冷冰,周顯信,寧波,王培濤,林修棟,張瑜潔

1.南京信息工程大學,江蘇南京210044

2.山東省氣象局,山東濟南250031

3.濱州市氣象局,山東濱州256600

4.石島氣象臺,山東威海264309

5.煙臺市氣象局,山東煙臺264003

基于GIS的岱岳區(qū)小麥精細化綜合區(qū)劃

冷冰1,2,周顯信1*,寧波2,王培濤3,林修棟4,張瑜潔5

1.南京信息工程大學,江蘇南京210044

2.山東省氣象局,山東濟南250031

3.濱州市氣象局,山東濱州256600

4.石島氣象臺,山東威海264309

5.煙臺市氣象局,山東煙臺264003

本文采用山東省泰安市岱岳區(qū)5年（2005年10月2日～2010年6月10日）各鄉(xiāng)鎮(zhèn)月降水、日平均氣溫、日最高溫、最低溫等氣象平均數(shù)據(jù)，結(jié)合土壤資料數(shù)據(jù)和地形數(shù)據(jù)，采用氣象因子的地統(tǒng)計插值法—Kriging插值法、加權(quán)綜合評價法、層次分析法等方法研究了岱岳區(qū)地形因子空間分布特征和土壤因子空間分布特征，在此基礎(chǔ)上得出了冬小麥精細化農(nóng)業(yè)區(qū)劃。結(jié)果表明：岱岳區(qū)適宜種植冬小麥的地區(qū)，主要分布在中部和西南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)，及零星分布在其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)的部分地區(qū)；海拔較高的徂徠鎮(zhèn)一帶、下港鄉(xiāng)、黃前鎮(zhèn)、泰山區(qū)以北為不適宜種植冬小麥的區(qū)域。為當?shù)貎?yōu)化小麥生產(chǎn)布局、改進種植制度、制定小麥種植布局應對氣候變化政策提供參考。

岱岳區(qū);Kriging插值法;GIS;因子提取;冬小麥

我國農(nóng)業(yè)人口眾多，社會經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高對農(nóng)業(yè)經(jīng)濟增長的規(guī)模和效益要求越來越高，需要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的機構(gòu)轉(zhuǎn)變。中共中央、國務(wù)院2014年印發(fā)《關(guān)于全面深化農(nóng)村改革加快推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的若干意見》[1],將“完善國家糧食安全保障體系”放在首位,并從強化農(nóng)業(yè)支持保護制度、建立農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展長效機制、深化農(nóng)村土地制度改革、構(gòu)建新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營體系、加快農(nóng)村金融制度創(chuàng)新、健全城鄉(xiāng)發(fā)展一體化體制機制、改善鄉(xiāng)村治理機制等多個方面,全面部署深化農(nóng)村改革工作。小麥是世界上分布最廣泛的糧食作物，全球大約有2/5的人口以麥類為主食。在我國小麥種植區(qū)域廣泛，全國從南到北、從平原到山區(qū)，均有小麥種植。而由于城鎮(zhèn)化、工業(yè)化發(fā)展的原因，通過增加耕地面積來提高糧食產(chǎn)量這一途徑比較困難[2]，提高復種指數(shù)則是增加糧食產(chǎn)量的效途[3]。因此,充分利用農(nóng)業(yè)氣候資源,優(yōu)化作物布局、科學提高復種指數(shù),就成為當前增加糧食種植面積、提高糧食產(chǎn)值的效途徑之一。作為作物布局和種植制度基礎(chǔ)的作物氣候適宜性研究也就有了非常重要的意義。

本文通過多種區(qū)劃方法，研究了泰安市岱岳區(qū)地形因子空間分布特征和土壤因子空間分布特征，在此基礎(chǔ)上得出了泰安市岱岳區(qū)冬小麥精細化農(nóng)業(yè)區(qū)劃結(jié)果，分析了小麥對氣候變化的響應，以期為當?shù)貎?yōu)化小麥生產(chǎn)布局、改進種植制度和制定小麥種植布局應對氣候變化提供參考。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

