜櫻桃面積約8 000hm2，產量4萬t，栽培的主要品種有紅燈、布魯克斯、薩米脫、早大果、美早等，主要分布在新泰、岱岳、長清等地。

Ⅲ區:魯南部分地區，包括臨沂、棗莊地區。該區年均氣溫13～14℃，年低溫日數 (≤-10℃的低溫日數)3～4天，較魯北、魯中山區北部和半島內陸地區少12～16天。≥10℃有效積溫4 239.2～4775.0℃，無霜期200～242天，日照時數2 130.3～2 579.0小時，太陽年總輻射量為116.6～123.6kcal/cm2。年降雨量800～860mm，5～7月份降雨量為390～420mm，為山東省降雨最多的內陸地區，年蒸發量1 500～1 600mm，為全省最低地區，年均相對濕度大。該區為丘陵山地，排灌系統良好，栽培甜櫻桃不易引起澇害。屬暖溫帶季風型大陸性氣候，積溫高，秋季轉冷早，春季回暖快，該地甜櫻桃比煙臺地區早上市15～30天，現有甜櫻桃8 000hm2，產量2.4萬t，主要分布在山亭和沂水。

Ⅳ區:魯西、魯北地區，包括曲阜、魚臺、巨野、東明、陽谷、冠縣、齊河、商河、沾化，即濟寧、菏澤、聊城、德州、淄博等。該區年均氣溫12～14℃，4月份平均氣溫14～15℃，7月份平均溫度26～27℃，年均降雨量550～750mm，6～8月份平均降雨量350～450mm，夏季平均降雨日數28～30d，風速約3m/s，年平均相對濕度64～72%，年日照時數2 300～2 800小時，年均日照百分率52% ～62%。該區地勢平坦，土層深厚，魯北地區以壤土和粘壤土居多，除東部濱海鹽堿地和少數內陸澇洼鹽堿地以外，土壤比較肥沃，建立櫻桃園需要提高土壤的通透性;魯西地區較魯北地區地勢偏高，為黃河沖積平原，壤土、沙壤土居多，土壤肥厚，平均日較差為10～11℃，有利于光合作物的積累和果實品質的提高。該區春季回暖早，多干熱風，易受旱害，夏季熱，多暴雨，地表與地下水自排能力差，易成澇災，應注意排水;秋季短而早，冬季長而干寒，冬季應防止甜櫻桃抽條。該區聊城、曲阜等地均有甜櫻桃栽培，生長結果表現良好，果實品質佳，總體比較適合栽培甜櫻桃，目前甜櫻桃在本區的分布較少，建議可發展一定規模的甜櫻桃。本區的樂陵、沾化、墾利等地，雖氣候因子聚類在一起，但因土壤偏堿性等因素，基本沒有甜櫻桃種植。

甜櫻桃次適宜栽培區:

Ⅴ區:榮成，主要為石島一帶。該地區受海洋的影響，全年空氣潮濕，年平均日照百分率為54%～58%。榮成是全省年均氣溫最低的地區，年均溫11.4℃，4月份平均氣溫8.4℃，在該區種植甜櫻桃易遭受花期凍害，需及時防止花期凍害的發生，且該區風速大，栽培甜櫻桃需采取防風措施，如建立防護林等，不建議該區大量發展甜櫻桃。

Ⅵ區:日照臨海區，主要為嵐山一帶。該區年均溫為12.1℃ ～14.5℃，受海洋影響嚴重，年平均相對濕度較大，約72%;年均降雨量是山東省最多的地方，特別年份達1 000mm以上。2008年、2009年降雨量均達1 200mm以上，尤其甜櫻桃果實發育期降雨量較多，2008年5～7月份降雨量達661.9mm，在此區種植甜櫻桃需配合起壟栽培搭建避雨設施，否則甜櫻桃容易發生根部澇害，且果實采收期遇雨易裂果。

3 結論和討論

早期的作物區劃均是將農業氣象資料指標和栽培作物的植物學性狀、生物學特性、適合生長的環境因子等相結合，借助經驗開展研究，區劃的結果主觀性較強［14-15］。此方法精確度不高，難以將各種作物的生態栽培區較全面的劃分出來。近來，傳統的定性的區劃方法已逐漸被更為科學的定量的區劃方法所取代。依據數學方法［16-18］，盡早從定量的角度對主要在我國的適生區域進行準確區劃，是發展我國甜櫻桃生產的重要任務。近年來，GIS技術［19-20］在氣候資源區劃和作物種植區劃中得到廣泛應用并取得了較好的效果，也將是我們今后繼續研究的重點。

采用影響甜櫻桃生長發育的四個關鍵氣象因子進行了區劃，區劃結果與當前甜櫻桃在山東省的分布和生長結果表現相一致，它能夠客觀地反映出各生態區間的差異性和區內的相似性，為山東省種植結構的調整和甜櫻桃產業的發展提供科學依據。該文劃分的最適宜栽培區和適宜栽培區是山東省甜櫻桃發展的主要區域。由于劃分適栽區域主要采用的是氣候區劃，因此，無論在哪個生態區發展甜櫻桃時，都要結合當地的海拔、地形地貌、土壤、光照等因素，并且根據甜櫻桃生長結果特性、果實成熟期、品質等狀況選擇合適的品種、砧木進行栽培，使早、中、晚熟品種合理搭配，盡量延長市場供應期。另外加大對甜櫻桃先進栽培技術的推廣力度，通過整形修剪、花果管理、土肥水管理、病蟲害防治等技術的綜合應用，變次適栽培區為適宜栽培區，拓寬甜櫻桃的適栽范圍，增加栽培面積，促進甜櫻桃產業的發展。

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