黃菠蘿在山西省引種的氣候適生區(qū)區(qū)劃研究

劉　鑫，史敏華，賀　奇，王占勤

(1.山西省林業(yè)科學(xué)研究院，山西　太原　030012； 2.山西省太岳山國有林管理局，山西　介休　032000)

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黃菠蘿在山西省引種的氣候適生區(qū)區(qū)劃研究

劉鑫1，史敏華1，賀奇1，王占勤2

(1.山西省林業(yè)科學(xué)研究院，山西太原030012； 2.山西省太岳山國有林管理局，山西介休032000)

摘要：筆者應(yīng)用海明距離模糊相似優(yōu)先比法， 選取年均溫、絕對最低溫、絕對最高溫、≥10 ℃積溫、年降水量、年日照、最冷月平均溫、最熱月平均溫8個(gè)氣候因子作為模糊相似優(yōu)先比法分析的因素,對山西省引種黃菠蘿的氣候生態(tài)適生區(qū)進(jìn)行初步劃分。山西省引種黃菠蘿的氣候適生區(qū)為臨縣、大同、陽曲、左權(quán)、石樓、和順、盂縣、偏關(guān)、繁峙、沁源，次生區(qū)為左云、寧武、右玉、安澤、汾陽、原平、吉縣、平順、陵川、榆次、太原，不適生區(qū)為夏縣、黎城、平陸、介休、運(yùn)城。以期為今后在山西省引種黃菠蘿提供科學(xué)的理論依據(jù)。關(guān)鍵詞： 山西省； 黃菠蘿； 引種； 模糊相似優(yōu)先比； 氣象因子

黃菠蘿是我國東北地區(qū)著名的闊葉樹種，主要分布在東北地區(qū)小興安嶺南坡、長白山和華北地區(qū)的北部，是珍貴的經(jīng)濟(jì)林樹種，其韌皮部可入藥，種子適于制皂及機(jī)械潤滑油。目前，對黃菠蘿資源的破壞十分嚴(yán)重，黃菠蘿植物瀕臨滅絕，已被列為重點(diǎn)保護(hù)野生藥材和國家二級保護(hù)植物。黃菠蘿通常作為伴生種出現(xiàn)在原始森林和次生林群落中，具有良好的生態(tài)適應(yīng)性。在山西省引種黃菠蘿，可以豐富我省的造林樹種，提高營林質(zhì)量和效益。筆者根據(jù)樹木引種的氣候相似性理論，采用模糊相似優(yōu)先比法對黃菠蘿在山西省的氣候適生區(qū)進(jìn)行初步劃分，以期為今后科學(xué)引種黃菠蘿提供參考依據(jù)。

1資料的收集和整理

1.1氣象因子的選擇

根據(jù)邁依爾的氣候相似論，適宜的環(huán)境條件是充分發(fā)揮品種優(yōu)良性狀的基礎(chǔ)，能否成功引種的關(guān)鍵是引入地的氣候條件和原產(chǎn)地的氣候條件是否相似。影響樹木生長的各種氣候條件中，以水分、溫度、光照等因子最為重要。因此，選擇年均溫、絕對最低溫、絕對最高溫、≥10 ℃積溫年降水量、年日照、最冷月平均溫、最熱月平均溫8個(gè)氣候因子作為模糊相似優(yōu)先比分析的因素。

1.2黃菠蘿原產(chǎn)地的氣候資料

選取黃菠蘿原產(chǎn)地遼寧營口，吉林延吉，黑龍江海林、齊齊哈爾、哈爾濱、雞西、牡丹江7個(gè)地區(qū)的氣候資料。7個(gè)地區(qū)30 a(1971年至2000年)間各氣象因子的平均數(shù)，見表1.

表1　黃菠蘿原產(chǎn)地的氣候資料

1.3山西省26個(gè)縣市的氣候資料

從南到北隨機(jī)選取山西省26個(gè)縣、市的氣象資料，其30 a(1971年至2000年)間各氣象因子的平均數(shù)，見表2.

