陜西北擴區蘋果種植的氣候適宜性及潛力分析*

梁 軼，屈振江，魯 成，張 黎，劉 璐，王景紅

陜西北擴區蘋果種植的氣候適宜性及潛力分析*

梁 軼1,2，屈振江3**，魯 成4，張 黎5，劉 璐1,2，王景紅6

（1.陜西省農業遙感與經濟作物氣象服務中心，西安 710015；2.秦嶺和黃土高原生態環境氣象重點實驗室，西安 710015；3.陜西省氣象科學研究所，西安 710015；4.榆林市果業發展中心，榆陽 719053；5.陜西省氣象臺，西安 710014；6.陜西省氣象干部培訓學院，西安 710015）

為了厘清新的氣候期（1991?2020年）陜西北擴區蘋果氣候適宜種植區的精細化分布，揭示該區域蘋果可發展種植潛力，本文基于陜西蘋果產區氣象觀測、數字高程模型、耕地確權等多源數據資料，綜合考慮陜北山地蘋果種植的氣候與立地條件需求，選取年平均氣溫、年降水量、6?8月空氣相對濕度、6?8月平均最低氣溫、1月平均氣溫、坡向、坡度共7項因子作為區劃指標，采用多元回歸方法進行各氣候因子空間化模擬推算，基于模糊集線性隸屬函數方法構建各項單因子適宜度定量評價模型，利用加權綜合評判和集優法研制了陜西北擴區蘋果種植氣候適宜性區劃，并應用耕地確權數據提取分縣（區）蘋果北擴適宜種植區的旱地和可灌溉面積分布，以明確其可發展種植潛力。結果表明：（1）陜西蘋果適宜種植區北界主要分布在自吳起、靖邊中南部向東北經橫山南部、米脂延伸至佳縣中南部一帶向陽緩坡丘陵溝壑區，海拔一般在730～1660m。（2）野外調查驗證顯示，區劃結果與果園實地種植分布的一致性約80%。（3）基于耕地確權數據的分縣（區）蘋果氣候適宜區精細化空間分布結果顯示，北擴區蘋果氣候適宜等級以上可發展種植面積約276.9khm2，占可用耕地24.6%，其中旱地面積占96.3%，以雨養農業為主。與各縣（區）蘋果種植現狀統計數據對比分析表明，榆林市除神木、府谷外的其他大部分縣（區）和延安市吳起縣蘋果氣候適宜區潛在種植面積尚有4.9～28.5khm2的發展空間，延安市志丹縣蘋果氣候適宜區潛在種植發展面積已趨于飽和。

蘋果；氣候；適宜度模型；種植發展潛力

陜西是蘋果優生區，也是蘋果連片面積最大的區域。2020年，陜西蘋果種植面積620.18khm2，產量1185.21萬t[1]，在蘋果產業格局中影響力不斷增強。陜北黃土高原區是富士蘋果適宜種植面積最大的區域之一，同時也是典型的生態過渡帶，是受氣候變化影響最為敏感的地區之一。隨著以增溫為主要特征的氣候變化加劇，陜西蘋果產區氣候也向暖濕化方向發展變化[2?5]，蘋果氣候適宜種植區界限逐漸向北移動。陜北山地蘋果產業帶作為陜西“十四五”蘋果產業發展規劃重點區域，如何科學劃定陜西北擴區蘋果栽培種植氣候適宜區北界，厘清該區域蘋果氣候適宜種植區的精細化分布，開展蘋果可發展種植潛力定量評估，是加快推進陜西蘋果產業高質量發展亟需解決的重要科學問題。

