文山州烤煙大田期氣候特征和氣候風險分析

馮德花，李大肥，王 酈，資云萍

（1.云南省文山州氣象局，云南 文山 663000；2.云南省煙草公司文山州公司，云南 文山 663000）

引言

文山州地處低緯高原地區(qū)，屬典型的南亞熱帶和中亞熱帶氣候，干濕季節(jié)分明，雨量充沛且熱量資源好，具有自身鮮明的氣候特點［1-2］。文山州有著30多年的烤煙種植歷史，是目前云南省重點發(fā)展的4大新煙區(qū)之一，煙葉具有“清甜香潤”風格［3］。

目前關(guān)于作物種植氣候適宜性和區(qū)劃的研究不少，鄧雨、朱華松、何麒峰、李永榮等學者分別研究了核桃、茶葉、芒果和桑蠶的氣候適宜性和區(qū)劃[4-7]。煙草種植中對環(huán)境條件變化比較敏感，氣候因子不僅影響烤煙種植的區(qū)域分布，同時還影響煙葉品質(zhì)，是烤煙生長中最重要的環(huán)境條件之一［8-11］。氣候因子是難以復(fù)制和改變的，在生產(chǎn)過程中具有變化的不確定性，目前氣候風險評估已經(jīng)被廣泛用于水稻，小麥、柑橘等作物中［12-14］，胡雪瓊、黃中艷、古戰(zhàn)朝、普吉存等人從不同角度分析了云南省烤煙種植氣候條件［15-18］，冀浩等人對云南省臨滄市雙江縣植煙區(qū)域氣候特征分析及風險評價［19］，但目前關(guān)于文山州烤煙生育期內(nèi)主要氣候因子特征，及對烤煙生產(chǎn)的氣候風險影響研究不多，因此評估文山州氣候風險對于降低烤煙生產(chǎn)風險和優(yōu)化植煙區(qū)分布具有重要意義。

1 資料與方法

本文資料為1988～2017年近30a文山州8個縣級觀測站的烤煙種植大田期間4月下旬～9月下旬的旬平均氣溫、降水量、日照時數(shù)等氣象資料。通過調(diào)查、專家咨詢和參閱相關(guān)文獻資料選取4月下旬～5月上旬平均氣溫、7月～8月平均氣溫、4月下旬～5月下旬降雨量、6月～8月降雨量、7～8月日照時數(shù)、4月下旬～9月下旬日照時數(shù)等6項指標作為評價指標。4月下旬～9月下旬日照時數(shù)和7～8月日照時數(shù)分別表示烤煙整個大田期和大田中后期的平均光照條件，是烤煙成熟期影響品質(zhì)的重要氣候因子［20-21］；7月～8月平均氣溫是云南烤煙大田中后期熱量強度的重要表征，影響烤煙品質(zhì)［11］；烤煙種植中整個大田期對水分都有不同程度需求，無論移栽期還是伸根期和旺長期都需要一定的降雨量，成熟采摘期需求較少，因此文中選取了4月下旬～5月下旬（移栽、伸根期）以及6月～8月（旺長成熟期）兩項降雨量指標［22］。

采用拋物線型隸屬函數(shù)計算氣候指標，結(jié)合權(quán)重系數(shù)計算氣候適宜度（CFI），通過引入氣候風險度指標進行氣候風險度（R）評估，氣候指標拐點值及其權(quán)重見表1。

表1 文山州烤煙大田期氣候要素指標拐點值和權(quán)重Table1.The climate Inflexion point and weighing functions of climate evaluation indexes in Wenshan

氣候指標采用拋物線函數(shù)進行計算：

公式中x1、x2、x3、x4分別為各個氣候指標的下限值、最優(yōu)下限值、最優(yōu)上限值、上限值。

采用綜合指數(shù)法計算烤煙生育期氣候適宜度（CFI）：

公式中Ni和Wi表示第i個氣候指標的適宜度和權(quán)重系數(shù)。

引入氣候風險度（R）對烤煙生育期氣候風險進行評估：

Rci和R分別表示第i個氣候因子風險度和氣候總風險度，A和Aci分別代表第i個氣候因子適宜度和氣候總適宜度的標準偏差，-Si和-S分別代表第i個氣候因子適宜度和氣候總適宜度的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 文山州烤煙種植氣候特征分析

烤煙大田種植期文山州近30a（1988～2017年）平均氣溫21.9℃，較云南省同時期平均氣溫偏高1.7℃，較國外優(yōu)質(zhì)煙區(qū)中的巴西和津巴布韋平均氣溫偏高。年際間波動大，整體呈現(xiàn)出0.0251℃·a-1小幅增長趨勢，平均氣溫最高出現(xiàn)在2010年和2016年（22.6℃），最低出現(xiàn)在1996年和1997年（21.2℃）。大田期間，文山州平均氣溫空間分布呈現(xiàn)自東向西逐步梯度遞減，文山州中部及以西大部分地區(qū)在20～22℃之間，東部平均氣溫在22～25℃之間，特別是東部富寧縣大部地區(qū)歷年平均氣溫均在24℃以上，2016年高達25.6℃，為近30a最高（圖1）。

