全 文 ：苹果优质生产的最适气象因子和气候区划 3
魏钦平1 3 3 　张继祥2 　毛志泉2 　李嘉瑞3
(1 北京农林科学院林业果树研究所 ,北京 100093 ;2 山东农业大学园艺学院 ,泰安 271018 ;
3 西北农林科技大学园艺学院 ,杨凌 712100)
【摘要】　通过对我国不同生态气候区富士、乔纳金、新红星果实品质的调查分析 ,应用多元统计分析、线性
规 划和计算机技术 ,提出了影响不同苹果品质因素的主要气象因子及最适气象因子的取值和优化方案.
系统聚类分析表明 ,黄土高原和甘肃陇东是我国富士、乔纳金和新红星的最优栽培气候区 ,渤海湾地区是
富士、乔纳金的优质栽培气候区 ,西南高地局部小气候是新红星的最适生态区. 同时 ,阐明了不同气候区苹
果优质生产的有利条件和限制因子.
关键词 　苹果品质 　气象因子 　多元统计分析 　线性规划 　气候区划
文章编号 　1001 - 9332 (2003) 05 - 0713 - 04 　中图分类号 　S162. 2 　文献标识码 　A
Optimum meteorological factors and climate divisions of apple for good quality. WEI Qinping1 ,ZHAN G Jixi2
ang2 ,MAO Zhiquan2 ,L I Jiarui3 (1 Institute of Forest ry and Pomology , Beijing Academy of A gricultural and
Forest ry Sciences , Beijing 100093 , China ;2 Horticulture College , S handong A gricultural U niversity , Taian
271018 , China ;3 Horticulture College , Northwestern A gricultural and Forest ry Science U niversity , Yangling
712100 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2003 ,14 (5) :713～716.
The investigation and laboratory analysis were carried out for apple quality of Fuji , Jonagold and Starkrimson
grown in various ecological and climate regions of China. Multiple statistical analysis , linear program and com2
puter technology were used to obtain the optimum values and scheme of major meteorological factors affecting the
quality components of different apple varieties. The cluster analysis results showed that it was suitable for apple
of Fuji ,Jonagold and Starkrimson growing in the Loess Plateau and Longdong , Gansu Province. Bohaiwan bay re2
gions were suitable for apple of Fuji and Jonagold and Southwestern mountainous region were suitable for apple
Starkrimson. Advantage qualifications and limiting factors in each climate divisions were also pointed out .
Key words 　Apple quality , Meteorological factors , Multiple statistical analysis , Linear program , Climate divi2
sions.
3 山东省科委计划项目 (鲁科字 (1996)第 26 号) .3 3 通讯联系人.
2000 - 07 - 24 收稿 ,2000 - 10 - 13 接受.
1 　引 　　言
苹果是我国主要果树之一 ,我国苹果产量和栽
培面积均居世界首位. 近 20 年来 ,苹果栽培面积迅
速增加 ,品种构成发生了较大变化 ,富士、乔纳金、新
红星成为主要栽培的苹果品种. 由于人们对果品优
质生态区域化缺乏深入认识 ,不能适地栽植 ,规模种
植 ,致使苹果生产总产高、质量差、外销难、国内积压
等诸多问题. 美国果树种植区域化非常明显 ,苹果生
产主要集中在华盛顿州、俄勒冈和爱达荷及东部纽
约、宾夕法尼亚州. 我国果树工作者十分重视气象因
子与苹果品质的关系研究[2 ,6 ,7 ,9 ,12～16 ] ,将苹果生产
划分成不同栽培类型区[3～5 ] . 但对富士、乔纳金果
实品质、品种特性与气象因子的关系缺乏理论依据 ,
尤其对富士、乔纳金的生态适应性研究甚少. 本研究
通过对我国不同生态区富士、乔纳金、新红星苹果品
质的调查和实验室分析 ,应用多元统计分析、线性规
划和计算机技术等定量化研究方法 ,求解出影响不
同苹果品种品质因素的主要时期的关键气象因子 ,
获得了苹果优质生产的最适气象因子取值和优化方
案 ,初步探明了不同苹果品种的优质生态区域 ,为我
国苹果优质定量化生态区划、实现苹果区域化种植、
规模化生产和建立高档外销果品生产基地等提供理
论依据和指导性方案.