近年來，眾多學者圍繞蘋果種植氣候適宜性和氣候變化對其生長的影響開展了大量研究。李世奎等[6]首次提出中國蘋果適宜種植的7項氣候區劃指標并沿用至今；魏欽平等[7?11]分別對豫西地區、黃土高原區和陜西的蘋果氣候適宜性進行了分析研究與區劃，開展了當地蘋果種植氣候論證。屈振江等[12?13]從全國尺度開展了蘋果氣候適宜性評價研究，給出全國和各主產省蘋果氣候適宜區面積的理論計算值。劉園等[14]基于云南昭通單點歷史氣象觀測、蘋果種植統計和果園生產等數據，在探討分析該地蘋果最大可能生育期內農業氣候資源和農業災害的變化特征基礎上，估算其氣候生產潛力。邱美娟等[15]利用數理統計方法分析中國北方7個蘋果主產省的降水時空分布，探析了蘋果關鍵生育期適宜降水量。上述研究多從氣候角度探討了蘋果生長適宜性和適生區分布面積的理論參考值，并未考慮研究區的土地利用現狀，也未與蘋果實際生產種植分布進行比較分析，區劃指標中也僅考慮氣候要素，未考慮坡度、坡向等立地條件。劉璐等[16]明確了影響中國北方蘋果始花期的關鍵氣候因子及其影響時段與強度，柏秦鳳等[17]研究發現1981年以來中國不同產區富士系蘋果花期呈提前的變化趨勢。隨著氣候變化加劇，原有基于1981?2010年氣候背景資料的陜西蘋果氣候區劃結果[18]在當前陜北山地蘋果產業區域布局優化中的參考價值逐漸減弱。

本研究利用新的氣候期（1991?2020年）氣象觀測、數字高程模型、耕地確權等多源數據資料，構建綜合考慮氣候與地形的蘋果種植氣候區劃指標體系，基于模糊集線性隸屬函數方法對各區劃因子適宜度進行定量評價，利用加權綜合評判和集優法研制了陜西北擴區蘋果種植氣候適宜性區劃。在此基礎上，借助GIS空間分析技術應用耕地確權數據提取分縣（區）的陜西蘋果北擴適宜種植區精細化旱地和可灌溉面積分布，并結合其種植現狀統計數據分析其適宜種植發展潛力，以期為氣候變化背景下陜西北擴區蘋果產業優化區域布局，聚焦高質量發展提供更加直接的參考與依據。

1 資料與方法

1.1 研究區概況

陜西北擴區特指位于陜西北部榆林市12個縣（區）和延安市西北部2個縣，介于36°21′?39°35′N、107°28′?111°15′E（圖1）。該區屬陜北黃土高原，地勢由西向東傾斜，海拔高度566?1914m，地貌大致可分為長城沿線及其以北毛烏素沙漠南緣風沙草灘區、中南部黃土高原腹地丘陵溝壑區和西南部黃土梁峁丘陵溝壑區。研究區屬溫帶、暖溫帶半干旱大陸性季風氣候，年平均氣溫8.5～11.7℃，年極端最低氣溫平均值?17.1～?23.7℃，≥10℃積溫3007.4～4101.9℃·d，年降水量346～504mm，年日照時數2399～2931h。

圖1 陜西蘋果北擴區數字地形及氣象站點分布

1.2 資料來源

氣象資料主要選取陜西蘋果產區及其周邊共53個氣象站連續完整的1981?2020年氣象觀測資料，來源于陜西省氣象信息中心。地理信息數據采用研究區1:5萬數字高程模型（DEM）和行政邊界矢量數據，分別用于提取經度、緯度、坡向、坡度柵格數據和結果分析與制圖，來源于陜西省測繪局。耕地確權數據用于蘋果氣候適宜種植區旱地、水澆地潛在分布面積提取，來源于陜西省農業農村廳。蘋果種植統計數據來源于陜西省果業中心。

1.3 研究方法

1.3.1 區劃指標因子選取

蘋果是典型的溫帶落葉果樹，性喜涼干燥。氣候條件雖然是蘋果地帶性適生分布和品質優劣的先決條件，但其適宜性也與坡度、坡向等立地條件密切相關。據查閱文獻[19?20]、咨詢蘋果栽培專家意見和山地蘋果種植區實地調查，陽坡、背風坡或峽谷地的東西溝（谷）太陽輻射強，光照條件佳，氣溫和土溫高，氣溫日較差大，蘋果生態反應良好；山地蘋果生產地坡度不宜超過35°，坡度過大由于沖刷嚴重，土壤貧瘠，含水量低，不利于果樹生長[21]。針對陜西主栽富士系蘋果，實地調查中發現1月平均氣溫是陜北山地蘋果種植分布的重要限制因子之一，最冷月平均氣溫過低會導致蘋果樹不能安全越冬，直接影響其生理存在。因此，綜合考慮蘋果氣候適宜性、限制因子及立地條件需求，選取年平均氣溫、年降水量、6?8月空氣相對濕度、6?8月平均最低氣溫、1月平均氣溫、坡向、坡度共7項因子作為陜西北擴區蘋果種植氣候適宜性區劃指標，參考全國蘋果氣候適宜性評分標準[6]、陜西已有研究成果[22]和屈振江等[12]影響富士蘋果在中國分布的主導氣候因子適宜閾值研究結果，結合陜西蘋果產業實地分布與生產情況調查結果，確定研究區蘋果種植區劃因子的適宜和不適宜閾值區間，詳見表1。