烤煙大田期間文山州降雨量在600～1100mm之間，大多數(shù)年份降水量都比國外優(yōu)質(zhì)煙區(qū)和云南省同期偏多，近30a平均降雨量為857.9mm，較云南省同期偏多兩成，增長趨勢為0.1907mm/a，降雨量最少為642.7mm（2011年），最多為1039.1mm（2014年）；8個縣市的近30a平均雨量都在700mm以上，降雨量空間分布極不均勻，整體呈現(xiàn)出南多北少的趨勢，南部的馬關(guān)縣降水量最多，大部地區(qū)在900mm以上，局部超過950mm（圖2）。

大田期文山州近30a平均日照時數(shù)為820.8h，較云南和巴西偏高，卻明顯少于津巴布韋；歷年日照時數(shù)均在700h以上，最多為964.7h（2014年），日照時數(shù)呈增長趨勢（1.9084h·a-1），但年際間波動不大，呈現(xiàn)出3～5a間隔的波動增加和減少。其空間分布上東西差距大，整體表現(xiàn)為西南多東北少，西部邊緣地區(qū)日照時數(shù)大多在850h以上，西疇和硯山局部以及廣南大部地區(qū)日照時數(shù)僅為700～750h之間，為全州日照較少區(qū)域（圖3）。

圖1 大田期平均氣溫時空分布（單位：℃）

圖2 大田期降雨量時空分布（單位：mm）

圖3 大田期日照時數(shù)時空分布（單位：h）

綜合前面對烤煙種植大田期文山州氣候條件分析可見：文山光熱水都呈現(xiàn)增長趨勢，但空間分布差異大，全州平均氣溫東高西低，除了富寧大部分地區(qū)較國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)煙區(qū)偏高外，其它大部分地區(qū)都滿足優(yōu)質(zhì)烤煙種植的溫度條件；降水量南多北少，較國內(nèi)外大部分煙區(qū)偏高，特別是文山州南部地區(qū)降水量較多；日照時數(shù)年際波動較小，空間分布西南向東北遞減，大部地區(qū)較云南同期平均值偏多，光熱水條件是東部高溫突出，南部多雨多日照，西部多日照，全州除東部外大部分地區(qū)均符合優(yōu)質(zhì)煙區(qū)的氣候種植條件。

2.2 文山州烤煙種植氣候風險分析

烤煙從移栽、伸根、旺長、成熟到收獲不同時期對氣候條件要求不同，有研究表明，云南烤煙氣候在國內(nèi)具有明顯優(yōu)勢，但是部分地區(qū)部分年份移栽期的干旱少雨，伸根期連綿多雨，旺長期的高溫不足，成熟期的溫度偏低等都影響煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)［23］。黃中艷等人選取7～8月平均氣溫、4月平均氣溫、4～9月日照時數(shù)、7～8月日照時數(shù)以及6～8月降水量作為評價云南烤煙種植氣候適宜性的指標［16］；譚智勇等人通過對文山大田期平均氣溫、降水量和日照時數(shù)的分析，表明文山煙區(qū)在伸根期和旺長期降雨量較為適宜，能夠促進根系及其莖葉的迅速生長，成熟期降雨量稍多，在一定程度上影響煙葉的成熟，易造成煙葉中脂溶性香氣物質(zhì)含量降低，同時大田后期日照偏少，氣溫偏低的氣候特點造成濃香型物質(zhì)積累減少，因此文山煙葉具有“清香型”的獨特風格［24］。本文參考相關(guān)文獻，通過調(diào)查和專家咨詢等選取不同生育期的6個氣候指標分析近年文山州烤煙種植的氣候風險。氣候風險度值越大代表風險越高，文中氣候風險劃分為四級：氣候風險度值0～0.1風險低；0.1～0.2風險較高；0.2～0.3風險高；0.3以上風險很高。

