岚县沙棘生长的气候适宜性区划研究

山西省岚县气象局

摘要：摘要：利用岚县及周边区域气候资料及地形数据，采用GIS技术等分析气候条件、地理环境对沙棘生长发育的影响，研究岚县沙棘气候适宜性区划指标，制作岚县沙棘生长发育的最适生区。通过对岚县地区沙棘适生分布分析可知，沙棘高适生区主要集中在河口乡、界河口镇、大蛇头...

关键词：

沙棘、气候适宜性、区划

出处：

《探索科学》2025年8期

DOI：
10.13738/j.cnki.acc.qklw60536
专辑：
科学Ⅰ辑;信息科技
专题：
信息、科学;综合科技
分类号：
G90;N92

摘要：利用岚县及周边区域气候资料及地形数据，采用GIS技术等分析气候条件、地理环境对沙棘生长发育的影响，研究岚县沙棘气候适宜性区划指标，制作岚县沙棘生长发育的最适生区。通过对岚县地区沙棘适生分布分析可知，沙棘高适生区主要集中在河口乡、界河口镇、大蛇头乡等地区；中适生区集中在顺会乡、王狮乡、梁家庄乡等地区；低适生区主要集中在中部地区。

关键词：沙棘、气候适宜性、区划

引言

沙棘（Hippophae rhamnoides Linn.），是一种胡颓子科、沙棘属落叶性灌木。具有重要的生态价值，广泛用于水土保持。在食品加工方面，沙棘是多种食品和酒类的原料之一；《中国药典》中记载沙棘有健胃消食、止咳祛痰、活血散瘀的功效，用于治疗肺虚食少、食积腹痛、咳嗽痰多、胸痹心痛、瘀血经闭、跌扑瘀肿等；沙棘是植被破坏后或无林地植被恢复的先锋树种，具有重要的生态价值。

山西是沙棘资源的分布大省，而吕梁地区更是山西最大的连片沙棘林区，吕梁分布面积最大的为岚县、方山[1]。岚县是全国少有的天然沙棘林集中区，种质资源丰富[2]。近年来岚县以沙棘新植和改造为载体，建立林业资产收益扶贫试点区，采取公司＋基地＋村集体组织＋退耕农户的模式，形成了“育苗－种植－加工－销售”一体化的产业发展模式[3]。本文利用岚县及周边区域气候资料及地形数据，分析气候适宜性、地理环境对沙棘生长发育的影响，研究岚县沙棘气候适宜性区划指标，制作岚县沙棘生长发育的最适生区。为了岚县大力发展沙棘产业提供服务保障和科学的决策依据。

资料和方法

1.1岚县地形地貌与气候概况

岚县位于黄河中游，处于山西省吕梁山脉北端的黄土高原区域。其地理坐标范围为北纬38°05′00″至38°36′11″，东经111°21′43″至111°50′02″。该地区东接静乐县，南邻娄烦县和方山县，西界兴县，北连岢岚县；总面积约为1512.72Km2，其中全县85%为山地丘陵地带。境内最高海拔为2275m，最低海拔为1131米m。主要河流属于汾河水系。气候属温带大陆性季风气候，土壤带位于中壤I带[4]。昼夜温差显著，降水量集中在4-10月，无霜期约为120天。

1.2资料来源

本研究选取岚县及其周边方山县、静乐县、岢岚县、兴县以及岚县地区的岚县水库、普明、河口、梁家庄、大蛇头、顺会、西口子、土峪、毕家坡、王狮、阳湾、马铺、上明气象观测站共20个气象观测站数据，其中岚县、方山县、静乐县、岢岚县和兴县气象站选用近30年（1991-2021）的气象数据，其余气象站选用近5年（2018-2023）的气象数据。并在地理空间数据云中获取岚县及周边地区的数字高程数据。

1.3处理方法

利用岚县及周边区域气候资料及地形数据，确定指标权重并构建气候因子的空间分布模型，联合运用权重系数法、多元线性回归等数理统计手段。将区划指标与地理要素的关系表示为：Y = f(φ, λ, h, β, θ) + ε，其中 Y 为气候区划指标因子；φ、λ、h、β、θ 依次代表纬度、经度、海拔高度、坡向和坡度；ε 为综合地理残差，模型以多元线性回归为主要构建方法[5][6]。

采用GIS技术等[7][8]分析气候条件、地理环境对沙棘生长发育的影响，研究岚县沙棘气候适宜性区划指标，制作岚县沙棘生长发育的最适生区。为合理规划沙棘种植区域提供技术支撑。