1.3.2氣候因子的空間小網格模擬推算

由于大地形因子（經度、緯度、高度）與熱量、水分等氣候資源有較強的線性相關關系，據此可建立各氣候因子的空間分布模型，其表達式為

表1 研究區蘋果種植氣候區劃因子的適宜和不適宜閾值區間

注：X1為年平均氣溫；X2為年降水量；X3為6?8月平均相對濕度；X4為6?8月平均最低氣溫；X5為1月平均氣溫；X6為坡度；X7為坡向。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.

為了分析新的氣候期（1991?2020年，簡稱近30a）陜西北擴區蘋果種植關鍵氣候區劃指標較前一氣候期（1981?2010年，簡稱前30a）的空間分布演變特征，將研究區前30a、近30a的年平均氣溫和年降水量分別與各氣象站點經度、緯度和海拔高度進行相關分析，建立其空間小網格推算模型（表2）。同時建立研究區近30a的6?8月空氣相對濕度、6?8月平均最低氣溫和1月平均氣溫3個區劃指標的空間小網格推算模型（表2）對其進行空間插值處理[23?24]，利用IDW等方法對模型誤差進行插值后修正其空間化模擬結果。

1.3.3 區劃方法

首先建立研究區蘋果氣候適宜性綜合評價柵格數據層。根據各區劃指標氣候適宜性閾值，采用模糊集線性隸屬函數的方法[25]分別建立其氣候適宜度定量評價模型（表3），利用GIS編程語言實現各模型算法，對各單項評價指標的柵格數據層進行歸一化處理，綜合熵權法和野外驗證確定氣候因子權重集（表4），再利用加權綜合評判法建立研究區蘋果氣候適宜性評價柵格數據層，其表達式為

表2 氣候因子的空間網格化推算模型

其次建立研究區蘋果種植地形適宜性評價柵格數據層。利用GIS空間分析模塊提取研究區坡向、坡度地形數據，利用隸屬函數方法分別建立其坡向、坡度地形適宜度評價模型（表3），將坡向、坡度適宜性評價柵格數據進行疊加分析，建立研究區蘋果種植地形適宜性評價柵格數據層。

表3 區劃指標氣候適宜度評價模型

最后，應用集優法對氣候和地形適宜性柵格數據層疊加分析后獲取研究區蘋果種植氣候適宜性區劃專題圖。

表4 氣候因子的權重

1.4 數據處理

采用Excel 2007和Matlab 2016a進行氣象數據統計分析與氣候因子權重確定，利用 ArcMap10.8.1進行各區劃指標適宜度模型算法實現、柵格數據分類提取與計算分析。

2 結果與分析

2.1 蘋果關鍵氣候區劃指標空間分布演變特征

2.1.1 年平均氣溫

溫度是決定作物分布的重要因子，年平均氣溫作為生長季長度和熱量供應的重要表征，是蘋果正常發育進程和果實品質的保證。根據年平均氣溫空間網格化推算模型模擬得到研究區近30a和前30a的年平均氣溫空間分布結果。由圖2可見，與前30a相比，近30a北擴區適宜蘋果種植的8.5℃年平均氣溫等溫線由東南部向北、向西拓展，推移至定邊、靖邊的中北部，以及橫山、榆陽、神木、府谷的北部地區，熱量資源的增加有利于該區域蘋果種植界限向北、向西推進。