泰安市岱岳區(qū)地處山東省中部，北依省會泉城濟南，南臨孔子故里曲阜。總面積1750 km2，總?cè)丝谶_97×104人，氣候條件屬溫帶大陸性半濕潤季風氣候。下轄16個鄉(xiāng)鎮(zhèn)和兩個街道辦事處。岱岳區(qū)地勢北高南低、東高西低，全區(qū)山地、丘陵、平原各占三分之一。屬于溫帶大陸性半濕潤季風氣候區(qū)，年平均日照2536 h，氣溫年平均值13℃，年平均降水量688 mm，降水東部多于西部、山區(qū)多于平原[4]。

1.2 資料來源

本文中氣象數(shù)據(jù)采用泰安市岱岳區(qū)5年（2005年10月2日～2010年6月10日）各鄉(xiāng)鎮(zhèn)氣象站降水和溫度的平均值作為各個指標的插值樣本數(shù)據(jù)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)月降水數(shù)據(jù)、日平均氣溫、日最高溫、最低溫數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)來源于岱岳區(qū)氣象局）。因本文基于岱岳區(qū)進行分析，而泰山區(qū)處于岱岳區(qū)中心位置，考慮到區(qū)劃的完整性，所以將岱岳區(qū)氣象站資料賦予泰山區(qū)。土壤資料數(shù)據(jù)為山東省土壤類型、土壤質(zhì)地和腐殖質(zhì)層厚度（數(shù)據(jù)均來源于山東省氣象局）。地形數(shù)據(jù)為岱岳區(qū)海拔高度、坡度、坡向，數(shù)據(jù)來自CGIAR-CSI提供的SRTM全球高程數(shù)據(jù)[5]。冬小麥生物學資料來源和生育期數(shù)據(jù)來源于山東省泰安農(nóng)業(yè)氣象試驗站歷年觀測資料。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

1.3.1 氣象因子的地統(tǒng)計插值法—Kriging插值法Kriging插值法以變異函數(shù)理論和結(jié)構(gòu)分析為基礎(chǔ)，在有限區(qū)域內(nèi)對區(qū)域化變量進行無偏差最優(yōu)估計，通過對已知樣本點賦權(quán)重來算得未知樣點值[6,7]。

采用Kriging插值法可以由岱岳區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的已知氣象因子樣本點獲得岱岳區(qū)區(qū)域內(nèi)的所有氣象因子柵格數(shù)據(jù)，根據(jù)岱岳區(qū)區(qū)域面積的大小將柵格分辨率定為90×90 m。

1.3.2 地形因子和土壤因子的提取地形因子的提取主要是指將CGIAR-CSI提供的SRTM全球高程數(shù)據(jù)用ARCGIS的表面分析中的地形因子提取功能進行海拔值、坡度以及坡向的提取[8,9]。

土壤因子的提取主要是將山東省全省土壤類型、土壤質(zhì)地以及腐殖質(zhì)層厚度的矢量圖進行柵格化，并用ARCGIS柵格數(shù)據(jù)掩膜提取法提取岱岳區(qū)土壤因子[10,11]。

1.3.3 各因子標準化根據(jù)具體情況，本文采用極大值標準化和極差標準化方法[12]。

1.3.4 加權(quán)綜合評價法加權(quán)綜合評價法根據(jù)各個因子對總體對象的影響的重要程度的不同，把各個具體的指標的優(yōu)劣綜合起來，用一個相應的系數(shù)與被評價對象的各個指標加以集中，表示整個評價對象的優(yōu)劣，因此，這種方法是對技術(shù)、策略或方案進行綜合分析評價和優(yōu)選的常用計算方法之一[13,14]。

1.3.5 層次分析法層次分析法（Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP），是美國運籌學家、匹茲堡大學薩第（T.L.Saaty）教授于20世紀70年代初提出的一種定性與定量相結(jié)合的決策分析方法[15,16]。其特點是思路簡單明了，它將決策者的思維過程條理化、數(shù)量化，便于計算。

1.3.6 樣本點氣象資料插值方法本區(qū)劃根據(jù)實際情況，對于缺少數(shù)據(jù)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)氣象站樣本點分別采用線性回歸方法、趨勢面擬合方法進行插值[17]。

