全 文 ：基于 ＧＩＳ的阴山旱作区马铃薯种植农业气候区划∗
苗百岭１，２　 侯　 琼２　 梁存柱１∗∗
（ １内蒙古大学生命科学学院， 呼和浩特 ０１００２１； ２内蒙古自治区气象科学研究所， 呼和浩特 ０１００５１）
摘　 要　 利用阴山地区以及周边 ３４个气象站近 ３０年（１９８２—２０１０年）的气象观测资料，采用
相关和回归分析等方法，分区域分析了影响马铃薯产量的关键气象因子，在此基础上，确定以
生长季平均温差、降雨量为阴山旱作区马铃薯种植气候区划指标．基于 ＧＩＳ 技术，利用小网格
推算模型对区划指标进行空间插值，制作了阴山旱作区马铃薯气候区划图．结果表明： 高产区
主要位于前山的大部分地区和后山南部一带，中产区主要集中在后山中部和前山西北部地
区，低产区集中在阴山北部；同时对马铃薯产量空间分布特征进行了分析，并用产量相对变率
分析了阴山旱作区马铃薯生产的稳定性，研究结果将为阴山旱作区马铃薯种植规划提供科学
依据．
关键词　 马铃薯； 气候区划； 区划指标； 气候小网格； 阴山地区
文章编号　 １００１－９３３２（２０１５）０１－０２７８－０５　 中图分类号　 Ｓ１６２．２， Ｓ５３２　 文献标识码　 Ａ
Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｃｌｉｍａｔｅ ｒｅｇｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｒｙｌａｎｄ ｆａｒｍｉｎｇ ｆｏｒ ｐｏｔａｔｏ ｉｎ Ｙｉｎｓｈａｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＧＩＳ．
ＭＩＡＯ Ｂａｉ⁃ｌｉｎｇ１，２， ＨＯＵ Ｑｉｏｎｇ２， ＬＩＡＮＧ Ｃｕｎ⁃ｚｈｕ１ （ １Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｕｎｉ⁃
ｖｅｒｓｉｔｙ， Ｈｏｈｈｏｔ ０１００２１， Ｃｈｉｎａ； ２Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ， Ｈｕｈｈｏｔ
０１００５１， Ｃｈｉｎａ） ．⁃Ｃｈｉｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｅｃｏｌ．， ２０１５， ２６（１）： ２７８－２８２．
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ ｄａｔａｓｅｔ ｏｆ ３４ ｓｔａｔｉｏｎｓ ｏｖｅｒ ｔｈｅ Ｙｉｎｓｈａｎ ａｒｅａ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｒｅｃｅｎｔ
３０ ｙｅａｒｓ （１９８２－２０１０）， ｗｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｔｈｅ ｋｅｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｖａｒｉａｂｌｅｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｐｏｔａｔｏ ｙｉｅｌｄ
ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ． Ｔｗｏ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｖａｒｉａｂｌｅｓ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｍｅａｎ ｔｅｍ⁃
ｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ， ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｇｒｏｗｉｎｇ ｓｅａｓｏｎ， ｗｅｒｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｉｎｄｅｘｅｓ ｆｏｒ
ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ａｒｅａ ｆｏｒ ｐｌａｎｔｉｎｇ ｐｏｔａｔｏ． Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ＧＩＳ⁃ｂａｓｅｄ ｓｍａｌｌ ｇｒｉｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ，