2.1.2 年降水量

年降水量既是決定蘋果種植地理分布的氣候因子，也是影響陜北蘋果種植分布的重要限制性因子。根據年降水量空間網格化推算模型模擬得到研究區近30a和前30a的年降水量空間分布結果，由圖3可見，北擴區年降水量分布總體呈現西北少、西南和東南多的特點。與前30a相比，近30a該區域年降水量總體呈現增加趨勢，蘋果生長水分需求下限400mm年降水量等值線向北移至定邊中部、靖邊北部、橫山西北部、榆陽西部以及神木和府谷地區，特別是西南部和東南部大部分地區年降水量增至450mm以上，降水適宜性進一步增加。

2.2 北擴區蘋果種植氣候適宜性區劃結果分析

利用GIS空間分析模塊，對氣候、地形適宜性柵格數據層疊加分析后獲取陜西北擴區蘋果種植氣候適宜性區劃結果。由圖4可見，最適宜區主要分布在東南部子洲和清澗的向陽緩坡丘陵溝壑區，海拔一般在700～1300m。本區年平均氣溫8.7～11.5℃，1月平均氣溫?7.3～?5.4℃，6?8月平均最低氣溫14.9～18.7℃，志丹西北部、子洲南部和清澗中東部年降水量在464～500mm，其余各地在501～539mm，6?8月空氣相對濕度62%～69%。該區氣候條件優越，土層深厚，蘋果果形指數高，果面著色好，含糖量高，蠟質層厚，風味濃，耐儲運，屬陜西蘋果品質最佳優生區。

圖2 近30a（a）和前30a（b）平均氣溫的空間分布

圖3 近30a（a）和前30a（b）降水量的空間分布

圖4 蘋果種植氣候適宜性區劃及野外驗證點

適宜區主要分布在自吳起、靖邊中南部向東北經橫山南部、榆陽南部局地、米脂延伸至佳縣中南部一帶向陽緩坡丘陵溝壑區，海拔一般在730～1660m。本區年平均氣溫7.3～12.0℃，1月平均氣溫?8.3～?5.2℃，6?8月平均最低氣溫13.3～19.5℃，志丹年降水量在501～562mm，其余各地418～500mm，6?8月空氣相對濕度59%～70%。該區蘋果生長季溫涼干燥，夏秋季氣溫日較差大，果實著色期光照條件佳，氣候條件基本滿足蘋果生長需求，蘋果著色深，糖度高，風味佳。值得注意的是，本區大部地區年降水量接近500mm，冬春季節干旱多風，易出現生理干旱“抽條”現象，越冬期低溫對幼樹及嫩梢有一定威脅，吳起、志丹、靖邊、綏德等地蘋果花期易遭受晚霜凍的危害。

次適宜區主要分布在自定邊中南部和東部向東北經靖邊中北部、橫山中部、榆陽中南部延伸至神木東南部一帶向陽緩坡丘陵溝壑區和峽谷丘陵區，海拔670～1750m。本區年平均氣溫6.7～12.2℃，1月平均氣溫?8.7～?5.2℃，6?8月平均最低氣溫12.8～19.2℃，靖邊南部、志丹北部年降水量501～576mm，其他地區375～500mm，靖邊和橫山北部、榆陽、佳縣和神木6?8月空氣相對濕度在57%～60%，其他地區61%～70%。該區大部熱量資源尚可，降水不足，蘋果果個小，著色濃，味偏甜，耐儲藏。值得注意的是，定邊、靖邊、橫山、榆陽等地長城沿線地區年降水量接近400mm臨界值，春季多風沙，夏季空氣相對濕度小，干旱嚴重。榆林東北部的地區冬季氣溫偏低，蘋果幼樹越冬凍害風險較大。

不適宜區主要分布在次適宜區以北及其周邊的風沙草灘區和高海拔丘陵山區，以及蘋果適種區周邊，坡度大于35o或坡向為北、東北、東、西北的陰坡黃土高原丘陵溝壑區。本區水熱資源或立地條件不能滿足蘋果生長需求，不適宜蘋果生長。