2 　材料与方法
　　1995～1997 年 ,连续 3 年对我国不同生态类型苹果产
区 (四川茂县、盐源 ,甘肃兰州 ,宁夏灵武 ,陕西延安、洛川 ,山
东栖霞、文登、莒南、巨野) 进行定点取样调查 ,品种为富士、
乔纳金、新红星 ,树龄 8～12 年生 ,选择当地管理最好的果园
3 片 ,每果园选择 5 株 ,分别在树冠南方或东南方向取 5～8
个果实 ,每个果园共取 35 个果实. 测定果形指数、平均单果
重、果实硬度 (硬度计法) 、可溶性固形物 (糖量计) 、果实可溶
性糖 (蒽酮法) [8 ] 、果实可滴定酸 (NaOH 中和滴定法) [1 ] 、果
应 用 生 态 学 报 　2003 年 5 月 　第 14 卷 　第 5 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,May 2003 ,14 (5)∶713～716
皮花青素 (盐酸2乙醇浸提法) [10 ,11 ] . 以各区当年的气象资料
为依据 ,分别取年总或年平均和 4～11 月各月的降水量、相
对湿度、平均温度、平均气温日较差、平均最高气温、平均最
低气温、≥10 ℃积温、日照时数等气象因子. 应用 SAS 软件
进行典相关分析、多变量准线性逐步回归、线性规划 ,分别求
出影响苹果品质因素的主要气象因子 ,苹果优质生产的气象
因子最适值及优化方案 ,以苹果有关品种优质生产的气象因
子最佳值为标准 ,进行系统聚类分析确定出有关苹果品种的
最适栽培气候区域.
3 　结果与分析
311 　苹果优质生产的主要气象因子和最适取值
　　苹果品质主要由果实大小、硬度、果形指数、色
泽、可溶性固形物、糖、酸等因素组成 ,将不同时期气
象因子与果实品质因素进行典相关分析 ,确定出影
响苹果品质的气象因子 ,应用多变量逐步回归剔除
对目标函数影响较小的因子 ,得到影响苹果品质因
素的主要气象因子 (表 1) . 从表 1 得出 ,同一品种不
同品质构成因素受主要气象因子的影响各异 ,富士
苹果单果重量主要受 8 月降水量 ,5、7 月相对湿度 ,
9 月日照时数和 ≥10 ℃的积温影响 ;果皮花青素主
要受年总降水量 ,10 月平均温度 ,7、9 月最高、低气
温和 9 月日照时数的影响. 不同品种的同一品质构
成因素 ,由于果实成熟期差异 ,受气象因子的影响也
有差别 ,如富士果实总糖含量主要受 9 月相对湿度、
表 1 　影响苹果品质因素的主要气象因子
Table 1 Major meteorological factors affecting apple quality
平均单果重量
Mean individual
fruit weight
果形指数
Fruit shape index
果皮花青素
Anthocyania
总 糖
Total sugar
总酸
Total acid
富 士
Fuji
8 月降水量 Precipitation
in August
5 月相对湿度 Relative
humidity in May
7 月相对湿度 Relative
humidity in J uly
9 月日照时数 Sunshine
duration in Sept.
≥10 ℃积温
≥10 ℃accumulated tem2
perature
9 月平均温度 Average
temperature in Sept.
10 月气温日较差 Aver2
age temperature diurnal
range in Oct.
年均气温日较差 Annu2
al average temperature
diurnal range
≥10 ℃积温 ≥10 ℃Ac2
cumulated temperature
4 月日照时数 Sunshine
duration in April
年总降雨量 Annual total precipi2
tation
10 月平均温度 Average tempera2
ture in Oct.
7 月平均最高气温 Average maxi2
mum temperature in J uly
9 月平均最低气温 Average mini2
mum temperature in Sept.
9 月日照时数 Sunshine duration
in Sept.
9 月相对湿度 Relative
humidity in Sept.
9 月气温日较差 Aver2
age temperature diurnal
range in Sept.
7 月最高气温 Average
maximum temperature in
J uly
6 月日照时数 Sunshine
duration in J une
7 月相对湿度 Relative hu2
midity in J uly
10 月平均最高气温 Aver2
age maximum temperature
in Oct.
5 月日照时数 Sunshine
duration in May
年总降水量 Annual total
precipitation
10 月气温日较差 Average
temperature diurnal range
in Oct.
