基于GIS的隴縣烤煙種植區劃

雷 雯，何可杰，楊婷婷，王 哲　(.陜西省寶雞市氣象局，陜西寶雞 7006；.陜西省隴縣氣象局，陜西隴縣 700)

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基于GIS的隴縣烤煙種植區劃

雷 雯1，何可杰1，楊婷婷1，王 哲2(1.陜西省寶雞市氣象局，陜西寶雞 721006；2.陜西省隴縣氣象局，陜西隴縣 721200)

摘要[目的]通過對隴縣地區的氣候、土壤條件進行研究，選擇6個主要影響烤煙種植的評價指標并進行分析，充分挖掘優質烤煙生長的資源環境，為隴縣地區烤煙種植發展規劃提供科學依據。[方法]利用隴縣氣象局1981～2015年氣象觀測資料及14個鄉鎮區域自動站2007～2015年氣溫、降水資料，進行烤煙生態氣候適宜性分析，確定區劃指標，采取模糊數學方法建立指標隸屬函數進行分區。[結果]隴縣北部及中部海拔1 000～1 300 m的地區，是隴縣烤煙最適宜種植區，也是優質烤煙的主產區。中部海拔較低的川道地帶也是烤煙的適宜種植區。[結論]利用GIS技術，在實現區劃指標空間化基礎上，完成了隴縣烤煙種植的適宜性區劃并制作出區劃圖。

關鍵詞GIS；烤煙；氣候區劃；隴縣

隴縣是陜西省煙葉種植基地縣，自1982年大面積試種植以來，至今已有三十多年的種煙歷史。隨著農村產業結構調整和煙葉產業的轉型升級，目前烤煙生產基本穩定在2 000戶煙農總產量450萬kg的規模。

烤煙的種植與氣候、土壤密切相關，鄧小華[1]研究表明氣候、地形地貌、土壤狀況對烤煙生長的影響權重分別為0.511、0.100、0.389，可見氣候條件及土壤狀況對煙葉的影響最大。筆者根據國內外對烤煙生長的氣候適宜性研究[2-3]，將隴縣主要種植區代表氣象站氣候資源進行對比分析，結合烤煙生長的適宜土壤條件，制定出烤煙適宜生長的指標，利用地理信息系統(Geographical Information System，簡稱GIS)制作隴縣烤煙適宜性區劃。通過區劃制作，找出適合優質烤煙生長的最適宜區，在控制種植規模的同時提高煙葉質量，使得“種了煙的”能種好，全面提高煙葉質量，增加經濟收入。

1資料與方法

1.1資料來源采用隴縣氣象局1981～2015年烤煙生育期平均氣溫、≥10 ℃積溫、降水量等氣候數據及14個區域自動站建站以來2007～2015年氣溫、降水資料，進行烤煙生態氣候適宜性分析。同時對隴縣地區土壤中對烤煙生產影響較大的全氮、有效磷、速效鉀含量進行分析，建立DEM相關模型。選用ESRI公司的ArcGIS10.0作為實現區劃的平臺軟件。

1.2各區劃概況及指標設定

1.2.1氣候條件分析。隴縣屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，由于地形和海拔高度的影響，形成明顯的立體氣候。海拔1 300 m以下，約占全縣43.04%的地域，1 300 m以上，約占全縣56.96%的地域，春、秋相連，冬長無夏，無霜期短。全縣海拔最高為關山牧場2 165 m，最低為杜陽849 m，全年氣候變化受制于季風環流，冷暖干濕四季分明。年平均溫度5.3～11.4 ℃，年極端最高氣溫29.5～38.1 ℃，5～8月≥10 ℃積溫1 851～2 770 (℃·d)，年降水量555.0～710.1 mm，5～8月降水量330.4～468.3 mm(表1)，海拔1 300 m以下地區土地肥沃，地下水位淺，排灌設施齊全，光、溫、水等條件都在烤煙生長的適宜范圍內，能夠滿足烤煙正常生長發育。