2.3 北擴區蘋果氣候適宜性區劃結果野外驗證

選取區劃結果劃定的適宜區、次適宜區和不適宜區分界地帶的20個蘋果種植點（圖4）進行野外實地調查（表5），分別對10a左右成齡蘋果園和1～5a樹齡新栽蘋果園的種植分布、長勢、掛果等果樹生長表現情況，以及蘋果園的海拔高度、坡向、坡度等地形地貌特征進行驗證。按照所調查蘋果園的果樹長勢良好、一般、偏差三種情況與其所處不同氣候適宜性區劃等級是否一致的標準，對兩者的一致性進行統計。結果顯示，研究區蘋果種植氣候適宜性區劃結果與蘋果園實地種植分布情況基本一致，一致率約80%。

表5 蘋果氣候區劃結果的野外調查驗證

（續表）

注：樹齡分“幼園（1～5a）”和“成齡園（10a左右）”，分別用“Y”和“M”表示。“√”表示區劃結果與野外調查“一致”，“×”表示區劃結果與野外調查“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 北擴區蘋果潛在可種植面積分布

基于耕地確權分布數據分別提取北擴區各縣（區）蘋果不同氣候適宜種植區的旱地和水澆地面積分布，得到橫山區等14個縣（區）蘋果不同等級氣候適宜區的潛在可種植分布（圖5，其它略）。在此基礎上，統計分析各縣（區）不同等級氣候適宜區蘋果可發展種植面積及其所占可用耕地比（表6），并結合各縣（區）現有蘋果種植面積統計數據分析其氣候適宜種植區的可發展種植潛力（表7）。結果顯示，陜西北擴區14個縣（區）最適宜區蘋果可發展種植面積約41.2khm2，占可用耕地的3.7%。適宜區蘋果可發展種植面積約235.6khm2，占可用耕地20.9%。北擴區蘋果氣候適宜等級以上可發展種植面積約276.9khm2，占可用耕地24.6%，其中旱地面積占96.3%，以雨養農業為主。與研究區各縣（區）現有蘋果栽植面積現狀對比可見，榆林市除神木、府谷以外的大部分縣（區）和延安市吳起縣蘋果氣候適宜潛在種植面積尚有4.9～28.5khm2的發展空間，延安市志丹縣蘋果氣候適宜區潛在種植發展面積已趨于飽和。

圖5 橫山區蘋果種植不同等級氣候適宜區的潛在分布

表6 北擴區各縣（區）蘋果不同等級氣候適宜區的潛在種植面積及其占比（R）統計

注：I為水澆地；D為旱地；T為水澆地旱地合計；R為水澆地旱地合計占可用耕地百分比。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：適宜等級以上的蘋果種植面積系指氣候最適宜區和適宜區兩個等級的蘋果種植面積之和。潛在可發展面積為適宜發展與現有面積的差值。

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 結論與討論

3.1 結論

綜合考慮蘋果氣候適宜性、栽植限制因子，以及陜北山地蘋果種植立地條件需求，構建了陜西北擴區蘋果種植氣候區劃指標體系，并建立各項單因子適宜度定量評價模型，利用加權綜合評判和集優法研制了陜西北擴區蘋果種植氣候適宜性區劃。結果顯示，最適宜區主要分布在東南部子洲和清澗海拔700～1300m向陽緩坡丘陵溝壑區。適宜區主要分布在自吳起、靖邊中南部向東北經橫山南部、榆陽南部局地、米脂延伸至佳縣中南部一帶海拔730～1660m的向陽緩坡丘陵溝壑區。

對適宜發展區域的可利用旱地面積以及可灌溉面積進行統計分析表明，北擴區中除靖邊、橫山有2khm2左右具備灌溉條件的蘋果氣候適宜區外，大部分縣（區）蘋果氣候適宜區均為旱地，以雨養農業為主。與北擴區各縣（區）現有蘋果栽植面積現狀對比可見，榆林市神木、府谷氣候條件不適宜蘋果栽植，應謹慎發展。榆林市其他大部分縣（區）和延安市吳起縣蘋果氣候適宜潛在種植面積尚有4.9～28.5khm2發展空間，可選擇有利地形適度發展山地蘋果種植。延安市志丹蘋果氣候適宜區潛在種植發展面積趨于飽和，宜根據現有蘋果產業發展實際情況及時調整優化布局，不宜過度發展。從可發展種植潛力來看，靖邊、橫山、清澗、綏德、米脂和子洲氣候適宜耕地面積較大，在24.3～40.2khm2，占可用耕地的26.5%～59.8%。