乔纳金
Jon2
agold
5 月相对湿度 Relative
humidity in May
年平均温度 Annual av2
erage temperature
5 月平均气温日较差
Average temperature di2
urnal range in May
4 月日照时数 Sunshine
duration in April
9 月降雨量 Precipitation
in Sept.
9 月相对湿度 Relative
humidity in Sept.
6 月气温日较差 Aver2
age temperature diurnal
range in J une
9 月平均最低气温 Av2
erage minimum tempera2
ture in Sept.
年平均温度 Annual aveage tem2
perature
5 月相对湿度 Relative humidity in
May
8 月平均气温日较差 Average
temperature diurnal range in Au2
gust
9 月最低气温 Average minimum
temperature in Sept.
≥10 ℃积温 ≥10 ℃accumulated
temperature
9 月相对湿度 Relative
humidity in Sept.
9 月平均气温日较差
Average temperature di2
urnal range in Sept.
8 月气温日较差 Aver2
age temperature diurnal
range in August
9 月平均最低气温 Av2
erage minimum tempera2
ture in Sept.
5 月日照时数 Sunshine
duration in May
9 月相对湿度 Relative hu2
midity in Sept.
年平均温度 Annual aver2
age temperature
9 月平均最高气温 Aver2
age maximum temperature
in Sept.
≥10 ℃积温 ≥10 ℃ accu2
mulated temperature
9 月日照时数 Sunshine
duration in Sept.
新红星
Stark2
rimson
4 月降雨量 Precipitation
in April
8 月气温日较差 Aver2
age temperature diurnal
range in August
年均最高气温 Annual
average maximum tem2
perature
9 月平均最低气温 Av2
erage minimum tempera2
ture in Sept.
9 月日照时数 Sunshine
duration in Sept.
4 月降雨量 Precipitation
in April
7 月相对湿度 Relative
humidity in Sept.
8 月日照时数 Sunshine
duration in August
年均气温日较差 Annu2
al average temperature
diurnal range
5 月气温日较差 Aver2
age temperature diurnal
range in May
4 月降水量 Precipitation in April
9 月降水量 Precipitation in Sept.
8 月平均温度 Average tempera2
ture in August
年平均最高气温 Annual average
temperature diurnal range
8 月日照时数 Sunshine duration
in August
8 月平均温度 Average
temperature in August
年均气温日较差 Annu2
al average temperature
diurnal range
年均最高气温 Annual
average maximum tem2
perature
8 月日照时数 Number
of sunshine duration in
August
8 月 平 均 温 度 Average
temperature in August
年平均日较差 Annual av2
erage temperature diurnal
range
8 月日照时数 Sunshine
duration in August
7 月日照时数 Sunshine
duration in J uly
4 月降水量 Precipitation in
April
气温日较差 ,7 月最高气温 ,6 月日照数的影响 ,而新
红星受 8 月平均温度、日照时数、年均最高气温和年
均气温日较差的影响. 根据主要气象因子 ,应用多变
量准线性逐步回 ,归建立了气象因子对苹果品质影
响的多元线性回归方程、线性规划方程组 ,应用线性
规划方法求出不同苹果品种品质因素优质的主要气
象因子优化方案 ,从而得到苹果优质的气象因子指
标体系和最适值 (表 2) . 由表 2 可知 ,不同品种受气
象因子的影响时期 ,对主要气象因子的量值要求也
有差异 ,表明因品种生物学特性的差异 ,不同品种对
气候条件的要求各异 ,从而确定了不同苹果品种优
质生产的气象因子指标体系和最适宜值 ,为苹果优
质生产的气候区划指标选择和进行按品种合理区划
奠定了理论基础.
