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云南小麦种植气候生态类型区划



全 文 : [收稿日期] 2012-08-07;2012-11-10修回
 [基金项目] 国家现代农业小麦产业技术体系“MATS”经费资助(CARS-3-2-45)
 [作者简介] 鲁永新(1963-),男,高级工程师,从事天气气候分析与预测、农业气候资源应用研究。E-mail:cxm44lyx@126.com
 *通讯作者:邹 萍(1965-),女,高级农艺师,从事麦类新品种选育、栽培及试验示范推广研究。E-mail:zouping_2008@sina.com
农业信息技术·农业工程·资源环境 [文章编号]1001-3601(2012)12-0766-0191-04
Agricultural Information and Technology·Agricultural Engineering·Resource and Environment
云南小麦种植气候生态类型区划
鲁永新1,邹 萍2*,张中平2,武 勇2
(1.楚雄州气象台,云南 楚雄675000;2.楚雄州农业技术推广研究所,云南 楚雄675000)
  [摘 要]为给云南小麦种植合理布局提供客观、科学的理论依据,根据云南气象条件与小麦生长适应
性的关系,采用主成分分析与GIS技术相结合的方法,在云南小麦种植区进行了生态气候类型区划研究。
结果表明:云南小麦气候生态类型可划分为南部富热湿润麦区、中部半干旱麦区、中部半湿润麦区和中北部
冷凉麦区。
[关键词]小麦种植区;主成分分析;生态类型;区划;云南
[中图分类号]S512.1+1 [文献标识码]A
Eco-climate Types Regionalization in Yunnan Wheat Growing Areas
LU Yongxin1,ZOU Ping2*,ZHANG Zhongping2,WU Yong2
(1.Chuxiong Meteorological Station,Chuxiong,Yunnan 675000;2.Chuxiong Institute of Agricultural Technology
Promotion,Chuxiong,Yunnan 675000,China)
  Abstract:In order to provide an objective and scientific theoretical basis for rational distribution of
wheat growth in Yunan,according to the relationship of the Yunnan weather conditions and wheat growth
and adaptability,a study on eco-climate types regionalization in Yunnan wheat growing areas was
conducted using statistical analysis software SPSS principal component analysis and GIS technology.The
results showed that Yunnan Province could be divided into the folowing four types:the southern rich hot
and humid wheat growing area,central semi-arid wheat growing area,central semi-humid wheat growing
area and north-central cold wheat growing area.
Key words:wheat growing areas;principal component analysis;eco-climate types;regionalization;
Yunnan
  小麦是云南省的主要冬春粮食作物之一,常年
种植面积约46.7万hm2,最高达73.3万hm2,主要
种植区分布在红河、文山、曲靖、楚雄、大理、临沧、保
山、玉溪、丽江和昆明等地,秋季播种,春季收获,全
生育期时段恰好与云南季风气候的干季相对
应[1,3]。受云南的地理、气候和经济等因素的影响,
绝大部分山区、半山区水利基础设施建设滞后或不
能满足干季农业生产用水的基本需求,小麦生长期
内基本无水利灌溉条件,主要在自然气候条件下生
长。受季风气候和地形的共同影响,云南气候立体,
气候类型多样[1];随着云南城市化率的提高,云南耕
地垂直空间还将向山区、半山区坡地转移[2]。同时,
随着时间的推移,小麦种植区将重点向地麦转移,广