2 結(jié)果與分析

2.1 地形因子和土壤因子的空間分布

2.1.1 岱岳區(qū)海拔高度空間分布海拔高度作為重要的地形因子，對農(nóng)作物有著重要的影響。岱岳區(qū)海拔高度空間分布見圖1 a。可知，岱岳區(qū)海拔高度起伏較大，最高處為徂徠山下的徂徠鎮(zhèn)，海拔達到957.5 m，其次為下港鄉(xiāng)、黃前鎮(zhèn)及泰山區(qū)（泰山不是小麥種植區(qū)域，因此本文不考慮泰山的高度），海拔高度均在200 m以上；化馬灣鄉(xiāng)、范鎮(zhèn)、山口鎮(zhèn)、粥店鎮(zhèn)、道朗鎮(zhèn)、祝陽鎮(zhèn)、天平街道等海拔也在150 m以上；海拔小于100 m的為馬莊鎮(zhèn)、夏張鎮(zhèn)、大汶口鄉(xiāng)。

2.1.2 岱岳區(qū)坡度空間分布坡度對農(nóng)作物的影響至關(guān)重要，一般作物均在平原地區(qū)或山間平地生長較好，當坡度大于10°時，對農(nóng)作物的生長就會有一定影響，當坡度大于30°時，則完全不適宜種植作物。岱岳區(qū)坡度空間分布如圖1b?？梢钥闯?，岱岳區(qū)絕大部分地區(qū)坡度在10°以下，大于30°的以山區(qū)為主，徂徠鎮(zhèn)、下港鄉(xiāng)、黃前鎮(zhèn)、泰山區(qū)北部、及道朗鎮(zhèn)、夏張鎮(zhèn)的部分區(qū)域坡度均大于30°。

2.1.3 岱岳區(qū)坡向空間分布坡向?qū)τ谵r(nóng)作物的影響主要是間接影響，坡向通過影響光照和溫度來影響作物的生長，一般越靠近南向的坡，光照和溫度條件越好，對作物的生長也越有利。岱岳區(qū)坡向空間分布如圖1c，其坡向西北部及東南部的北坡較多，其他地區(qū)坡向為交錯分布。

2.1.4 岱岳區(qū)土壤類型空間分布岱岳區(qū)土壤類型如圖1d所示。岱岳區(qū)主要土壤類型以褐土、砂漿黑土、棕壤為主，具體土壤類型為24種其中下港鄉(xiāng)、黃前鎮(zhèn)、泰山區(qū)北部、徂徠鎮(zhèn)以南主要為黃土質(zhì)石灰性褐土，大汶口鄉(xiāng)及馬莊鎮(zhèn)以沖積潮棕壤為主，其他土壤類型分布錯綜復雜，無明顯區(qū)域性。

2.1.5 岱岳區(qū)土壤質(zhì)地空間分布土壤質(zhì)地是根據(jù)土壤的顆粒組成劃分的土壤類型。土壤質(zhì)地一般分為砂土、壤土和粘土三類。岱岳區(qū)土壤質(zhì)地如圖1e所示，土壤性質(zhì)有壤土、砂壤土、粉砂壤土、粘壤土、砂質(zhì)粘壤土5種，其中，壤土、砂壤土分布面積較廣，粉砂壤土面積最小。

2.1.6 岱岳區(qū)土壤腐殖質(zhì)厚度空間分布腐殖質(zhì)層是指富含腐殖質(zhì)的土壤表層，含有較多的為植物生長所必需的營養(yǎng)元素，特別是氮素。土壤肥力的高低與腐殖質(zhì)層的厚度和腐殖質(zhì)的含量密切相關(guān)，因此腐殖質(zhì)層的狀況，常作為評價土壤肥力的標準之一。岱岳區(qū)腐殖質(zhì)厚度空間分布如圖1f，總體而言，岱岳區(qū)腐殖質(zhì)厚度較差，10 cm以上的僅位于泰山區(qū)、粥店街道及下港鄉(xiāng)的部分地區(qū)；5～10 cm的分布在夏張鎮(zhèn)、大汶口鎮(zhèn)、馬莊鎮(zhèn)南部、范鎮(zhèn)、泰山區(qū)南部，及徂徠鎮(zhèn)、良莊鎮(zhèn)的部分地區(qū)；0～3 cm、3～5 cm的分布范圍較大。