312 　苹果优质生产的气候区划
　　以苹果有关品种优质的气象因子的最适值为标
准 ,应用系统聚类分析方法 ,判断各地区气象条件与
优质生产气候条件的符合程度 ,得富士苹果聚类分
析 (图 1a) . 由图 1a 得出山东栖霞、文登和陕西洛川、
甘肃兰州与最适条件相似 ,为我国富士苹果的最优
417 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　14 卷
表 2 　苹果优质的气象因子指标体系和最适值
Table 2 Optimum values and major meteorological factor indexes for
good quality in apples
富士
Fuji
乔纳金
Jonagold
新红星
Starkrimson
降水量 年总 ,8月 9月 4 ,9月
Precipitation(mm) 547 ,133 85 36. 7 , 85
相对湿度 5 ,7 ,9月 5 ,6月 7月
Relative humidity( %) 65 ,73 ,65 65 ,68 64
平均温度 9 ,10月 ,平均 年均 8月 20. 3
Average temperature( ℃) 13 ,12 12. 2 20. 3
平均气温日较差 9 ,10月 ,年均 5 ,6 ,8月 8月 ,年均
Average temperature 11 ,16 ,10. 5 10. 0 ,11. 5 ,10. 5 12. 2 , 11. 5
diurnal range( ℃)
平均最高气温 7 ,10月 9月 年均
Average maximum temperature( ℃) 25. 8 ,21. 0 22. 5 16. 0
平均最低气温 9月 9月 ,10月 9月
Average minimum temperature( ℃) 12. 9 15 ,8. 5 14. 0
积温 ≥10 ℃ ≥10 ℃
Accumulated temperature( ℃) 3292 3214
日照时数 4 ,5 ,6 ,9月 4 ,6月 8 ,9月
Sunshine duration(h) 210 ,213 ,208 ,225 225 ,270 235 ,207
生产的气候类型区 ;陕西延安、山东莒南为优质生产
气候区 ;山东巨野 (黄河故道区) 、四川茂县、盐源为
适宜生产气候区 ;与其偏离较远是宁夏灵武 ,此区不
宜大量栽培富士苹果 ,主要与该区生长期短 ,积温不
足有关.
　　由图 1b 得出乔纳金最优生产气候区是甘肃兰
州、陕西洛川、山东栖霞、文登 ;其次是山东莒南、陕
西延安、四川盐源和茂县 ;山东巨野偏离较远 ;最远
的地区是宁夏灵武. 可以认为 ,甘肃兰州、陕西洛川
为代表的陇东地区、渭北黄土高原和渤海湾为乔纳
金苹果最优栽培气候区 ,鲁南、西南高地局部的生态
小气候为优质栽培气候区 ;黄河故道和宁夏灵武为
适宜栽培气候区.
　　图 1c 表明新红星苹果生产的气候适宜情况 ,陕
西洛川、甘肃兰州、宁夏灵武、陕西延安离理论最优
值最近 ,为新红星苹果的最优生产气候类型区 ;四川
茂县、盐源、山东栖霞、文登这两个气候类型区为新
红星优质生产区 ;与最优值偏离较远的地区是山东
巨野、莒南. 综合分析可得出 ,以洛川为代表的渭北
黄土高原、西北地区是我国富士、乔纳金、新红星苹
果最优生产气候区 ,渤海湾地区是乔纳金、富士苹果
优质生产气候区 ,本地区结合套袋、摘叶、铺反光膜
等栽培技术 ,是我国高档外销果品生产基地.
313 　苹果优质生产气候条件的评价
　　中国苹果经多年的发展 ,初步形成了各具明显
特征的五大栽培生产气候类型区 ,它们分别是渤海
湾地区 ,黄河故道和秦岭北麓地区 ,黄土高原和西北
地区 ,西南高原地区 ,长江以南地区. 根据调查和研
究结果发现 ,由于光、热、水等主要气象条件的相互
作用 ,相互补充 ,各生产气候类型区都有适宜的气象
条件 ,也有一定的限制因子.
　　渤海湾地区是我国苹果栽培较早的地区之一 ,
该区年降水量和 4、8、9 月降水量适中 ,10 月和年平
均最高气温适宜 ,热量充沛 ,大于 10 ℃积温高 ,9、10
月最低温度高 ,4、5、6、8、9 月日照时数多等有利条
件是富士苹果质量提高的基础. 但是 ,5、7、9 月相对
图 1 　不同地区富士 (A) 、乔纳金 (B) 、新红星 (C)苹果气侯适宜聚类分析
Fig. 1 Cluster analysis of climate suitable for Fuji (A) ,Jonagold (B) and Starkcrimson (C) apples in different regions.
5175 期 　　　　　　　　　　　　　魏钦平等 :苹果优质生产的最适气象因子和气候区划 　　　　　　
湿度大 ,8、9 月平均温度高 ,8、9、10 月和年平均气温
日较差小等不利条件限制了元帅系苹果糖的积累和
色泽的增加 ,由于相对湿度大 ,果面光洁度差. 因而 ,
渤海湾地区苹果生产以中晚熟 (乔纳金) 和晚熟 (富
士)为主 ,结合套袋、摘叶、转果技术 ,完全能达到高
档优质果品的要求 ,为我国中晚熟和晚熟苹果生产
基地.