大山区、半山区小麦产业发展潜力大,气候因素对小
麦生产的影响程度也将随之提高。因此,对云南小
麦全生育期间的降雨量、气温和日照等气候影响因
子与小麦种植的相关性作生态气候类型区划研究,
具有重要的实践意义。
1 材料与方法
1.1 资料来源
气候资料来源于云南省 125个县近 30年
(1981-2010年)各旬、月的平均降雨量、气温和日
照时数。
1.2 气候生态因子的选取
因受季风气候的影响,云南绝大多数小麦种植
区一般在10月中旬至11月上旬播种,10月下旬至
11月上中旬出苗,11月下旬至次年1月上旬处于分
蘖期,1月至2月拔节孕穗,3月抽穗开花,4月至5
月上旬灌浆成熟,5月中旬前收获结束,全生育期
165~200d[3]。小麦生育期间的降雨量、气温(积
温)和日照时数的时间、空间分布是影响云南小麦生
长发育的关键,是小麦增减产的决定性因子[4,12,14]。
本区划试验中,选取与云南小麦生长适应性关系很
强的33个气候因子[1-4,12]作为区划试验指标,(表
1)。其中,播种出苗期至分蘖期降雨量多少,决定了
小麦的出苗数和分蘖率,是小麦产量形成的初始影响
 贵州农业科学 2012,40(12):191~194
 Guizhou Agricultural Sciences
表1 云南小麦生长区划生态气候因子及代号
Table 1 Selected eco-climate factors and codes for regionalization
指标
Index
因子描述及代号
Factor description and code
降雨量 播种期降雨量x1、出苗期降雨量x2、出苗后期降雨量x3、分蘖期降雨量x4、分蘖中后期降雨量x5、分
 Precipitation 蘖末期降雨量x6、拔节孕穗期降雨量x7、拔节末期降雨量x8、孕穗中期降雨量x9、孕穗末期降雨量x10、
抽穗开花期降雨量x11、抽穗期降雨量x12、抽穗至开花期降雨量x13、开花期降雨量x14、灌浆期降雨量
x15、灌浆初期降雨量x16、灌浆后期降雨量x17、成熟期降雨量x18、成熟初期降雨量x19
积温 播种期积温x20、出苗期积温x21、起身分蘖期积温x22、拔节期积温x23、抽穗至开花期积温x25、灌浆期
 Accumulated temperature 积温x27、成熟期积温x29
气温Air temperature 拔节孕穗后期气温x24、抽穗期气温x26、灌浆后期气温x28、成熟前期气温x30
日照时数Sunshine duration 孕穗期日照时数x31、抽穗开花期日照时数x32、灌浆成熟期日照时数x33
因子;拔节期至灌浆期降雨量多少,决定了小麦从营
养生长到生殖生长再到营养生长的水分供给,是小
麦有效穗数和产量形成的主要影响因子;从播种到
成熟全生育期的积温及分布是小麦生长发育的热量
条件,是小麦产量和质量形成的重要影响因子之一,
2月、3月和4月的日照时数是小麦生长发育的必要
条件,也是小麦产量和质量形成的重要因子之一。
1.3 区划方法和原理
利用多元统计学的主成分分析方法建立评价模
型,根据评价模型得出的综合评价值来判别动态气
候生态条件影响下的小麦产量。主成分分析原理是
利用降维的思想,把众多变量转化为少数几个综合
指标,这几个综合指标为原来的线性组合;综合指标
保留了原始变量的主要信息,彼此之间又不相关,能
使复杂的问题简单化,使原因子的信息集中到几个
主要因子上进行分析[5-10]。主成分分析方法:第一
步对原始数据进行标准化处理,以消除量纲不同的
影响;第二步求无量纲后数据的相关矩阵R;第三步
求R的特征值、特征向量及贡献率;第四步根据贡
献率确定主成分的个数;第五步以线性组合中权重
较大的几个影响因子作综合意义解释;最后求主成
分值,并计算综合得分,根据分值进行区划试验[9]。
1.3.1 R型主成分分析 R型主成分分析是对变
量的内在关系进行研究[6-7]。根据云南小麦种植气
候生态类型研究对象,将云南125个县市的33个区
划试验指标因子组合成一个P=33、N=125的矩
阵Xpn;前 m 个主成分组成的矩阵Ymn反映了“集
中”原矩阵Xpn中的因子信息[9-10]。
1.3.2 数据处理结果及解释 利用SPSS软件,对
矩阵X33×125进行主成分分析。用方差最大法进行
正交旋转,使成分负载向0和1两极分化。计算主
成分分值采用回归法。
2 结果与分析
2.1 原始数据的无量纲化处理
表2中荷载率绝对值的大小表明了各因子与主
成分的相关程度,荷载率越大的因子,与其主成分的
相关性越好,越能显现出该主成分的影响效应。一
般当|荷载率|≥0.6时,认为该要素与主成分的
相关程度足够大[8-14]。在主成分Y33×125中,前4
表2 Xpn的协方差阵特征值及方差和累积方差贡献率
 Table 2 Eigenvalues,contribution rate of variances
