Evaluation of Climatic Suitability and Zoning for Alfalfa Cultivation in Hohhot Region

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2025-0712

Abstract

Abstract:

To address the issues of scale mismatch, insufficient indicator integration, and methodological limitations in assessing the climatic suitability of alfalfa cultivation in Hohhot, this study aims to establish a high-resolution climatic zoning system, identify key climatic constraints, and provide a scientific basis for regional alfalfa industry planning. Based on high-resolution meteorological data (2017-2024) from 52 stations in Hohhot and field observations, 11 indicators encompassing thermal, moisture, light, and overwintering conditions were selected. The analytic hierarchy process (AHP) was employed to quantify factor weights, and GIS spatial analysis was applied for comprehensive climatic suitability evaluation. The results showed that: (1) growing-season thermal conditions (weight 0.3971) and meteorological disaster risks (weight 0.1706) were the dominant factors, with ≥5℃ accumulated temperature and frost-free period contributing 51.5% to suitability; (2) spatial differentiation exhibited a ‘superior in the south, limited in the north’ pattern, where the central-southern plains were identified as suitable zones (accumulated temperature >3300℃, days with ≤-30℃ <2 d), supporting 3-4 harvests annually, while the northern high-altitude areas were classified as unsuitable due to insufficient accumulated temperature (<2899℃) and extreme cold (days with ≤-30℃ ≥5 d); (3) snow cover (≥16 d) significantly mitigated over wintering damage in the north, and consecutive no precipitation days (≥6 d) during harvest periods highlighted drying advantages in the central-western regions. This study innovatively developed a city-scale climatic evaluation system covering the entire alfalfa growth cycle and proposed strategy of implementing policies by region: prioritized large-scale cultivation in suitable zones, spring frost prevention in moderately suitable zones, and cold-resistant variety trials in unsuitable zones. The findings provide a replicable technical framework for adaptive forage management in arid and semi-arid regions.

Key words: alfalfa cultivation, climatic zoning, analytic hierarchy process (AHP), Hohhot

LIANG Yan, ZHANG Lanjing, SU Lijun, WEN Xiaodong, WANG Ni. Evaluation of Climatic Suitability and Zoning for Alfalfa Cultivation in Hohhot Region[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2026, 42(5): 186-195.

Figures/Tables 6

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区划指标	适宜	较适宜	不适宜
C1（4—10月日照时数）/h	C1≥1738	1645≤C1<1737	C1<1645
C2（冬季日最低气温≤-25℃日数）/d	C2≤6	7<C2≤13	C2≥14
C3（冬季日最低气温≤-30℃日数）/d	C3≤2	3≤C3≤4	C3≥5
C4（积雪深度≥3 cm日数）/d	C4≥16	11≤C4≤15	C4≤10
C5（日最低气温稳定通过0℃日期）	C5≤3月14日	3月15日≤C5≤3月24日	C5≥3月25日
C6（日最低气温稳定通过5℃日期）	C6≤4月7日	4月8日≤C6≤4月20日	C6≥4月21日
C7（年降水量）/mm	C7≥390	365≤C7≤389	C7≤364
C8（4—10月日平均气温≥5℃的活动积温）/℃	C8≥3300	2900≤C8≤3299	C8≤2899
C9（无霜期日数）/d	C9>220	150≤C9≤219	C9≤149
C10（4月10日—5月10日≤-4℃日数）/d	C10≤3	4≤C10≤6	C10≥7
C11（收获期连续3 d以上无降水次数）/次	C11≥6	2<C11<6	C11≤2