3.2 討論

區劃指標的選擇是開展蘋果氣候適宜性區劃的基礎。屈振江等[12]利用最大熵（MaxEnt）模型的方法得出年日照時數、年平均氣溫、≥10℃積溫、最冷月平均氣溫、夏季氣溫平均日較差、年降水量、夏季平均氣溫和夏季平均空氣相對濕度8個因子是影響富士蘋果在中國分布的主導氣候因子。從與全國蘋果氣候適宜性劃分指標對比來看，日照是除氣溫和降水之外最重要的氣候因子，它不僅影響蘋果樹的花芽分化和枝葉生長，也是果實著色及糖度累積的重要保證，對蘋果品質影響顯著。但本研究區地處陜北黃土高原丘陵區，光照條件總體處于最適指標范圍，因此在本區劃指標選擇中剔除了該因子。另外，氣候條件雖然是蘋果地帶性適生分布和品質優劣的先決條件，但其適宜性也與坡度、坡向等果園立地條件密切相關。劉曉紅等[20]認為陽坡果園光照條件佳，氣溫和土溫高，溫度日較差大，蘋果生態反應良好。李化龍等[21]指出山地蘋果園選擇不宜坡度過大，否則會由于沖刷嚴重，土壤貧瘠，含水量低，不利于果樹生長。本研究綜合考慮蘋果氣候適宜性、栽植限制因子及立地條件要求三方面因素，構建了陜西北擴區區域蘋果氣候適宜性區劃指標體系，較已有區域尺度[9?11]和全國尺度[12?13]蘋果氣候區劃相關研究中僅考慮氣候因素的區劃指標更為客觀、合理，貼近區域蘋果生產實際需求。

在區劃方法方面，本研究根據各蘋果氣候區劃要素的氣候適宜性閾值，采用模糊集線性隸屬函數的方法進行蘋果區劃單因子氣候適宜度評價，改進了已有蘋果氣候指標評分標準[6]中采用3～4個適宜等級范圍對年平均氣溫等4個不同氣候區劃指標分別進行打分賦值后，依據其綜合評分值對其進行氣候區劃時在不同氣候適宜區分界處存在明顯跳躍性問題。另外，氣候適宜性區劃結果在實際生產應用過程中應與現有耕地的存量和基礎條件結合才能更好地為生產提供科學決策。本研究基于北擴區現有耕地確權分布細網格數據，分別提取了陜西北擴區14個縣（區）蘋果不同等級氣候適宜區的潛在可種植分布，并結合各縣（區）現有蘋果種植面積統計數據分析該區域蘋果氣候適宜區的可發展種植潛力，其結果可為陜西北擴區蘋果產業優化區域布局、聚焦高質量發展提供更加直接的參考與依據。

從區劃結果來看，與王景紅等[18]利用前30a氣候資源數據獲取的陜西蘋果氣候適宜性區劃結果相比，本研究得出近30a陜西北擴區蘋果種植氣候適宜區北界向北推進，總體來看，吳起、志丹、清澗、吳堡、綏德、子洲和米脂等地蘋果種植氣候適宜性較好。該結果與張玥瀅等[13]得出的隨著氣候變化，黃土高原北部以及陜甘交界處由次適宜種植區轉變為適宜種植區，種植范圍呈北移西擴變化趨勢的結論一致。也與屈振江[26]通過研究中國富士蘋果種植氣候區劃年代際變化，得到的氣候變化導致富士蘋果種植分布的氣候界限和適宜區明顯北移，黃土高原西北部是富士蘋果種植適宜度對氣候變化響應最為敏感的地區之一的結論一致。

