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《西北农林科技大学》 2017年
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基于数字高程模型的中国酿酒葡萄气候区划及品种区域化研究

王蕾  
【摘要】:随着中国葡萄与葡萄酒产业的迅速发展,葡萄栽培越来越多元化,对葡萄气候区划的精度要求越来越高。中国气候类型复杂,葡萄栽培品种多,区划难度大,以往的区划研究大多是针对某一个区域,小范围的区划较多,且大多数研究仅仅针对欧亚种葡萄,还没有形成结合多个葡萄种属并细致到各产区的区划研究。并且由于数据获取难度大,计算复杂,区划精度普遍不足。本研究旨在选取正确的区划指标、恰当的区划方法,以提高中国葡萄气候区划研究的精确度。本研究对国内各地区、各葡萄种类区划指标进行筛选,选取无霜期(FFP)作为中国葡萄气候区划的热量指标,干燥度(DI)作为水分指标,并加入生长季活动积温(AAT)这一热量指标对区划结果进行修正,以年极端低温、最热月平均温以及埋土防寒线作为辅助指标,在ArcGIS平台支持下,以中国2294个气象站点1982~2011年30年逐日气象数据为基础,并导入了中国全境90 m(3〞)分辨率数字高程模型(DEM)数据,显著提高了对山地、峡谷、高原、盆地等地理因子以及高程的分辨率,同时也极大地改善了对地形因子如坡度、坡向以及遮蔽度的模拟精度。采用多元逐步回归与残差插值相结合的混合插值法对AAT和FFP进行模拟,分别建立其多元逐步回归模型;利用交叉验证法对不同插值方法的误差大小进行对比,对各指标选取误差最小的插值方法,分别选用普通克里金法和反距离权重法对AAT和FFP空间回归残差进行插值,选用普通克里金法对DI进行空间内插,分别得到AAT、FFP、DI的栅格图层;在3个图层叠加的基础上绘制了高精度的中国葡萄气候区划图。与以往绝大多数仅针对欧亚种葡萄的气候区划不同,此次中国葡萄气候区划适宜区包含了山葡萄栽培区、欧亚种栽培区、欧美杂种栽培区和避雨栽培区,并根据山葡萄、欧亚种葡萄以及欧美杂种葡萄抵御极端最低温的不同能力,分别绘制了埋土防寒线。随后,针对适宜栽培区中的酿酒葡萄栽培区,进行了深入而细致的气候区划及品种区域化研究。主要研究结果如下:(1)中国近30年生长季AAT分布整体上呈现由南向北、由东向西热量逐渐减少的分布格局。青藏高原、川西高原、东北地区以及内蒙古中部、东北部终年冷凉,AAT2500℃,不适宜葡萄种植;2500℃≤AAT≤2700℃的区域较小,主要分布在东北和内蒙;2700℃AAT≤3200℃的区域主要分布在东北、内蒙,陕北、甘肃,宁夏和新疆也有少量分布;3200AAT≤3500℃的区域主要分布在辽宁、内蒙、陕西、宁夏及新疆;而整个华南、长江中下游、华北地区、西南地区的热量都十分充沛,AAT3500℃。(2)中国近30年生长季FFP分布整体上呈现由南向北、由东向西逐渐减少的分布格局。中国西部的青藏高原及川西高原、东北地区及内蒙古中部、东北部终年低温,FFP160d,热量条件不佳;西北东部及东北的部分地区热量条件基本满足葡萄正常生长所需,160≤FFP≤180;180FFP≤200的地区热量条件非常适宜葡萄的生长,主要分布在新疆、辽宁及西北西部;新疆中部分布着面积广袤的沙漠区,致使绝大多数地区的FFP200d;整个华南、长江中下游、华北地区、西南地区的热量都十分充沛,FFP220d。(3)选用葡萄生长季DI为水分指标进行气候区划,将中国划分为8个区域:DI0.6;0.6≤DI1.0;1.0≤DI≤1.6;1.6DI≤3.5;3.5DI≤10;10DI≤20;20DI≤60;DI60。中国近30年平均DI反映了中国南湿北干、东湿西干、沿海湿、内陆干的整体气候特点,并且由南至北,由东至西,干旱程度的增加呈现出明显的层次性、规律性。(4)以生长季FFP为中国葡萄气候区划的热量指标,生长季DI为水分指标,加入生长季活动积温(AAT)这一热量指标对区划结果进行修正,以-35℃极端低温作为辅助指标,对AAT、FFP、DI的栅格图层进行叠加后,通过ArcGIS软件绘制高精度中国葡萄气候区划图,将适宜栽培区划分为山葡萄栽培区、欧亚种栽培区、欧美杂种栽培区和避雨栽培区4个大区。(5)以生长季FFP为中国酿酒葡萄气候区划的热量指标,生长季DI为水分指标,加入生长季活动积温(AAT)这一热量指标对区划结果进行修正,以-35℃极端低温作为辅助指标,对AAT、FFP、DI的栅格图层进行叠加,绘制中国酿酒葡萄气候区划图,将中国酿酒葡萄适宜栽培区划分为4区12亚区,大大提高了中国西南和东北等气候、地形特殊区域区划的准确度。(6)在中国酿酒葡萄气候区划的基础上,对适宜栽培区划分的12个不同气候类型的亚区分别进行酿酒葡萄品种区域化,以不同成熟期葡萄品种对生长季AAT的需求范围为指标,绘制12幅针对每个亚区的酿酒葡萄品种区域化图,将12个亚区进一步细分为36个不同类型的小产区;以最热月平均温度为辅助指标,对每个亚区进行了适宜栽培品种的推荐,并对不同亚区的品种引进及栽培时的注意事项给出了建议。研究结果显示,中国酿酒葡萄栽培区类型多样,在不考虑土壤等其它因素的情况下,中国酿酒葡萄适宜区类型可细化至36种之多。与以往研究相比,此次区划结果的精确度和准确度以及制图的分辨率均有极大提高,对全国酿酒葡萄适宜栽培区进行了更加细致精确的分类,对栽培品种的建议更有针对性,绝大部分地区引种时可直接参考区划结果,这对中国各产区未来葡萄种植及产业发展有着重要的指导意义。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:S663.1;S162.2

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