区划指标	适宜	较适宜	不适宜
C1（4—10月日照时数）/h	C1≥1738	1645≤C1<1737	C1<1645
C2（冬季日最低气温≤-25℃日数）/d	C2≤6	7<C2≤13	C2≥14
C3（冬季日最低气温≤-30℃日数）/d	C3≤2	3≤C3≤4	C3≥5
C4（积雪深度≥3 cm日数）/d	C4≥16	11≤C4≤15	C4≤10
C5（日最低气温稳定通过0℃日期）	C5≤3月14日	3月15日≤C5≤3月24日	C5≥3月25日
C6（日最低气温稳定通过5℃日期）	C6≤4月7日	4月8日≤C6≤4月20日	C6≥4月21日
C7（年降水量）/mm	C7≥390	365≤C7≤389	C7≤364
C8（4—10月日平均气温≥5℃的活动积温）/℃	C8≥3300	2900≤C8≤3299	C8≤2899
C9（无霜期日数）/d	C9>220	150≤C9≤219	C9≤149
C10（4月10日—5月10日≤-4℃日数）/d	C10≤3	4≤C10≤6	C10≥7
C11（收获期连续3 d以上无降水次数）/次	C11≥6	2<C11<6	C11≤2

目标层(A)	准则层(B)	指标层(C)
呼和浩特苜蓿种植气候区划(A)	日照条件(B1)	4—10月日照时数(C1)
	越冬条件(B2)	冬季日最低气温≤-25℃日数(C2)
		冬季日最低气温≤-30℃日数(C3)
		积雪深度≥3 cm日数(C4)
	返青条件(B3)	日最低气温稳定通过0℃日期(C5)
	春季播种条件(B4)	日最低气温稳定通过5℃日期(C6)
	水分条件(B5)	年降水量(C7)
	生长期热量条件(B6)	4—10月日平均气温≥5℃的活动积温(C8)
	主要气象灾害(B7)	无霜期日数(C9)
		4月10日—5月10日≤-4℃日数(C10)
		收获期连续3 d以上无降水次数(C11)

目标层(A)	准则层(B)	指标层(C)
呼和浩特苜蓿种植气候区划(A)	日照条件(B1)	4—10月日照时数(C1)
	越冬条件(B2)	冬季日最低气温≤-25℃日数(C2)
		冬季日最低气温≤-30℃日数(C3)
		积雪深度≥3 cm日数(C4)
	返青条件(B3)	日最低气温稳定通过0℃日期(C5)
	春季播种条件(B4)	日最低气温稳定通过5℃日期(C6)
	水分条件(B5)	年降水量(C7)
	生长期热量条件(B6)	4—10月日平均气温≥5℃的活动积温(C8)
	主要气象灾害(B7)	无霜期日数(C9)
		4月10日—5月10日≤-4℃日数(C10)
		收获期连续3 d以上无降水次数(C11)

	层次模型								权重	一致性检验
A-B	A	B1	B2	B3	B4	B5	B6	B7		λ_max=7.2453 CI=0.0409 CR=0.0301<0.10
	B1	1.00	0.50	0.25	0.50	2.01	0.20	0.50	0.0597
	B2	1.99	1.00	1.00	1.50	3.02	0.25	0.50	0.1134
	B3	3.99	1.01	1.00	2.00	4.02	0.26	0.50	0.1369
	B4	2.01	0.60	0.50	1.00	2.01	0.20	0.40	0.0799
	B5	0.50	0.33	0.25	0.50	1.00	0.17	0.33	0.0425
	B6	5.01	4.00	3.99	5.01	6.02	1.00	3.01	0.3971
	B7	2.00	2.00	1.99	2.49	3.00	0.33	1.00	0.1706
B1-C	B1	C1
B1-C	C1	1.00							1.0000
B2-C	B2	C2	C3	C4						λ_max=3.0182 CI=0.0091 CR=0.0157<0.10
	C2	1.00	0.33	1.00					0.2098
	C3	3.00	1.00	2.00					0.5499
	C4	1.00	0.50	1.00					0.2402
B3-C	B3	C5
B3-C	C5	1.00							1.0000
B4-C	B4	C6
B4-C	C6	1.00							1.0000
B5-C	B5	C7
B5-C	C7	1.00							1.0000
B6-C	B6	C8
B6-C	C8	1.00							1.0000
B7-C	B7	C9	C10	C11						λ_max=3.0711 CI=0.0356 CR=0.0613<0.10
	C9	1.00	5.00	4.50					0.6928
	C10	0.20	1.00	0.40					0.1058
	C11	0.22	2.50	1.00					0.2014