　　黄土高原和甘肃陇东地区 8、9 月平均温度适
宜 ,5、6、8、9 月平均气温日较差大 ,7、9、10 月最高气
温低 ,9、10 月最低气温适中 , ≥10 ℃积温多 ,生长季
日照时数充足等. 此条件为新红星、乔纳金、富士优
质生产提供保证. 4、8、9 月和年总降水量少 ,土壤有
机质低是限制因子 ,需采取及时灌水 ,逐渐提高土壤
有机质含量等措施 ,本区是我国苹果优质生产基地.
但是 ,在延安以北、兰州以西地区 ,由于年平均温度
低 , ≥10 ℃积温不够 ,霜冻早 ,成了晚熟苹果品种 (富
士)生产的主要限制因子.
　　黄河故道和秦岭北麓是我国新兴的苹果生产基
地 ,本区气候特征是降雨集中与果树需求不协调 ,8、
9 月和年降水量适宜于富士、乔纳金苹果优质生产 ,
而 4 月降水不足 ,6、7 月降水过多等造成果树生长
旺 ,花芽形成难 ,9 月最低气温高 , ≥10 ℃积温多、霜
冻迟等利于晚熟苹果品种晚期采收. 但是 ,8、9 月和
年平均温度高 ,7、8 月最高气温高等不利因素限制
元帅系苹果糖的积累 ,果实着色差 ,果面粗糙. 该地
区应以早熟和晚熟苹果为主 ,结合春季灌水 ,夏季排
水和套袋技术及果实晚采等措施提高果实品质.
　　西南高原地区是低纬度、高海拔、地形复杂多变
区 ,以茂县为代表的生态适宜条件是 :5、7、9 月相对
湿度适宜 ,8、9、10 月和年平均温度适中 ,5、6、8、9 月
气温日较差大 ,7、10 月最高气温适中 , ≥10 ℃积温
高 ,利于早、中熟苹果优质生产. 其不利条件是 4、8、
9 月和年总降水量多 ,9 月相对湿度大 ,日照时数少
等. 为元帅系和乔纳金苹果优质生产基地. 由于海拔
高 (1500～2700m) ,紫外光多 ,富士苹果着色过头 ,
呈暗紫色 ,本区可以利用海拔高度和坡向进行调节 ,
以达到生产高档优质果品的目的.
　　长江以南地区 ,夏季高温、高湿、降雨多 ,日照时
数不足 ,年均温度高 ,无霜期长 ,结果早 ,成熟早. 但
树势生长旺 ,花芽形成难 ,果实病害严重 ,可种植早
熟品种 ,利用海拔高度或台田栽培方式及排水措施
进行调节 ,提高苹果品质 ,调节苹果市场淡季供应.
4 　结 　　语
　　苹果品质是当前困扰我国苹果生产和发展的主
要问题 ,提高苹果质量的研究是首要任务. 通过调查
和多元统计分析仅对苹果优质生产的主要气象因子
最适值和气候区划进行初步研究 ,探讨出影响苹果
优质生产的主要气象因子和主要苹果品种的优质生
产气候区域及各气候区域的有利条件和限制因子 ,
提出了按品种进行气候区划的观点 ,为我国苹果优
质生产、建立外销生产基地、避免盲目发展提供理论
依据和指导性方案. 但是 ,苹果品质与生态因子关系
的研究是一个复杂的系统工程 ,它涉及范围广 ,取样
困难 ,不可控因子多 ,苹果品质除受气象因子影响
外 ,还受土壤类型、营养成份含量、比例及栽培技术
的影响 ,为优质生产气候区划研究带来诸多的不便.
我们的调查范围尚不够全面 ,苹果品质是由多因素
构成 ,因此 ,如何客观规定各品质因素的权重 ,科学
选择分类指标和方法 ,尚需进一步探讨.
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作者简介 　魏钦平 ,男 ,1962 年出生 ,博士 ,教授 ,博士生导
师 ,主要从事果树品质生态生理和果树生物数学模型研究 ,
发表论文 36 篇. E2mail :qpwei @sina. com
617 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　14 卷