圖1 岱岳區(qū)海拔高度空間分布圖（a）、坡度空間分布圖（b）、坡向空間分布圖（c）、土壤類型空間分布圖（d）、土壤質(zhì)地空間分布圖（e）及土壤腐殖質(zhì)厚度空間分布圖（f）Fig.1 The spatial distribution map of altitude(a),space distribution map of gradient(b),the spatial distribution map of the slope(c),space distribution map of soil type(d),distribution of soil texture space map(e)and the space distribution map about thickness of soil humus(f)in Daiyue District

2.2 岱岳區(qū)冬小麥精細化農(nóng)業(yè)區(qū)劃

2.2.1 岱岳區(qū)冬小麥精細化農(nóng)業(yè)因子的選擇與權(quán)重確定冬小麥是岱岳區(qū)重要的糧食作物，其全生育期各個階段的日期如表1。小麥生育期采用的是泰安農(nóng)業(yè)氣象試驗站2005～2010年歷年平均值。

表1 冬小麥生育期各階段日期Table 1Date of each stage in winter wheat growth period

根據(jù)冬小麥生育期各階段所需氣象條件不同，選擇了最可能影響小麥生長的8個氣象要素作為冬小麥種植區(qū)的影響因子，并根據(jù)影響程度不同用層次分析法（AHP）賦予不同權(quán)重（圖略）。全生育期指由播種期的10月7日至次年的成熟期6月10日。

2.2.2 岱岳區(qū)冬小麥精細化農(nóng)業(yè)區(qū)劃所選因子的關(guān)系及處理氣象因子與小麥種植適宜程度成正相關(guān)的采用極大值標準化，而成反相關(guān)的則采用極差標準化；12月至2月≤0℃負積溫由于存在著適宜范圍，采用的是根據(jù)適宜范圍和適宜程度綜合評分的處理方法。為了更精確樣本點氣象數(shù)據(jù)值，本文選取了近5年（2005年10月2日～2010年6月10日）各鄉(xiāng)鎮(zhèn)氣象站降水和溫度的平均值作為各個指標的插值樣本數(shù)據(jù)。

地形因子方面，海拔高度和坡度均與冬小麥精細化種植適宜程度成反關(guān)系，采用極差標準化進行處理。

土壤因子方面，腐殖質(zhì)層越厚越有利于冬小麥的生長，故腐殖質(zhì)層厚度與冬小麥精細化種植適宜程度成正關(guān)系。而冬小麥在保水性較好的潮土、粘土上生長最為合適，壤質(zhì)性土壤次之，沙質(zhì)性最不適應。

2.2.3 岱岳區(qū)冬小麥精細化農(nóng)業(yè)氣候因子空間分布

圖2 岱岳區(qū)冬小麥全生育期積溫空間分布圖（a&b）、全生育期降水空間分布圖（c&d）、4月平均低溫空間分布圖（e&f）及5月下旬至成熟期降水量空間分布圖（g&h）Fig.2 Spatial distribution of the accumulated temperature in the whole stages map(a&b),the spatial distribution of precipitation in the whole stages map(c&d),the average spatial distribution in low temperature map in April(e&f), precipitation spatial distribution map(g&h)from late May to mature period in Daiyue District

積溫是農(nóng)作物生長中最重要的氣候因子，絕大多數(shù)農(nóng)作物均必須在氣溫穩(wěn)定大于10℃時才能積累有機物，而且積溫越高，農(nóng)作物生長狀況越好，所以積溫越高的地區(qū)對于作物的生長就越適宜[15,16]。冬小麥全生育期的積溫分為二部分，一是從播種期到越冬之前≥10℃的積溫；二是返青后到成熟期≥10℃的積溫，全生育期積溫為二者之和。

岱岳區(qū)冬小麥全生育期積溫空間分布見圖2a和2b。如圖所示，山東省泰安市岱岳區(qū)冬小麥全生育期積溫，除下港鄉(xiāng)、徂徠鎮(zhèn)積溫較低外，大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)積溫都在1691～1911℃之間。總體而言，自西南部至東北部積溫有降低趨勢。

岱岳區(qū)冬小麥全生育期降水量空間分布見圖2c和2d?？梢姡┌彩嗅吩绤^(qū)冬小麥全生育期降水量呈明顯的環(huán)帶狀分布，從北部至南部降水量逐漸增加。