and cumulative variances of the correlation
matrix
主成分
Principal
component
特征值
Eigenvalues
方差贡献率/%
Contribution
rate of
variances
累计方差贡献率/%
Contribution rate
of cumulative
variances
1  11.171  33.851  33.851
2  11.018  33.389  67.240
3  5.638  17.085  84.326
4  3.534  10.326  94.651
个向量的累积方差已达94.651%(表2),所以,只需
计算4个主成分。
  从表3可以看出,第1主成分中,荷载率较大的
变量依次是x11、x12、x14、x9、x7、x13、x8、x10、x16、x15
和x17,这11个因子反映了小麦关键生育期对应的
降雨量及分布,是云南小麦产量和质量形成的主要
影响因子。因子荷载率为正,说明,云南冬季干季降
雨量及时间分布是决定小麦丰欠的第一影响因素,
与云南小麦种植实践完全吻合。第2个主成分中荷
载率较大的变量依次是x18、x19、x15、x17、x25、x20、
x21、x26、x22、x24和x23,这11个因子反映了小麦乳
熟、灌浆、抽穗开花、播种、出苗、分蘖及拔节后期热
量条件及其分布,是云南小麦关键生育期对应的积
和平均气温,此因子既表征了小麦各个关键生育期
的热量条件,也表征了小麦在温度敏感时段是否遇
上低温危害。因子荷载率为正,与云南小麦种植实
践相吻合。第3个主成分中荷载率较大的变量依次
是x2、x3、x4、x1、x6和x5,主要反映了云南小麦生长
前期的降雨量及分布,因子荷载率为正,说明,这几
个时段降雨量对小麦出苗前期生长呈正效应。第4
个主成分中荷载率较大的变量依次是x31、x32和
x33,这3个因子反映了小麦生长发育中后期的光照
条件,分别代表2月、3月和4月的日照时数,因子
荷载率为正,说明,小麦生长中后期日照充足,能提
高小麦生长的光合效率,直接影响小麦产量和质量
的形成,与生产实际相吻合。
2.2 区划类型
以主成分的贡献率为权(重)数,构造综合主成
分综合评判模型,计算综合得分值,按得分值大小将
云南划分为4个类型的小麦种植区[15-18](图示)。
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                                        贵 州 农 业 科 学
                                   Guizhou Agricultural Sciences
表3 样本相关矩阵的特征向量(Vmp矩阵)
Table 3 Eigenvectors of the correlation matrix
因子Factor  1  2  3  4 因子Factor  1  2  3  4
x1 0.074  0.394  0.818  0.160  x18 0.447  0.246  0.655 -0.461
x2 0.092  0.364  0.894  0.093  x19 0.555  0.191  0.537 -0.508
x3 0.203  0.279  0.878 -0.006  x20 0.028  0.965  0.194 -0.054
x4 0.367  0.219  0.850 -0.105  x21 0.024  0.965  0.214 -0.069
x5 0.368  0.127  0.728  0.140  x22 0.044  0.957  0.259  0.028
x6 0.498  0.240  0.728  0.180  x23 0.028  0.955  0.231  0.142
x7 0.937 -0.048  0.741 -0.084  x24 -0.014  0.957  0.204  0.181
x8 0.928 -0.063  0.263 -0.093  x25 -0.055  0.970  0.183  0.120
x9 0.960 -0.049  0.223 -0.118  x26 -0.020  0.962  0.174  0.139
x10 0.942 -0.080  0.152 -0.084  x27 -0.099  0.976  0.150  0.044
x11 0.974 -0.097  0.215 -0.160  x28 -0.104  0.976  0.143  0.040
x12 0.970 -0.129  0.082 -0.100  x29 -0.088  0.981  0.069 -0.055
x13 0.967 -0.129  0.033 -0.152  x30 -0.089  0.976  0.093 -0.038