ｗｅ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｅｄ ｔｈｅｓｅ ｔｗｏ ｍａｊｏｒ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｖａｒｉａｂｌｅｓ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｃｌｉｍａｔｉｃ ｍａｐ ｆｏｒ ｐｏｔａｔｏ ｉｎ
Ｙｉｎｓｈａｎ ａｒｅａ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｐｏｔａｔｏ ｙｉｅｌｄ ａｒｅａ ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ Ｑｉａｎｓｈａｎ ａｎｄ ｓｏｕｔｈｅｒｎ
Ｈｏｕｓｈａｎ， ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｄｉｕｍ⁃ｙｉｅｌｄ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｗａｓ ｍａｉｎｌｙ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｅｎｔｒａｌ Ｈｏｕｓｈａｎ ａｎｄ ｎｏｒｔｈ⁃
ｗｅｓｔ Ｑｉａｎｓｈａｎ， ｔｈｅ ｌｏｗ⁃ｙｉｅｌｄ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｗａｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｍａｉｎｌｙ ｉｎ ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｙｉｎｓｈａｎ． Ｍｏｒｅｏｖｅｒ， ｔｈｉｓ
ｓｔｕｄｙ ｅｘａｍｉｎｅｄ ｔｈｅ ｓｐａｔｉａｌ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ｐｏｔａｔｏ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ， ａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｐｏｔａｔｏ ｙｉｅｌｄ
ｂｙ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｐｏｔａｔｏ ｙｉｅｌｄ． Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｃｏｕｌｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｖａｌｕａｂｌｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ
ｐｌａｎｔｉｎｇ ｐｏｔａｔｏ ｉｎ Ｙｉｎｓｈａｎ ａｒｅａ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｐｏｔａｔｏ； ｃｌｉｍａｔｉｃ ｒｅｇｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ； ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｉｎｄｅｘ； ｃｌｉｍａｔｉｃ ｓｍａｌｌ ｇｒｉｄ； Ｙｉｎｓｈａｎ ａｒｅａ．
∗科技部“十二五”科技支撑项目（２０１３ＢＡＣ０９Ｂ０３）和内蒙古自治区
气象局“马铃薯气候区划”项目资助．
∗∗通讯作者． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｂｉｌｃｚ＠ ｉｍｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
２０１４⁃０７⁃２２收稿，２０１４⁃１０⁃１６接受．
　 　 马铃薯是内蒙古重要的特色作物和优势作
物［１］，在自治区农业生产中占有重要地位．内蒙古阴
山山脉地区由于气候凉爽、昼夜温差大、日照充足，
有利于马铃薯的生长、发育和产量形成，是内蒙古自
治区马铃薯的集中产区之一，播种面积占全区马铃
薯总播种面积的 ６５％以上，其产量的高低在很大程