4月是冬小麥的拔節(jié)期，溫度過低會直接影響冬小麥拔節(jié)，從而影響小麥的正常生長，故4月極端最低溫越低的地區(qū)越不適宜小麥生長，反之則越有利于小麥生長。岱岳區(qū)4月極端最低溫空間分布見圖2e和2f。如圖所示，岱岳區(qū)4月平均低溫，以粥店街道、下港鄉(xiāng)、大汶口鎮(zhèn)、化馬灣鄉(xiāng)為中心的四個低溫區(qū)域，道朗鎮(zhèn)、馬莊鎮(zhèn)、良莊鎮(zhèn)、泰山區(qū)為高值區(qū)。

5月下旬正值冬小麥乳熟期，過多的降水會影響小麥灌漿成熟，故與全生育期降水量不同，此時期降水量越少，對于小麥成熟越有利。岱岳區(qū)5月下旬至成熟期降水量空間分布見圖2g-h。如圖所示，岱岳區(qū)5月下旬至成熟期降水量由北向南呈環(huán)帶狀分布，且降水量逐漸增加。

圖3 岱岳區(qū)冬小麥乳熟期至成熟期最高溫≥28℃日數(shù)分布圖（a&b）、抽穗期至成熟期日均溫在22～28℃日數(shù)空間分布圖（c&d）、12月至2月0℃以下負積溫分布圖（e）及12月至2月0℃以下負積溫適宜情況分布圖（f）Fig.3 The most high temperature being no less than 28℃from milk stage to mature stage in Daiyue District(a&b), the space distribution of daily average temperature in 22 to 28℃from the heading stage to mature stage(c&d),the negative accumulated temperature distribution(e)and the negative accumulated temperature suitable situation under 0℃from Dec.to Feb.in Daiyue District(f)

同降水一樣，冬小麥乳熟期最高溫度不能超過28℃，否則會影響正常的灌漿成熟。因而該階段最高溫度≥28℃的天數(shù)越少，越有利于小麥成熟。岱岳區(qū)乳熟期至成熟期最高溫≥28℃的日數(shù)空間分布見圖3a和3b。岱岳區(qū)乳熟期至成熟期最高溫≥28℃的日數(shù)，由北向南逐漸增加，大部分地區(qū)都在12～13 d，粥店街道及下港鄉(xiāng)東北部為9～10 d。

與極端高溫會破壞小麥灌漿成熟不同，自小麥抽穗期起，22～28℃的日均溫更有利于小麥有機物的積累，因而此階段日均溫在22～28℃的日數(shù)越多，對小麥的生長越有利。

岱岳區(qū)抽穗期至成熟期日均溫在22～28℃的日數(shù)空間分布見圖3c和3d。岱岳區(qū)抽穗期至成熟期日均溫為22～28℃的日數(shù)普遍在15～18 d，日數(shù)為18～20 d的主要在南部地區(qū)。總體趨勢由東北部向西南部天數(shù)呈增加趨勢。

12月至2月為冬小麥的越冬期，在此期間，0℃以下的負積溫多少對冬小麥返青后的生長有著不同程度的影響，負積溫過少，小麥抗寒能力弱，對于返青期后的小麥生長不利，但過多的負積溫又會造成凍害，因而對于冬小麥的負積溫有一定的適宜范圍。

岱岳區(qū)冬小麥12月至2月0℃以下的負積溫空間分布見圖3e和3f。如圖所示，岱岳區(qū)冬小麥12月至2月0℃以下的負積溫多數(shù)在-140℃～-101.4℃之間，總體上呈北低南高的帶狀分布。根據(jù)冬小麥對負積溫的適宜范圍劃分結(jié)果來看，中部泰山區(qū)、黃前鎮(zhèn)和山口鎮(zhèn)南部，及西南部一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)為冬小麥種植的最適宜區(qū)，東部、東南部、粥店街道、天平街道及東北部為冬小麥種植的適宜區(qū)，下港鄉(xiāng)北部為冬小麥種植的一般適宜區(qū)。