x14 0.949 -0.052  0.175 -0.193  x31 -0.235  0.130  0.020  0.935
x15 0.898  0.086  0.306 -0.245  x32 -0.361  0.116  0.022  0.912
x16 0.900  0.067  0.280 -0.265  x33 -0.425  0.165  0.065  0.848
x17 0.887  0.103  0.328 -0.223
图示 云南小麦生态气候类型分区图
  Fig. Eco-climate regionalization chart of wheat
growing areas in Yunnan
2.2.1 第一类小麦种植区(北部冷凉麦区) 主要
位于滇北及滇中的部分冷凉地带,包括香格里拉、德
钦、镇雄、昭通、大关、永善、彝良、鲁甸、宁蒗、剑川、
鹤庆、威信、丽江、兰坪、永胜、绥江、会泽、宣威、洱
源、富源、太华山、盐津、嵩明、南华、祥云、武定、云
龙、姚安、禄劝和师宗共30个县市。主要特点:高海
拔或中海拔低凹盆地,海拔1 800~3 600m,土壤有
黄壤、紫色和暗棕壤等[19],冬春季冷空气易堆积,小
麦生育期(冬春季)气温低,降雨较少、分布不均,霜
期长,极易遭受低温侵袭,干旱发生频率高,阴天日
数多,日照时数偏少。是云南小(大)麦主产区之一,
小麦生育期较长(约170d),宜种植耐寒、耐旱品种,
或小麦(大麦)、玉米等间套种。
2.2.2 第二类小麦种植区(中部半干旱麦区) 位
于云南省中部,是云南粮食主产区,包括沾益、寻甸、
大姚、安宁、呈贡、牟定、马龙、广南、漾濞、永平、昆
明、楚雄、宾川、泸西、禄丰、西畴、陆良、富民、罗平、
澄江、曲靖、永仁、易门、麻栗坡、巍山、晋宁、砚山、玉
溪、江川、弥渡、宜良、弥勒、双柏、石林、大理、华宁、
昌宁、峨山、丘北、通海、富宁、腾冲、华坪、保山、马
关、临沧、文山和龙陵共48个县市。主要特点:地形
多为盆地或山丘,海拔1 500~2 000m,土壤有黄
壤、紫胶、泥沙、水稻土等[19]。小麦生育期(冬春季)
气候温暖、热量适中、光照充足,降雨量稍少,降雨量
分布不均,霜区较短。小麦全生育期165d左右,是
云南小麦主要产区,生育期内易受干旱危害,低温冷
害频率较低。
2.2.3 第三类小麦种植区(中部半湿润麦区) 位
于云南西部和中南部,是云南粮食、经济作物主产区
之一,包括屏边、施甸、新平、沧源、东川、景东、巧家、
蒙自、个旧、镇康、南涧、元谋、维西、勐海、石屏、耿
马、梁河、六库、开远、陇川和建水共21个县市。地
形多为小盆地,或河谷地带,海拔1 000~1 500m,
土壤有红壤、泥沙等[19]。小麦生育期(冬春)气候暖
和,热量丰富,光照充足,降雨量适中,霜期短。小麦
全生育期160d左右,可发展种植弱冬性小麦或春
性小麦品种,或小(大)麦与其它作物间套种。
2.2.4 第四类小麦种植区(富热湿润麦区) 位于
云南南部,冬春季以种植经济作物为主、小麦种植面
积很少,包括孟连、云县、宁洱、镇沅、普洱、双江、红
河、潞西、盈江、景谷、永德、凤庆、墨江、澜沧、瑞丽、
西盟、江城、绿春、景洪、勐腊、元江、河口、元阳、金
平、贡山和福贡共26个县市。地形差异大,为低海
拔地区,海拔多在1 000m以下,土壤多为红壤、砖
红壤[19]。小麦生育期(冬春季)热量丰富,降雨量充
沛,光照条件好,适宜种植春性小麦或大麦,或发展
小(大)麦粮食、经济作物间套种植。
3 小结
以云南省125个县市小麦生育期内对应的降雨
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 鲁永新 等 云南小麦种植气候生态类型区划
 LU Yongxin et al Eco-climate Types Regionalization in Yunnan Wheat Growing Areas
量、气温、积温、日照时数为依据,用因子(主成分)分
析法,研究了云南125个县市小麦种植生态气候类
型区划。按生态气候影响因子区划分为北部冷凉麦
区、中部半干旱麦区、中部半湿润麦区和富热湿润麦
区4个小麦可种植区,这与多年生产实践基本相符。
区划试验中采用主成分分析回归法对云南小麦
种植区域类型进行区划,试验结果基本排除了人为
因素干扰,避免了通常只考虑较少影响因子(指标)
进行种植区划,而造成区划试验结果的片面性。同
时,研究结果在 GIS平台上实现了图形输出,结论
直观,可操作性强,易应用于生产。
[参 考 文 献]
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(责任编辑:刘 海)
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