中国科学院水利部水土保持研究所机构知识库

黄土高原作为我国陆地生态系统的重要组成部分，是世界上最脆弱的生态系统之一。气候变化和不合理的土地利用方式导致了该地区严重的水土流失和较低的生物多样性。为改变这一局面，我国进行了诸多以增加植被覆盖为目标的生态措施。其中，因地制宜增加经济林果的种植面积是增加人民收入、发展可持续农业重要举措。苹果作为该地区重要的特色经济林果，目前的适宜性研究往往局限于县市，立足大尺度模拟的尝试相对较少，尤其是未来的分布格局。为研究气候变化下苹果在黄土高原的栽培潜力，通过分析现阶段黄土高原土地利用和苹果栽培情况，借助Maxent模型（maximum entropy model）对未来两种极端气候情景下苹果的潜在适生区进行了模拟。此外，通过设置不适宜土地利用类型和一种具有严重危害的致病菌（Valsa mali）的掩膜对苹果的适生区进行了优化。本研究划定了模拟结果的适生区等级，计算了各环境因子的贡献、适生区面积、面积变化率和适生区范围移动方向等指标。主要结果如下：

（1）过去20年中，黄土高原地区苹果的栽培面积逐年增加，占全国苹果栽培面积（18530 ~ 20660 km²）的比例越来越大（从45.05%增加至59.71%）。黄土高原当今的土地利用格局是草地面积最大（~40%），且有大量混合区和裸地转变为草地。维持当今土地利用转变趋势的前提下，到本世纪末，草地面积进一步增加（29.55 × 10⁴ km²），耕地面积进一步减少（15.13 × 10⁴ km²）；面积变化率最大的两种类型分别是城镇建成区和裸地，而面积变化量最大的土地利用类型是混合区。

（2）气候因子、地形因子和土壤因子对黄土高原苹果分布有很大影响，三者的关键因子分别为最冷月最低温、海拔和土壤质地。当前气候条件下，苹果的中适宜适生区和高适宜适生区的面积分别为7.94 × 10⁴ km²和0.85 × 10⁴ km²。到本世纪末，SSP1-26（共享经济途径, shared socioeconomic pathways）气候情景下，中适宜适生区和高适宜适生区的面积分别增加至14.45 × 10⁴ km²和3.88 × 10⁴ km²；SSP5-85气候情景下中适宜适生区的面积减少至6.56 × 10⁴ km²，而高适宜适生区的面积增加至1.03 × 10⁴ km²。两种气候情境下，黄土高原南部和东南部的适宜性下降，而中部和西部的适宜性上升，导致苹果适宜性范围均向西北方向移动。与SSP1-26气候情景相比，SSP5-85气候情景下苹果适生区范围的迁移距离更远。

（3）苹果腐烂病致病菌V. mali在当今和未来四个时期（2030s，2050s，2070s，2090s）潜在分布的模拟结果显示：温度和降水对V. mali的分布有重大影响。其中，最冷月最低温是影响V. mali分布的决定因子，有56.73%的贡献率。V. mali的适宜区面积在未来气候情景下均有不同程度的增加。与当前相比，未来四个时期V. mali潜在适宜生境范围均向西北方向移动，且从SSP1-26至SSP5-85，适生区范围的移动距离增大。

（4）苹果适生区的优化结果显示：土地利用和V. mali对苹果的分布具有重大影响。由不适合进行苹果栽培的土地利用类型和V. mali高危分布区组成的类型不适宜区域的面积在SSP1-26和SSP5-85两种气候情景下均呈增加趋势。类型不适宜区的设置对苹果低适宜适生区的面积影响最大。在当前-2050s阶段，苹果低适宜栖息地和中适宜栖息地的面积在两种气候情景下均增加，且SSP5-85气候情景导致的适宜区面积在增加量上大于SSP1-26气候情景。两种气候情景均导致苹果适宜区范围向西北移动。在2030s、2050s、2070s和2090s阶段，黄土高原苹果适宜区主要集中在甘肃、山西和陕西，河南的适宜区面积剧烈下降，宁夏和内蒙古的适宜区面积逐渐增大。