2.3 冬小麥精細化區(qū)劃結(jié)果

2.3.1 岱岳區(qū)冬小麥精細化農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃結(jié)果冬小麥適宜程度是以上所有的氣象要素的綜合，是8個因子標準化后乘以對應權(quán)重后的總和，其表達式為：

式中Y氣象表示冬小麥種植適宜程度，X為精細化氣候因子，λ為權(quán)重，X1-X8分別為標準化后的全生育期≥10℃的積溫、全生育期降水量、4月極端最低溫、5月中旬日照時數(shù)、5月下旬至成熟期降水量、乳熟期至成熟期最高溫≥28℃日數(shù)、抽穗期至成熟期日均溫22～28℃日數(shù)和12月至2月≤0℃負積溫。

由于X8是經(jīng)過綜合評分得到的結(jié)果，為了統(tǒng)一量綱，將X8除以3后再參與計算。

根據(jù)公式（1）所計算出的結(jié)果，在GIS軟件均等分級下，將Y氣象＜0.545的區(qū)域定義為冬小麥的一般適宜種植區(qū)；將0.545≤Y氣象＜0.584的區(qū)域定義為冬小麥的適宜種植區(qū)；將Y氣象≥0.584的區(qū)域定義為冬小麥的最適宜種植區(qū)。

岱岳區(qū)冬小麥精細化農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃結(jié)果見圖4a。

圖4 岱岳區(qū)冬小麥精細化農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃圖（a）及精細化農(nóng)業(yè)綜合區(qū)劃圖（b）Fig.4Agricultural climate map of winter wheat refinement (a) and comprehensive map of fine agricultural (b) in Daiyue District

如圖4a所示，岱岳區(qū)不適宜種植冬小麥的地區(qū)位于道朗鎮(zhèn)、泰山區(qū)南部、滿莊鎮(zhèn)、馬莊鎮(zhèn)，大汶口鎮(zhèn)西部、徂徠鎮(zhèn)及良莊鎮(zhèn)；適宜的地區(qū)則主要分布在夏張鎮(zhèn)、山口鎮(zhèn)、泰山區(qū)東部及北部、角峪鄉(xiāng)、化馬灣鄉(xiāng)、大汶口鎮(zhèn)及房村鎮(zhèn)的大部分區(qū)域；最適宜種植小麥的地區(qū)分布在北部的下港鄉(xiāng)、黃前鎮(zhèn)東部、范鎮(zhèn)、祝陽的大部分區(qū)域，以及粥店街道、天平街道?？傮w來看，岱岳區(qū)中北部及東北部為冬小麥種植的主要適宜區(qū)，由于岱岳區(qū)海拔總體較高，所以，仍有近三分之一的鄉(xiāng)鎮(zhèn)不適宜種植冬小麥。

2.3.2 岱岳區(qū)冬小麥精細化綜合區(qū)劃結(jié)果岱岳區(qū)地形因素區(qū)劃結(jié)果是所有地形因子的綜合，是所有地形因子標準化并乘對應權(quán)重后的加和，其表達式為：

公式（2）中，X1表示標準化后的海拔高度，λ1則表示其對應的權(quán)重0.3；X2表示標準化后的坡度，λ2表示對應權(quán)重0.4；X3表示坡向，λ3表示對應權(quán)重0.3，由于坡向經(jīng)過綜合評分，為統(tǒng)一量綱，將X3除以6后參與計算。岱岳區(qū)土壤因素區(qū)劃結(jié)果是所有土壤因子的綜合，是所有土壤因子標準化并乘對應權(quán)重后的加和，其表達式為：

公式（3）中，X1表示土壤類型，λ1則表示其對應的權(quán)重0.35；X2表示土壤質(zhì)地，λ2表示對應權(quán)重0.15；X3表示標準化后的土壤腐殖質(zhì)層厚度，λ3表示對應權(quán)重0.5，由于土壤類型和土壤質(zhì)地都經(jīng)過綜合評分，為統(tǒng)一量綱，將X1和X2分別除以3和6后參與計算。

山東省岱岳區(qū)冬小麥精細化綜合區(qū)劃結(jié)果，綜合了氣候、地形、土壤三大因子，其計算公式為

公式（4）中λ1=0.45；λ2=0.2；λ3=0.35。

為了使區(qū)劃更加精確，在精細化綜合區(qū)劃的基礎(chǔ)上，利用ARCGIS軟件的空間疊加功能，將岱岳區(qū)內(nèi)河流疊加入綜合區(qū)劃中。