度上决定了全区马铃薯的丰歉［２］ ．马铃薯的产量和
品质均受到气候条件和极端气候的影响［３－８］，而且
影响各地区马铃薯生长发育及产量形成过程的关键
气象因子也不相同［２，９］，为了充分合理地利用自然
气候资源，有必要对阴山地区马铃薯种植区域进行
更系统的分析与研究．
近年来，有关马铃薯的气候种植区划和风险评
估研究相对较多［１０－１２］ ．王连喜等［１３］ 利用 １９７８—
２００７年的宁夏马铃薯产量资料，围绕平均温度、最
高温度、最低温度、日照时数和降水量 ５ 个气象资
料，对马铃薯种植区进行气候分区．孙文堂等［１４］利
应 用 生 态 学 报　 ２０１５年 １月　 第 ２６卷　 第 １期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ， Ｊａｎ． ２０１５， ２６（１）： ２７８－２８２
用地理信息技术及气候资源信息，对内蒙古乌盟地
区的马铃薯做了多项自然资源空间统计分析，并选
定了该地区马铃薯种植的气候区划指标和风险指
标．唐红艳等［１］确定了兴安盟地区马铃薯种植综合
气候区划指标，并依托 ＧＩＳ技术划分了马铃薯适宜、
次适宜及不适宜种植地区．白美兰等［１５－１７］针对乌兰
察布盟地区马铃薯主产区不同品种对光、热、水资源
的不同需求，给出不同适宜区域的区划指标，同时，
以历年减产率、减产率变异系数、减产率概率和综合
风险指数等指标为评估标准，分析了乌兰察布盟地
区马铃薯单产的风险分布规律，给出了马铃薯种植
的风险区划．池再香等［１８］通过分析贵州西部地区马
铃薯平均气象产量与同期气候因子的关系，得出马
铃薯的气候适宜性区划指标有 ８个：海拔、生育期平
均气温、＞１０ ℃活动积温、降水量、日照时数以及 ７
月平均气温、７—８月昼夜平均温差、５—７月降水量，
其中每个指标分 ３ 级，对应最适宜、适宜和次适宜
区．但目前有关马铃薯种植气候区划的研究，多集中
于气候适宜区划及风险区划研究，有关产量区划的
研究报道相对较少．本文利用小网格资源推算法，细
化了基本气候资源分布，建立了阴山地区马铃薯种
植综合气候区划指标与地理信息的定量关系，并在
地理信息系统软件支持下，划分了马铃薯种植高产、
中产及低产地区，同时计算了各站点马铃薯产量相
对变率，划分了马铃薯稳产区、较稳产区和欠稳产
区，分区结果对阴山地区合理利用气候资源，提高马
铃薯产量和质量提供了理论支持，同时为建立优质
马铃薯生产基地和良种繁育基地奠定了技术基础．
１　 研究资料与研究方法
１􀆰 １　 资料来源
研究区以阴山山脉大青山段为界分为前山地区
（Ⅰ）和后山地区（Ⅱ），前山地区包括清水河、凉城、
和林格尔、察右前旗、集宁、兴和、丰镇 ７ 个旗县，后
山地区包括卓资、察右中旗、化德、商都、武川、察右
后旗、固阳、达茂旗和四子王旗 ９ 个旗县（图 １），其
中达茂旗和四子王旗两个旗县北部为草原区，以畜
牧业生产为主．
ＤＥＭ数据来源于 ＮＡＳＡ 的 ＳＲＴＭ３ 数据，分辨
率为 ９０ ｍ，结合各个气象台站的经、纬度等地理信
息数据，利用小网格资源推算方法，将区划指标所涉
及到的气象因子插值到 ０．０１°×０．０１°网格点上．
气候资料来源于研究区域内以及周边３４个气
图 １　 研究区及气象站点分布
Ｆｉｇ．１　 Ｓｔｕｄｙ ａｒｅａ ａｎｄ ｌｏｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｔａｔｉｏｎｓ．
Ⅰ： 前山地区 Ｂｅｆｏｒｅ ｔｈｅ ｍｏｕｎｔａｉｎ ａｒｅａ； Ⅱ： 后山地区 Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｍｏｕｎ⁃
ｔａｉｎ ａｒｅａ．
象站（图 １），气象要素包括平均温度（Ｔ）、平均最高
温度（Ｔｍａｘ）、平均最低温度（Ｔｍｉｎ）、平均温差（Ｔａ）、
平均相对湿度（Ｕ）、降雨量（Ｒ）、平均风速（Ｆ）和日
照时数（Ｓ），产量资料来源于内蒙古统计局［１９］ ．
１􀆰 ２　 研究方法
１􀆰 ２􀆰 １ 马铃薯产量资料的处理 　 利用阴山地区
１９８２—２０１０ 年 １６ 个站点的马铃薯单产资料
（ｋｇ·ｈｍ－２），分解为趋势产量（Ｙｔ）、气象产量（Ｙｗ）
和随机产量（ΔＹ）３部分，即：
Ｙ＝Ｙｔ＋Ｙｗ＋ΔＹ （１）
随机产量（ΔＹ）是受其他病虫害及社会经济条
件等随机因素影响的产量分量，量级较小，一般可以
忽略不计．这样作物产量就可以表示为：
Ｙ＝Ｙｔ＋Ｙｗ （２）
趋势产量可以通过拟合函数从实际产量中分离