1.3.1区划指标

沙棘适生于年平均气温-3.0～10.0 ℃[9]的地区。对干旱、贫瘠环境具有较强的适应性，沙棘果能忍受-50.0～50.0℃的温度[5]。通过查找文献资料、当地调查等方法表明，4-10月平均气温在9.5-15℃时适宜沙棘生长，最适温度在12-12.5℃。其关键生育阶段包括：萌芽期（3月下-4月上）、开花期（4月中-5月下）及生长期（6月上-9月上）。当旬平均气温稳定通过0 ℃时，植株开始萌动；≥5 ℃展叶[10]；7–13 ℃最有利于开花；若最低气温低于-5 ℃，则易发生冻害。生长期内，沙棘的适宜气温为14–20 ℃，最适温度16.5-17℃，且日均气温稳定通过10 ℃即可维持正常生长；同时，该阶段适宜降水量为447–782 mm。基于岚县气候特点，通过专家咨询确定4-10月平均气温、4月中-5月下平均气温（开花期）、6月上-9上平均气温（生长期）作为区划因子，权重依次为0.5、0.3、0.2，具体阈值如表1所示。

表1沙棘气候适宜性区划指标

适宜等级	4-10月平均气温（℃）	4月中-5月下平均气温（℃）	6月上-9月上平均气温（℃）
适宜区	12~12.5	9.5~10	16.5~17
次适宜区	9.5~12或12.5~15	7~9.5或10~13	14~16.5或17~20
不适宜区	<9.5或>15	<7或>13	<14或>20

1.3.2区划指标的归一化处理

鉴于在利用适宜、次适宜和不适宜指标进行区划时，区域交界处的适宜性存在突变现象，本文将适宜区指标群视为一个模糊集合[11]，通过构建各指标的隶属函数对其进行归一化处理，进而获得各区划指标的模糊评判值，并以此评判值作为分区的定量依据[5]。各区划指标的适宜性隶属函数分别如下：岚县沙棘生长的气候适宜性区划研究(图1)

其中X1、X2、X3分别为4-10月平均气温、4月中-5月下平均气温、6月上-9月上平均气温三个区划因子。

1.3.3区划指标的空间化处理

（1）地理区划因子的空间化利用研究区地形边界数据，DEM地理因子及GIS平台计算制作了经度、纬度、海拔高度、坡度、坡向等地理区划因子，如图所示：

岚县沙棘生长的气候适宜性区划研究(图2)

图1地理区划因子

（2）区划指标因子的空间化

区划指标因子与地理因子的相关关系模型可表示为: 岚县沙棘生长的气候适宜性区划研究(图3) 其中自变量选取了经度、纬度、海拔高度、坡度、坡向。利用SPSS软件对上述三个区划因子进行多元回归分析，结果如下表所示。

表2区划因子多元回归分析结果

指标	模型表达式	R2值	F值	P值
4月-10月平均气温	168.549+1.326φ-1.771λ-0.006ｈ-0.002β+0.059θ	0.845	20.017	<0.001
4月中-5月下平均气温	160.303+1.240φ-1.672λ-0.007ｈ-0.002β+0.054θ	0.835	18.238	<0.001
6月上-9月上平均气温	133.818+1.662φ-1.535λ-0.006ｈ-0.001β+0.055θ	0.883	26.778	<0.001

利用GIS平台和表2公式，计算各区划指标，并进行归一化处理，计算结果为各指标的隶属度,如下图分别为4月-10月平均气温、4月中-5月下平均气温、6月上-9月上平均气温:

岚县沙棘生长的气候适宜性区划研究(图4)

图2指标隶属度

（3）区划图制作

利用GIS技术，在分别建立各区划因子归一化栅格图的基础上，结合之前确定的各指标因子权重集α={0.5，0.3，02}，再依据各评价因子的权重，采用线性加权求和的方法，利用GIS空间分析技术，将各评价指标的栅格图进行叠加，得到岚县气候适宜性综合评价栅格图。

综合评判值为p = ∑4i= 1αiμ(xi)

式中，p为综合评判值; μ(xi)为第i个指标气候隶属度，i = 1，2，3，4; αi为相应指标因子权重，0＜αi＜1，Σαi=1。

经计算，所得 p 值介于 0 与 1 之间，用于定量评价岚县沙棘的气候适宜度。以沙棘适宜生长的临界气候条件为基准，并结合岚县野生沙棘分布的实地调查结果，将 p 值划分为 4 个等级：p ≥ 0.96 为高适生区，0.50–0.96 为中适生区，0.04–0.50 为低适生区，≤ 0.04 为不适生区，据此绘制研究区沙棘气候适宜性区划图。

岚县沙棘生长的气候适宜性区划研究(图5)