表2　山西省26個(gè)地區(qū)的氣候資料

2分析方法

2.1海明距離相似優(yōu)先比法

海明距離相似優(yōu)先比法是以2個(gè)任意樣本和1個(gè)固定樣本作比較，以確定這2個(gè)樣本和固定樣本之間的差異。設(shè)Xi，Xj為2個(gè)任意樣本，Xk為固定樣本，比較這2個(gè)任意樣本與固定樣本間的相似程度。

X={X1，X2，X3，…，Xn};i，j=1，2，…，n；i，j≠k.

分析過程如下：

1) 通過公式，分別計(jì)算出樣本與固定樣本的海明距離。

式中：Di——樣本i與固定樣本k的海明距離；

Dj——樣本j與固定樣本k的海明距離。

2) 通過公式計(jì)算樣本與固定樣本的相似優(yōu)先比。

3) 求出所有的相似優(yōu)先比，得到模糊相似優(yōu)先比矩陣R，R=[rij]n×n.

4) 由λ水平截集評出各樣本相似次序。從矩陣所有R值中，由大到小選取λ值。

首先達(dá)到全行為1的那一行所屬樣本與固定樣本最為相似，并記序號為1.然后消除該樣本的影響，劃掉該行及對應(yīng)的列，降低λ值再依次求取相似樣本，記為序號 2，3，….

5) 對計(jì)算出的所有序號進(jìn)行加權(quán)處理。

2.2層次分析法求各氣候因子權(quán)重

構(gòu)造判斷矩陣，求出其最大特征值，及其所對應(yīng)的特征向量W，歸一化后，即為某一層次指標(biāo)對于上一層次某相關(guān)指標(biāo)的相對重要性權(quán)值。

相對重要性標(biāo)度含義見表3.

表3　相對重要性標(biāo)度含義

3結(jié)果與分析

應(yīng)用海明距離相似優(yōu)先比法，計(jì)算出山西省26個(gè)地區(qū)的8個(gè)氣象因子年平均氣溫(C1)、絕對最低氣溫(C2)、絕對最高氣溫(C3)、≥10 ℃積溫(C4)、最冷月平均氣溫(C5)、最熱月平均氣溫(C6)、年降水量(C7)、年日照時(shí)數(shù)(C8)所對應(yīng)的模糊相似矩陣R.

由λ水平截集評出各樣本相似次序，得出山西省26個(gè)地區(qū)各氣象因素模糊相似優(yōu)先比矩陣序號。根據(jù)層次分析法構(gòu)造判斷矩陣，得出各個(gè)氣象因素的權(quán)重值Ws，見表4.

表4　黃菠蘿氣候因子判斷矩陣

經(jīng)計(jì)算，其最大特征根λmax=8.644 829，一致性指標(biāo)CI=0.092 118，平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI=1.45，隨機(jī)一致性比率CR=0.065 332<0.1，可以通過一致性檢驗(yàn)，因而是可行的。

由計(jì)算所得的權(quán)重值與固定樣本k的海明距離以及各氣象因子的序號，計(jì)算出26個(gè)地區(qū)的加權(quán)序號和(Cp)，見表5.

表5　山西省26個(gè)地區(qū)的序號及加權(quán)序號和

根據(jù)Cp值將26個(gè)地區(qū)的序號從大到小進(jìn)行排列，序號越小，代表該地區(qū)的氣候環(huán)境與黃菠蘿原產(chǎn)地的氣候環(huán)境相似程度越高。各地區(qū)引種黃菠蘿適應(yīng)性排序，見表6.

