農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃研究綜述

張晨宇，張一博，李瑞盈

（秦皇島市氣象局，河北 秦皇島 066000）

農(nóng)業(yè)區(qū)劃是按照農(nóng)業(yè)地域分異規(guī)律，在一定地區(qū)范圍內(nèi)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的條件和類型所進(jìn)行的空間區(qū)分。是在農(nóng)業(yè)資源調(diào)查的基礎(chǔ)上，根據(jù)各地不同的自然條件與社會經(jīng)濟(jì)條件、農(nóng)業(yè)資源和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點，按照區(qū)內(nèi)相似性與區(qū)間差異性和保持一定行政區(qū)界完整性的原則，把全國或一定地域范圍劃分為若干不同類型和等級的農(nóng)業(yè)區(qū)域；并分析研究各農(nóng)業(yè)區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、特點、布局現(xiàn)狀和存在的問題，指明各農(nóng)業(yè)區(qū)的生產(chǎn)發(fā)展方向及其建設(shè)途徑。

1 我國農(nóng)業(yè)氣候發(fā)展概況

我國的區(qū)劃研究大致以上世紀(jì)五十年代為界，分為起步階段和全面發(fā)展時期[1-3]。在起步階段，竺可楨發(fā)表的《中國氣候區(qū)劃論》標(biāo)志著我國現(xiàn)代自然地域劃分研究的開始，胡煥庸首次將全國劃分為9個農(nóng)業(yè)區(qū)，開創(chuàng)了中國農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究的先河。

建國以來，為適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展，我國以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)為目的，開始了自己的農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃研究[4]。在改革開放初期，我國開展了全國第一次和第二次氣候區(qū)劃，建立了數(shù)據(jù)庫，并對我國生產(chǎn)力布局和農(nóng)業(yè)資源配置有利更深一步的認(rèn)識[5]。至90年代，地理信息資料開始應(yīng)用到農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃中，研究人員綜合應(yīng)用“3S”技術(shù)，尤其是GIS技術(shù)進(jìn)行細(xì)網(wǎng)格氣候資源推算與分析，區(qū)劃精度不斷提高[6]。

進(jìn)入新世紀(jì)，隨著我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整和氣候條件自身變化，對農(nóng)業(yè)區(qū)劃精細(xì)度的要求越來越高，各地逐步開展了精細(xì)農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃的研究[7-8]。

2 農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃方法概述

2.1 農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃指標(biāo)確定

農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃指標(biāo)通常選取對農(nóng)作物、生物的分布、生長發(fā)育和產(chǎn)量起決定意義的氣候因子，所選取的因子要求在各個農(nóng)業(yè)氣候區(qū)間具有明顯差異[9]。目前常用的指標(biāo)確定方法有主導(dǎo)因子、主導(dǎo)因子結(jié)合輔助因子、綜合因子指標(biāo)三種。

2.1.1 主導(dǎo)因子法

主導(dǎo)因子即對氣候資源以及農(nóng)作物地域分布差異起決定性作用的因子。劉艷清等選取光照、溫度、降水三個對葡萄產(chǎn)量有決定性意義的氣象因子作為指標(biāo)，劃分了湘鄉(xiāng)葡萄種植農(nóng)業(yè)氣候區(qū)[10]。王冰等選取與蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)密切相關(guān)的降水、光照、氣溫等8個指標(biāo)，對膠東半島適宜種植區(qū)進(jìn)行了區(qū)劃[11]。

2.1.2 主導(dǎo)因子結(jié)合輔助因子

首先選取幾個主導(dǎo)因子劃分主帶，再根據(jù)輔助因子劃分亞帶進(jìn)行區(qū)劃[12]。張曉煜以酒葡萄生長必需的氣溫要素劃分第一層可種植區(qū)，再以酒葡萄品種、熟性需要的熱量和水分為主要指標(biāo)劃分出第二層氣候區(qū)，在此基礎(chǔ)上選擇土壤、坡度等生態(tài)適宜性指標(biāo)劃分出第三層的生態(tài)適宜區(qū)，最終劃分出不同等級的適宜區(qū)[13]。

2.1.3 綜合因子指標(biāo)法

該方法先采用綜合分析方法，找出與氣候資源地域分布差異有密切關(guān)系的多個因子，綜合分析確定分區(qū)的綜合指標(biāo)進(jìn)行區(qū)域劃分。張存杰等將凈輻射、土壤熱通量密度、日平均氣溫、風(fēng)速等多個氣象因子組合得出潛在蒸散量，進(jìn)而計算出干旱指數(shù)，繪制了我國干濕氣候分區(qū)圖[14]。