出来．本文采用 ７ 年直线滑动平均模拟和建立回归
模型的方法，求取马铃薯趋势产量（Ｙｔ）．为了消除地
区间生产水平差异的影响，用气象产量除以趋势产
量，得到相对气象产量［２］，即：
Ｙ′ｗ ＝Ｙｗ ／ Ｙｔ （３）
以下在马铃薯气候区划因子选择以及气象产量
模型的建立中，使用的都是相对气象产量资料．
１􀆰 ２􀆰 ２气候区划因子的选择 　 马铃薯喜冷凉气候，
即怕高温又怕霜冻，较大的气温日较差和丰富的光
照有利于提高其产量和品质．前山地区马铃薯产量
与平均最高温度呈极显著的负相关关系，与降水呈
极显著的正相关关系；后山地区马铃薯产量与温差
和降水相关关系紧密，温差对整个区域的影响大于
最高温度和平均温度［２］ ．采用相关和回归分析等方
法，分析了影响马铃薯产量的关键气象因子，根据所
９７２１期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 苗百岭等： 基于 ＧＩＳ的阴山旱作区马铃薯种植农业气候区划　 　 　 　 　 　
入选的关键气象因子，建立了全区生长季马铃薯的
相对气象产量模型．结果表明，模型达到极显著水
平，拟合率在 ７５％以上，相关程度和预估准确率相
对较高，其中 ７５％的预估值准确率在 ８５％以上［２］ ．阴
山地区相对气象产量模型为：
Ｙ′ｗ ＝ －０．０９６３５１－０．０２５４９５Ｔａ＋０．００１０２１Ｒ
（ ｒ２ ＝ ０．１４３，ｎ＝ ３６４，Ｆ＝ ３０．１８５，Ｐ＜０．００１） （４）
式中：Ｙ′ｗ 为相对气象产量；Ｔａ为平均温差；Ｒ 为降
雨量．
１􀆰 ２􀆰 ３气候小网格模型的建立　 采用多元回归统计
方法，应用 ３４ 个气象站 １９８２—２０１０ 年的生长季气
候统计值，分别建立生长季 Ｔｍａｘ、Ｔａ、Ｆ、Ｒ 与经度、纬
度和海拔的空间分布模型（表 １）．
　 　 利用 ＡｒｃＭａｐ的空间分析模块，进行地形高程、
经度、纬度图层的空间运算，得到生长季平均温度
（Ｔ）、生长季平均降水（Ｒ）、生长季平均风速（Ｆ）图
层，为产量区划提供基础．
１􀆰 ２􀆰 ４马铃薯产量空间分布特征及区域划分　 根据
整个区域的生长季气象相对产量模型，在 ＡｒｃＭａｐ
的空间分析模块支持下进行图层运算，得到全区的
马铃薯气候生产力空间分布特征图；以气候生产力
（气象产量）与实际产量的关系 Ｙ＝（Ｙ′ｗ＋１）Ｙｔ［由公
式（３）导出］为基础，根据阴山旱作区多年产量水平
划分产量水平界限，分别为 １８００和 ２０００ ｋｇ·ｈｍ－２，
从而绘制出产量区划图．
为了解区域产量波动情况，计算了各站点马铃
薯产量相对变率［２０］，并与生长季气象要素进行逐步
回归分析，得到如下方程：
Ｖａ ＝ ０．８７７６１－０．０２５０５Ｔ－０．０００６５Ｒ
（ ｒ２ ＝ ０．４１９，Ｆ＝ ４．６８９＞Ｆ０．０１，ｎ＝ １６） （５）
式中：Ｖａ 为马铃薯产量平均相对变率；Ｔ 为生长季
平均温度；Ｒ为生长季平均降水．利用该式绘制了马
表 １　 马铃薯气候区划指标的空间推算模型
Ｔａｂｌｅ １　 Ｓｐａｔｉａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｍｏｄｅｌｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｏｆ
ｐｏｔａｔｏ ｙｉｅｌｄ （ｎ＝３４）
区划指标
Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ
ｉｎｄｅｘ
空间推算模型
Ｓｐａｔｉａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｍｏｄｅｌ
Ｒ２
Ｔａ Ｔａ ＝ １４． ６６０７２ ＋ ０． ０９２２７Ｘ１ － ０． ０３１８３Ｘ２ －
０􀆰 ００１１３Ｘ３
０．４３１∗
Ｔ Ｔ ＝ １１２． ９０５２０ － ０． ４６６３２Ｘ１ － ０． ６２５９１Ｘ２ －
０􀆰 ００６４５Ｘ３
０．７８８∗
Ｒ Ｒ＝ ５２０．５９７７５－ ７２． ７３３３１Ｘ１ ＋ ２４． ２１３９１Ｘ２ ＋
０􀆰 ０４２５０Ｘ３
０．９５２∗
Ｔａ： 生长季平均温差 Ａｖｅｒａｇｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｇｒｏｗｔｈ ｓｅａｓｏｎ；
Ｔ： 生长季平均温度 Ａｖｅｒａｇｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎ ｇｒｏｗｔｈ ｓｅａｓｏｎ； Ｒ： 生长季