野外調查驗證發現，驗證走訪的規模化蘋果園盡管大都在氣候適宜區或次適宜區，蘋果樹長勢參差不齊，其地域分布除受氣候條件影響外，蘋果園的局地小氣候、地形、土壤、科學的精細化果園管理等對蘋果樹勢的形成也起關鍵作用，與程存剛等[27]的見解一致。野外調查中還發現，區劃結果中延安市志丹縣洛河沿岸地區被劃分為蘋果氣候最適宜區，而該縣蘋果生產實際中洛河沿岸地區受區域地形小氣候影響，蘋果種植氣候適宜性相對高海拔地區偏差，其不一致的原因主要有兩個方面：一是氣候資源空間化方法系基于各氣候要素與經度、緯度和海拔高度等地形因子的多元回歸推算模型，因此，導致洛河沿岸低海拔區域氣候資源推算結果優于高海拔地區，被劃分為最適宜區；二是此次區劃綜合考慮了坡度、坡向地形因素，洛河沿岸地區相對開闊平坦，空間分辨率為25m的柵格顯示到區劃圖上，呈現洛河河流兩岸狹長區域為最適宜區，其他高海拔地區為適宜區的情況。

此外，蘋果氣候區劃野外驗證結果與蘋果園實地種植分布情況出現20%的不一致性，主要表現在兩個方面：一是榆陽區金雞灘鎮白舍牛灘村的蘋果幼園地處陜北長城沿線以北的風沙草灘不適宜區，但長勢良好，其原因是該地區熱量資源可滿足蘋果生長，但降水少、空氣濕度小，果樹越冬期氣溫低，為蘋果氣候不適宜區，但該果園栽植品種為耐寒的雞心果品種，土壤經過改良且可灌溉，因此果樹長勢良好。二是吳起縣廟溝鎮柳溝村的成齡蘋果園雖地處蘋果種植氣候適宜區，卻長勢一般，原因是該果園地處低洼地帶，蘋果花期凍害嚴重，管理欠佳，因此果樹長勢一般。野外實地調查發現降水依然是限制陜西蘋果產業北擴的重要限制因子，與張義等[28]對黃土溝壑區蘋果生長的生態適宜度綜合量化評價研究后得出的降水是該區域優質蘋果生產最重要的限制因子結論一致。盡管新建果園大多有灌溉設施，干旱對該地區蘋果生產影響有限，但越冬凍害、花期凍害、冰雹等仍然是北擴區蘋果生產中的主要氣象災害。因此，未來北擴區蘋果產業發展中，一是要重點解決降水不足這一限制因素，宜在有灌溉條件（滴灌或集雨灌溉）的地方適度發展蘋果產業，加強果園灌溉水源以及配套建設管網、溝渠以及噴灌、滴灌和水肥一體化的節水灌溉設施建設，同時選擇耐寒、耐旱果樹品種，合理搭配適宜氣候變化的中、晚熟品種[29?30]。二是在新建蘋果園選址中一定要根據地形特點，因地制宜，宜選擇山體中上位背風向陽的緩坡灣塌地，切忌將果園建在低溫凍害嚴重的谷地，同時加強蘋果花期和越冬期凍害防御，以減輕花期低溫凍害天氣對蘋果開花坐果、越冬期持續低溫凍害天氣對蘋果樹安全越冬和幼樹及嫩梢的影響與危害。三是陜西蘋果北擴區多處于陜北白于山區雹源區和來自內蒙古雹源區冰雹移動路徑帶上，屬陜西省冰雹多發區[31]，在積極開展人工防雹的同時，加強果園防雹網工程建設，在多雹地帶改善生態環境，抑制局地熱對流發展[32]，進一步減輕冰雹災害影響與危害。

本研究僅從氣候變化背景下研究區域氣候資源多年平均狀況分析了蘋果種植的氣候適宜性，而氣候變化對蘋果生產的影響較為復雜，極端天氣氣候事件對蘋果種植適宜性的影響風險加大[33?34]，氣候適宜性與土壤、生產環境以及局地地形小氣候等因素也存在直接或間接的相關性。因此，綜合多方面因素進行縣（區）尺度精細化蘋果種植氣候適宜性區劃方法的改進和氣候適宜區中的災害風險評估也是下一步研究的重點。

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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

中國氣象局創新發展專項（CXFZ2021J064）；陜西省重點研發計劃項目“陜西省蘋果花期凍害精細化防控關鍵技術研究”（2022NY-219）

通訊作者：屈振江，正高級工程師，研究方向為農業氣象及氣候變化，E-mail：nju_qzj@126.com

梁軼，E-mail：23183372@qq.com

梁軼,屈振江,魯成,等.陜西北擴區蘋果種植的氣候適宜性及潛力分析[J].中國農業氣象,2023,44(5):347-360