阳谷县苹果种植气候适宜度指数特征分析

摘 要：基于鲁丽苹果农业气象指标集，构建气温、日照、降水和综合气候适宜度模型，研究山东省聊城市阳谷县各要素和综合气候适宜度在不同时间尺度下的特征。研究结果表明：鲁丽苹果开花期气温适宜度为上升趋势，果实膨大期降水适宜度出现下降趋势，芽开放至展叶期日照适宜度为上升趋势；在全生育期中相关性较高的分别为花芽萌动期气温适宜度、芽开放至展叶期降水和日照适宜度；降水和日照适宜度随鲁丽苹果发育期进程整体呈上升趋势；2021年，“阳谷县”鲁丽苹果种植综合气候适宜度较2022年略偏高，与鲁丽苹果主要品质指标检测结论一致。

关键词：鲁丽苹果；气候适宜度；气温；日照；降水

中图分类号：S661.1；S162.55 文献标志码：B 文章编号：1674-7909-（2023）15-88-4

0 引言

近年来，山东省聊城市逐步形成了产业布局集中、区域特点明显的特色经济林果产业。阳谷县是山东省苹果中心产区之一。在阳谷县苹果生产基地的早熟品种中，鲁丽苹果作为新引种品种，表现优异，经济效益显著。但其生长发育受当地气象条件制约，如花期遇“倒春寒”、幼果膨大期遭遇冰雹或高温日灼、成熟期受高温高湿胁迫等，会严重影响其品质、产量，直接影响经济收益。这对开展引种区气候适宜度定量评价提出了客观需求。

当前，国内外关于气候适宜度的研究主要集中在对气候适宜度评价模型的改进［1-11］、生育期气象灾害指标的提取［12-16］、物候期气象条件适应模型的设计和检验［17-18］、各类研究对象的应用等方面。笔者基于鲁丽苹果在物候期、品质、灾害等方面的农业气象指标，预构建阳谷县气候适宜度定量评价模型和评价指标，定量评价不同生育期气象条件对该品种长势、品质、产量的影响，实现气象条件在鲁丽苹果各生育期的跟踪式定量评价，为趋利避害、进一步挖掘当地特色林果生产潜力提供理论支撑。

1 数据与方法

1.1 气象数据来源

气象数据源自阳谷国家基本气象站。该气象站始建于1958年12月，站点位置为东经115°46′10″、北纬36°08′50″，位于阳谷县侨润办事处亓庄村西。观测要素包括气温、降水、日照等。

1.2 研究方法

1.2.1 气温适宜度

阳谷县气温适宜度公式为

式（1）（2）中：[Si（tj）]为鲁丽苹果第i个生育期第j日平均气温为t时的日气温适宜度，[tl]、[th]和[t0]分别是鲁丽苹果在第i个发育期的生物学下限温度、上限温度和最适温度（即三基点温度），[B]为由鲁丽苹果第i个发育期三基点温度计算得出的固定参数。

1.2.2 降水适宜度

为研究阳谷县降水适宜度，引入苹果需水强度。苹果在不同生育期对水分的需求不同，萌芽至幼果期、果实膨大期和成熟期平均需水量占全生育期平均需水量的比例分别为0.186～0.282、0.392～0.562和0.159～0.282。由此可知，鲁丽苹果萌芽至幼果期的需水强度为1.6 mm/d，幼果期到果实膨大期需水强度为1.8 mm/d，成熟期需水强度为3.3 mm/d。鲁丽苹果降水适宜度公式为

式（3）中：[Si（rj）]为鲁丽苹果第i个生育期第j日降水量为r时的日降水适宜度，[R]为鲁丽苹果第i个发育期日降水量，[R0]为鲁丽苹果第i个发育期日需水量。

1.2.3 日照适宜度

阳谷县日照适宜度公式为

式（4）中：[Si（sj）]为鲁丽苹果第i个生育期第j日日照时间为s时的日照适宜度，s为鲁丽苹果第i个生育期第j日实际日照时间，[s0]为鲁丽苹果第i个生育期适宜日照时间。

1.2.4 综合气候适宜度

阳谷县综合气候适宜度公式为

式（5）中：[S（t）]为全生育期气温适宜度，[S（r）]为全生育期降水适宜度，[S（s）]为全生育期日照适宜度，S为综合气候适宜度，a、b、c分别为各气象要素权重系数。