岱岳區(qū)冬小麥精細化綜合區(qū)劃結(jié)果如圖4b。如圖，岱岳區(qū)適宜種植冬小麥的地區(qū)主要分布在中部和西南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)，及零星分布在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的部分地區(qū)。明顯看出，海拔較高徂徠鎮(zhèn)一帶、下港鄉(xiāng)、黃前鎮(zhèn)、泰山區(qū)以北為不適宜種植冬小麥的區(qū)域。

3 結(jié)論

本文利用岱岳區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的有關(guān)氣象資料，結(jié)合土壤資料數(shù)據(jù)和地形數(shù)據(jù)，采用Kriging插值法、加權(quán)綜合評價法、層次分析法、GIS技術(shù)等研究了岱岳區(qū)，對岱岳區(qū)冬小麥進行了精細化的綜合區(qū)劃。本文主要研究結(jié)果如下:

(l)對岱岳區(qū)冬小麥精細化農(nóng)業(yè)氣候因子，包括冬小麥全生育期積溫、冬小麥全生育期降水量、4月平均最低溫度、5月下旬至成熟期降水量和小麥成熟過程溫度等進行了空間分布研究，并指出了小麥生長的氣象條件最佳地區(qū)。

(2)冬小麥適宜程度是以上多個的氣象要素的綜合，是8個因子標準化后乘以對應權(quán)重后的總和，通過公式計算，對比分析可以看出岱岳區(qū)中北部及東北部為冬小麥種植的主要適宜區(qū)，由于岱岳區(qū)海拔總體較高，所以，仍有近三分之一的鄉(xiāng)鎮(zhèn)不適宜種植冬小麥。最終，綜合各類因子，得出岱岳區(qū)冬小麥精細化農(nóng)業(yè)綜合區(qū)劃岱岳區(qū)適宜種植冬小麥的地區(qū)，主要分布在中部和西南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)，及零星分布在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的部分地區(qū)；海拔較高的徂徠鎮(zhèn)一帶、下港鄉(xiāng)、黃前鎮(zhèn)、泰山區(qū)以北為不適宜種植冬小麥的區(qū)域。

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The Comprehensive Regionalization of Refined Wheat in Daiyue District Based on GIS

LENGBing1,2,ZHOUXian-xin1*,NINGBo2,WANGPei-tao3,LINXiu-dong4,ZHANGYu-jie5
1.Nanjing University of Information Science&Technology,Nanjin 210044,China
2.Shandong Meteorological Bureau,Jinan 250031,China
3.Binzhou Meteorological Bureau,Binzhou 256600,China

4.Shidao Meteorological station,Shidao 264309,China

5.Yantai Meteorological Bureau,Yantai 264003,China

This paper took the meteorological data for 5 years(namely from October 2,2005 to June 10,2010),such as monthly precipitation data,daily mean temperature,daily maximum temperature,minimum temperature data and other meteorological data from various villages and towns in Daiyue District Tai'an City,Shandong Province to combine with the information on soil data and terrain data and tried to employ Geo-statistical interpolation method of meteorological factors—Kriging interpolation method,the weighted comprehensive evaluation method,AHP and other methods to study the features of spatial distribution relating to terrain factor and soil factors,and thus figured out the agricultural regionalization of refined wheat on them.The results showed that the areas suiting for planting winter wheat mainly located in central and southwestern towns and scattered parts of other towns in Daiyue District.However,it was unsuitable area to plant winter wheat in the higher altitudes around the Culai town,Xiagang,Huangqian,the north region of Taishan District.This paper could help to optimize production layout for the local wheat,improve cropping systems and give out a reference for wheat layout of tackling climate change policy.

Daiyue District;Kriging interpolation method;GIS;factor extraction;winter wheat

P49

A

1000-2324(2015)05-0701-07

2015-05-13

2015-05-21

冷冰(1984-),女,山東濟南人,助理工程師,從事氣象法規(guī)、防災減災政策研究等工作.E-mail:lengb0008@163.com

*通訊作者:Author for correspondence.E-mail:jhyu@nuist.edu.cn