1.2.2土壤相關元素含量。土壤分布受生物氣候和人為生產活動的影響，形成了區域性的自然土壤和農業土壤，按照土壤分類原則，隴縣共分為12個土類。其中黃性土壤、棕壤是全縣面積最大的2個土類，占全縣總土地面積的75.3%，土壤質地較好，土層深厚，適宜烤煙生長，配合適宜的氣候條件，為優質烤煙的生長提供了條件。

土壤中氮素是反映土壤肥力水平的重要因素，也是影響煙株生長發育及品質的關鍵因子[4]。適量的氮素可以促進煙株生長和花芽分化，但過多會導致成熟延遲且落黃不好。隴縣全區氮含量在0.70～1.30 g/kg，以氮素最低不低于0.8 g/kg的標準而言，隴縣地區土壤全氮(圖1a)含量整體偏低。

土壤磷元素是烤煙生長不可或缺的營養元素。磷元素缺少，細胞分裂遲緩，但過多將使煙葉葉片厚度增大。有效磷含量也以最低不少于5 g/kg為宜。隴縣地區有效磷含量整體偏低(圖1b)，雖然高海拔地區的含量較高，但由于氣候原因該地區不適宜烤煙的栽培。

烤煙對鉀的需求較大，鉀元素能使煙葉保持較好的可燃性，是獲得優質煙葉的重要條件之一[5]。隴縣地區土壤速效鉀元素大部分都在150 g/kg以上(圖1c)，鉀元素含量非常適宜優質烤煙的生長，含量較高的區域主要分布在北部及中南部。

1.2.3指標設定。通過對烤煙生態與氣候適應性調查和分析，并在參考國內有關研究的基礎上[6-8]，結合隴縣氣候特征，將生育期≥10 ℃積溫、生育期平均氣溫、生育期降水量、土壤中全氮、有效磷、速效鉀作為劃分隴縣烤煙栽培適宜性指標。其中升梯型指標主要為對煙草的影響只有下限沒有上限的因子，拋物線型指標為對煙草的生長既有上限又有下限的因子(表2)。

該區劃采取模糊數學方法，利用模糊集的隸屬函數來計算單項指標的評判值，以模糊綜合評判值進行分區，據此建立的各區劃因子適宜性隸屬函數如下式。

(1)升梯型

式中，a為下限，b為上限，a

(2)拋物線型

根據對隴縣烤煙生產的實地調查結果及烤煙產量、品質影響程度確定各指標因子的權重集a={0.3，0.2，0.1，0.1，0.1，0.2}。

1.2.4區劃圖制作。利用GIS技術，在實現區劃指標空間化的基礎上，根據要素隸屬度，建立單因子評價柵格圖層；綜合評判值P則利用GIS空間疊加分析功能，采用線性加權和法，將各指標評價柵格圖進行疊加，得到氣候綜合評價柵格圖。

式中，P為適宜性綜合評判值，u(xi)為第i指標氣候隸屬度，ai為相對應該指標權重，6為評判指標個數，P在0～1，用來評價隴縣烤煙綜合條件優劣。結合隴縣烤煙種植分布狀況的實地調查，確定P≥0.9、0.6

2結果與分析

2.1最適宜區該區綜合評分P≥0.9，最適宜區范圍具有

明顯的地貌特征，主要位于隴縣北部及中部區域，海拔一般在1 000～1 300 m。該區土層深厚，年平均氣溫20.4～21.1 ℃，烤煙生育期平均降水量>400 mm，≥10 ℃活動積溫在2 600(℃·d)以上，氮、有效磷、速效鉀含量均較高，且農業技術措施較為先進，該區生產的烤煙各項指數都較高，是隴縣烤煙品質最優地區。