1.2.5 层次分析法

层次分析法是将与决策总是有关的元素分解成不同层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。笔者利用层次分析法，提出两个层次，分别包含7个生育期和3个气象要素，结合生产实际和专家打分法，构建判断矩阵，求其最大特征值及其特征向量，最终得出某层次指标对上一层相关指标的相对重要性权值。计算得出综合气候适宜度中气温、降水、日照适宜度权重系数分别为0.47、0.10、0.43，全生育期气象要素适宜度中各生育期权重系数分别为休眠期0.11、花芽萌动期0.14、芽开放至展叶期0.14、开花期0.18、幼果期0.14、果实膨大期0.15、成熟期0.14。

1.2.6 K-均值聚类分析

利用K-均值聚类分析，划定鲁丽苹果各发育期阳谷县光照、气温、水适宜度等级指标，划定其综合气候适宜度的等级指标。K-均值聚类分析以相似性为基础，对数据集进行聚类划分，并使各类之间的差异尽可能大，属于迭代型聚类算法。

2 研究结果与分析

2.1 气温适宜度

由表1可知，在日变化尺度下，阳谷县平均气温适宜度随生长进程的变化趋势斜率按照由大到小的顺序依次为开花期、花芽萌动期、幼果期、成熟期、果实膨大期、休眠期、芽开放至展叶期；出现下降趋势的有休眠期、芽开放至展叶期、果实膨大期和成熟期，出现上升趋势的是花芽萌动期、开花期、幼果期。1990—2022年，鲁丽苹果各生育期阳谷县气温适宜度出现上升趋势的仅有开花期，其余生育期阳谷县均表现为下降趋势。

鲁丽苹果各生育期阳谷县气温适宜度与全生育期气温适宜度关系计算结果显示，休眠期、花芽萌动期、芽开放至展叶期、开花期、幼果期、果实膨大期、成熟期与全生育期气温适宜度的相关系数分别为0.000 5、0.710 0、0.590 0、0.110 0、0.580 0、0.570 0、0.370 0，即花芽萌动期气温适宜程度在全生育期的比重最大，芽休眠期相关性最差。

2.2 降水适宜度

由表1可知，在日变化尺度下，阳谷县降水适宜度随生长进程的变化趋势斜率按照由大到小的顺序依次为开花期、果实膨大期、休眠期、幼果期、芽开放至展叶期、花芽萌动期、成熟期；出现下降趋势的有花芽萌动期和成熟期，出现上升趋势的是休眠期、芽开放至展叶期、开花期、幼果期果实膨大期。1990—2022年，鲁丽苹果各生育期阳谷县降水适宜度出现下降趋势的是果实膨大期，其余生育期均表现上升趋势。

鲁丽苹果各生育期阳谷县降水适宜度与全生育期降水适宜度关系计算结果显示，休眠期、花芽萌动期、芽开放至展叶期、开花期、幼果期、果实膨大期、成熟期与全生育期降水适宜度的相关系数分别为0.000 2、0.850 0、0.870 0、0.290 0、0.160 0、0.110 0、0.110 0，即芽开放至展叶期降水适宜程度在全生育期的比重最大，花芽萌动期的相关性次之，休眠期相关性最差。

2.3 日照适宜度

由表1可知，在日变化尺度下，阳谷县日照适宜度随生长进程的变化趋势斜率按照由大到小的顺序依次为芽开放至展叶期、休眠期、成熟期、幼果期、开花期、果实膨大期、花芽萌动期；出现下降趋势的有花芽萌动期、开花期和果实膨大期，出现上升趋势的是休眠期、芽开放至展叶期、幼果期和成熟期。7月前后，即降水天气多发时期，该期常年日照时间不稳定，不能完全满足鲁丽苹果成熟期上色需求，因此出现日照适宜度阶段性下降的情况。1990—2022年，阳谷县年日照适宜度呈波动性变化。

鲁丽苹果各生育期阳谷县日照适宜度与全生育期日照适宜度关系计算结果显示，休眠期、花芽萌动期、芽开放至展叶期、开花期、幼果期、果实膨大期、成熟期与全生育期日照适宜度的相关系数分别为0.207 2、0.770 5、0.865 3、0.528 6、0.354 2、0.600 8、0.621 6。其中，芽开放至展叶期日照适宜度在全生育期的比重最大，其次依次为花芽萌动期、成熟期、果实膨大期，休眠期日照适宜度在全生育期的比重最小。