表6　各地區(qū)引種黃菠蘿適應(yīng)性排序

由表6可以看出，山西省引種黃菠蘿的氣候適生區(qū)為臨縣、大同、陽曲、左權(quán)、石樓、和順、盂縣、偏關(guān)、繁峙、沁源。這些地區(qū)的序號位于前10，說明這些地區(qū)的綜合氣候條件與黃菠蘿原產(chǎn)地的氣候條件相似，適宜黃菠蘿生長，是引種栽培易成功的地區(qū)。

次生區(qū)為左云、寧武、右玉、安澤、汾陽、原平、吉縣、平順、陵川、榆次、太原。這些地區(qū)的序號排在適生地區(qū)之后，其綜合氣候條件與黃菠蘿原產(chǎn)地比較相似，可以擴(kuò)大黃菠蘿的引種栽培范圍。

不適生區(qū)為夏縣、黎城、平陸、介休、運(yùn)城。這些地區(qū)序號排在最后，表明這些地區(qū)的氣候條件與黃菠蘿原產(chǎn)地氣候條件相差較大，較不適合黃菠蘿的生長，不利于黃菠蘿引種。

4結(jié)論與討論

山西省引種黃菠蘿的氣候適生區(qū)為臨縣、大同、陽曲、左權(quán)、石樓、和順、盂縣、偏關(guān)、繁峙、沁源，次生區(qū)為左云、寧武、右玉、安澤、汾陽、原平、吉縣、平順、陵川、榆次、太原，不適生區(qū)為夏縣、黎城、平陸、介休、運(yùn)城。

本研究是以縣、區(qū)進(jìn)行區(qū)劃的，未考慮小氣候的影響。因此，在適生區(qū)內(nèi)仍有不宜種植的點(diǎn)片, 而在不適生區(qū)內(nèi)也可能有比較適宜種植的小氣候。

黃菠蘿引種主要受氣候因子的影響，但也與土壤等因子密切相關(guān)。因此，在引種時(shí)需要結(jié)合立地條件和環(huán)境因子進(jìn)行詳細(xì)的分析比較，從而判斷引種成功可能性的大小，并提出適宜的栽培推廣措施。

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Division on Suitable Climatic and Ecological Region for IntroducedPhellodendronamurenseoin Shanxi Province

Liu Xin1, Shi Minhua1, He Qi1, Wang Zhanqin2

(1.ShanxiAcademyofForestrySciences,Taiyuan030012,China; 2.NationalForestAdministration

BureauofTaiyueMountaininShanxi,Jiexiu032000,China)

Abstract：Selecting 8 climatic factors such as mean annual temperature, absolute minimum temperature, absolute maximum temperature, ≥10 ℃ cumulative temperature, annual precipitation, annual sunshine, mean temperature in the coldest and hottest month, the suitable climatic and ecological regions in Shanxi of Phellodendron amurense were divided by applying theanalysis statistic method of hamming similitude priority ratio. The results showed that the suitable regions included Linxian，Datong，Yangqu，Zuoquan，Shilou，Heshun，Yuxian，Pianguan，F(xiàn)anshi and Qinyuan; the subsuitable regions included Zuoyun,Ningwu, Youyu,Anze, Fenyang,Yuanping,Jixian,Pingshun,Lingchuan,Yuci and Taiyuan; the unsuitable regions included Xiaxian，Licheng，Pinglu，Jiexiu and Yuncheng. The paper was to provide theory reference for introduced Phellodendron amurenseo in Shanxi Province.

Key words：Shanxi Province； Phellodendron amurenseo; Introduced variety; Fuzzy similitude priority ratio； Climatic factor

中圖分類號：S792.31

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1007-726X(2016)01-0016-04

通信作者：史敏華(1964—)，男，山西聞喜人，1988年畢業(yè)于北京林業(yè)大學(xué)，教授級高級工程師。

作者簡介：劉鑫(1983—)，女，山西太原人，2010年畢業(yè)于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)，工程師。

基金項(xiàng)目：中央財(cái)政林業(yè)科技推廣示范項(xiàng)目[2014]09號；山西省財(cái)政支持農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目[2014]01號

收稿日期：2015-09-11