分析表明：文山州4月下旬～5月上旬移栽期間平均氣溫風險大部地區(qū)都在0.1以上，其中東部地區(qū)風險較高，廣南東北部和富寧大部分地區(qū)風險超過0.2；較低風險集中在文山州中部區(qū)域（圖4a，見彩頁）。4月下旬～5月下旬降水量風險分析可見，文山州中部及以西區(qū)域大部風險在0.1～0.2之間，東部區(qū)域風險高，在0.2以上，廣南東部局地和富寧大部分地區(qū)高達0.3以上（風險很高），由此可知文山州煙草種植移栽期和伸根期熱量和降水均存在一定風險，其中東部地區(qū)兩者風險均較其它地區(qū)顯著偏高（圖4b，見彩頁）。6～8月降水量影響云南烤煙產(chǎn)量、質(zhì)量和品質(zhì)，而文山州這期間的降水量風險較小，除馬關(guān)大部分、西疇東南部和富寧西南局地風險在0.1～0.15之間外，其它大部分地區(qū)風險均在0.1及其以下，烤煙種植降雨量風險低（圖4c，見彩頁），有利于烤煙生長發(fā)育。7～8月平均氣溫是云南烤煙的主要熱量因子，有學者研究表明這一指標與烤煙生長季節(jié)的總熱量、年≥10℃積溫和適宜烤煙生長與成熟的持續(xù)天數(shù)成強正相關(guān)，文中采用這一指標分析文山州烤煙該發(fā)育期的風險表明，風險從西向東逐步增加，文山州大部分地區(qū)風險在0.1及其以下，但是東部地區(qū)風險較高，富寧地區(qū)大部在0.2以上（圖4d，見彩頁）。7～8月日照一定程度上反映著云南烤煙氣候的主要光照條件，4月下旬～9月下旬日照時數(shù)反映烤煙種植從移栽苗期至成熟采摘期間光照總量，文山州兩項風險分析表明：大田期間烤煙種植日照風險低，除富寧大部和西疇局部地區(qū)外，其余地區(qū)風險均在0.05及其以下（圖4f，見彩頁）；7～8月日照風險較大田期日照風險略高，風險空間分布亦是東南向西北減小，富寧大部分地區(qū)和西疇局部地區(qū)風險在0.15～0.20之間；西部邊緣地區(qū)日照風險低（圖4e，見彩頁）。

綜上，文山州烤煙種植前期熱量和水分氣候風險較高，整個生育期日照風險最小，6月～8月雨量風險次小；7～8月日照和平均氣溫風險均表現(xiàn)為東高西低，中部及其以東風險均較高。綜合6項氣候指標的綜合氣候風險分析表明：文山州綜合氣候風險度平均值在0.03～0.10之間，其中2017年最高；8個縣市中富寧縣綜合氣候風險較高，近30a來大多年份綜合氣候風險度遠遠高于其它七個縣市和文山州平均值，風險度大部分年份均在0.15以上，風險度最高為0.30（2010年）；除富寧外其它縣市多數(shù)年份風險度在0.10以下，其中西疇和硯山在1992年～2004年之間風險度較其它縣市略偏高。綜合氣候風險空間上呈東高西低分布，富寧大部分地區(qū)在0.15～0.2之間；廣南東部以及富寧西部在0.10～0.15之間，文山州其它地區(qū)的綜合氣候風險度在0.1以下，中部及其以西的區(qū)域在0.05以下（圖5）。

圖5 烤煙種植綜合氣候風險度時空分布

3 總結(jié)

（1）文山州大部分地區(qū)均符合優(yōu)質(zhì)煙區(qū)的氣候種植條件，光熱水都呈現(xiàn)增長趨勢，但空間分布差異大，東部高溫突出，南部多雨多日照，西部多日照。文山州平均氣溫東高西低，除了富寧大部分較國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)煙區(qū)偏高外，其它大部分地區(qū)都滿足優(yōu)質(zhì)烤煙種植的溫度條件；降水量南多北少，特別是文山州南部地區(qū)降水量較多；日照時數(shù)年際波動較小，空間分布西南向東北遞減，大部地區(qū)較云南同期平均年偏多。

（2）文山州烤煙種植中，前期熱量和水分風險較高；整個生育期日照風險最小，除富寧外，其它大部地區(qū)日照風險度較小，6月～8月雨量風險次之，7～8月日照和平均氣溫風險均表現(xiàn)為東高西低，中部及其以東風險均較高。

（3）綜合氣候風險年際分布不均勻，空間分布有差異，其中近幾年風險度有略微增大的趨勢，特別是2017年較高；文山州海拔高度差距大，天氣系統(tǒng)影響復(fù)雜，氣候差異明顯，文山州烤煙種植的氣候風險自西向東逐步增加，廣南東部以及富寧大部分地區(qū)烤煙種植氣候風險度較高，據(jù)國家氣候中心的預(yù)測以及胡雪瓊等人對未來云南省烤煙種植氣候資源變化分析，7月平均氣溫未來增幅在0.8～1.8℃之間，4～9月滇中以東地區(qū)累積降雨量呈減少趨勢［15］，文山未來烤煙種植適宜區(qū)北抬，因此文山州東部地區(qū)目前烤煙種植風險將進一步加劇，不宜發(fā)展優(yōu)質(zhì)烤煙種植，優(yōu)質(zhì)烤煙種植區(qū)應(yīng)該重點向西部和南部地區(qū)發(fā)展。