2.4 综合气候适宜度

基于层次分析法，计算得出2021年鲁丽苹果全生育期阳谷县综合气候适宜度为0.693，同2022年的0.688相比偏高0.005，这与鲁丽苹果2021年主要品质指标数据较2022年略偏高的检测结论一致。由图1可知，鲁丽苹果全生育期阳谷县综合适宜度逐日变化呈上升趋势，1990—2022年，阳谷县综合气候适宜度呈下降趋势，但该趋势不明显。

2.5 综合气候适宜度等级指标

基于聚类分析，构建鲁丽苹果各生育期阳谷县气候适宜度等级指标集，如表2所示。2022年阳谷县综合气候适宜度同2021年均属特优等级。1990—2022年，阳谷县综合气候适宜度变化及其等级分布，如图2所示。研究期内，阳谷县综合气候适宜度在13个年份为特优，6个年份为优，4个年份为中，9个年份为良好，1个年份为差。

3 结论与讨论

阳谷县气温适宜度随生长进程表现为显著上升趋势的是开花期；花芽萌动期气温适宜程度在全生育期的比重最大，芽开放至展叶期、幼果期和果实膨大期气温适宜度的相关性次之，休眠期相关性最小；气温适宜度整体随鲁丽苹果生长进程的变化趋势不显著。

鲁丽苹果各生育期阳谷县降水适宜度在果实膨大阶段的上升趋势较为显著；与全生育期关系以芽开放至展叶期为最大，花芽萌动期次之，休眠期相关性最小；果实膨大期降水适宜度随年份变化出现下降趋势，其余发育期均表现为随年份升高的趋势，但均不显著；降水适宜度整体呈显著上升趋势。

阳谷县日照适宜度随鲁丽苹果生长进程呈现较显著上升趋势的为芽开放至展叶期，休眠期次之；年均值随年份变化趋势不显著，波动性较大；与全生育期相关性以芽开放至展叶期最大，其次依次为花芽萌动期、成熟期、果实膨大期，休眠期最小；日照适宜度整体随发育期呈显著上升趋势。

基于层次分析法和聚类分析，计算得出2021年鲁丽苹果全生育期阳谷县综合气候适宜度较2022年略偏高，与鲁丽苹果主要品质检测结论一致，均属特优等级。阳谷县年平均综合气候适宜度随生长进程呈上升趋势，年均综合气候适宜度在1990—2022年变化趋势为略有下降，该趋势不明显。

笔者构建了阳谷县鲁丽苹果种植气温、日照、降水和综合气候适宜度模型，得出阳谷县各气象要素和综合气候适宜度在不同时间尺度下的基本特征。随生育进程，鲁丽苹果开花期气温适宜度为上升趋势，果实膨大期降水适宜度出现下降趋势，芽开放至展叶期日照适宜度为上升趋势；全生育期降水和日照适宜度呈上升趋势，气温适宜度趋势不明显；与全生育期气象要素适宜度相关性较高的为花芽萌动期气温适宜度、芽开放至展叶期降水和日照适宜度。对气象要素适宜度在不同时间尺度下的特征描述，可为阳谷县做好鲁丽苹果不同生育期生产条件评估提供科学依据。

参考文献：

［1］任玉玉，千怀遂.河南省棉花气候适宜度变化趋势分析［J］.应用气象学报，2006（1）：87-93.

［2］魏瑞江，宋迎波，王鑫.基于气候适宜度的玉米产量动态预报方法［J］.应用气象学报，2009（5）：622-627.

［3］李树岩，彭记永，刘荣花.基于气候适宜度的河南夏玉米发育期预报模型［J］.中国农业气象，2013（5）：576-581.

［4］马树庆.气候变化对东北区粮食产量的影响及其适应性对策［J］.气象学报，1996（4）：484-492.

［5］郭建平，田志会，张涓涓.东北地区玉米热量指数的预测模型研究［J］.应用气象学报，2003（5）：626-633.

［6］赵峰，千怀遂，焦士兴.农作物气候适宜度模型研究：以河南省冬小麦为例［J］.资源科学，2003（6）：77-82.

［7］蒲金涌，姚小英，王位泰.气候变化对甘肃省冬小麦气候适宜性的影响［J］.地理研究，2011（1）：153-160.