本研究为未来气候变化下大尺度研究经济林果的分布提供了新的尝试，为未来苹果在黄土高原的栽培和相关政策的制定提供了支撑和依据。

黄土高原作为我国陆地生态系统的重要组成部分，是世界上最脆弱的生态系统之一。气候变化和不合理的土地利用方式导致了该地区严重的水土流失和较低的生物多样性。为改变这一局面，我国进行了诸多以增加植被覆盖为目标的生态措施。其中，因地制宜增加经济林果的种植面积是增加人民收入、发展可持续农业重要举措。苹果作为该地区重要的特色经济林果，目前的适宜性研究往往局限于县市，立足大尺度模拟的尝试相对较少，尤其是未来的分布格局。为研究气候变化下苹果在黄土高原的栽培潜力，通过分析现阶段黄土高原土地利用和苹果栽培情况，借助Maxent模型（maximum entropy model）对未来两种极端气候情景下苹果的潜在适生区进行了模拟。此外，通过设置不适宜土地利用类型和一种具有严重危害的致病菌（Valsa mali）的掩膜对苹果的适生区进行了优化。本研究划定了模拟结果的适生区等级，计算了各环境因子的贡献、适生区面积、面积变化率和适生区范围移动方向等指标。主要结果如下：

（1）过去20年中，黄土高原地区苹果的栽培面积逐年增加，占全国苹果栽培面积（18530 ~ 20660 km²）的比例越来越大（从45.05%增加至59.71%）。黄土高原当今的土地利用格局是草地面积最大（~40%），且有大量混合区和裸地转变为草地。维持当今土地利用转变趋势的前提下，到本世纪末，草地面积进一步增加（29.55 × 10⁴ km²），耕地面积进一步减少（15.13 × 10⁴ km²）；面积变化率最大的两种类型分别是城镇建成区和裸地，而面积变化量最大的土地利用类型是混合区。

（2）气候因子、地形因子和土壤因子对黄土高原苹果分布有很大影响，三者的关键因子分别为最冷月最低温、海拔和土壤质地。当前气候条件下，苹果的中适宜适生区和高适宜适生区的面积分别为7.94 × 10⁴ km²和0.85 × 10⁴ km²。到本世纪末，SSP1-26（共享经济途径, shared socioeconomic pathways）气候情景下，中适宜适生区和高适宜适生区的面积分别增加至14.45 × 10⁴ km²和3.88 × 10⁴ km²；SSP5-85气候情景下中适宜适生区的面积减少至6.56 × 10⁴ km²，而高适宜适生区的面积增加至1.03 × 10⁴ km²。两种气候情境下，黄土高原南部和东南部的适宜性下降，而中部和西部的适宜性上升，导致苹果适宜性范围均向西北方向移动。与SSP1-26气候情景相比，SSP5-85气候情景下苹果适生区范围的迁移距离更远。

（3）苹果腐烂病致病菌V. mali在当今和未来四个时期（2030s，2050s，2070s，2090s）潜在分布的模拟结果显示：温度和降水对V. mali的分布有重大影响。其中，最冷月最低温是影响V. mali分布的决定因子，有56.73%的贡献率。V. mali的适宜区面积在未来气候情景下均有不同程度的增加。与当前相比，未来四个时期V. mali潜在适宜生境范围均向西北方向移动，且从SSP1-26至SSP5-85，适生区范围的移动距离增大。

（4）苹果适生区的优化结果显示：土地利用和V. mali对苹果的分布具有重大影响。由不适合进行苹果栽培的土地利用类型和V. mali高危分布区组成的类型不适宜区域的面积在SSP1-26和SSP5-85两种气候情景下均呈增加趋势。类型不适宜区的设置对苹果低适宜适生区的面积影响最大。在当前-2050s阶段，苹果低适宜栖息地和中适宜栖息地的面积在两种气候情景下均增加，且SSP5-85气候情景导致的适宜区面积在增加量上大于SSP1-26气候情景。两种气候情景均导致苹果适宜区范围向西北移动。在2030s、2050s、2070s和2090s阶段，黄土高原苹果适宜区主要集中在甘肃、山西和陕西，河南的适宜区面积剧烈下降，宁夏和内蒙古的适宜区面积逐渐增大。

本研究为未来气候变化下大尺度研究经济林果的分布提供了新的尝试，为未来苹果在黄土高原的栽培和相关政策的制定提供了支撑和依据。