平均降水 Ａｖｅｒａｇｅ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｉｎ ｇｒｏｗｔｈ ｓｅａｓｏｎ； Ｘ１： 纬度 Ｌａｔｉｔｕｄｅ；
Ｘ２： 经度 Ｌｏｎｇｉｔｕｄｅ； Ｘ３： 海拔 Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ． ∗ Ｐ＜０．０５．
铃薯产量相对变率分布图，并根据阴山旱作区多年
产量波动情况，以稳产区、欠稳产区各占研究区总面
积的比例为原则，确定 ０．２８、０．３６ 为区域变率指标，
绘制出稳产性能分布图．
１􀆰 ３　 数据处理
本研究采用 ＳＰＳＳ １６．０ 统计软件进行相关分析
和回归分析（检验水平 α ＝ ０．０５），建立马铃薯相对
气象产量模型和产量相对变率模型．基于模型，在
ＡｒｃＧＩＳ ９．３ 软件的空间分析模块下，运用 ｒａｓｔｅｒ ｃａｌ⁃
ｃｕｌａｔｏｒ进行图层运算，绘制马铃薯产量区划图和相
对变率区划图．
２　 结果与分析
２􀆰 １　 马铃薯种植气候区划结果
从图 ２ 可以看出，前山地区的马铃薯产量总体
上高于后山地区，后山地区表现出由南向北产量逐
渐降低的趋势；前山地区产量低值区位于西南部，高
产区分布比较集中．区域产量变率的分布与产量分
布有很好的一致性，大部分地区在 ０．２８～０．３６．
图 ２　 阴山地区马铃薯产量区划图和相对变率区划图
Ｆｉｇ．２ 　 Ｍａｐ ｏｆ ｃｌｉｍａｔｉｃ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｆｏｒ ｐｏｔａｔｏ ｙｉｅｌｄ ａｎｄ ｒｅｌａｔｉｖｅ
ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ Ｙｉｎｓｈａｎ ａｒｅａ．
Ⅰ： 稳产区 Ｓｔａｂｌｅ ｙｉｅｌｄ； Ⅱ： 较稳产区 Ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｓｔａｂｌｅ ｙｉｅｌｄ； Ⅲ： 欠
稳产区 Ｉｎｓｅｃｕｒｅ ｙｉｅｌｄ． ⅰ： 低产区 Ｌｏｗ ｙｉｅｌｄ； ⅱ： 中产区 Ｍｅｄｉｕｍ
ｙｉｅｌｄ； ⅲ： 高产区 Ｈｉｇｈ ｙｉｅｌｄ．
０８２ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷
２􀆰 ２　 分区评述
２􀆰 ２􀆰 １高产区　 就阴山前、后山整个地区来分析，产
量沿山体带状分布比较明显．高产区 （产量高于
２０００ ｋｇ·ｈｍ－２）主要位于前山的大部分地区和后山
卓资、察右中旗与前山集宁、察右前旗交界的部分地
区，占研究区总面积的 １２．２％，该区域海拔大多在
１５００ ｍ以上，生长季降水量大于 ３１０ ｍｍ，平均气温
小于 １５ ℃，多在 １４ ℃以下，冷凉湿润的气候为马铃
薯生长创造了适宜的环境，适宜作为马铃薯生产基
地．除了丰镇、兴和南部交界的地方产量变率高于
０􀆰 ２８以外，高产区与稳产区基本一致，产量的稳定
性比较高，抵御气象灾害的能力比较强．
２􀆰 ２􀆰 ２ 中 产 区 　 中 产 区 （ 产 量 １８００ ～ ２０００
ｋｇ·ｈｍ－２）主要集中在后山大部分地区，及前山察右
前旗、集宁大部分地区，清水河、凉城、和林格尔、兴
和北部地区，占研究区总面积的 ５４．２％，该区域地势
相对较低，海拔在 １１００～１５００ ｍ，生长季降水量多在
２２０～３１０ ｍｍ，平均气温 １３～１５ ℃，气候条件比较适
合马铃薯生长．中产区与较稳产区并不完全一致，在
四子王旗和察右中旗南部、商都和化德北部、固阳和
武川交界地区有 ３ 个明显的欠稳产地区，产量变率
大于 ０．３６，对气候波动比较敏感，既是该区马铃薯主
要生产区，也是产量变化较大的地区之一；在集宁、
察右前旗、卓资及固阳、商都的部分地区存在稳产
区，尽管产量上属于中产区，但是由于气候年际间波
动较小，能够获得较好的产量，适宜作为马铃薯生产
基地．
２􀆰 ２􀆰 ３低产区　 低产区（产量低于 １８００ ｋｇ·ｈｍ－２）
集中在四子王旗和达茂旗北部，占研究区总面积的
３３．６％，海拔大多在 １１００ ｍ 以下，生长季降水量低
于 ２２０ ｍｍ，平均气温大于 １５ ℃，干热气候特征明
显，常受干旱影响产量．除了在四子王旗北部、达茂
旗西北部形成了连续性的欠稳产区分布外，大部分
地区产量相对变率介于 ０．２８ ～ ０．３６，尽管产量相对
稳定，但是由于产量较低，此区也不适宜马铃薯种
植，实际生产中此区也是以畜牧业经营为主．