2.2適宜區該區綜合評分0.6

2.3次適宜區該區綜合評分0.4

2.4不適宜區 該區綜合評分P≤0.4，主要分布于西部次適宜區以西海拔1 800 m以上地區，山高坡陡，土地貧瘠，氣候溫涼，生長期光、溫條件差。該區年平均氣溫5.3～7.0 ℃，烤煙生育期的平均氣溫低于16 ℃，無法滿足烤煙的生長需求，不宜栽培。

3結語

實際調查表明，制作出的隴縣區劃結果與實際比較吻合。隴縣北部及中部區域海拔在1 000～1 300 m，是隴縣烤煙的最主要分布區，也是優質烤煙的主產區。中部海拔較低的川道地帶也是烤煙的適宜種植區。按照隴縣烤煙發展規劃，全縣將大力發展優質烤煙的栽培規模，該次區劃結果可為隴縣烤煙的發展提供依據。通過該次區劃的制作及實際調查發現，烤煙生產不僅與氣象條件有關，與灌溉、農技管理水平也密切相關。因此，在參考氣候條件、土壤條件的基礎上需要構建更全面合理的指標體系，以獲得更具實用性和綜合性的適宜性區劃。

參考文獻

[1] 鄧小華.湖南烤煙區域特征及質量評價指標間的關系研究[D].長沙：湖南農業大學，2007.

[2] 羅菊英，萬緒山，閆永才，等．基于GIS的優質煙葉精細化農業氣候區劃方法[J].湖北農業科學，2014，53(5)：1036-1040.

[3] 李蒙，楊明，王偉，等．云南普洱市烤煙種植氣候適宜性精細化區劃[J].作物雜志，2010(6)：75-78.

[4] 亞忠,焦玉生,王寧,等.肥用量對暗棕壤烤煙氮素積累及分配的影響[J].黑龍江八一農墾大學學報,2014(4):1-4.

[5] 周澤弘,王昌全,曹琳海,等.施鉀量對烤煙各器官磷積累分配的影響[J].西南農業學報,2015(4):1719-1724.

[6] 胡雪瓊，黃忠艷，朱勇，等.云南烤煙氣候類型及其適宜性研究[J].南京氣象學院學報，2006，29(4)：563-568.

[7] 鄧小華，周米良，田茂成，等.湘西州植煙氣候與國內外主要煙區比較及相似性分析[J].中國煙草學報，2012，18(3)：28-33.

[8] 馬曉群，張家鼎，徐敏，等.GIS 在農業氣候區劃中的應用[J].安徽農業大學學報，2003，30(1)：105.

Flue-cured Tobacco Planting Zoning in Longxian Based on GIS

LEI Wen, HE Ke-jie, YANG Ting-ting et al

(Baoji Meteorological Bureau, Baoji, Shaanxi 721006)

Key wordsGIS; Flue-cured tobacco; Climate zoning; Long County

Abstract[Objective] Through studying on climate and soil conditions in Longxian, 6 evaluation indicators influencing flue-cured tobacco planting were selected and analyzed, the resource environment for the growth of high quality flue-cured tobacco was fully exploited, which will provide scientific basis for flue-cured tobacco planting. [Method] Adopting observation data of 1981-2015 from Longxian Meteorological Bureau and temperature, precipitation data from 14 villages automatic station during 2007-2015, the ecological and climatic suitability was analyzed, zoning indicators were determined, fuzzy mathematics method was used to establish the membership function for zoning. [Result] 1 000-1 300 m area in northern and central Longxian is the most suitable planting area of flue-cured tobacco, it is the main producing area of high-quality flue-cured tobacco. The middle elevation is also the suitable planting area of flue-cured tobacco.[Conclusion] By using GIS technology, on the basis of realizing zoning index spatialization, the suitability zoning of flue-cured tobacco planting in Longxian was completed and the zoning map was made.

基金項目寶雞市科技進步計劃項目(15SF07)。

作者簡介雷雯(1977- )，女，四川樂至人，工程師，從事公共氣象服務工作。

收稿日期2016-02-22

中圖分類號S 572

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)07-124-03