2.2 區(qū)劃方法

2.2.1 逐步分區(qū)法

使用主導(dǎo)因子與輔助因子結(jié)合的方法逐級劃分，將某個地區(qū)分出具有不同氣候特征和農(nóng)業(yè)意義的氣候區(qū)域。羅君俏和葉瑜使用逐步分區(qū)法，根據(jù)地域分異規(guī)律將砂糖橘種植區(qū)劃分出適宜區(qū)和不適宜區(qū)，再在適宜區(qū)內(nèi)按照決定砂糖去生長發(fā)育的輔助指標(biāo)劃分出適宜區(qū)和次適宜區(qū)[15]。

2.2.2 集優(yōu)法

該方法中選擇的區(qū)劃因子指標(biāo)同等重要，無主次之分。朱惠芝和季芬使用積溫、七月平均氣溫及無霜凍期三個指標(biāo)作為石河子棉花種植區(qū)劃氣候指標(biāo)，分別繪制出三個指標(biāo)的氣候適宜性區(qū)劃圖，再利用Arcgis進(jìn)行疊加處理，當(dāng)所有指標(biāo)都在最適宜范圍內(nèi)即判定為最適宜區(qū)，得到綜合棉花種植氣候區(qū)劃[16]。

2.2.3 數(shù)理統(tǒng)計方法

主要包括聚類分析、最優(yōu)分割、線性規(guī)劃等，多用于綜合指標(biāo)因子的區(qū)劃，以聚類法使用最多。聚類分析是將物理或抽象的集合劃分為由類似的對象組成的多個類別的分析過程?？捍湎嫉冗x取了地貌、海拔、土壤類型等共10個自然參數(shù)和32個社會經(jīng)濟(jì)評價參數(shù)，使用聚類分析方法，將石家莊213個鄉(xiāng)鎮(zhèn)分成三個大的類型區(qū)，再在大區(qū)下分出若干亞區(qū)，對石家莊農(nóng)業(yè)資源進(jìn)行劃分[17]。

2.2.4 其他方法

氣候適宜度是一個邊界不清、具有模糊概念的量化指標(biāo)，所以在區(qū)劃中常采用模糊數(shù)學(xué)法來確定分級的邊界問題，也有學(xué)者將多種方法相結(jié)合。袁海燕將模糊數(shù)學(xué)法、集優(yōu)法和逐步分區(qū)法綜合運用，建立了氣泡酒葡萄種植、氣候、生態(tài)區(qū)劃三層指體系[18]。也有部分研究采用了相對簡單的專家打分法，層次分析法等分級方法[19]。

3 GIS技術(shù)使用

隨著科技水平發(fā)展，“3S”技術(shù)越來越多的應(yīng)用到農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃中，提高了區(qū)劃的效率和精度。其中GIS的使用更為普遍。

馬曉群等利用GIS軟件的空間疊置分析功能，使用條件柵格疊置分析方法，以氣候因子區(qū)劃圖為主導(dǎo)，疊加地理因子區(qū)劃圖，生成安徽省霍山縣板栗區(qū)劃圖[20]。劉艷等通過反距離權(quán)重插值法對網(wǎng)格圖進(jìn)行插值，再疊置各類氣候指標(biāo)層，獲得石榴種植氣候適宜精細(xì)化區(qū)劃[21]。何鵬等采用線性加權(quán)法，利用空間疊加分析功能，確定了影響獼猴桃產(chǎn)量和品質(zhì)的各指標(biāo)因子權(quán)重集[22]。

4 結(jié)語

（1）建國以來，我國氣候區(qū)劃工作從無到有，從初步向高精度、精細(xì)化發(fā)展。尤其是3S技術(shù)的發(fā)展使區(qū)劃從平面到立體，從靜態(tài)轉(zhuǎn)向動態(tài)不斷突破。

（2）氣候區(qū)劃中使用的氣象資料都來自于氣象站觀測資料，但存在站點分布不均勻，密度不夠的問題，不足以精確反映整個地區(qū)空間的氣候狀況

（3）農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃常用的方法有逐步分區(qū)法、集優(yōu)法、模糊數(shù)學(xué)法和數(shù)理統(tǒng)計分區(qū)法等，具有較強的綜合性和科學(xué)性，但也有部分研究中采用了專家打分法、層次分析法等方法，操作更為簡便，但人為的主觀因素占比較高，科學(xué)性不如上述數(shù)學(xué)方法強。

（4）3S技術(shù)蓬勃發(fā)展，也越來越多的運用到區(qū)劃中。但目前GIS技術(shù)使用較多，GPS和RS遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃中使用較少。氣候區(qū)劃越來越細(xì)化，但在動態(tài)化上還有欠缺。