综上所述，阴山前后山地区气候条件的差异性
较大，从而造成产量的差异性也较大．马铃薯全生育
期需水量为 ３００ ～ ４５０ ｍｍ，后山地区在马铃薯生育
期 ４—９月的降水量为 ２９６．３ ｍｍ，低于马铃薯生长
发育需水量的下限值，显然降水量不足是限制后山
地区马铃薯高产、稳产的主要因子之一；前山地区
４—９月降水量为 ３５５．１ ｍｍ，已高于其下限值，年降
水量 ８０％的保证率也高于 ３００ ｍｍ，如降水分布均
匀，完全可以满足马铃薯生长发育的需水要求．从年
降水变率来看，后山地区比前山高 ６％，降水变率
大，增加了后山地区干旱发生的几率．后山地区虽然
水分资源较差，但从热量资源考虑，其气候条件更适
合马铃薯的生长．前山地区在马铃薯生长季 ４—９月
和 ７ 月平均气温均高于后山地区，分别高 １． ３ 和
４􀆰 ８ ℃，但马铃薯是喜凉作物，７ 月适宜平均气温为
１８􀆰 ０ ℃左右，后山地区 ７ 月平均气温为 １５．０ ℃，非
常有利于高品质马铃薯的生产．从光、热、水资源综
合考虑，前山地区马铃薯产量高而稳定，后山地区马
铃薯产量波动性大，但品质优良．
３　 讨　 　 论
本文从高产与稳产 ２个角度对阴山旱作区马铃
薯的种植进行了区划，应用气象产量指标作为区划
指标，与王连喜等［１３］在宁夏、池再香等［１８］在贵州及
白美兰等［１５－１７］、孙文堂等［１４］在内蒙古乌兰察布市
地区研究马铃薯区划所使用的指标一致，说明本文
采用的方法和指标合理，能够反映生产实际，但在影
响马铃薯产量气象因子的选取上存在差异，这与不
同地区影响马铃薯产量的关键气象因子不同有关．
相对气象产量是一个相对值，可以减小农业技
术水平对产量的放大效应，因此本文利用产量与相
对气象产量之间的关系，根据阴山旱作区马铃薯多
年产量水平，对阴山前后山马铃薯种植区的产量进
行了高、中、低产的划分．高、中、低产区与孙文堂
等［１４］划分的马铃薯种植适宜区、次适宜区、不适宜
区基本一致，但本文部分中产区落在孙文堂等［１４］划
分的适宜区里．这与关键期的选取及资料的应用不
同有关，本区划使用的是整个生育期的平均温差和
降雨量作为关键气象因子，而孙文堂等［１４］使用的是
发芽期和结薯期的平均温度、淀粉积累期的平均最
高温度及结薯期的降水量，虽然都综合了光、温、水
因子的共同影响，但要素不同对产量的影响存在一
定差异，事实上区划结果还受研究的空间尺度影响，
研究区域范围不同，区划界限也会不同．
高产与稳产的趋同性是生产中追求的理想结
果．本文引入产量相对变率（Ｖａ）对阴山地区马铃薯
生产波动的情况进行了评价，结果表明，高产区与稳
产区的一致性较高，而中、低产区与较稳产和欠稳产
区的一致性较差，说明产量低而不稳常相伴发生．这
一结果与白美兰等［１５－１６］、孙文堂等［１４］采用历年平
均减产率、历年减产率变异系数及减产概率对乌兰
察布地区的风险区划结果基本一致．综合几个研究
１８２１期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 苗百岭等： 基于 ＧＩＳ的阴山旱作区马铃薯种植农业气候区划　 　 　 　 　 　
来看，产量相对变率（减产率）基本上都是由南向北
随纬度的增高而逐渐增大，与降水变率的趋势相反，
说明降水量是影响阴山地区马铃薯稳产的主要因
素．因此在该区域的农业生产和政府规划上要充分
考虑气候资源的空间配置，合理安排种植面积，以提
高经济效益．
本文在建立气候区划因子模型时只考虑了经
度、纬度和海拔的影响，实际上气象要素的空间分布
还与坡度及坡向有关，在今后的工作中有待于进一
步研究以解决局地气候影响的问题．
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ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ （中国农业气象）， ２０１３， ３４（２）： １８６ －
１９０ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
作者简介　 苗百岭，男，１９７８ 年生，博士研究生．主要从事气
候变化与生态系统研究． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｍｉａｏｂａｉｌｉｎｇ＠ １２６．ｃｏｍ
责任编辑　 张凤丽
２８２ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